Урок "Будова та властивості твердих тіл. Анізотропія кристалів. Рідкі кристали.

Тема: Будова та властивості твердих тіл. Анізотропія кристалів. Рідкі кристали.

Мета уроку: розглянути будову твердих тіл, з’ясувати основні  відмінності між аморфними і кристалічними тілами, познайомитися з особливостями рідких кристалів ; розвивати та збагачувати уяву і творче мислення; виховувати бажання  пізнавати нові грані сучасних досягнень науково-технічного прогресу.

Хід уроку:

І. Організаційний момент.

Перевірка готовності учнів до уроку, самоперевірка необхідного приладдя.

ІІ. Актуалізація опорних знань учнів (коротке фронтальне опитування).

Запитання для опитування:

1. Пригадайте основні властивості речовин, характерних для різних агрегатних станів.
2. Пригадайте основні відмінності будови речовини в різних агрегатних станах.
3. На які дві групи, в залежності від структури, діляться тверді тіла?
4. Які властивості аморфних тіл вам відомі?
5. Які властивості кристалічних тіл вам відомі?

 ІІІ. Мотивація навчальної діяльності.

Розглянувши матеріал даної теми, ми розширимо знання про будову і властивості твердих тіл, дізнаємось про особливості різних кристалічних структур; познайомимося з поняттям про рідкі кристали і застосування цих матеріалів в сучасній техніці.

ІV. Повідомлення теми, мети уроку.

V. Вивчення нового матеріалу.

Погляньте навколо себе - і ви помітите, що більшість речовин, які вас оточують, перебувають в твердому стані. Із курсу фізики молодших класів і, часто, з власного досвіду, ви знаєте, що тверді тіла за своїми властивостями можуть суттєво відрізнятись.

Аморфні тіла за структурою дуже близькі до рідин. Їх молекули, атоми, йони розташовані хаотично, і тільки всередині невеличких локальних груп спостерігається впорядковане розташування (ближній порядок). Аморфні тіла ізотропні - їх фізичні властивості однакові в усіх напрямках.

Ізотропія - незалежність фізичних властивостей від напрямку, обраного в тілі.

Приклади аморфних тіл - скло, бурштин, пластики.

Аморфні тіла певний час зберігають форму, але під впливом зовнішніх факторів (наприклад, під час нагрівання) вони м’якшають і поступово переходять в рідкий стан (при цьому температура змінюється в значному інтервалі).

У кристалічних тілах частинки розташовані в чітко визначеному порядку, тобто кристалічні тіла мають впорядковану структуру - кристалічну гратку. Доведено існування 230 типів кристалічних граток.

Є досить багато кристалічних речовин з однаковим хімічним складом, однак вони відрізняються за своїми фізичними властивостями через те, що мають різну структуру кристалічних граток. Це явище називається поліморфізмом, а перехід із однієї кристалічної структури в іншу - поліморфним переходом. Приклад - поліморфний перехід графіту в алмаз при виробництві штучних алмазів.

Кристалічні тіла можуть бути монокристалами і полікристалами.

Монокристал - тверде тіло, частинки якого утворюють єдину кристалічну гратку.

Фізичні властивості монокристалів залежать від обраного в них напрямку. Це явище називається анізотропією кристалів.

Полікристали - тверді тіла, які складаються з багатьох хаотично орієнтованих малих кристалів, що з’єдналися один з одним. Полікристалічні тіла, на відміну від монокристалів, є ізотропними

Рідкий кристал - стан речовини, який поєднує плинність рідини і анізотропію кристалів.

У рідкому кристалі є певний ступінь упорядкованості в розташуванні частинок, але спостерігається й деяка свобода в їх переміщенні. Найчастіше рідкі кристали - це органічні речовини, молекули яких мають видовжену або дископодібну форму.

Залежність оптичних властивостей рідких кристалів від температури та електричного поля зумовила їх широке застосування в сучасній техніці - дисплеях різномнітних гаджетів (ноутбуки, монітори, смартфони, телевізори і т.д.).

VІ. Узагальнення і систематизація вивченого матеріалу.

(коротка фронтальна бесіда, виконання інтерактивної вправи).

VІІ. Підведення підсумків.

Підсумовуючи вивчений на уроці матеріал, ми дізналися більше про властивості твердих тіл, особливості їх будови; познайомилися з рідкими кристалами та прикладами їх застосування в сучасному світі.

VІІІ. Домашнє завдання.

(матеріал підручника, відеоматеріал).

Провести невелике дослідження, скориставшисть додатковими джерелами інформації, стосовно двох типів LCD (liquid crystal display) - рідкокристалічних дісплеїв, а саме TFT LCD та IPS LCD.

Порівняти їх переваги та недоліки.