Конспект урока "Кристаллические и аморфные тела"

Тип урока: объяснение нового материала

Цели урока:

• Обучающие: повторить  и систематизировать знания о свойствах кристаллов, рассмотреть особенности аморфных тел, провести сравнение, ввести понятия «изотропия», «анизотропия», «поликристалл», «монокристалл».
• Развивающие: развитие интереса к физике и математике, развитие логического мышления, внимания, памяти, самостоятельности при поиске решения.
• Воспитательные: формирование научного мировоззрения, воспитание аккуратности, взаимопомощи.

Средства обучения:

• Учебник «Физика. 10 класс» Мякишев Г.Я
• Сборник задач по физике. Рымкевич А.П..
• Проектор, компьютер, видеоматериалы .
• Демонстрационное оборудование – модель кристаллической решетки, образцы кристаллов слюды, кварца.
• Лабораторное оборудование – микроскопы, образцы веществ – соль, сахар, сахарный леденец.

Методы обучения:

• Словесный (объяснение учителя)
• Наглядный (видео)
• Практический (опытное исследование – наблюдение в микроскоп, решение задач)

План урока:

1. Орг. момент
2. Актуализация  и мотивация знаний (повторение)
3. Объяснение нового материала
4. Закрепление
5. Подведение итогов. Домашнее задание

Ход урока

1. Орг. момент.

2. Напомню, что мы продолжаем изучать молекулярно-кинетическую теорию.

– В чем состоит основная задача МКТ? (Ответ: МКТ объясняет свойства макроскопических тел на основе знаний о строении вещества и поведении молекул).

Мы рассмотрели подробно на предыдущих уроках особенности газов и жидкостей. Для завершения МКТ нам необходимо рассмотреть  особенности твердых тел.

– Какие особенности о строении твердых тел нам известны из курса физики? (Ответы:  молекулы расположены очень близко друг к другу, силы взаимодействия между молекулами велики, молекулы совершаю колебания около своих положений равновесия).

– В чем отличия в строении жидкостей и твердых тел? (Ответ: в силах взаимодействия между молекулами, в расположении частиц, в скоростях и видах движения молекул).

Итак, главная особенность – это правильное расположение атомов, т.е. наличие кристаллической решетки, поэтому большинство твердых тел называют кристаллическими. Однако, существует еще одна группа твердых тел, о которых мы раньше не  говорили – это аморфные тела. Итак, тема сегодняшнего урока «Кристаллические и аморфные тела». (Слайд 1) 

 3. Некоторые свойства кристаллов мы знаем. Вспомните, что можно сказать о форме и объеме твердых тел?(Ответ: сохраняются и форма, и объем)

Для систематизации знаний о твердых телах и для сравнения кристаллов и аморфных тел в процессе урока будем заполнять следующую таблицу (таблица приготовлена заранее на доске или можно вывести на экран через компьютер):

Свойства

Кристаллические тела

Аморфные тела

Строение

Наличие плоских граней

Правильная геометрическая форма

Зависимость физических свойств от направления

Температура плавления

Деление на группы

Сохранение формы и объема

Примеры веществ

Начертите таблицу в тетради.

В колонку «Кристаллические тела» впишите, что нам известно о форме и объеме кристаллических тел.

(Слайд 2)

На рисунке показаны кристаллические решетки различных веществ. Обратите внимание на то, что линии, соединяющие положения атомов, образуют правильные геометрические фигуры: квадраты, прямоугольники, треугольники, 6-угольники  и т.д.

Т.е. кристаллы – это твердые тела, атомы которых расположены в определенном порядке (записать в таблицу).

Правильное расположение атомов хорошо демонстрирует модель кристаллической решетки.

Демонстрация модели кристаллической решетки графита.

(Слайд 3

Из уроков химии вы знаете, что кристаллические решетки могут состоять не только из нейтральных атомов, но и из ионов. На рисунке – ионные кристаллические решетки поваренной соли и хлорида цезия. При этом мы опять же наблюдаем правильное расположение частиц в пространстве.

Слайд 4 Бывает, что одни и те же атомы образуют разные вещества с абсолютно разными свойствами в зависимости от вида кристаллической решетки: слева – слоистая решетка графита (модель которого мы только видели). Графит – мягкое, непрозрачное, проводящее ток вещество. Справа – алмаз с каскадной решеткой, состоящей из тех же атомов углерода. Алмаз – прозрачный кристалл, диэлектрик, самое прочное вещество в природе. Слайд  5

 Графит и алмаз.

Следствием правильного расположения атомов является наличие плоских граней и правильная геометрическая форма кристаллов (независимо от размера), симметрия. Обратите внимание на это на следующих слайдах:

Слайд 6

Йодид свинца. Размеры кристалликов разные, а форма повторяется. Кроме того, если кристалл расколется на части, то все они будут такой же формы.

(Слайд 7)

 Алмазы                                                                                                                                                                                          

(Слайд 9)

Снежинка

(Слайд 10) Кварц.

Исследование. У вас на столе находятся различные вещества и микроскопы. Настройте свет в микроскопе, положите на предметное стеклышко крупинки соли и рассмотрите их. Что из перечисленных уже особенностей кристаллов подтверждается при наблюдении кристалликов соли? (Правильная форма в виде кубиков, видны плоские грани).

Внутри кристалла расстояния между атомами в разных направлениях разные, поэтому и взаимодействия между атомами различны. Давайте подумаем, к чему это приводит.

Еще раз посмотрим на модель решетки графита.

– Где сильнее связаны атомы: в отдельных слоях или между слоями? (Ответ: в отдельных слоях, так как частицы ближе расположены друг к другу).

– Как это может повлиять на прочность кристалла? (Ответ: прочность скорее всего будет отличаться).

– В каком направлении будет быстрее передаваться тепло – вдоль слоя или в перпендикулярном направлении?(Ответ: вдоль слоя).

Итак,  физические свойства различны по разным направлениям. Это называется анизотропией. Запишем в  таблицу: кристаллы анизотропны, т.е. их физические свойства зависят от выбранного в кристалле направления (теплопроводность, электропроводность, прочность, оптические свойства). Это основное свойство кристаллов!!

Демонстрация кусочков слюды и ее способности легко расслаиваться, но при этом трудно разорвать пластинку слюды поперек слоев.

(Слайд 11) 

Рассмотрим еще одну особенность кристаллов.

– Чем отличаются эти два объекта? (Ответ: слева сахар в виде отдельных крупинок, а справа – сросшиеся кристаллики).

Одиночные  кристаллы называются монокристаллами, а множество спаянных друг с другом кристалликов –поликристаллы (записать в таблицу).

(Слайд 12)  Примеры монокристаллов – драгоценные камни (сапфиры, рубины, алмазы). Так выглядит кристалл рубина в природе.

(Слайд 13) Для ювелирных изделий им придают дополнительную огранку. К поликристаллам относятся все металлы.

 (Слайд 14) 

А здесь сахар в трех состояниях: сахарный песок, сахар-рафинад, и сахарный леденец.

– Есть ли среди этих образцов монокристаллы? (Ответ: сахарный песок).

– Есть ли среди этих образцов поликристалл? (Ответ: сахар-рафинад).

– Можем ли мы утверждать, что леденец имеет правильную форму? Есть ли у него плоские грани? (Ответы: нет).

Исследование. Рассмотрите в микроскоп крупинки сахара и кусочки леденца. Что можно сказать о форме крупинок, о наличии плоских граней, о повторяемости формы в разных крупинках? (ответ: у крупинок сахара есть все признаки кристаллов, у крупинок леденца их нет).    

Слайд 15

 Вот фотографии, сделанные с помощью микроскопа: слева – крупинка сахарного песка, справа – кусочек леденца. Обратите внимание на скол леденца.

В отличие от кристаллов сахарный леденец может и раскалываться и размягчаться, постепенно переходя в жидкое состояние, при этом меняя форму. Все аморфные тела – это вещества, атомы которых расположены в относительном порядке, нет строгой повторяемости пространственной структуры. 

Слайд16

Следствием этого является изотропия – одинаковые физические свойства по разным направлениям (записать в таблицу).

(Слайд 17)

 Еще один пример вещества в кристаллическом и аморфном состояниях (песок и стекло). Важно, что из-за разных расстояний между атомами даже в соседних ячейках, разрушаться пространственная  решетка не будет при определенной температуре, как это происходит у кристаллов. У аморфных тел существует промежуток температур, при котором вещество плавно переходит в жидкое состояние.

(Слайд 18)

 Примерами аморфных тел являются смола, канифоль, янтарь, пластилин и другие.

4. Для закрепления материала отвечаем на вопросы № 597, № 598 из сборника задач Рымкевича А.П.,

Если остается время – решаем задачи из ЕГЭ (А10, А11).

5. Домашнее задание: заполнить до конца таблицу, §75,76.