Методична розробка уроку "Основні положення молекулярно-кінетичної теорії будови речовини. Броунівський рух. Дифузія"
ДЕРЖАВНИЙ ПРОФЕСІЙНО-ТЕХНІЧНИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД
«ХЕРСОНСЬКИЙ ПРОФЕСІЙНИЙ ЛІЦЕЙ ЗВ’ЯЗКУ ТА ПОЛІГРАФІЇ»
МЕТОДИЧНА РОЗРОБКА УРОКУ З ПРЕДМЕТА
«Фізика»
Тема уроку: Основні положення
молекулярно-кінетичної теорії будови
речовини. Броунівський рух. Дифузія
Підготувала
викладач Наталя ДАНИЛЬЧЕНКО
Херсон - 2021
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
Дана методична розробка презентує урок з предмета «Фізика 10 клас, рівень стандарту»
Тема уроку: Основні положення молекулярно-кінетичної теорії будови
речовини. Броунівський рух. Дифузія.
Мета уроку:
Формування предметних компетентностей:
Знаннєвий компонент: здобувач освіти оперує поняттями і термінами: Основні положення молекулярно-кінетичної теорії (МКТ) будови речовини. Броунівський рух, дифузія. Діяльнісний компонент: формувати навички проводити фізичні досліди та їх аналізувати .
Формування ключових компетентностей:
Спілкування державною мовою: формувати уміння ставити запитання і розпізнавати проблему; міркувати, робити висновки на основі інформації, поданої в різних формах (у текстовій формі, відео інформації, таблицях); розуміти, пояснювати і перетворювати тексти задач (усно і письмово), вміло висловлюватися рідною мовою; доречно та коректне вживати в мовленні термінологію з предмета фізика, чітко, лаконічно та зрозуміло формулювати думку, аргументувати, доводити правильність тверджень.
Математична компетентність:вільно використовувати математичний апарат як мову фізичної науки, а саме: розуміти та застосовувати математичні методи для обґрунтування та розкриття змісту фізичних теорій, доведення тверджень, опрацювання результатів експериментальних досліджень; уміти сприймати та відтворювати фізичну інформацію щодо опису явищ, процесів і законів природи у формі математичних рівнянь; використовувати просторову уяву, логічне мислення та формальні перетворення для побудови моделей фізичних процесів, пояснення суті фізичних явищ і процесів; володіти прийомами наближених обчислень та оцінювання за порядком величини;
Основні компетентності у природничих науках і технологіях: розпізнавати проблеми, що виникають у довкіллі; будувати та досліджувати природні явища і процеси; знаходити наукове пояснення фізичних явищ та процесів на якісному рівні, за необхідності описувати їх теоретично та робити кількісні оцінки за порядком величини, здійснювати фізичні демонстрації; мати власну думку щодо пріоритетів розвитку сучасних природничих наук і технологій;
Інформаційно-цифрова компетентність: працювати з інформацією: аналізувати, оцінювати, узагальнювати, створювати нову інформацію тощо.
Уміння вчитися впродовж життя: визначати мету, планувати навчальну діяльність, створювати необхідні умови для самостійного додаткового вивчення фізики; усвідомлення власних освітніх потреб та цінності нових знань і вмінь; зацікавленість у пізнанні світу; розуміння важливості вчитися впродовж життя; прагнення до вдосконалення результатів своєї діяльності.
Ініціативність і підприємливість: пропонувати шляхи економії природних, енергетичних та інших ресурсів у процесі навчання, на виробництві та у побуті;
Соціальна та громадянська компетентності: виявляти відповідальне ставлення до використання небезпечних технологій та виробництв; усвідомлювати пріоритетність загальнолюдських цінностей при вирішенні комерційних, економічних, наукових і технічних проблем;
Екологічна грамотність і здорове життя: досліджувати природні об'єкти, визначати проблеми довкілля, пропонувати науково-обґрунтовані способи їх вирішення, реалізовувати проекти, спрямовані на збереження, відновлення та поліпшення стану довкілля завдяки використанню сучасних фізико-технічних досягнень; сприяти поширенню правильної утилізації шкідливих побутових відходів; берегти природу та вести здоровий спосіб життя; усвідомлювати масштабність та важливість вирішення проблем екологічного характеру; готовність застосовувати знання та уміння, зокрема з фізики, та брати особисту участь у вирішенні локальних екологічних проблем; ощадливість та відповідальність щодо використання природних ресурсів; продовжити формування усвідомлення учнями взаємозв’язку кожного окремого предмета та екології на основі різних даних; ощадне та бережливе відношення до природніх ресурсів, чистоти довкілля та дотримання санітарних норм побуту.
Тип уроку: урок формування компетентностей
Основні терміни і поняття: молекула, речовина, кількість речовини, молярна маса, моль, агрегатний стан.
Міжпредметні зв’язки: хімія «Властивості речовини», біологія, екологія.
Обладнання: комп’ютер, презентація
Комплексно – методичне забезпечення уроку: підручник за редакцією Бар’яхтар В.Г. «ФІЗИКА 10 клас, рівень стандарту», презентація, відео матеріал з YouTube
План проведенн
План проведення уроку
|
Етапи уроку |
Зміст і цільове призначення |
|
|
1. |
I. Орієнтація, мотивація діяльності |
- Привітання, створення сприятливого клімату на уроці, налаштування на активну і плідну роботу. - Мотивація навчальної діяльності здобувачів освіти. |
|
2. |
II. Цілепокладання |
Визначення теми та мети уроку. |
|
3. |
III. Цілереалізація |
Організація навчальної діяльності Пояснення викладача за планом: 1.Основні положення МКТ. 2.Агрегатний стан речовини. 3.Дослідне підтвердження основних положень МКТ.( Демонстрація та пояснення дослідів) 4.Екологічні питання. Закріплення матеріалу: 1.Відповіді на питання 3.Скадання опорного конспекту уроку ( робота в малих групах.)
|
|
4. |
IV. Рефлексивно-оцінюючий |
Підведення підсумків уроку. Повідомлення домашнього завдання |
Очікувані результати: учні оперують поняттями і термінами молекулярно-кінетичної будови речовини, обґрунтовуюсь основні положення дослідами, які підтверджують ці положення; пояснюють причини броунівського руху та прогнозують зміни, які відбуватимуться при броунівському русі при зміні зовнішніх макропараметрів (температури, в’язкості речовини тощо), готовність застосовувати знання та уміння, зокрема з фізики, та брати особисту участь у вирішенні локальних екологічних проблем; ощадливість та відповідальність щодо використання природних ресурсів.
Хід уроку:
І. Орієнтація, мотивація діяльності.
Вітаю Вас, шановні учні! Сьогодні пропоную вам віртуально зазирнути всередину макроскопічного тіла та з’ясувати, від чого залежить його властивості.
Кожного дня ми стикаємося з різними речовинами та предметами, використовуємо їх у своїй життєдіяльності. При цьому ми змінюємо і кількість і якість речовини. Разом з тим мало хто замислюємося над тим, що при цьому відбувається: магія, фокус або фізичні процеси та явища.
Наприклад, готуємо та споживаємо їжу, додаючи до неї різні продукти та приправи, змінюючи її смак, сприймаємо різні запахи, змінюємо колір та форму предметів і таких прикладів можливо привести безліч. Чому одна речовина може існувати в різних агрегатних станах? Наприклад, всім відома вода: водяна пара, рідина та лід. Від чого це залежить та про що це свідчить? На всі ці питання дамо відповіді при вивчені молекулярної фізики.
ІІ. Цілепокладання.
- Повідомлення теми, мети, завдань уроку.
Сьогодні ми з’ясуємо, які основні положення МКТ, та дослідно їх обґрунтуємо, дамо визначення найменшої частини речовини та знайдемо спосіб для обчислення кількості речовини та кількості молекул.
- Мотивація навчальної діяльності.
Ви не раз чули такий вислів: «Я те, що я їм, п’ю, дихаю» та не раз використовували прислів’я «Ложка дьогтю зіпсує бочку меду».
Наприкінці уроку розглянемо ці фрази на основі молекулярної фізики та розкриємо їх суть в прямому значенні.
ІІІ. Цілереалізація
- Актуалізація й корекція опорних знань.
Основи сучасних уявлень про будову речовини були закладені в ті далекі часи, коли людина лише робила спробу зрозуміти суть речей, що оточували її.
Такі невіддільні від матерії поняття, як рух, дискретність були вже предметом дискусій старогрецьких натурфілософів. Поняття «атом» (неподільний) запровадив Демокрит (V ст. до н. е.). Нині уявлення про перервну, молекулярну будову речовини стало стрункою теорією, перевіреною безліччю експериментів.
Властивості тіл визначаються насамперед їхньою внутрішньою будовою, властивостями частинок, з яких вони складаються, силами, які діють між частинками та ін. Тому питання про будову речовини є одним з основних у фізиці та інших науках про природу.
Досягнення молекулярної фізики широко використовують в інших науках про природу. З її успіхами, зокрема, нерозривно пов'язаний розвиток хімії і біології.
В процесі розвитку в молекулярній фізиці виділилися самостійні розділи, наприклад: фізична хімія, фізична кінетика, молекулярна біологія, фізика твердого тіла та ін.
Основні поняття молекулярної фізики використовують у деяких спеціальних галузях науки, зокрема, у фізиці металів, полімерів і плазми, кристалофізиці, фізико-хімічній механікі.
2. Сприйняття й первинне усвідомлення навчального матеріалу, . осмислення зв'язків і співвідношень в об'єктах вивчення.
Молекулярна фізика – наука про молекулярну будову, властивості, тепловий рух речовин у різних аґреґатних станах і їх взаємні переходи.
Речовина може перебувати в трьох агрегатних станах: твердому, рідкому і газоподібному. Молекулярно-кінетична теорія зародилася в ХІХ столітті з метою пояснити будову і властивості речовини на основі уявлень про те, що речовина складається з найдрібніших частинок — молекул, які безперервно рухаються й взаємодіють одна з одною.
Молекулярно-кінетичною теорією називають вчення про будову і властивості речовини на основі уявлень про існування атомів і молекул як найменших частинок хімічних речовин.
Особливих успіхів ця теорія досягла під час пояснення властивостей газів. У XVIIІ ст. прихильник і пропагандист МКТ М.Ломоносов сформулював основні положення цієї теорії, які не зазнали суттєвих змін і до сьогодні.
- Основні положення молекулярно-кінетичної теорії та її підтвердження на основі дослідів
В основі МКТ лежать три основні положення:
1) всі речовини утворені з найдрібніших частинок — молекул, які самі складаються з атомів.
Молекули й атоми являють собою електрично нейтральні частинки. За певних умов молекули й атоми можуть набувати додаткового електричного заряду та перетворюватися на позитивні або негативні іони;
2) атоми й молекули перебувають у безперервному хаотичному русі;
3) частинки взаємодіють одна з одною силами, що мають електричну природу.
Порівняння газів, рідин і твердих тіл
Більшість оточуючих нас тіл знаходяться в одному з трьох агрегатних станах речовини — твердому, рідкому й газоподібному паливі. У 20-му столітті, коли почали досліджувати мікроскопічну будову тіл, було виявлено структуру цих станів речовини. Молекулярно-кінетична теорія дає можливість зрозуміти, чому речовина може перебувати в газоподібному, рідкому й твердому станах.
Властивості газів визначаються в основному рухом молекул, оскільки взаємодією молекул можна знехтувати. У зв’язку з тим, що молекули в усіх газах рухаються практично однаково, властивості різних газів подібні.
Молекули в газах розташовані не впритул — в середньому на відстанях, які набагато перевищують розміри самих молекул. Наприклад, у повітрі відстань між молекулами приблизно в 10 разів більша за розміри молекул. Гази легко стискаються, при цьому зменшується середня відстань між молекулами.
Молекули з величезними швидкостями — сотні метрів за секунду — рухаються в просторі. Стикаючись, вони відштовхуються одна від одної в різні боки, подібно до більярдних куль. Слабкі сили тяжіння молекул газу не здатні утримати їх одна біля одної. Численні удари молекул об стінки посудини створюють тиск газу.
Молекули рідини розташовані майже впритул одна до одної, тому молекула рідини веде себе інакше, не як молекула газу. Затиснута, як у клітці, іншими молекулами, вона здійснює «біг на місці» (коливається близько положення рівноваги, стикаючись з сусідніми молекулами). Лише час від часу вона здійснює «стрибок», прориваючись крізь «прути клітки», але відразу ж потрапляє в нову «клітку», утворену новими сусідами. Час осілого життя молекули води, тобто час коливання близько одного певного положення рівноваги за кімнатної температури, так само в середньому 10-11 с. А час одного коливання значно менший (10-12 - 10-13 с). З підвищенням температури час осілого життя молекул зменшується.
Молекули рідини знаходяться безпосередньо одна біля одної. Під час спроби змінити об’єм рідини починається деформація самих молекул. Для цього потрібні дуже великі сили. Цим і пояснюється мале стискання рідин.
Як відомо, рідина може витікати, тобто не зберігає свою форму. Пояснити це можна так. Якщо рідина не тече, то «стрибки» молекул з одного осілого положення в інше відбуваються з однаковою частотою за всіма напрямами. Зовнішня сила помітно не змінює число стрибків молекул за секунду. Але переміщення молекул з одного осілого положення в інше відбуваються переважно в напрямі дії зовнішньої сили. Ось чому рідина тече й приймає форму посудини.
Атоми або молекули твердих тіл коливаються близько певних положень рівноваги. Іноді молекули змінюють положення рівноваги, але відбувається це рідко. Ось чому тверді тіла зберігають не тільки об’єм, але й форму.
Якщо з’єднати центри положень рівноваги атомів твердого тіла, то вийде правильна просторова сітка, яка називається кристалічною.
Внутрішній порядок у розташуванні атомів кристалів впливає на формування правильних зовнішніх геометричних форм.
Висновок: агрегатний стан речовини залежить від відстані між молекулами, від їх руху та взаємодії
Найяскравішим експериментальним підтвердженням уявлень про молекулярно-кінетичну теорію (безладний рух атомів і молекул) є броунівський рух. Це тепловий рух найдрібніших мікроскопічних частинок, зважених у рідині або газі. Воно було відкрите англійським ботаніком Р. 
Броуном у 1827 р. Броунівські частинки рухаються під впливом безладних ударів молекул. Через хаотичний тепловий рух молекул ці удари ніколи не врівноважують одна одну. У результаті швидкість броунівської частинки безладно змінюється за модулем і напрямом, а її траєкторія утворює складну зигзагоподібну криву.
Теорія броунівського руху була створена А. Ейнштейном у 1905 р.
Експериментально теорія Ейнштейна була підтверджена в дослідах французького фізика Ж. Перрена, проведених у 1908-1911 pp.
Постійний хаотичний рух молекул речовини проявляється тв іншому явищі, яке легко спостерігати— дифузії.
Дифузією називається явище проникнення двох або кількох дотичних речовин одна в одну.
Дифузія призводить до утворення однорідної суміші, незалежно від густини компонентів.
Дифузія й броунівський рух — споріднені явища. Взаємопроникнення дотичних речовин одна в одну й безладний рух найдрібніших частинок, зважених у рідині або газі, відбуваються внаслідок хаотичного теплового руху молекул.
Досліди (розчин чаю, кави о холодній та гарячій воді)
Висновки: швидкість хаотичного руху молекул залежить від температури.
Явище дифузії має велике значення для життя людини. В роботі дихальної системи та живлення клітин лежить явище дифузії. Шляхом дифузії через стінки альвеол і кровоносних капілярів до нашого організму потрапляє кисень та відводиться вуглекислий газ. Механізм транспорту речовин до клітини та з неї теж грунтуєтся на явищі дифузії.
Різновидом дифузії є осмос ( від грец.osmos — поштовх, тиск) — процес однобічної дифузії крізь напівпроникну перегородку (мембрану) молекул розчинника в бік більшої концентрації розчиненої речовини
У природі завдяки осмосу поживні речовини та вода проникають із ґрунту в корені рослин, із травного тракту — в організми істот і безпосередньо в клітини; кисень із легеневих альвеол надходить у кров тощо.
ДОСЛІДНЕ ПІДТВЕРДЖЕННЯ ОСНОВНИХ ПОЛОЖЕНЬ МКТ
- Досліди розчинення фарби в воді.
- Дослід розчинення чаю та кави в гарячій та холодній воді.
- Дослід дифузія в газах.
- Демонстрація моделі броунівського руху.
Пояснення.
Висновки.
Розглядаємо екологічні проблеми. Забруднення повітря, води, грунту.
Висновки
Узагальнення й систематизація знань, застосування їх у різних ситуаціях,.наближених до життєвих.
1.Робота в малих групах. Скласти опорний конспект до теоретичного матеріалу.
2.Розвязання кросфорду
По горизонталі
2. Який хiмiчний елемент вибрали як атомну одиницю маси?
4. Осовним завданням молекулярно - кiнетичної теорiї є вивести рiвняння …
5. Прiзвище одного з вчених, хто теорiю броунiвського руху є …
6. Усi речовини складаються з дрiбних частинок - молекул i …
7. Невпорядкований, хаотичний рух дрiбних частинок речовини в розчинах називається …
По вертикали
1. Яку природу має взаємодiя молекул?
3. Один моль - це кiлькiсть речовини, що мiстить стiльки ж молекул скiльки атомiв Карбону мiститься у 12 г …
4. Кiлькiсть молекул в одному молi речовини.
Пояснимо прислів’я «Ложка дьогтю зіпсує бочку меду». Речовина дьоготь та мед складається з молекул які неперервно та хаотично рухаються. В наслідок явища дифузії через певний час речовини змішаються.
Щодо вислову «Я те, що я їм, п’ю, дихаю», до організму людини потрапляють всі речовини які є в їжі, воді та повітрі. І саме зараз неможливо не говорити про екологічні проблеми які є на Землі та зокрема в Україні, це забруднення води, ґрунту, повітря. Досягнення науково- технічного прогресу для людства має дві сторони. З одного боку це розвиток цивілізації, покращення умов життя людини( транспорт, різноманітні новітні хімічні сполуки) з іншого боку-забруднення навколишнього середовища.
Оцінки та висновки уроку.
Домашнє завдання
Підручник «Фізика 10», рівень стандарту, за редакцією В.Г.Бар’яхтара §26,
вправа 26 №1,2 – середній рівень;
вправа 26 № 1-4 – достатній рівень;
вправа 26 № 1-5 – високий рівень
Перегляньте відео. Комп’ютерний експеримент «Властивості газів. Дифузія.»
https://phet.colorado.edu/sims/html/diffusion/latest/diffusion_uk.html
Використана література.
1. Фізика (рівень стандарту, за навчальною програмою авторського колек-
тиву під керівництвом Локтєва В. М.) : підруч. для 10 кл. закл. загал. серед.
освіти / [В. Г. Бар’яхтар, С. О. Дов гий, Ф. Я. Божинова, О. О. Кірюхіна] ;
за ред. В. Г. Бар’яхтара, С. О. Довгого. — Харків : Вид-во ≪Ранок≫, 2018. —
272 c. : іл.ISBN 978-617-09-4360-6
2. Навчальна програма з фізики для 10-11 класів загальноосвітніх навчальних закладів.
1.https://www.youtube.com/watch?v=8WQvxkOz8pQ&ab_channel=5%D0%BA%D0%B0%D0%BD%D0%B0%D0%BB
4. Відео. Комп’ютерний експеримент «Властивості газів. Дифузія.»
https://phet.colorado.edu/sims/html/diffusion/latest/diffusion_uk.html
про публікацію авторської розробки
Додати розробку