Конспект урока "Кристаллические и аморфные тела"

Урок физики "Кристаллические и аморфные тела". 10-й класс

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» Мякишев Г.Я

·         Сборник задач по физике. Рымкевич А.П..

·         Проектор, компьютер, видеоматериалы .

·         Демонстрационное оборудование – модели кристаллической решетки, образцы кристаллов слюды, кварца.

·         Лабораторное оборудование – лупа, образцы веществ – соль, сахар, сахарный леденец.

Методы обучения:

·         Словесный (объяснение учителя)

·         Наглядный (видео)

·         Практический (опытное исследование – наблюдение с помощью лупы, решение задач)

План урока:

1.      Орг. момент

2.      Актуализация  и мотивация знаний (повторение)

3.      Объяснение нового материала

4.      Закрепление

5.      Подведение итогов. Домашнее задание

Ход урока

1.      Орг. момент.

2.       Постановка проблемного вопроса

Алмаз и графит не похожи на вид –

Вот так разнолик углерод!

В природе встречается чаще графит,

С алмазом, увы, не везёт…

Графита немало, но редок алмаз …

А почему? Может, знает весь класс?

3.      Вступительное слово учителя:

Мы живем на поверхности твердого тела – земного шара, в сооружениях, построенных из твердых тел, представляющих собой вещества в кристаллическом состоянии.

Специальная область физики – физика твердого тела, изучает строение и свойства твердых тел.

Наше тело, хотя и содержит 65% воды (мозг – 80%) тоже твердое. Орудия труда, машины, также сделаны из твердых тел.

В любой отрасли техники используются свойства твердого тела: механические, тепловые, электрические, оптические и т. д. Все большее применение в технике находят кристаллы.  Вы, наверное, знаете о заслугах советских ученых — академиков, лауреатов Ленинской и Нобелевской премий А. М. Прохорова и Н Г Басова в создании квантовых генераторов. Действие современных лазеров — основано на использовании свойств монокристаллов (рубина и др.) Как устроен кристалл? Почему многие кристаллы обладают удивительными свойствами? Каковы особенности структуры кристаллов, которые отличают их от аморфных тел? Ответы на эти и аналогичные вопросы вы сможете дать в конце урока. Запишем тему “Кристаллические и аморфные тела”.

Сообщение темы и цели урока «Кристаллические и аморфные тела» (Слайд 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 ):

Свойства	Кристаллические тела	Аморфные тела
Строение Наличие плоских граней Правильная геометрическая форма Зависимость физических свойств от направления Температура плавления Сохранение формы и объема Примеры веществ

Начертите таблицу в тетради.

В колонку «Кристаллические тела» впишите, что нам известно о форме и объеме кристаллических тел.

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. )

 (Слайд4)

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

Из уроков химии вы знаете, что кристаллические решетки могут состоять из нейтральных атомов,  ионов, молекул. На рисунке – ионные кристаллические решетки поваренной,  соли, атомные, молекулярные, металлические. При этом мы опять же наблюдаем правильное расположение частиц в пространстве.

(Слайд 5)

Вывод: В зависимости от того, из каких частицы построена кристаллическая решетка и каков характер химической связи между ними, выделяют различные типы кристаллов.

Кристаллические решетки
Ионные	Ковалентные	Металлические	молекулярные
Поваренная соль, хлорид цезия	Алмаз, графит, слюда	Все металлы	Йод, аргон, сера, углекислый газ

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 6) 

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 7)

Йодид свинца. Размеры кристалликов разные, а форма повторяется. Кроме того, если кристалл расколется на части, то все они будут такой же формы.

(Слайд 8) Алмаз

                                                                                                                                                                                          

(Слайд 9) Снежинка 

                                                                                       

(Слайд 10) Кварц.

Исследование. У вас на столе находятся различные вещества и лупа, 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!!

Рассмотрим еще одну особенность кристаллов.

– Чем отличаются эти два объекта? (Ответ: слева сахар в виде отдельных крупинок, а справа – сросшиеся кристаллики).

(Слайд 11) 

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.

А здесь сахар в трех состояниях: сахарный песок, сахар-рафинад, и сахарный леденец.

 

 (Слайд 14) 

– 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 через лупу 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).  

 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.

 (Слайд 15)

 Все аморфные тела – это вещества, атомы которых расположены в относительном порядке, нет строгой повторяемости пространственной структуры. 

(Слайд16)

Следствием этого является изотропия – одинаковые физические свойства по разным направлениям (записать в таблицу).

 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 17)

 Примерами аморфных тел являются смола, канифоль, янтарь, пластилин и другие.

(Слайд 18)

4. Для закрепления материала отвечаем на вопросы (слайд №19) и № 597, № 598 из сборника задач Рымкевича А.П.,

5. Домашнее задание: заполнить до конца таблицу, §73,74.

6. Рефлексия:

Учитель росит учащихся оценить свою деятельность на уроке, ответив на вопрос «Сегодня на уроке я…»

Используемая литература:

1.      Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика 10 Москва «Просвещение» 2011

2.  Волков В.А. Поурочные разработки по физике 10 класс. Москва, «Вако» 2009

Интернет ресурсы:

http://ru.wikipedia.org/wiki

http://www.alhimik.ru/stroenie/gl_17.html;

http://mirkristallov.com/amorfnye-tela-zakristallizovyvayutsya/

http://mirkristallov.com/