Урок " Агрегатні стани речовини"

Урок 3/12

Агрегатні стани речовини.

 

Мета уроку:	пояснити фізичні властивості речовини в різних агрегатних станах, застосовуючи основні положення молекулярно-кінетичної теорії.
Тип уроку:	урок вивчення нового навчального матеріалу.
Демонстрації:	Властивості газу займати весь наданий йому об’єм. Незмінність об’єму води в результаті переливання. Випаровування і конденсація води. Збереження форми твердого тіла. Моделі кристалічної гратки. Перегляд відео матеріалу з теми.
Обладнання:	Повітряна кулька (насос). Спиртівка, гас, скляна або пластмасова (з орг. скла) пластинка, сірники. Прозорі посудини різної форми. Тверді тіла різної форми, об’єму і складу.  Моделі кристалічної гратки.
План викладання нового матеріалу:	Основні положення молекулярно-кінетичної теорії. Властивості газів. Властивості рідин. Властивості твердих тіл. Кристали й аморфні тіла.

 

 

Актуалізація опорних знань учнів відбувається у формі фізичного диктанту, оцінки за який повідомляються на наступному уроці (перевірка відбувається в позаурочний час).

1. Що таке фізика?
2. Наведіть приклади кількох природних явищ, спробуйте визначити до якого виду явищ вони належать.
3. Яких учених фізиків ви знаєте?
4. Які фізичні величини ви знаєте?
5. Наведіть формулу для визначення ціни поділки приладу.
6. Назвіть методи вивчення фізики.
7. Чому чай заварюють окропом, а не холодною водою?
8. Заборонено перевозити разом з їжею такі речовини, як гас, бензин, фарби. Чому?
9. У чому відмінність холодної води від гарячої з "молекулярного погляду"?
10. Відчувши небезпеку, кальмар викидає темно-синю захисну рідину. Чому через якийсь час вода, забарвлена цією рідиною, навіть у спокійному стані знову стає прозорою?
11. Чи правильним, на вашу думку, є твердження, що запах свіжого хліба з пекарні поширюється лише в тому напрямку, куди дме вітер? Обґрунтуйте свою відповідь.

 

ВИКЛАДАННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ.

 

1.  Основні положення молекулярно-кінетичної теорії .

 

   На попередній уроках і, виконуючи лабораторні роботи, ми провели цілий ряд дослідів і спостережень, на підставі яких можемо зробити такі висновки.

 

 усі речовини складаються із дрібніших частинок – атомів і молекул.

 

 частинки речовини перебувають у безперервному хаотичному русі.

 

 частинки речовини взаємодіють одна з одною.

 

Ці положення лежать в основі молекулярно-кінетичної теорії сучасного вчення про будову речовини.

 

Перед тим, як перейти до вивчення властивостей агрегатних станів речовини, учитель проводить актуалізацію опорних знань учнів за допомогою зазначених нижче таблиць.

Вчитель нагадує, що матерія може перебувати в двох видах (див. табл..) і наводить приклади. Потім переходить до пояснення, що речовина в свою чергу може перебувати в трьох станах.

 ( Учні наводять приклади тіл, що перебувають в твердому, рідкому, газоподібному станах).

Вчитель зазначає, що ми легко розрізняємо види речовин. Далі пропонує з’ясувати за якими ознаками ті чи інші тіла називають твердими, рідкими чи газоподібними, та проводить узагальнення.

 

2. Властивості газів.

Усі ми любимо полежати на м’якенькій подушечці. А, цікаво, від чого залежить мякість подушки? Чому перед тим, як лягти, ми збиваємо, розпушуємо подушку?

Хто бачив уміст подушки, той знає, що вона зроблена з пір’я, а між пір’ям є повітря. Коли ми збиваємо подушку, то збільшуємо кількість повітря в ній і вона стає м’якенькою?

- А що таке повітря?

Як це не дивно, але відповідь на це запитання змогли дати лише у другій половині XVIII століття. Чисте повітря складається в більшій своїй кількості з азоту (78%), кисню (21%), вуглекислого газу (0.3%), водяної пари та інертних газів (1%)… Тобто, повітря – це сукупність газів.

Найнаочнішим прикладом газу є повітря  . Ми живемо «на дні» величезного повітряного океану, глибина якого становить десятки кілометрів. Повітря здається нам дуже легким. Але й воно має вагу, причому чималу: на кожний квадратний сантиметр поверхні Землі атмосферне повітря тисне із силою, що дорівнює вазі кілограмової гирі.

 

Дослід: Надування повітряної кульки.

Дослід: розповсюдження «диму» від горіння речовини (наприклад гасу) по класній кімнаті.

 

Далі учні самостійно намагаються навести приклади властивостей газів, а потім за допомогою вчителя їх узагальнюють.

властивості газів:

1.      гази леткі і заповнюють усю надану їм форму;
2.      не мають власної вільної поверхні і форми;
3.      легко стискаються;
4.      легко розширюються;
5.      при охолодженні до певної температури – скраплюються і стають рідинами.

Відстані між молекулами в повітрі навколо нас приблизно в 10 разів більші за розміри молекул.

У газоподібній речовині молекули рухаються настільки швидко, що не встигають вступати в які-небудь сполуки одна з одною, якщо атоми або молекули, наприклад, зустрічаються одне з одним, прагнучи одне одного. Але це їхнє прагнення виявляється безнадійним, оскільки швидкості руху частинок у газі такі великі, що або вони не встигають увійти в зіткнення, або, зіштовхнувшись, відскакують і в наступну мить уже перебувають на великій відстані одне від одного. Із цієї причини гази займають весь наданий їм об’єм.

Перебуваючи «далеко» одна від одної, молекули газів практично не взаємодіють одна з одною.

 

3. Властивості рідин.

 

Найпоширеніша на Землі рідина – вода, яка має деякі виняткові властивості.

 

Дослід: Переливання підфарбованої рідини по посудинам різної форми, що підтверджує зазначені нижче  властивості рідин. 

Дослід:  Випаровування й конденсація пари.

 

Учитель пропонує учням сформулювати властивості рідин, а потім всі разом їх узагальнюють.

Налийте воду в будь – яку посудину – вона «слухняно» прийме форму цієї посудини. Відбувається це тому, що рідина має плинність, тобто дуже легко змінює свою форму під дією зовнішніх сил.

Об’єм рідини важко не тільки зменшити – його так само важко й збільшити. Рідина не обов’язково займає весь об’єм посудини: наприклад воду в склянку можна налити до половини (а от наповнити склянку газом «до половини» неможливо).

На межі з повітрям рідина утворює вільну поверхню.

Молекули рідини рухаються хаотично, однак їхній рух молекул значно обмежують молекули-«сусіди». Тому рух молекул рідини нагадує рух людей у юрбі: молекули «штовхаються», час від часу міняючись місцями одна з одною. Саме через це дифузія в рідинах відбувається значно повільніше, ніж у газах.

 

 властивості рідин:

1. приймає форму посудини, яка їй надана;
2. на межі з повітрям вільна поверхня завжди має горизонтальну форму (яким би чином не нахиляли посудину);
3. рідини – текучі;
4. при охолодженні до певної температури – тверднуть;
5. випаровуються;

 

4.  Властивості твердих тіл.

 

У твердих тілах сили зчеплення настільки великі, що атоми й молекули увесь час утримуються на своїх місцях. Однак і у твердих тілах ні атоми, ні молекули не є цілком нерухомими. Вони рухаються й коливаються біля деяких середніх положень, так званих положень рівноваги. Кожна частинка рухається тільки в межах відведеної їй ділянки й не може без додаткової особливої причини нікуди піти за її межі. Із цієї причини тверді тіла зберігають свій об’єм, і свою форму.

 

Дослід: демонстрування твердих тіл різної форми, об’єму, складу.

 

Учитель демонструє моделі кристалічної гратки.

Учитель пропонує учням сформулювати властивості твердих тіл, а потім всі разом їх узагальнюють.

По-перше, вони відрізняються одне від одного твердістю.

По-друге, тверді тіла відрізняються одне від одного крихкістю. Так, скляна посудина – крихке тіло: від удару вона руйнується. А свинцевий брусок – пластичне тіло: унаслідок удару він лише змінює форму.

 

властивості твердих тіл:

1. крихкі (стекло, порцеляна, лід, крейда);
2. пластичні (гума, пластилін, віск);
3. пружні;
4. за певної температури плавляться або горять;
5. проводять електричний струм;
6. передають тепло;
7. тривалий час зберігають надану форму;
8. зберігають об’єм.

 

5.  Кристали й аморфні тіла.

 

Є два типи твердих тіл – кристалічні й аморфні.

У багатьох твердих тілах розташування частинок нагадує бджолині стільники або будівельні ліси: праворуч і ліворуч, вперед та назад, нагору й униз тягнуться рівні, правильні, нескінчені ряди частинок. У цих випадках говорять, що частинки утворюють кристалічну решітку, а тіла з таким упорядкованим розташуванням частинок називають кристалічними твердими тілами, або просто кристалами. Кожна кристалічна речовина має свою характерну тільки для цієї речовини кристалічну решітку. Установивши за допомогою спеціальних методів тип кристалічної решітки, можна однозначно ідентифікувати ту або іншу речовину.

 

Дослід: Розглядаючи через збільшуване скло кристалики солі або цукру, можна помітити, що вони мають рівні, начебто спеціально зрізані, грані.

 

Дуже красиві грані мають сніжинки: вони являють собою кристалики льоду. Але як би не були різноманітні сніжинки, в основі їхнього візерунка завжди лежить правильний шестикутник!

Правильна форма кристалів зумовлена тим, що

 

• атоми або молекули в кристалах розташовані впорядковано, утворюючи кристалічні гратки.

 

Аморфні тіла ми також бачимо щодня: наприклад, аморфними тілами є скляні предмети.

Аморфні тіла, подібно рідинам, плинні. При підвищенні температури аморфна речовина розм’якшується й переходить у рідкий стан поступово. Зазвичай аморфний стан речовини утворюється при швидкому охолодженні розплаву, так як для того щоб знову утворилось кристалічне тіло потрібен час – молекули повинні встигнути при охолодженні «вишикуватися». Іноді цей час досить великий.  Але плинність значно менша, ніж рідин. Плинність аморфних тіл зростає з підвищенням температури, завдяки чому, наприклад, із краплі нагрітого скла можна «видувати» скляні посудини, подібно тому як видувають мильні бульбашки.

 

Дослід: Розплавимо яку-небудь речовину, скажімо цукор.

 

- Що відбудеться, коли цей розплавлений цукор буде холонути й тверднути?

Виявляється, що коли розплав застигає повільно, спокійно, то він застигає у вигляді кристалів. Так утворюються ті дрібні кристалики цукру, з яких складається цукровий пісок або кусковий цукор. Якщо ж охолодження відбувається дуже швидко, наприклад, якщо вилити розплавлений цукор у холодну воду або на дуже холодне блюдце. то утворюється цукровий льодяник, некристалічний цукор.

 

Легко зрозуміти, чому це так відбувається. Уявіть собі, що потрібно швидко побудувати правильними рядами безладну юрбу, що рухається. Це легко зробити, якщо дати людям час і можливість розійтися на певні відстані, вирівняти ряди. Якщо ж відразу крикнути «Стій!», то, звичайно, ніякого порядку не вийде. Те ж відбувається й при охолодження розплаву.

Цікаво, що із часом некристалічна речовина може «переродитися», або. точніше кажучи, за кристалізуватися. Нехай льодяник полежить спокійно місяці два-три. Він вкриється пухкою «кірочкою». Подивіться на неї в лупу: це дрібні кристалики цукру. У некристалічному цукрі почався ріст кристалів. Почекайте ще кілька місяців – і вже не тільки поверхня, але й весь льодяник за кристалізується. А для каміння цей процес триватиме мільйони років. Навіть наша стара шибка може  за кристалізуватися. Дуже старе скло стає іноді мутним, оскільки в ньому утворюється маса дрібних непрозорих кристалів.

Плинність аморфних тіл зумовлює те, що

 

• в аморфних тілах немає кристалічних ґраток.

 

 Учитель підкреслює, що самі молекули не змінюються, коли речовина переходить з одного агрегатного стану в інший.

 

Конспект учня.

 

Агрегатний стан	Властивості
	Форма	Об’єм	Стиснення
Твердий	Зберігає	Зберігає	Майже неможливе
Рідкий	Не зберігає	Зберігає	Майже не можливе
Газоподібний	Не зберігає	Займає весь наданий об’єм	Досить легко стиснути

 

Агрегатний стан	молекули
	розташування	рух	взаємодія
Твердий	Відстані ≈ розміру молекул, утворюють кристалічну решітку	Коливання	Сильна
Рідкий	Відстані ≈ розміру молекул,порядок відсутній	Коливання, інколи «стрибки»	Сильна
Газоподібний	Відстані набагато більші від розміру молекул	Літають по всьому об’єму, інколи зазнають зіткнень	Слабке притягання, відштовхування під час зіткнень

 

В якості закріплення вивченого матеріалу відбувається перегляд учнями відео матеріалу з теми.

 

ЗАПИТАННЯ ДО УЧНІВ ПІД ЧАС ВИКЛАДАННЯ

НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Вода випарувалася й перетворилася в пару. Чи змінилися при цьому власне молекули воли? Як змінилося їхнє розташування й рух?
2. Чи правильно твердження, що вода за кімнатної температури завжди перебуває в рідкому стані?
3. Чи може залізо перебувати в газоподібному стані?
4. Чи є відмінність між молекулами льоду, води й водяної пари?
5. Як розташовуються молекули в газах, рідинах і твердих тілах?

 

Домашнє завдання.

 

1. Підручник.: § 10, 11 (п. 1,2), 12..

ІІ.     Зб.:  р1) № 6.1; 6.6; 6.7; 6.8; 6.10.

 р2) № 6.13; 6.14; 6.18; 6.19; 6.20.

                       р3) № 6.21; 6.22; 6.23; 6.26; 6.30.

ІІІ.    Підготуватись до самостійної роботи № 4 «Три стани речовини».

ІV. Виконати практичну роботу. «Вивчення кристалів».

 

Практична робота «Вивчення кристалів»

Мета: Вивчити форму кристалів солі чи цукру. Навчитися вирощувати кристали.

Обладнання: Сіль. вода, цукор, збільшуване скло, мікроскоп, піпетка, нитка, олівець.

Зміст роботи.

1. Розгляньте кристалики солі чи цукру через збільшуване скло. Опишіть форму кристалів і зробіть відповідні малюнки.
2. Нанесіть на предметне скло мікроскопа крапельку розчину солі. Вода з часом випаровується і розчин стає насиченим. Наведіть мікроскоп на краплю і уважно і уважно спостерігайте зародження кристалу. Опишіть побачене.
3. Наберіть обережно у склянку гарячої води (на 2-3 см нижче від краю) і насипте у неї стільки солі, щоб вона не розчинялася, а залишалася на дні навіть після переміщування. Це – перенасичений розчин. Намочіть нитку довжиною 15 см у розчині та занурте по мокру частину нитки в сіль, щоб кристалики на неї наліпилися.

    Прикріпить суху частину до олівця і покладіть сохнути. Коли розчин у склянці охолоне до кімнатної температури, опустіть у нього нитку з кристаликами, поклавши олівець горизонтально на краї склянки (див. мал.). Поставте склянку із олівцем і ниткою у таке місце, де його не чапатимуть. Через добу вийміть нитку розгляньте утворені кристалики і опишіть їхню форму та розміри. Зробіть висновки.

Додаткове завдання.

Виберіть найбільший кристалик солі та прикріпіть його до нитки клеєм. Знову зробіть перенасичений розчин солі і опустіть туди нитку з кристалом. Через добу опишіть кристал, вимірявши його розміри. Після цього процедуру повторіть. Цікаво, якої величини кристал ви змогли отримати. Принесіть його з виконаною роботою на урок.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Домашнє завдання.

І.   Підручник.: § 10, 11 (п. 1,2), 12..

ІІ.     Зб.:  р1) № 6.1; 6.6; 6.7; 6.8; 6.10.

 р2) № 6.13; 6.14; 6.18; 6.19; 6.20.

                       р3) № 6.21; 6.22; 6.23; 6.26; 6.30.

ІІІ.    Підготуватись до самостійної роботи № 4 «Три стани речовини».

ІV. Виконати практичну роботу. «Вивчення кристалів».

 

Практична робота «Вивчення кристалів»

Мета: Вивчити форму кристалів солі чи цукру. Навчитися вирощувати кристали.

Обладнання: Сіль. вода, цукор, збільшуване скло, мікроскоп, піпетка, нитка, олівець.

Зміст роботи.

4. Розгляньте кристалики солі чи цукру через збільшуване скло. Опишіть форму кристалів і зробіть відповідні малюнки.
5. Нанесіть на предметне скло мікроскопа крапельку розчину солі. Вода з часом випаровується і розчин стає насиченим. Наведіть мікроскоп на краплю і уважно і уважно спостерігайте зародження кристалу. Опишіть побачене.
6. Наберіть обережно у склянку гарячої води (на 2-3 см нижче від краю) і насипте у неї стільки солі, щоб вона не розчинялася, а залишалася на дні навіть після переміщування. Це – перенасичений розчин. Намочіть нитку довжиною 15 см у розчині та занурте по мокру частину нитки в сіль, щоб кристалики на неї наліпилися.

    Прикріпить суху частину до олівця і покладіть сохнути. Коли розчин у склянці охолоне до кімнатної температури, опустіть у нього нитку з кристаликами, поклавши олівець горизонтально на краї склянки (див. мал.). Поставте склянку із олівцем і ниткою у таке місце, де його не чапатимуть. Через добу вийміть нитку розгляньте утворені кристалики і опишіть їхню форму та розміри. Зробіть висновки.

Додаткове завдання.

Виберіть найбільший кристалик солі та прикріпіть його до нитки клеєм. Знову зробіть перенасичений розчин солі і опустіть туди нитку з кристалом. Через добу опишіть кристал, вимірявши його розміри. Після цього процедуру повторіть. Цікаво, якої величини кристал ви змогли отримати. Принесіть його з виконаною роботою на урок.

Агрегатний стан	Властивості
	Форма	Об’єм	Стиснення
Твердий	Зберігає	Зберігає	Майже неможливе
Рідкий	Не зберігає	Зберігає	Майже не можливе
Газоподібний	Не зберігає	Займає весь наданий об’єм	Досить легко стиснути

 

Агрегатний стан	молекули
	розташування	рух	взаємодія
Твердий	Відстані ≈ розміру молекул, утворюють кристалічну решітку	Коливання	Сильна
Рідкий	Відстані ≈ розміру молекул,порядок відсутній	Коливання, інколи «стрибки»	Сильна
Газоподібний	Відстані набагато більші від розміру молекул	Літають по всьому об’єму, інколи зазнають зіткнень	Слабке притягання, відштовхування під час зіткнень

 

властивості газів:

1.      гази леткі і заповнюють усю надану їм форму;
2.      не мають власної вільної поверхні і форми;
3.      легко стискаються;
4.      легко розширюються;
5.      при охолодженні до певної температури – скраплюються і стають рідинами.

 

властивості рідин:

1.      приймає форму посудини, яка їй надана;
2. на межі з повітрям вільна поверхня завжди має горизонтальну форму (яким би чином не нахиляли посудину);
3. рідини – текучі;
4. при охолодженні до певної температури – тверднуть;
5. випаровуються;

 

властивості твердих тіл:

1. крихкі (стекло, порцеляна, лід, крейда);
2. пластичні (гума, пластилін, віск);
3. пружні;
4. за певної температури плавляться або горять;
5. проводять електричний струм;
6. передають тепло;
7. тривалий час зберігають надану форму;
8. зберігають об’єм.