Урок физики в 10-ом классе

Основные положения молекулярно-кинетической теории. Масса молекул. Количество вещества. Броуновское движение.

Цель урока – учащихся познакомятся с содержанием молекулярно- кинетической теории, ее основными положениями, получат возможность самостоятельно вести расчет размера молекулы, на простейшей моделе увидят броуновское движение молекул.

Ход урока

Актуализаций знаний

Мы закончили изучать раздел «Механика». Она изучает процессы, связанные с движением тел, но она не может объяснить огромного количества процессов, происходящих в природе, в частности, изменение агрегатных состояний вещества,

Вопрос к классу:

- Сколько всего известно на сегодняшний день состояний вещества?

- При каких условиях происходит изменений агрегатного состояния вещества

- К каким явлениям относится изменений температуры

Давайте вспомним, что известно вам о тепловых явлениях

На прошлом уроке завершая раздел «Механика» мы перекинули мостик к новому разделу и вспомнили понятия: тепловые явления, тепловое движение.

Тепловые явления – это явления, связанные с изменением температуры тела (нагревание, охлаждение, изменение агрегатных состояний вещества).

Тепловое движение – это беспорядочное движение частиц, из которых состоит тело.

Изучение нового материала

Тепловые явления изучаются двумя разделами физики:

1. Молекулярная физика
2. Термодинамика

Молекулярная физика

Молекулярная физика – это раздел физики, изучающий тепловые процессы на основе представлений о внутреннем строении вещества.

Основу молекулярной физики составляет молекулярно-кинетическая теория – МКТ.

Молекулярно-кинетической теорией называют учение о строении и свойствах вещества на основе представления о существовании атомов и молекул как наименьших частиц химического вещества.

Рассматривая молекулярно-кинетическую теорию, важно провести сопоставление теоретического и фактического материала, изученного на уроках физики и химии. Здесь нам предоставляется возможность переносить фактический и теоретический материал, изученный на уроках химии по теме «Атомно-молекулярное учение», для объяснения материала физики.

Атомно-молекулярное учение развил и впервые применил в химии великий русский ученый М.В. Ломоносов. Основные положения его учения изложены в работе «Элементы математической химии» (1741) и ряде других. Сущность учения Ломоносова сводится к следующему.

1. Все вещества состоят из «корпускул» (так Ломоносов называл молекулы).

2. Молекулы состоят из «элементов» (так Ломоносов называл атомы).

3. Частицы - молекулы и атомы - находятся в непрерывном движении. Тепловое состояние тел есть результат движения этих частиц.

4. Молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов, молекулы сложных веществ - из различных атомов.

Содержание МКТ

Все вещества состоят из отдельных частиц, которые находятся в состоянии непрерывного беспорядочного движения и взаимодействуют между собой.

Этих сведений необходимо и достаточно для того, чтобы объяснить практически все явления, связанные с внутренним строением вещества.

Содержание МКТ можно разделить на три основных утверждения, которые называются основные положения МКТ.

Первое положение МКТ

Все вещества имеют дискретное строение, т. е. состоят из мельчайших частиц – молекул или атомов, между которыми есть промежутки.

Экспериментальные доказательства: дробление, растворение, диффузия, изменение объема тела при нагревании и охлаждении – косвенные доказательства, фотографии молекул в электронном микроскопе – прямое доказательства.

Демонстрации:

1. Распространение запаха (туалетная вода)
2. Растворение молока в стакане чая
3. Возможность разделить тело на части (вода, твердое тело)
4. Изменение общего объема при смешивании воды и спирта (+ модель – смешивание круглых бусин и мелкого пшена)

Молекула – это мельчайшая частица вещества, обладающая его химическими свойствами.

Молекулы химического вещества могут быть простыми и сложными и состоять из одного или нескольких атомов.

Размеры молекул

Молекулы имеют чрезвычайно малые размеры. Простые одноатомные молекулы имеют размер порядка 10^–10 м. Сложные многоатомные молекулы могут иметь размеры в сотни и тысячи раз больше.

Опыт Ленгмюра (капельный метод определения размеров молекул) – учебник стр. 154, рис 126. (На столах блюдце с водой и пипетка с оливковым маслом. Ребята самостоятельно проводят опыт согласно теории учебника).

Масса молекул

За единицу массы атомов и молекул принимается 1/12 массы атома углерода ¹²C.

Она называется атомной единицей массы (а. е. м.):

1 а. е. м. = 1,66·10^–27 кг.  

Отношение массы атома данного вещества к 1/12 массы атома углерода ¹²C называется относительной атомной массой.

Используем знания, полученные при изучении темы «Первоначальные химические понятия. Рымкевич А. П. «Физика. Задачник. 10-11 кл.» - М.: «Дрофа», 2013

Учащимся предлагается решить задачу выбранной сложности, условие которой заранее написано на доске.

«Удовлетворительно» - определите массу молекулы кислорода.

«Хорошо» - определите массу молекулы SO₂.

«Отлично» - масса 14,92•10⁵ молекул инертного газа составляет 5 кг. Какой это газ?

Относительная молекулярная масса представляет собой сумму относительных атомных масс элементов, входящих в состав молекулы.

В молекулярно-кинетической теории количество вещества принято считать пропорциональным числу частиц (аналогично с химией).

Единица количества вещества называется молем (моль).

Моль – это количество вещества, содержащее столько же частиц (молекул), сколько содержится атомов в 0,012 кг (12 г) углерода ¹²C

Массу одного моля вещества принято называть молярной массой M.

Молярная масса – это масса вещества, взятого в количестве 1 моль.

Молярная масса выражается в килограммах на моль (кг/моль).

Опыт показывает, что в одном моле любого вещества содержится одно и то же число частиц. Это число называется числом (постоянной) Авогадро N_А

Число Авогадро – количество частиц, содержащихся в одном моле любого вещества

N_А = 6,02·10^-23 частиц/моль

Постоянная Авогадро – одна из важнейших постоянных в молекулярно-кинетической теории.

Количество вещества ν определяется как отношение числа N частиц вещества к постоянной Авогадро N_А:

ν = N / N_А

Молярная масса равна произведению массы m₀ одной молекулы данного вещества на постоянную Авогадро:

M = N_A · m₀ 

Учащимся предлагается решить задачи:

1. В баллоне объёмом 5•10^-3м³ находится 1моль газа. Какова концентрация молекул в баллоне?
2. Определить количество вещества и число молекул, содержащих 440г. углекислого газа.
3. Определить количество вещества и число молекул, содержащихся в 320г. кислорода.
4. В колбе содержится 5•10²⁵ атомов гелия. Какова средняя кинетическая энергия каждого атома, если давление в колбе 10⁵Па, а объём колбы 2л.
5. Определите число атомов в 2м³ меди, если его плотность 9000кг/м³.

Рефлексия

Заполнение листа самооценки. Разместить смайлик на соответствующей ступеньке.

Лист самооценки

 ФИО учащегося__________________________________________  10 класс

Что понравилось? ______________________________________

Что произвело наибольшее впечатление? __________________

Что нового вы узнали? __________________________________

Следет поработать над ___________________________________

Следует запомнить ______________________________________

Необходимо выучить ____________________________________

Домашнее задание

1. § 57, 58, 59