Много лет назад в Петербурге на одном из неотапливаемых складов лежали большие запасы белых оловянных блестящих пуговиц. И вдруг они начали темнеть, терять блеск и рассыпаться в порошок. За несколько дней горы пуговиц превратились в груду серого порошка. "Оловянная чума" - так прозвали эту «болезнь» белого олова. А это была всего лишь перестройка порядка атомов в кристаллах олова. Олово, переходя из белой разновидности в серую, рассыпается в порошок.
И белое и серое олово это кристаллы олова, но при низкой температуре изменяется их кристаллическая структура, а в результате меняются физические свойства вещества. И белое и серое олово это кристаллы олова, но при низкой температуре изменяется их кристаллическая структура, а в результате меняются физические свойства вещества.
Анизотропия наблюдается в основном в монокристаллах. В поликристаллах (например, в большом куске металла) анизотропия в обычном состоянии не проявляется. Поликристаллы состоят из большого количества мелких кристаллических зерен. Хотя каждый из них обладает анизотропией, но за счет беспорядочности их расположения поликристаллическое тело в целом утрачивает анизотропию.
Нарушить порядок расположения в кристалле частицы можно, только если он начал плавиться. Пока есть порядок частиц, есть кристаллическая решетка - существует кристалл. Нарушился строй частиц - значит, кристалл расплавился - превратился в жидкость, или испарился - перешел в пар.
Описание презентации по отдельным слайдам:
1 слайд
Описание слайда:
2 слайд
Описание слайда:
Сходства и отличие. В физике твердыми телами обычно называются только кристаллические тела. Аморфные тела, рассматриваются как очень вязкие жидкости. Они не имеют определенной температуры плавления, при нагревании они постепенно размягчаются, вязкость их уменьшается. Кристаллические тела имеют определенную температуру плавления, неизменную при постоянном давлении. Аморфные тела изотропны –свойства тел по всем направлениям одинаковы. Кристаллы – анизотропны. Свойства кристаллов неодинаковы по различным направлениям.
3 слайд
Описание слайда:
Кристаллы. Изучение внутреннего строения кристаллов с помощью рентгеновского излучения позволило установить, что частицы в кристаллах имеют правильное расположение, т.е. образуют кристаллическую решетку. - Точки в кристаллической решетке, соответствующие наиболее устойчивому положению равновесия частиц твердого тела, называются узлами кристаллической решетки. В физике под твердым телом подразумевают только такие вещества у которых имеется кристаллическое строение. Различают 4 вида кристалличес- кой решетки:ионная, атомная, моле- кулярная, металлическая. 1.в узлах находятся ионы; 2.атомы; 3.молекулы; 4.+ ионы металлов
4 слайд
Описание слайда:
Аморфные тела. Аморфные тела, в отличии от кристаллических тел, которые характеризуются дальним порядком расположения атомов, обладают лишь ближним порядком. Аморфные тела не имеют свой температуры плавления. При нагревании аморфные тела постепенно размягчаются, его молекулы все легче и легче меняют своих ближайших соседей, вязкость его уменьшается и при достаточно высокой температуре оно может вести себя как маловязкая жидкость.
5 слайд
Описание слайда:
Виды деформации. Изменение формы и размеров тела называется деформацией Существуют следующие виды деформации: 1.деформация продольного растяжения и продольного сжатия; 2.деформация всестороннего растяжения и всестороннего сжатия; 3.деформация поперечного изгиба; 4.деформация кручения; 5.деформация сдвига;
6 слайд
Описание слайда:
Каждая из описанных видов деформации может быть большей или меньшей. Любую из них можно оценить абсолютной деформацией ∆а числовое изменение какого-либо размера тела под действием силы. Относительной деформацией Ɛ (греч.эпсилон) – называется физическая величина, показывающая, какую часть от первоначального размера тела а составляет абсолютная деформация ∆а: Ɛ=∆L/L Ɛ= ∆а / а Механическое напряжение –это величина, характеризующая действие внутренних сил в деформированном твердом теле. σ= F / S [Па]
7 слайд
Описание слайда:
Закон Гука.Модуль упругости. Закон Гука: механическое напряжение в упругодеформированном теле прямо пропорционально относительной деформации этого тела. σ=kƐ Величина k, характеризующая зависимость механического напряжения в материале от рода последнего и от внешних условий называется модулем упругости. σ=EƐ σ=Е (∆L/L) E – модуль упругости «модуль Юнга». Модуль Юнга измеряется нормальным напряжением, которое должно возникнуть в материале при относительной деформации, равной единице, т.е. при увеличении длины образца вдвое. Числовое значение модуля Юнга рассчитывают экспериментально и заносят в таблицу. Томас Юнг
Класс: 10
Тип урока: объяснение нового материала
Цели урока:
- Обучающие: повторить и систематизировать знания о свойствах кристаллов, рассмотреть особенности аморфных тел, провести сравнение, ввести понятия «изотропия», «анизотропия», «поликристалл», «монокристалл».
- Развивающие: развитие интереса к физике и математике, развитие логического мышления, внимания, памяти, самостоятельности при поиске решения.
- Воспитательные: формирование научного мировоззрения, воспитание аккуратности, взаимопомощи.
Средства обучения:
- Учебник «Физика. 10 класс» Генденштейн Л.Э.
- Сборник задач по физике. Генденштейн Л.Э.
- Проектор, компьютер, видеоматериалы (Приложение 1).
- Демонстрационное оборудование – модель кристаллической решетки, образцы кристаллов слюды, кварца.
- Лабораторное оборудование – микроскопы, образцы веществ – соль, сахар, сахарный леденец.
Методы обучения:
- Словесный (объяснение учителя)
- Наглядный (видео)
- Практический (опытное исследование – наблюдение в микроскоп, решение задач)
План урока:
- Орг. момент
- Актуализация и мотивация знаний (повторение)
- Объяснение нового материала
- Закрепление
- Подведение итогов. Домашнее задание
Ход урока
1. Орг. момент.
2. Напомню, что мы продолжаем изучать молекулярно-кинетическую теорию.
– В чем состоит основная задача МКТ? (Ответ: МКТ объясняет свойства макроскопических тел на основе знаний о строении вещества и поведении молекул).
Мы рассмотрели подробно на предыдущих уроках особенности газов и жидкостей. Для завершения МКТ нам необходимо рассмотреть особенности твердых тел.
– Какие особенности о строении твердых тел нам известны из курса физики? (Ответы: молекулы расположены очень близко друг к другу, силы взаимодействия между молекулами велики, молекулы совершаю колебания около своих положений равновесия).
– В чем отличия в строении жидкостей и твердых тел? (Ответ: в силах взаимодействия между молекулами, в расположении частиц, в скоростях и видах движения молекул).
Итак, главная особенность – это правильное расположение атомов, т.е. наличие кристаллической решетки, поэтому большинство твердых тел называют кристаллическими. Однако, существует еще одна группа твердых тел, о которых мы раньше не говорили – это аморфные тела. Итак, тема сегодняшнего урока «Кристаллические и аморфные тела». (Слайд 1) (Приложение 1)
3. Некоторые свойства кристаллов мы знаем. Вспомните, что можно сказать о форме и объеме твердых тел? (Ответ: сохраняются и форма, и объем)
Для систематизации знаний о твердых телах и для сравнения кристаллов и аморфных тел в процессе урока будем заполнять следующую таблицу (таблица приготовлена заранее на доске или можно вывести на экран через компьютер):
Начертите таблицу в тетради.
В колонку «Кристаллические тела» впишите, что нам известно о форме и объеме кристаллических тел.
(Слайд 2)
На рисунке показаны кристаллические решетки различных веществ. Обратите внимание на то, что линии, соединяющие положения атомов, образуют правильные геометрические фигуры: квадраты, прямоугольники, треугольники, 6-угольники и т.д.
Т.е. кристаллы – это твердые тела, атомы которых расположены в определенном порядке (записать в таблицу).
Правильное расположение атомов хорошо демонстрирует модель кристаллической решетки.
Демонстрация модели кристаллической решетки графита.
(Слайд 3) Из уроков химии вы знаете, что кристаллические решетки могут состоять не только из нейтральных атомов, но и из ионов. На рисунке – ионные кристаллические решетки поваренной соли и хлорида цезия. При этом мы опять же наблюдаем правильное расположение частиц в пространстве.
(Слайд 4) Бывает, что одни и те же атомы образуют разные вещества с абсолютно разными свойствами в зависимости от вида кристаллической решетки: слева – слоистая решетка графита (модель которого мы только видели). Графит – мягкое, непрозрачное, проводящее ток вещество. Справа – алмаз с каскадной решеткой, состоящей из тех же атомов углерода. Алмаз – прозрачный кристалл, диэлектрик, самое прочное вещество в природе.
(Слайд 5) Графит и алмаз.
Следствием правильного расположения атомов является наличие плоских граней и правильная геометрическая форма кристаллов (независимо от размера), симметрия. Обратите внимание на это на следующих слайдах:
(Слайд 6) Йодид свинца. Размеры кристалликов разные, а форма повторяется. Кроме того, если кристалл расколется на части, то все они будут такой же формы.
(Слайд 7) Алмазы
(Слайд 9) Снежинки.
(Слайд 10) Кварц.
Исследование. У вас на столе находятся различные вещества и микроскопы. Настройте свет в микроскопе, положите на предметное стеклышко крупинки соли и рассмотрите их. Что из перечисленных уже особенностей кристаллов подтверждается при наблюдении кристалликов соли? (Правильная форма в виде кубиков, видны плоские грани).
Внутри кристалла расстояния между атомами в разных направлениях разные, поэтому и взаимодействия между атомами различны. Давайте подумаем, к чему это приводит.
Еще раз посмотрим на модель решетки графита.
– Где сильнее связаны атомы: в отдельных слоях или между слоями? (Ответ: в отдельных слоях, так как частицы ближе расположены друг к другу).
– Как это может повлиять на прочность кристалла? (Ответ: прочность скорее всего будет отличаться).
– В каком направлении будет быстрее передаваться тепло – вдоль слоя или в перпендикулярном направлении? (Ответ: вдоль слоя) .
Итак, физические свойства различны по разным направлениям. Это называется анизотропией . Запишем в таблицу: кристаллы анизотропны , т.е. их физические свойства зависят от выбранного в кристалле направления (теплопроводность, электропроводность, прочность, оптические свойства). Это основное свойство кристаллов!!
Демонстрация кусочков слюды и ее способности легко расслаиваться, но при этом трудно разорвать пластинку слюды поперек слоев.
(Слайд 11) Рассмотрим еще одну особенность кристаллов.
– Чем отличаются эти два объекта? (Ответ: слева сахар в виде отдельных крупинок, а справа – сросшиеся кристаллики).
Одиночные кристаллы называются монокристаллами , а множество спаянных друг с другом кристалликов – поликристаллы (записать в таблицу).
(Слайд 12) Примеры монокристаллов – драгоценные камни (сапфиры, рубины, алмазы). Так выглядит кристалл рубина в природе.
(Слайд 13) Для ювелирных изделий им придают дополнительную огранку. К поликристаллам относятся все металлы.
(Слайд 14) А здесь сахар в трех состояниях: сахарный песок, сахар-рафинад, и сахарный леденец.
– Есть ли среди этих образцов монокристаллы? (Ответ: сахарный песок) .
– Есть ли среди этих образцов поликристалл? (Ответ: сахар-рафинад) .
– Можем ли мы утверждать, что леденец имеет правильную форму? Есть ли у него плоские грани? (Ответы: нет).
Исследование. Рассмотрите в микроскоп крупинки сахара и кусочки леденца. Что можно сказать о форме крупинок, о наличии плоских граней, о повторяемости формы в разных крупинках? (ответ: у крупинок сахара есть все признаки кристаллов, у крупинок леденца их нет).
(Слайд 15) Вот фотографии, сделанные с помощью микроскопа: слева – крупинка сахарного песка, справа – кусочек леденца. Обратите внимание на скол леденца.
В отличие от кристаллов сахарный леденец может и раскалываться и размягчаться, постепенно переходя в жидкое состояние, при этом меняя форму. Все аморфные тела – это вещества, атомы которых расположены в относительном порядке, нет строгой повторяемости пространственной структуры. (Слайд 16) Следствием этого является изотропия – одинаковые физические свойства по разным направлениям (записать в таблицу).
(Слайд 17) Еще один пример вещества в кристаллическом и аморфном состояниях (песок и стекло). Важно, что из-за разных расстояний между атомами даже в соседних ячейках, разрушаться пространственная решетка не будет при определенной температуре, как это происходит у кристаллов. У аморфных тел существует промежуток температур, при котором вещество плавно переходит в жидкое состояние.
(Слайд 18) Примерами аморфных тел являются смола, канифоль, янтарь, пластилин и другие.
4. Для закрепления материала отвечаем на вопросы № 597, № 598 из сборника задач Рымкевича А.П., № 17.26, 17.30 из сборника задач Генденштейна Л.Э.
Если остается время – решаем задачи из ЕГЭ (А10, А11).
5 . Домашнее задание: заполнить до конца таблицу, §30.
Слайд 1
Описание слайда:
Слайд 2
Описание слайда:
Слайд 3
Описание слайда:
Слайд 4
Описание слайда:
Слайд 5
Описание слайда:
Слайд 6
Описание слайда:
Слайд 7
Описание слайда:
Слайд 8
Описание слайда:
Слайд 9
Описание слайда:
Проделаем опыт. Нам понадобятся кусок пластилина, стеариновая свеча и электрокамин. Поставим пластилин и свечу на равных расстояниях от камина. По прошествии некоторого времени часть стеарина расплавится (станет жидкостью), а часть - останется в виде твердого кусочка. Пластилин за то же время лишь немного размягчится. Еще через некоторое время весь стеарин расплавится, а пластилин - постепенно "разъедется" по поверхности стола, все более и более размягчаясь Проделаем опыт. Нам понадобятся кусок пластилина, стеариновая свеча и электрокамин. Поставим пластилин и свечу на равных расстояниях от камина. По прошествии некоторого времени часть стеарина расплавится (станет жидкостью), а часть - останется в виде твердого кусочка. Пластилин за то же время лишь немного размягчится. Еще через некоторое время весь стеарин расплавится, а пластилин - постепенно "разъедется" по поверхности стола, все более и более размягчаясь
Слайд 10
Описание слайда:
Слайд 11
Описание слайда:
Проделаем следующий опыт. В стеклянную воронку бросим кусок смолы или воска и оставим в теплой комнате. По прошествии примерно месяца окажется, что воск принял форму воронки и даже начал вытекать из нее в виде "струи" (см. рисунок). В противоположность кристаллам, которые почти вечно сохраняют собственную форму, аморфные тела даже при невысоких температурах обладают текучестью. Поэтому их можно рассматривать как очень густые и вязкие жидкости. Проделаем следующий опыт. В стеклянную воронку бросим кусок смолы или воска и оставим в теплой комнате. По прошествии примерно месяца окажется, что воск принял форму воронки и даже начал вытекать из нее в виде "струи" (см. рисунок). В противоположность кристаллам, которые почти вечно сохраняют собственную форму, аморфные тела даже при невысоких температурах обладают текучестью. Поэтому их можно рассматривать как очень густые и вязкие жидкости.
Слайд 12
Описание слайда:
Слайд 13
Описание слайда:
Слайд 14
Описание слайда:
Слайд 15
Описание слайда:
Слайд 16
Описание слайда:
Слайд 17
Описание слайда:
Слайд 18
Описание слайда:
Слайд 19
Описание слайда:
Слайд 20
Описание слайда:
Слайд 21
Описание слайда:
Слайд 22
Описание слайда:
Слайд 23
Описание слайда:
Слайд 24
Описание слайда:
Слайд 25
Описание слайда:
Слайд 26
Описание слайда:
Слайд 27
Описание слайда:
Слайд 28
Описание слайда:
Слайд 29
Описание слайда:
Слайд 30
Описание слайда:
Слайд 31
Описание слайда:
Все деформации твёрдых тел сводятся к растяжению (сжатию) и сдвигу. При упругих деформациях форма тела восстанавливается, а при пластических не восстанавливается. Все деформации твёрдых тел сводятся к растяжению (сжатию) и сдвигу. При упругих деформациях форма тела восстанавливается, а при пластических не восстанавливается. Тепловое движение вызывает колебания атомов (или ионов), из которых состоит твёрдое тело. Амплитуда колебаний обычно мала по сравнению с межатомными расстояниями, и атомы не покидают своих мест. Поскольку атомы в твёрдом теле связаны между собой, их колебания происходят согласованно, так что по телу с определённой скоростью распространяется волна.
Слайд 33
Описание слайда:
Слайд 34
Описание слайда:
