Урок "Будова речовини. Молекули. Атоми. Наукові методи вивчення природи. Внесок українських учених у розвиток фізики."

Урок № 2

Тема. Будова речовини. Молекули. Атоми. Наукові методи вивчення природи. Внесок українських учених у розвиток фізики.

Мета: ознайомити учнів із науковими методами пізнання при­роди, із відомими вченими — фізиками-експериментаторами й творцями фізичних теорій;

формувати знання учнів про будову речовини, атоми, молекули, основні положення молекулярно-кінетичної теорії;

Розвивати інтерес до предмету, логічне мислення, просторову уяву.

Виховувати культуру наукового мовлення, спостережливість.

 Тип уроку: Комбінований.

 Обладнання: електрофорна машина, книжка, аркуш паперу, іс­торичні довідки про життя і наукову діяльність видатних учених- фізиків, портрети фізиків, фізичні прилади

ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКУ

Наука не є і ніколи не буде закінченою книгою...

Альберт Ейнштейн

1. Актуалізація опорних знань учнів. Диктант

Після розгляду відповідей на питання, що були задані додому, учні працюють з текстом.

Учитель. До вашої уваги пропонується текст, з якого сильний вітер повидував деякі слова. Ваше завдання — відновити текст. Втра­чені слова можна побачити на дошці, куди їх занесло поривом вітру.

... — наука про природу, завдання якої відкривати ..., які пов’язують між собою різні фізичні..., що відбуваються у .... Упер­ше слово «фізика» з’явилося в працях ... філософа .... Щоб вивчати фізику, використовують спеціальні слова — ... . Наприклад: фізич­не .... Кожне тіло має форму і.... Крім того, тіла можуть відрізня­тися ..., з якої їх виготовлено.

(Втрачені слова: фізика, явища, закони, грецький, Арістотель, природа, речовина, об’єм, термін, тіло.)

У деяких словах, що написані на дошці, виділено окремі літе­ри. Спробуйте скласти з них слово-похвалу. (Молодці)

Відгадайте загадки:

1. Як Сонце горить,

Швидше вітру летить,

Дорога в повітрі лежить,

За силою собі рівних не має.

Відповідь: блискавка.

2. Ти кричав — вона мовчала,

Ти мовчав — вона кричала.

Відповідь: луна.

3.    Що з землі не піднімеш?

Відповідь: тінь.

4.    У вогні не горить, а у воді не тоне.

Відповідь: лід.

5.    Книги читають, а грамоти не знають.

Відповідь: окуляри.

6. Иду в воду красен,

Выйду — черен.

Відповідь: залізо.

7. Світло пропускає,

А тепло не випускає.

Відповідь: скло.

8. На минуту в землю врос Разноцветный чудо-мост.

Чудо-мастер смастерил Мост высокий без перил.

Відповідь: веселка.

2. Вивчення нового матеріалу

1. Будова речовин. Молекули. Атоми.

Речовина і поле.

З античних часів у науці використовують поняття матерії. Матерія — це всете, що нас оточує. Люди завжди мріяли зрозуміти, що таке матерія, відкрити її першоелементи. Речовина — це один із видів матерії.

У ХІХ ст. учені встановили, що крім речовини існує ще один вид матерії — поле. За допомогою поля — невидимих електромагнітних хвиль — ми маємо змогу спілкуватися по мобільному телефону, капітан корабля може з’ясувати координати свого судна через супутник. На подібних хвилях працюють радіо й телебачення. Світло теж є прикладом електромагнітного поля.

Речовина і поле різняться своїми властивостями, але можуть перетворюватись одне в одне. Сяйво Сонця та зір, народження елементарних частинок у надсучасних прискорювачах — результати такого перетворення.

Початкові відомості про будову речовини.

Ми щоденно користуємося десятками, іноді сотнями фізичних тіл, які виготовлені з різних речовин. Ми легко розрізняємо алюмінієвий і мідний дроти, предмети, виготовлені з пластмаси, дерева, бачимо різницю між водою і олією.

Якщо розрубати мідний дріт на дві частини, одержимо два менших відтинки мідного дроту. Виникає питання:

- Чи можна безконечно ділити речовину на менші частини?

- Чим відрізняється мідь від алюмінію, заліза, тобто чим різняться різні речовини?

Атоми.

Близько 2500 тис. років тому вчений Демокрит висунув гіпотезу про існування найменших частинок речовини – атомів (від грецького «атомос» - «неподільний»). Припущення Демокрита було підтверджене у XVIII-XIX ст.

Атоми виявилися дуже маленькими частинками, розміром близько 0,0000000001 (однієї десяти мільярдної частини метра), тому їх неможливо розглянути навіть у найсучасніші оптичні мікроскопи.

У XX ст. були створені електронні мікроскопи, які дали можливість одержати зображення атомів, збільшені у десятки мільйонів разів.

Атом - найменша частинка речовини, яка складається з ядра, навколо якого обертаються електрони.

Атоми поєднуються в групи та утворюють молекули. Різні речовини складаються з різних молекул. 

Наприклад, вода - з молекул води, яка, у свою чергу, складається з двох атомів - Гідрогену та одного атома Оксигену. А от молекула кисню складається з двох  однакових атомів Оксигену.

Різних видів атомів існує 118, а різних молекул - мільйони! Можна сказати про існування гігантських молекул з великою кількістю атомів.

Таким чином, із 118 видів атомів можна скласти мільйони різноманітних молекул і відповідно отримати мільйони різноманітних речовин.

Речовина складається з атомів, які можуть поєднуватися в молекули.

Молекули – це найменші частинки речовини, що мають її основні хімічні властивості.

Багато учених присвятили свою діяльність дослідженню будови речовини. Це Роберт Бойль, Д. І. Менделєєв, Отто Штерн, Роберт Броун, Жан Батист Перен. На основі досліджень цих та багатьох інших учених у XX ст. було створено теорію будови речовини, так звану молекулярно-кінетичну теорію.

Положення молекулярно-кінетичної теорії:

1. Усі тіла складаються з окремих частинок (молекул та атомів), між якими є проміжки.
2. Молекули безперервно та хаотично рухаються.
3. Молекули взаємодіють між собою (притягуються та відштовхуються).

Властивості молекул:

1. Молекули однієї й тієї ж речовини однакові.
2. При нагріванні проміжки між молекулами збільшуються, а при охолодженні - зменшуються.
3. Зі збільшенням температури, швидкість руху молекул зростає. Рух молекул називають тепловим, тому що швидкість руху молекул залежить від температури.

Доказом цих фактів є броунівський рух та дифузія.

Броунівський рух — невпорядкований, хаотичний рух дрібних частинок речовини в розчинах та газах.

Дифузія - взаємне проникнення дотичних речовин одна в одну внаслідок безперервного руху молекул.

Найшвидше дифузія відбувається в газах, повільніше за все – у твердих тілах. Це пов’язано з особливостями розташування молекул газів, рідин та твердих тіл

Швидкість дифузії також залежить від температури тіла: чим вища температура, тим швидкість дифузії більша.

Чому тіла не розпадаються на окремі частинки, хоча молекули розділені проміжками та безперервно рухаються? Справа в тому, що між молекулами існує взаємне притягання. Кожна молекула притягує до себе сусідню і сама притягується до неї. Це притягання помітно виявляється лише на відстанях, які можна порівняти з розмірами самих молекул. Тоді чому між молекулами існують проміжки? Відповідь проста: між молекулами існує взаємне відштовхування. Притягання і відштовхування діють одночасно, але в разі зближення молекул збільшується відштовхування, а в разі віддалення – притягання.

Ядерна модель атома.

Світ молекул, атомів і їх складників називають мікросвітом.

Розмір атома приблизно дорівнює 0,000 000 0001 м (1 • 10^-10 м).

Атом, як і молекула, має складну структуру.

Атом являє собою ядро, оточене легкими частинками — електронами.

Будову атома наочно описати неможливо, тому для пояснення процесів, які відбуваються в атомі, створено його фізичну модель. Таку модель атома запропонував Резерфорд і назвав її планетарною моделлю атома.

Електрони можуть залишати одні атоми та приєднуватися до інших. Якщо атом утратив один або кілька електронів, то цей атом перетворюється на позитивний йон. Якщо ж до атома приєднались один або кілька електронів, то він перетворюється на негативний йон.

2. Наукові методи вивчення природи.

Учитель. У м. Загорську Московської області є школа для сліпоглухонімих дітей. Які властивості світу дуже важко пізнати цим дітям? Як їм пояснити, що таке Сонце? Серед випускників цієї школи є вчені, що вивчають можливості людини (психологи), а тво­ри дітей повні радості, доброти і бажання жити!

Уявлення про природу кожна людина (і первісна, і сучасна) одержувала й одержує за допомогою органів чуттів: зору, слуху, до­тику, нюху, смаку.

Кожний знає, що лід у теплому приміщенні тане, вода на моро­зі замерзає, магніт притягує залізні предмети і т. ін. Звідки з’явилися ці знання? Багато знань отримали люди з власних спо­стережень. Унаслідок цих спостережень учені зробили багато пра­вильних висновків про навколишній світ. щоправда, було й багато помилкових висновків і тверджень. Зокрема, помилковими ви­явилися погляди Арістотеля про вільне падіння тіл. Отже, обмеж­итися під час вивчення фізичних явищ (біологічних, хімічних) лише спостереженнями не можна, навіть якщо вони проводяться систематично. За результатами спостережень учені формулюють гіпотези — припущення, обґрунтовані науковими фактами. Фі­зичні гіпотези потребують дослідної або експериментальної пере­вірки.

►► Фізика — наука експериментальна. Спирається на спосте­реження і досліди.

Чим відрізняються спостереження від дослідів?

Під час спостереження людина не втручається в хід явища, а лише фіксує послідовність його перебігу та робить висновки з по­баченого. А дослід проводять із певною метою, за наперед обмірко­ваним планом і під час досліду виконують спеціальні вимірювання, використовуючи різні прилади. Після закінчення експерименту аналізуються результати та робляться висновки.

Важливість і необхідність дослідів під час вивчення фізики можна довести на таких прикладах. Чи траплялося так, щоб орга­ни чуття вас підвели?

а) Яка лінія довша? А тепер перевірте лінійкою.

б) Візьміть три склянки з водою: холодною, теплою, гарячою. По­тримайте 2 хв пальці лівої руки в холодній воді, а правої — у га­рячій, а потім швидко опустіть їх у склянку з теплою водою. Яку інформацію про температуру теплої води дає вам дотик? Виміряйте температуру за допомогою термометра.

в) Подивіться на поверхню вашого столу і скажіть, чи гладка во­на? А тепер проведіть рукою по столу. Зробіть висновок.

Дослід допомагає відтворювати природні явища у лабораторних умовах.

Демонстрація електричного розряду за допомогою електрофорної ма­шини (у природі блискавка — це гігантський електричний розряд).

Важливу роль у становленні фізичної науки й техніки відіграли вчені-фізики, які були талановитими експериментаторами. Вихо­дячи зі спостережень, Арістотель стверджував, що важкі тіла пада­ють завжди швидше, ніж легкі. Але Галілей піддав цю ідею сумні­ву. Відомий італійський учений Галілео Галілей висунув гіпотезу про особливості вільного падіння тіл: різний час падіння тіл з од­нієї висоти пояснюється різним опором повітря для тіл різної фор­ми і не залежить від їхньої маси. На підтвердження цієї гіпотези Галілей провів дослід, кидаючи кулі різного розміру, які до того ж були виготовлені з різного матеріалу, з Пізанської вежі заввишки 61 м. При цьому дослідник виявив, що тіла падали на землю майже одночасно.

Перевіримо на досліді — чи можуть тіла однакової маси падати не однаково? Відпустимо з деякої висоти аркуш паперу й зім’ятий у грудку аркуш. Грудка впаде набагато раніше за аркуш, хоча їхні маси однакові. Отже, дослід свідчить, що тіла однакової маси мо­жуть падати по-різному.

Талановитими експериментаторами були І. Ньютон, який уста­новив загальні закони механічного руху; А. Ейнштейн, який ство­рив теорію відносності; М. Фарадей, який відкрив закон електро­магнітної індукції; В. Ретген, лауреат Нобелівської премії за відкриття Х-променів; П. Яблочков, автор «електричної свічки»; український фізик І. Пулюй, який отримав важливі дослідні ре­зультати з вивчення катодних та рентгенівських променів. „.А чи знаєте ви, що польоти в космос стали можливими завдяки нашому з вами земляку Шаргею (Кондратюку)?

Сучасна фізика з усіма її чудовими відкриттями — результат спільних зусиль багатьох поколінь дослідників. За кожною форму­лою шкільного підручника — копітка праця багатьох дослідників, учених. Людство не завжди вчасно оцінювало працю вчених- фізиків. Багато хто віддав життя за науку. Архімед загинув від ме­ча варвара, захищаючи свої креслення. Джордано Бруно спалили на вогнищі, катували Галілео Галілея, який, проте, не зрікся своїх переконань; трагічно загинув Георг Ріхман, досліджуючи природу блискавки...

Багато відкриттів зроблено у фізиці. Але не слід вважати, що це межа людських можливостей. І на вашу долю вистачить чимало відкриттів. Проте зробити навіть найменше відкриття не так легко. Для цього потрібно добре знати фізику.

3.                  Підсумок уроку.

Бесіда за питаннями:

1. Скільки видів атомів відомо науці? Чим пояснюється той факт, що існують мільйони різних речовин?

2. Сформулюйте основні положення молекулярно-кінетичної теорії будови речовини. Наведіть приклади, що підтверджують ці положення.

3. Як можна довести, що між частинками речовини існують проміжки?

4. Що називають тепловим рухом?

5. Дайте означення дифузії. Наведіть приклади дифузії.

7. Яка будова атома? Ядра атома?

8. Чим відрізняється спостереження від експерименту?

4.                   Домашнє завдання

Вивчити § 2-3, виконати вправа № 2-3.