Урок физики в 8 классе. Тема урока: Тема: Плавление и отвердевание кристаллических веществ.

Тема: Плавление и отвердевание кристаллических веществ

Цель: повторить основные положения МКТ, дать представление о процессах плавления и кристаллизации, продолжить формирование представлений о строении вещества.

Тип урока: изучение нового материала; первичное закрепление знаний.

Методы обучения: репродуктивный, частично-поисковый, исследовательский.

Формы обучения: фронтальная, индивидуальная,

Личностные результаты:

сформировать познавательные интересы и мотивы, направленные на изучение природы; интеллектуальные умения (анализировать, сравнивать, делать выводы и др.); эстетическое отношение к объектам природы.

Метапредметные результаты:

1) давать определения понятиям, наблюдать, делать выводы и заключения, объяснять;

2) анализировать и оценивать информацию;

Предметные результаты:

1) выделение существенных признаков физических процессов;

2) сравнение физических процессов, умение делать выводы и умозаключения на основе сравнения;

3) овладение методами науки: наблюдение и описание объектов и процессов;

4) знание и соблюдение правил работы в кабинете физики;

Междисциплинарные связи: математика.

Внутридисциплинарные связи: первоначальные сведения о строении вещества, механика, тепловые явления.

Оборудование: мультимедийный проектор, ноутбук учителя,

Демонстрации: плавление и отвердевание кристаллического вещества, презентации.

Ход урока

1. Организационный момент

Здравствуйте, ребята. Меня зовут Тамара Геннадьевна. Сегодня я проведу у вас урок по теме «Плавление и отвердевание кристаллических веществ». Мне сегодня будут помогать молодые ученые Марита и Иван. Им нужно провести исследование вещества и ответить на вопрос: какое это вещество кристаллическое или аморфное и представить доказательства ответа.

Ознакомлю с планом проведения урока:

1. Организационный момент

2. Повторение пройденного материала

3. Введение нового материала

4. Закрепление нового материала

5. Рефлексия

6. Подведение итогов

7. Д/З

II. Повторение пройденного материала

Решим задачи на тему «Тепловые явления»

1. В какой кастрюле находящаяся в ней жидкость, охладится быстрее: в которой лед положен сверху или в кастрюле, в которой лед положен снизу? (Охладится быстрее жидкость в кастрюле, в которой лед положен сверху, т.к. жидкость обладает плохой теплопроводностью, то охлаждение будет быстрее проходить за счет конвекции: охлажденные верхние слои жидкости, имея большую плотность, будут опускаться вниз, а более теплые – подниматься вверх)

2. Если деревянный цилиндр, инкрустированный металлом, обернуть листом бумаги и подержать над пламенем спиртовки, то бумага обугливается сначала в местах, не соприкасающихся с металлом. Почему? (Металл лучше отводит тепло от бумаги и в этом месте она не перегреется)

III. Ведение нового материала.

На этом уроке мы начинаем новую большую тему: «Изменение агрегатных состояний вещества».. И первый урок будет посвящен теме «Плавление и отвердевание кристаллических веществ»

Рассматривать основные агрегатные состояния веществ удобно на примере воды, которая в наших естественных земных диапазонах температур может находиться в трех состояниях: жидком (вода), твердом (лед или снег), газообразном (пар).

Агрегатное состояние – это состояние одного и того же вещества, отличающееся взаимным расположением, характером движения и взаимодействием молекул. При этом, молекулы одного и того же вещества одинаковы в различных его агрегатных состояниях и не изменяются по своей структуре.

Переходы вещества из одного агрегатного состояния в другое называют агрегатными превращениями или фазовыми переходами.

Учитель: Давайте повторим особенности расположения, движения и взаимодействия молекул в различных агрегатных состояниях и рассмотрим фазовые переходы.

Презентация №2 Слайд 1. Переход по ссылкам Газ, Жидкость, Твердое тело

(Молекулы газа находятся на расстояниях в десятки раз больших, чем расстояния между молекулами жидкости. Молекулы газа движутся прямолинейно до столкновения с другой молекулой. Силы притяжения очень малы.

Молекулы жидкости расположены близко друг к другу, молекулы совершают колебательные движения относительно положений равновесия, но могут перескакивать с места на место. Силы притяжения между молекулами жидкости больше, чем у молекул газа, но меньше, чем между молекулами твердого тела.

Молекулы твердого тела совершают колебательное движение относительно узлов кристаллической решетки.)

Фазовые переходы

1 – плавление- переход вещества из твердого состояния в жидкое;

2 – отвердевание (кристаллизация)- переход вещества из жидкого состояния в твердое;

3 – парообразование: испарение или кипение- переход из жидкого состояния в газообразное;

4 – конденсация- переход вещества из газообразного состояния в жидкое

5 – сублимация (возгонка) – переход из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое;

6 – десублимация – переход из газообразного состояния в твердое, минуя жидкое.

Процессы сублимация и десублимация не рассматриваются а рамках школьной программы 8-го класса. Но примеры сублемации я вам хорошо знакомы: сырое белье замерзает на ветру в морoз, a через сутки становится сухим - ледянaя корка исчезает. Вообще любое тело в твердом состоянии, если оно имеeт запах, сублимирует. Пример десублимации – «Морозные узоры'' на окнах.

Рассмотрим переход вещества из твердого состояния в жидкое, которое называется плавлением на примере плавления льда.

(http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/669b797a-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/2_2.swf) начать с положения кнопки №2

Будем нагревать лед, взятый при температуре -20⁰С. Сначала лед остается в твердом состоянии, и его температура увеличивается. Но как только она окажется равной 0⁰С, ее повышение прекращается, хотя спиртовка продолжает гореть, и внутренняя энергия пробирки со льдом увеличивается. Температура не меняется до тех пор, пока весь лед не расплавится.

положение кнопки №3 (Быстро уходить с этого положения)

Температуру, при которой вещество плавится, называется температурой плавления. Только после окончания процесса плавления всего льда температура образовавшейся воды начнет повышаться.

положение кнопки №4

Что же происходит с молекулами вещества при плавлении? В твердом состоянии молекулы расположены в строгом порядке и колеблются около своих положений равновесия. Подводимое тепло приводит к увеличению средней скорости движения молекул, следовательно, увеличивается их средняя кинетическая энергия и температура. Поэтому размах колебаний молекул увеличивается. Когда вещество нагреется до температуры плавления, температура льда перестает увеличиваться, а вся получаемая энергия расходуется на разрушение кристаллической решетки. Внутренняя энергия увеличивается не за счет увеличения кинетической энергии, а за счет увеличения потенциальной энергии взаимодействия молекул. Далее нагревается уже жидкость. При этом увеличивается кинетическая энергия, значит, температура жидкости возрастает.

Переход вещества из жидкого состояния в твердое называется отвердеванием или кристаллизацией.

(кнопка №5)

http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/669b797a-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/2_2.swf

Вынесем пробирку с водой на мороз. Сначала температура воды понижается. При этом молекулы движутся все медленнее и медленнее. При 0⁰С понижение температуры прекращается, хотя пробирка продолжает отдавать внутреннюю энергию, которая расходуется на нагревание окружающего воздуха. Силам взаимодействия теперь легче удерживать медленно движущиеся молекулы, и они начинают выстраиваться в определенном порядке, образуя кристаллическую решетку. Пока процесс отвердевания не завершится, температура вещества не изменяется. Температура при которой вещество отвердевает называется температурой отвердевания или температурой кристаллизации.

Подведем итоги:

(Кнопка №6)

http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/669b797a-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/2_2.swf

1. опытным путем доказано, что для кристаллических тел отвердевание вещества происходит при той температуре, при которой вещество плавится: t_пл=t_отв;

2. При плавлении вещество получает энергию. При кристаллизации оно, наоборот, отдает ее в окружающую среду.

Рассмотрим график плавления и отвердевания кристаллических веществ. Сделаем краткое описание всех рассмотренных процессов. Запись в опорном конспекте.

( кнопка №7)

http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/669b797a-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/2_2.swf

Ребята, как вы думаете, в каких состояниях находится вещество на концах отрезков данного графика?(A, В, F, K-лед, С, D, E –жидкость)

(Кнопка №8)

Ребята задумывались ли вы над тем, как образуются ледяные сосульки, которые мы часто видим свешивающиеся с крыш? Ведь, чтобы образовались сосульки, нужно в одно и то же время иметь две температуры: для таяния – выше нуля и для замерзания – ниже нуля.

Ответ: на самом деле так и есть, снег на крыше тает, потому что солнечные лучи нагревают его до температуры выше нуля, а стекающие капли воды у края крыши замерзают, потому что здесь температура ниже нуля.

А можно ли расплавить лед при температуре ниже нуля?

(Кнопка №9)

Заполни водой небольшую коробочку. Вертикально воткнем в коробочку иголки, так чтобы ушками они касались дна. Заморозим воду в коробочке, так чтобы иголки вмерзли в ней вертикально. Сверху на иголки положим кусок льда, а сверху поставим груз и поместим коробочку на мороз.

Что мы увидим спустя некоторое время? Лед опустился до коробочки. Вывод: лед плавится под давлением даже при отрицательной температуре, и иголки проходят насквозь!

Ребята, как вы думаете, почему зимой можно видеть птиц сидящими на льду, который покрывает реки, озера .

Ответ: Получая количество теплоты, выделяющееся при кристаллизации, среда нагревается. Это хорошо известно многим птицам. Из-за выделения энергии при образовании льда воздух над ним оказывается на несколько градусов теплее, чем в лесу на деревьях, и птицы этим пользуются.

Ребята, вспомним, какие вещества называются аморфными? (Вещество, в аморфном состоянии, не имеет порядка в расположении молекул. Аморфное вещество обладает свойствами как кристаллических тел, так и жидкостей. При нагревании проявляются свойства жидкости, при охлаждении – свойства кристаллических тел, причем все же больше проявляются свойства жидкостей )

Процесс плавления и отвердевания аморфных тел отличается от плавления кристаллических тел. У них нет определенной температуры плавления.

Наши молодые ученые провели исследования по отвердеванию неизвестного вещества . Им предстояло ответить на вопрос: какое вещество ими исследовалось - кристаллическое или аморфное? И предоставить доказательства своего вывода.

Заслушаем результаты их исследований.

Различные кристаллические вещества имеют разные кристаллические решетки. Соответственно, чтобы ее разрушить при температуре плавления, необходимо затратить разную энергию, т.е. сообщить веществу разное количество теплоты.

Количество теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг кристаллического вещества, чтобы превратить его в жидкость при температуре плавления, называют удельной теплотой плавления.

Перейти к презентации урока (слайд №3)

Обозначение

Единицы измерения (1 )

Удельная теплота плавления показывает, на сколько изменяется внутренняя энергия вещества массой 1 кг, взятого при температуре плавления, при его плавлении или кристаллизации

Уточняем - на сколько увеличивается внутренняя энергия при плавлении , и на сколько уменьшается при кристаллизации.

Вычислить количество теплоты необходимое для плавления вещества массой m кг можно по формуле Q= m

Из формулы найти m и

Ф и з к у л ь т м и н у т к а

IV. Закрепление.

Рассмотрим таблицу плавления кристаллических веществ в учебнике на странице 106.

Работа с таблицей 16 учебник стр.106 ( Презентация слайд №4)

1. Какой из металлов, приведенных в таблице, самый легкоплавкий? ( Олово)

2. Какой из металлов самый тугоплавкий? (Вольфрам)

Вообще, металлы, плавящиеся при температуре выше 1650°С, называются тугоплавкими (титан, хром, вольфрам).

Презентация слайд 5

1. Возможно ли расплавить олово в алюминиевой ложке? (Да. t_пл олова232⁰С ,а алюминия -660⁰С)

2. Возможно ли расплавить вольфрам в стальной ложке? (Нет. t_пл вольфрама 3387⁰С, а стали -1500⁰С)

3. Почему на Севере для измерения низких температур воздуха используются не ртутными термометрами, а спиртовыми?

Ответ: температура отвердевания ртути -39⁰С, на Севере же температура может быть ниже , поэтому используют спиртовые термометры, так как температура отвердевания спирта -114⁰С.

1. Почему агроном дал указание полить вечером огородные культуры, когда по радио передали сообщение о том, что ночью будут заморозки?

Ответ: огородные культуры в случае заморозков поливают водой для предохранения от вымерзания. При отвердевании воды выделяется тепло, которое спасает растения.

Презентация слайд №8

Читаем график

1. В какой момент времени начался процесс

плавления вещества?

2.В какой момент времени вещество начало кристаллизоваться?

3. Чему равна температура плавления вещества? Температура кристаллизации?

4. Сколько времени длилось:

а) плавление вещества; б) кристаллизации вещества

Презентация №1 Слайд №9

Презентация №1 Слайд №10

Ответ: олово

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ С ТЕХНИЧЕСКИМ СОДЕРЖАНИЕМ ( Презентация №1 Слайд №11)

Поршень отливают из алюминия. Одинакова ли внутренняя энергия алюминия в жидком и твердом состояниях, если в том и другом случае температура вещества 660 °С? (В жидком состоянии внутренняя энергия больше.)

Задача на понятие удельная теплота плавления( Презентация №1 Слайд №12)

Учебник стр. 109 Задание 31 №3

Сравните внутреннюю энергию 1 кг кристаллического и жидкого серебра при температуре плавления. ( У жидкого серебра внутренняя энергия на 0,87 10⁵ больше, чем у кристаллического)

Ребята, как вы думаете, можно ли получить цветной лёд?

Если в пластмассовый стакан с водой добавить немного краски или заварки, размешать и, получив цветной раствор, укутать стакан сверху и выставить на мороз, то ото дна к поверхности начнет образовываться слой льда. Однако, не надейтесь получить разноцветный лёд! Там, где начиналось замерзание воды, будет абсолютно прозрачный слой льда. Верхняя его часть будет окрашена, причем даже сильнее, чем первоначальный раствор. Если концентрация краски была очень велика, то на поверхности льда может остаться лужица её раствора.

Дело в том, что в растворах краски и солей образуется прозрачный пресный лёд, т.к. растущие кристаллы вытесняют любые посторонние атомы и молекулы примесей, стараясь построить идеальную решетку, пока это возможно. Только когда примесям деваться уже некуда, лёд начинает встраивать их в свою структуру или оставляет в виде капсул с концентрированной жидкостью. Поэтому морской лёд пресный, а даже самые грязные лужи покрываются прозрачным и чистым льдом

V. Рефлексия Презентация слайд № 13

Ребята, что вы узнали сегодня на уроке.(Как приходят процессы плавления и отвердевания)

Что полезное для себя получили на уроке? ( как уберечь рассаду от заморозков, как образуются сосульки, плавится ли лед при низкой температуре)

VI. Подведение итогов

Оценить работу учеников во время занятий.

VII. Домашнее задание Презентация слайд № 14

§32, повтор. §8, 17

Задание 31 №2

Для желающих учеников :

1) подготовить сообщение по теме «Плавление и отливка»

2) Задание 31 №7 (экспериментальное задание).

Используемые Интернет- ресурсы:

Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов http://school-collection.edu.ru/

Дополнительный материал.

Какую роль играют фазовые переходы в жизни?

Переходы вещества из одного агрегатного состояния в другое играют важную роль в природе и в технике. Так, например, превратив воду в пар, мы можем использовать его затем в паровых турбинах на электростанциях. Расплавляя металлы на заводах, мы получаем возможность, изготовить из них различные сплавы: сталь, чугун, латунь

Рассмотрим таблицу 17 учебник стр. 108

Из таблицы видно, что лед имеет сравнительно большую удельную теплоту плавления .Благодаря этому процесс таяния снега и льда происходит довольно медленно, что позволяет избежать больших паводков и способствует тому, что почва пропитывается влагой.

1. Почему в медицинских термометрах используют ртуть, а не спирт или эфир? (у ртути большая теплопроводность и меньшая теплоемкость, а это сокращает время измерения)

2. Почему металлические предметы, находящиеся в комнате, на ощупь кажутся холоднее, чем деревянные? ( При соприкосновении с деревянным предметом, нагревается только его небольшой участок под пальцем, т.к. дерево обладает плохой теплопроводностью. Металлы же, обладают хорошей теплопроводностью, поэтому при соприкосновении нагревается больший по размеру участок, что приводит к большему теплоотводу от пальца и его охлаждению).

3. При какой температуре металлическая ручка и деревянная дверь будут казаться на ощупь одинаково нагретыми? (При температуре, равной температуре тела)

10