Разработка урока на деятельностной основе с перезентацией

Разработка урока физики

Тема. Кристаллические тела

10 класс

Автор разработки:

учитель физики высшей

квалификационной категории

Муниципальное общеобразовательное казенное учреждение «Средняя общеобразовательная школа п. Горные ключи» Кировского района Приморского края

Евтушенко Вера Михайловна

2013

Тема урока: Кристаллические тела.

Цель урока: Рассмотреть многообразный, волшебный мир кристаллов и их свойства, применение.

Ход урока

Организационный момент: Приветствие, проверка готовности учащихся к уроку. Слайд 1, 2

Учитель: Давайте попробуем ответить на вопрос: « Для чего человеку нужно знать кристаллическое строение твердых тел?» Слайд 3

Сообщение и изучение новой темы:

Определение кристалла и их свойств. Слайд 4

1)Кристаллы - это твердые тела, имеющие природную плоскую огранку, атомы и молекулы которых занимают определенные упорядоченные положение в пространстве. Это расположение называют кристаллической решеткой.

2)Свойства кристаллов: Слайд 5

1.Сохранение формы и объема.

2.Анизотрония - это зависимость физических свойств от выбранного в кристалле направления.

3.Полиморфизм - различные свойства кристалла одного и того же вещества в зависимости от строения его кристаллической решетки.

4.Способность кристаллов самоограняться.

5.Симметрия. Все кристаллы являются телами симметричными.

МОНОКРИСТАЛЛЫ - одиночные кристаллы.

ПОЛИКРИСТАЛЛЫ - это твердое тело, состоящее из большого числа маленьких кристаллов.

1. Структура кристалла. 2. Симметрия кристалла.

3) Кристаллография - это наука, которая изучает идеальные кристаллы с позиции законов симметрии и сопоставляет их с кристаллами реальными: Слайд 6

Идеальные кристаллы - это, по сути, математический объект, имеющий полную, свойственную ему симметрию.

Реальный кристалл - всегда содержит различные дефекты внутренней структуры решетки, но у него сохраняется главное свойство - закономерное положение атомов в кристаллической решетке. Кристаллография как самостоятельная наука существует с середины 18 века.

Слайд 7

Кристаллофизики: Федоров Е.С.; Шубников А.В.

Кристаллофизика исследует закономерности физических явлений в кристаллах, связанные с внутренней симметрией кристаллов и их дискретной атомной структурой.

Кристаллография исследует внутреннюю структуру кристаллов с помощью дифракции рентгеновских лучей на атомы.

Слайд 8

Получение кристаллов.

1. Образование вулканических пород (при охлаждении магмы образуются кристаллы).

2. Образование кристаллов соли из морской воды.

3. Из охлажденного газа, содержащего влагу, образуются кристаллические твердые тела.

Слайд 9

Применение кристаллов.

1. Применение драгоценных камней в ювелирной промышленности.

2. Руды металлов в тяжелой промышленности.

3. Получение поваренной соли.

4. Образование снега.

Слайд 10, 11, 12,13

Свойства некоторых кристаллов

1. Кристаллы кварца, кальцита пропускают ультрафиолетовое и инфракрасное излучение.

2. Некоторые кристаллы генерируют электрический заряд при деформации.

3. Кристаллические полупроводники кремний и германий преобразуют свет в электричество, чувствуют слабейшие разноволны, фиксируют в сжатом виде огромную информацию.

Слайд 14

Драгоценные кристаллы

Алмаз - это кристалл углерода. В 1955 году у нас в стране синтезировали алмаз.

Рубин и сапфир - это кристаллы окиси алюминия с различными примесями. В 1902 году удалось получить искусственные рубины. Жемчуг - кристаллы, образующиеся в живых организмах.

Слайд 14

Применение алмаза

Алмаз, около 80% всех добываемых природных алмазов и все искусственные алмазы используются в промышленности. Алмазные инструменты используются для обработки деталей из самых твердых материалов, для бурения скважин при разведке и добыче полезных ископаемых, служат опорными камнями в хронометрах высшего класса для морских судов и других, особо точных приборах. Высокая теплопроводность алмаза позволяет использовать его в качестве теплопроводящей подложки в полупроводниковых электронных микросхемах.

Алмаз - самое твердое из всех природных веществ. Максимальная твердость на гранях октаэдра, минимальная гранях на куба, на этом основаны огранка, распиловка и шлифовка алмазов.

Технические алмазы используются в алмазных буровых коронках, пилах, резцах, фильерах для вытягивания проволоки, для изготовления полировальных и порошков и паст, а так же в оптической и электронной промышленности как полупроводники, датчики в счетчиках ядерных частиц, как вещество с теплопроводностью выше, чем у меди, прозрачное для широкого диапазона волн.

Слайд 15-19 – драгоценные кристаллы

Слайд 20

Задание учащимся: Сравните кристаллические решетки углерода!

- От структуры кристаллической решетки зависят свойства кристалла

Слайд 21

Образование морского льда:

Образование морского льда начинается с появления ледяных кристаллов, возникающих как на поверхности моря, так и в толще воды, когда температура воды при обычной ее солености 35% падает до -1,91с. Между кристаллами сохраняются незамерзающие капли рассола, имеющие большую плотность и более низкую температуру замерзания. Всплывая, кристаллы образуют на поверхности моря сначала тонкую ледяную корку, которая постепенно становится толще, нарастая снизу.

Слайд 22

Сталактиты и сталагмиты

В пещерах, где капля за каплей растет сталактитовая сосулька или целая колонна, нарядное, иногда пышное убранство, то из нежных узоров, то из длинных высоких колонн, стройных, как молодой лес, то из длинных свешивающихся гирлянд, занавесей. Белые, желтые, красные минералы своими отложениями покрывают стенки пещер, в их причудливых формах чудятся таинственные диковины, напоминающие фигуры каких- то застывших великанов или кости гигантских ящеров.

Чаще всего стенки пещер выстилает углекислый кальций, который медленно и постепенно осаждается из просачивающихся капель воды.

Слайд 23

Кристаллы в живых организмах

1. ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота с точки зрения физики рассматриваются, как одномерные апериодичные кристаллы.

2. Структура жидких кристаллов - растворов имеет огромное значение для жизнедеятельности организма: циркуляция крови, функционирование клеток мозга, работа разнообразных клеточных мембран.

3. Образование холестерических и тем более жидких смектических кристаллов в крови вызывает сердечно - сосудистые заболевания.

4. При неблагоприятной концентрации различных компонентов в желчи образуются твердые кристаллы.

Слайд 24

Кристаллы различных веществ отличаются друг от друга формами.

Внутреннее строение кристаллов подчиняется строгим законам симметрии.

В природе существует пять видов кристаллов: тетраэдр, куб, октаэдр, икосаэдр, додекаэдр.

ТЕТРАЭДР - огонь - сурьмисто сернокислый натрий.

КУБ - земля - поваренная соль NaCl.

ОКТАЭДР - воздух - алмаз С.

ИКОСАЭДР - вода - В бор.

ДОДЕКАЭДР - модель - колчедан.

Работа в группах Слайд 25

ФРОНТАЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ

1.Рассмотрим кусочек соли, сахара песка.

2.Чугун имеет на излом шероховатую поверхность.

3.Кусочек сахара рафинада.

4.Испытайте на разрыв гофрированную бумагу в различных направлениях.

5.Расщепите слюду на отделение пластинки.

6.Расколите с помощью ножа дерево вдоль волокон и поперек волокон. Сделайте вывод о зависимости механических свойств в кристалле от направления.

7.Покройте кристаллы гипса и стеклянную пластину тонким слоем парафина и прикоснитесь раскаленной в пламени свечи иглой. Наблюдайте, как вокруг иглы парафин расплавится, сравните форму образовавшихся площадей. Какой факт доказывает различную теплопроводность гипса?

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА НЕКОТОРЫХ СПОСОБОВ ВЫРАЩИВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ

1. Выращивание кристаллов медного купороса.

2. Выращивание кристаллов поваренной соли.

3. Наблюдение микрокристаллизации

Поместим каплю раствора на предметное стекло, прикроем каплю покрывным стеклом. Подогреем полученный препарат на спиртовке. Поместим его на столик микроскопа и по мере остывания раствора, будем наблюдать за ним в микроскоп. Мы сможем наблюдать рост кристаллов.

СРАВНЕНИЕ ГРАФИТА И АЛМАЗА

1.Как расположены молекулы в кристаллической решетке?

2.Обратите внимание на плотность расположения частиц в кристаллической решетке по разным направлениям.

3.Какое расстояние между частицами?

4.Какой вид кристаллической решетки у алмаза и графита.

Вывод.

Слайд 26, 27

Выводы:

1 .Кристаллография - это область науки интересная и занимательная.

2. Кристаллы могут быть выращены человеком.

3.Человек может задать цвет, форму кристалла.

4.Можно создать такие кристаллы, которые не существуют в природе.

5.Без использования кристаллов искусственных и природных технический процесс был бы невозможен.

Дополнительный материал

1571 - 1630 г.г. И. Кеплер написал этюд « О снежинках», в котором высказывал такое замечание: « Среди правильных тел, самое первое, начало и родитель остальных - куб, а его, если позволительно так сказать супруга - октаэдр.

Куб передает форму кристаллов поваренной соли NaCl, монокристаллы алюминиево - калиевых кварцев.

Икосаэдр оказался в центе внимания биологов, в их спорах относительно формы вирусов. Геометрические свойства икосаэдра позволяют экономить генетическую информацию.

Московские инженеры В. Макаров и В. Морозов считают, что ядро Земли имеет форму и свойства растущего кристалла, оказывающего воздействие на развитие всех природных процессов, идущих на планете.

Лучи этого кристалла, а точнее его силовое поле обуславливают икосаэдро-додекаэдрическую структуру Земли, проявляющуюся в том, что в земной коре как бы поступают проекции вписанных в земной шар правильных многогранников: икосаэдра и додекаэдра.

Если нанести на глобус очаги наиболее крупных и примечательных культур и цивилизаций Древнего мира, можно заметить закономерность в их расположении относительно географических полюсов и экватора планеты. Многие залежи полезных ископаемых тянутся вдоль икосаэдро - додекаэдровой сетки. Еще более удивительные вещи происходят в местах пересечения этих ребер: тут располагаются очаги древнейших культур и цивилизаций: Перу, - Северная Монголия, Гаити, Обская культура.

В этих точках наблюдаются максимум и минимум атмосферного давления, гигантские завихрения Мирового океана, здесь шотландское озеро Лох - Несе; Бермудский треугольник.

Додекаэдр имеет 12 граней, 30 ребер, 60 плоских узлов. Этими же числами выражаются циклы Солнечной системы: 12 - летний цикл Юпитера, 30 -летний цикл Сатурна, 60 - летний цикл Солнечной системы. Таким образом, между такой совершенной пространственной фигурой, как додекаэдр и Солнечной системой действует глубокая математическая связь. Такой вывод сделали еще античные ученые.

Это и привело к тому, что додекаэдр был в качестве « Главной фигуры», которая самоизолировала « Гармонию Мироздания».

И тогда египтяне решили, что все их главные символы (календарная система, система измерения времени, система измерения углов) должны соответствовать числовым параметрам додекаэдра.

Выращивание кристаллов медного купороса

CuS0₄ ^.5H₂0

Медный купорос — пятиводный сульфат меди (II) C11SO45H2O. В древности его называли витриолом (от латинского слова vitrum — стекло), так как крупные кристаллы напоминают цветное синее стекло. Медный купорос применяют в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями и болезнями растений, в промышленности при производстве искусственных волокон, органических красителей, минеральных красок, мышьяковистых химикатов, для обогащения руды при флотации, при воронении стали, в гальванопластике и др.

Внешний вид медного купороса

В природе C11SO4 5Н2О встречается в виде минерала халькантита.

Параллельно-шестоватые агрегаты толщиной до 1см, переслаивающиеся с желтоватой породой и отдельными кристаллами халькантита. В нижней части образца мелкозернистый сульфидный агрегат.

Образец из коллекции Минералогического музея им. А.Е. Ферсмана РАН

Изучая содержание Web-сайтов, посвященных проблеме кристаллов, я увидел, что многим нравится работать именно с медным купоросом. Очевидно, что одна из причин — доступность этого вещества и его относительно малая токсичность. Медный купорос можно легко достать в любом магазине «Все для сада и огорода».

Пакетик с медным купоросом

Садоводы применяют медный купорос как фунгицид (средство против паразитических грибов), предназначенный для опрыскивания плодово-ягодных, декоративных деревьев и кустарников от парши, монилиоза, антракноза и других болезней, а также для дезинфекции ран. Аквариумисты применяют медный купорос при заболевании рыб бранхиомикозом, гиродактилезом, дактилогирозом, костиозом и одиниозом.

Список литературы

1. А.В. Перышкин Физика твердого тела.- Москва: Просвещение, 1978

1. А.В. Перышкин Факультативный курс физики. 10 класс.- Москва: Просвещение, 1978

1. Е.Е. Каменецкий Минералогия.- Москва: Просвещение, 1980

Интернет - ресурсы

http://ru.wikipedia.org/wiki/

«Кристаллические тела»

Физика 10 класс

Автор: учитель начальных классов высшей квалификационной категории Муниципальное общеобразовательное казенное учреждение «Средняя общеобразовательная школа п. Горные ключи» Кировского района Приморского края

Евтушенко Вера Михайловна

Кристаллические тела

§ 75,76

Тема. Кристаллические тела

Цель.

Изучить многообразный мир кристаллов, их свойства и применение

Кристаллические тела

• Для чего человеку нужно знать кристаллическое строение твердых тел?

Кристаллы – это…

• Твердые тела, имеющие природную плоскую огранку, атомы и молекулы которых занимают определенные упорядоченные положения в пространстве. Это расположение называют кристаллической решеткой.

Свойства кристаллов

• Анизотропия
• Полиморфизм
• Способность кристаллов самоограняться
• Симметрия

КРИСТАЛЛЫ

МОНОКРИСТАЛЛЫ

ПОЛИКРИСТАЛЛЫ

Кристаллография – наука, которая изучает идеальные кристаллы с позиции законов симметрии и сопоставляет их с кристаллами реальными. Существует с середины 18 века.

• Идеальный кристалл – математический объект, имеющий полную, свойственную ему симметрию
• Реальный кристалл – всегда содержит дефекты внутренней структуры решетки

Кристаллофизики

Евграф Степанович Фёдоров

( 22 декабря 1853 — 21 мая 1919)

Шубников Алексей Васильевич

(17 марта1887 — 27 апреля 1970)

Получение кристаллов

• Образование вулканических пород (при охлаждении магмы образуются кристаллы различных минералов)
• Образование кристаллов из соли морской воды
• При охлаждении газа, содержащего влагу

Применение кристаллов

• Ювелирная промышленность
• Тяжелая промышленность
• Получение поваренной соли
• Образование снега - снежинки

Работа кристаллов

• Изготовление призм и линз в оптических приборах

• Изготовление генератора радиочастоты со стабилизацией кварцевыми кристаллами

• Кристаллы кварца, кальцита пропускают ультрафиолетовое и инфракрасное излучение

• Кристаллы генерируют электрический заряд при деформации

Работа кристаллов

• Кристаллические полупроводники кремний и германий преобразуют свет в электричество, чувствуют слабейшие радиоволны, фиксируют в сжатом виде огромную информацию

• Полупроводниковые приборы произвели революцию в электронике: вычислительные машины, электронные часы, ЭВМ, системы связи, радиотехника, солнечные батареи

Работа кристаллов

• Лазеры, белковые кристаллы вирусов, исследование свойств термоядерной плазмы, микроэлектроника, ювелирная промышленность

• Усиление световых волн кристаллами

Работа кристаллов

• Кристаллы, обладающие электрическими свойствами

• Радиоприемники, радиопередатчики, гидролокаторы

Драгоценные кристаллы

• Все драгоценные природные камни, кроме опала, являются кристаллическими

АЛМАЗ

Кристалл углерода.

В 1955 у нас в стране синтезировали алмаз

Драгоценные кристаллы

РУБИН

Кристаллы окиси алюминия с различными примесями.

В 1902 удалось получить искусственный рубин

Драгоценные кристаллы

ЖЕМЧУГ

Кристаллы, образующиеся в живых организмах

Драгоценные кристаллы

• В 1940 году был сделан искусственный изумруд.

ИЗУМРУД

Драгоценные кристаллы

МАЛАХИТ

В России самые крупные месторождения малахита на Урале. Наша страна поставляет на мировой рынок этот поделочный полудрагоценный камень.

Применение алмаза

• Самое твердое из всех природных веществ.
• 80% добываемых алмазов используются в промышленности

Задание. Сравните кристаллические решетки углерода

ГРАФИТ

АЛМАЗ

Сравнить – это значит найти общие и отличительные признаки сравниваемых объектов.

Образование морского льда

Айсберг

Сталактиты и сталагмиты

• Кристаллы образуются в пещерах. Это прозрачный и просвечивающий минерал, который медленно и постепенно осаждается из просачивающихся капель воды.

Кристаллы в живых организмах

ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота

Кристаллы различных веществ отличаются друг от друга формами

• Внутреннее строение кристаллов подчиняется строгим законам симметрии

ОКТАЭДР

КУБ

ТЕТРАЭДР

ДОДЕКАЭДР

ИКОСАЭДР

«Работа в группах»

Какое значение имеют кристаллы в нашей жизни?

Вывод

• Кристаллография – это наука интересная и занимательная
• Кристаллы могут быть не только природными, но и выращенными человеком
• Человек может задать форму, цвет и нужные свойства кристаллов
• Самое главное - искусственно выращивая кристаллы, создают вещества, которых вообще нет в природе
• Без использования кристаллов, искусственных и природных, технический прогресс был бы невозможен.

Информационные источники

• А.В. Перышкин Физика твердого тела.- Москва: Просвещение, 1978
• А.В. Перышкин Факультативный курс физики. 10 класс.- Москва: Просвещение, 1978
• Е.Е. Каменецкий Минералогия.- Москва: Просвещение, 1980
• http :// ru . wikipedia . org / wiki /