Конспект урока "Кристаллическик и аморфные тела"

Урок по теме "Кристаллические и аморфные тела"

Педагогические цели:

обучения

• сформировать у обучающихся понятия: «кристаллическое тело», «кристаллическая решетка», «монокристалл», «поликристалл», «аморфное тело»;
• выявить основные свойства монокристаллов, поликристаллов и аморфных тел;
• продолжить формирование общеучебного умения – работать с текстом;

развития

• развивать умения выделять главное;
• развивать визуальное мышление – наблюдательность, умение систематизировать материал;
• развивать познавательный интерес к предмету путем формирования мотивов деятельности, используя разнообразные формы работы;

воспитания

• воспитывать научное мировоззрение, уважение к людям науки, воспитание чувства патриотизма;

социализации

• роль физических знаний и значения компьютерных технологий в сегодняшнем мире.

Тип урока: комбинированный

Оборудование: коллекция кристаллов, мультимедийное сопровождение урока: презентация, компьютер и проектор для учителя.

План урока.

1.    Организационная часть - 1 мин.

2.    Вводное слово учителя - 2 мин.

3.    Беседа об известных свойствах твердых тел - 2 мин.

4.    Лекция учителя - 15 мин.

5.    Выходной тест – 2 мин

6.    Решение качественны задач  - 5 мин.

7.    Тестирование обучающихся - 5 мин.

8.    Сообщения учащихся – 8 мин

9.    Подведение итогов - 2 мин.

10.   Задание на дом -  3 мин.

Ход урока

I. Организационный момент.

II. Актуализация знаний (повторение пройденного материала).

Учитель: Здравствуйте ребята! Прежде, чем мы перейдем к новой теме, предлагаю повторить изученный ранее материал об агрегатных состояниях тел.

(Слайды 1-4)

Ученики отвечают на поставленные вопросы.

Учитель.

Сегодня на уроке мы начинаем путешествие в мир твердых тел. Известно, что в зависимости от температуры и давления каждое вещество может находиться в твердом, жидком или газообразном состоянии. Человек живет на твердой поверхности Земли, и мир окружающих его вещей - в основном мир твердых тел. В течение многих тысячелетий человек использовал твердые тела в качестве материалов в строительных сооружениях. Свойства твердых тел и материалов, которыми располагает общество, во многом определяет уровень его технического развития. Физика твердого тела служит основой современного материаловедения. Она указывает пути создания твердых тел и материалов с требуемыми свойствами, которые важны в технике. Твердые тела чрезвычайно разнообразны как по типам своего внутреннего строения, так и физическим свойствам. Практическая потребность в тщательном изучении физических свойств твердых тел привела к тому, что примерно половина всех физиков на Земле занимается исследованиями твердых тел, созданием материалов с заданными свойствами и разработкой их практического применения.

Итак, сегодня на уроке мы будем говорить о твердых телах.

Вспомните, какие свойства твердых тел вам известны?

Ответы учеников.

1.  Сохранение формы и объема.

2.  Плавится при определенной температуре - температуре плавления.

3.  Имеет упорядоченное внутреннее строение

Учитель.

В технике к твердым телам относят самые разнообразные конструкционные материалы: металлы, камни, пластмассы, стекло и т.д. Общим для них является способность сопротивляться изменению формы. В физике твердые тела делят на кристаллические и аморфные. Рассмотрим в чем сходство и различие кристаллических и аморфных тел и Почему твердые тела проявляют  различные   свойства? (Слайд 5)

Предлагаю записать тему сегодняшнего урока: «Кристаллические и аморфные тела» (Слайд 6)

По ходу изучения темы вы будете заполнять таблицы, которые находятся на ваших партах. Затем вклеите их в тетрадь.

Сведения о веществе	Состояние твердого тела
	Кристаллическое		Аморфное
	Монокристаллы	Поликристаллы
Строение
Свойства

Учитель:

Как мы уже выяснили, все твердые  тела делятся на кристаллические  и аморфные. (Слайд 7)

Давайте дадим определение кристаллическим телам.

Кристаллические тела – это твёрдые тела, атомы или молекулы которых занимают определённые, упорядоченные положения в пространстве.

Запишем в тетрадь.

(Слайд 8)

Кристаллы одного и того же вещества имеют разнообразную форму. Углы между отдельными гранями кристаллов одинаковы. Некоторые формы кристаллов симметричны. Цвет кристаллов различен, — очевидно, это зависит от примесей.

Для наглядного представления внутренней структуры кристалла используют его изображение с помощью кристаллической решётки. Различают несколько типов кристаллов:

1)Ионные. 2) атомные 3)металлические 4)молекулярные.

(Слайд 9)

Идеальная форма кристалла имеет вид многогранника. Такой кристалл ограничен плоскими гранями, прямыми ребрами и обла­дает симметрией.

(Слайд 10-11)

Историческая справка. Различные кристаллы.

(Слайд 12-18)

Кристаллические тела делятся на монокристаллы и поликристаллы.

(Слайд 19)

Вопрос классу:  что обозначает слово «моно»?

Учащиеся отвечают.

Учитель:

Монокристаллы – одиночные кристаллы (кварц, слюда…)

Запишем в тетрадь.

Идеальная форма кристалла имеет вид многогранника. Такой кристалл ограничен плоскими гранями, прямыми ребрами и обладает симметрией.

(Слайд 20-21)

Учитель. 

Частицы в кристалле образуют правильную пространственную решетку. Пространственные решетки различных кристаллов различны.

Понятие о пространственной решетке позволило объяснить свойства монокристаллов.

1.    Что можно сказать о  геометрической форме монокристаллов?

2.    Если кристалл нагревать, какие изменения с ним будут происходить?

Обращаю внимание, что переход в жидкое агрегатное состояние происходить при определенной температуре – температуре плавления. У всех кристаллов она различна.

Итак, запишем в таблицу:

1.    Геометрическая форма (правильная)

2.    Постоянная температура плавления (известно из практики)

А вот третье свойство я вам назову сама – это анизотропия.

3.    Анизотропия

(Слайд 22-23)

Анизотропия – (от греч. ánisos – неравный и tróроs – направление), зависимость физических свойств вещества от направления. Примеры: пластинка слюды легко расщепляется на тонкие листочки только вдоль определённой плоскости. Анизотропия – наиболее характерная особенность монокристаллов.

(Слайд 24-25)

Промежуточный вывод: какие основные свойства монокристаллов записаны в таблице?

Но монокристаллы в природе встречаются редко. Однако такой кристалл можно вырастить в искусственных условиях.

Показать кристаллы, выращенные в классе.

Учитель.

Посмотрели выращенные учащимся кристаллы, а теперь, кто мне скажет, что обозначает слово «поли»?

Учащиеся отвечают.

Поликристалл – это множество одиночных кристаллов, соединённых вместе и беспорядочно ориентированных друг относительно друга (сталь, чугун,  металлы)

(Слайд 26-27)

Запишем это определение в тетради.

Выделите свойства поликристаллов аналогично монокристаллам. 

Свойства поликристаллов:

1.    Геометрическая форма (неправильная)

2.    Температура плавления постоянная

3.    Изотропия

4.    Полиморфизм  (Слайд 28-29)

Изотропия – независимость физических свойств тела от выбранного в нем направления.

Запишем в тетради

Изотропия связана с отсутствием упорядоченного внутреннего строения; присуща газам, жидкостям (кроме жидких кристаллов) поликристаллам и аморфным телам.

Это объясняется тем, что кристаллы внутри располагаются беспорядочно, и каждый в отдельности обладает анизотропией, а в целом кристалл изотропен.

Полиморфизм – когда атомы одного химического элемента расположены по-разному, тем самым проявляют различные свойства (алмаз, графит)

Итак, что обозначают термины  изотропия,  полиморфизм?

Промежуточный вывод: какие основные свойства поликристаллов можно записать в таблицу?

Учащиеся озвучивают и записывают.

Учитель.

Все большее применение в технике находят кристаллы. (Слайд 30-35)

В 1964 г. советскими академиками А.М. Прохоровым и Н.Г. Басовым, было предложено использовать кристалл рубина в лазерах. За это открытие они были удостоены Ленинской и Нобелевской премий.

Вопрос: в каких областях науки и техники применяются кристаллы?

Кроме кристаллических тел существуют – аморфные тела.

(Слайд 36-39)

Аморфное тело – твердое тело, у которого нет строгого порядка в расположении атомов и молекул (форма переменчива). Для аморфных тел характерна изотропия свойств и отсутствие точки плавления. При повышении температуры аморфные тела размягчаются и постепенно переходят в жидкое состояние.

Промежуточный вывод: какие основные свойства аморфных тел можно записать в таблицу?

(Слайд 40) (свойства аморфных тел) 

1.    Сохраняют свой объём и форму

2.    Не имеют строгого порядка в расположении атомов

3.    Изотропны

4.    Не имеют определённой температуры плавления

5.    Даже при невысоких температурах обладают текучестью

6.    Напоминают застывшие жидкости

7.    Со временем кристаллизуются

Учитель.

Итак, на основе всего услышанного попробуйте сформулировать основные свойства кристаллических и аморфных тел.

Ответы учеников.

1.    Сохраняют форму и объем.

2.    Монокристаллы анизотропны, поликристаллы и аморфные тела - изотропны.

3.    Кристаллы имеют температуру плавления, аморфные тела - интервал температур (текучесть).

4.    Признаки монокристалла - плоские грани, симметрия.

Итак, сегодня на уроке, мы узнали, чем отличаются твердые тела и  «Почему твердые тела проявляют  различные   свойства?»

Физкультминутка. Сильно зажмурится и напрячь глаза несколько раз.

Теперь закрепим полученные знания. Выходной тест (Слайд 41-42)

Молодцы,  справились с заданием, а теперь решим качественные задачи. (Слайд 43-44)

Теперь я предлагаю выполнить тест, который сейчас раздам.

О применении кристаллов и некоторых интересных физических явлениях, связанных с кристаллами, можно прочитать в научно-популярных книгах и журналах. И сейчас мы послушаем небольшие сообщения о том, что заинтересовало учеников.

I ученик. «Жидкие кристаллы»

II ученик. «Знаменитые» алмазы»

Спасибо за подготовленные сообщения.

Как настроение? Понравился урок?

Запишем домашнее задание.

Домашнее задание:

1.      Выучить  §§73-74

2.      Подготовить сообщения на темы: «Кристаллы в системном блоке ПК», «Добавки и сплавы»;

3.      Вырастить кристалл

• 1 слайд

  Любая деятельность
  может быть либо технологией,
  либо искусством…
  
  
  В.П. Беспалько
  

• 2 слайд

  Входной тест
  1. Назовите три агрегатных состояния вещества.
  - газообразное, жидкое, твердое.
  
  2. Закончите предложение.
  «Агрегатное состояние вещества определяется расположением, характером движения и взаимодействия …»
  - молекул и атомов.
  

• 3 слайд

  Входной тест
  3. Найдите соответствие между агрегатным состоянием вещества и расстоянием между молекулами.
  
  
  
  
  - 1б; 2а; 3в.
  
  4. Назовите свойства твердых тел.
  - сохраняют объем и форму.
  1) газообразное;
  2) твердое;
  3) жидкое.
  а) расположены упорядоченно, вплотную друг к другу;
  б) расстояние во много раз больше размеров молекул;
  в) расположены беспорядочно друг возле друга.
  

• 4 слайд

  Входной тест
  5. Вставьте пропущенные слова.
  «Переход вещества из жидкого состояния в твердое называется … »
  - отвердеванием, кристаллизацией.
  

• 5 слайд

  Вопрос:
  Почему твердые тела проявляют различные свойства?
  

• 6 слайд

  Кристаллические
  и аморфные тела
  

• 7 слайд

  Твердые тела
  аморфные
  
  кристаллические
  
  

• 8 слайд

  Кристаллические тела (от греч. κρύσταλλος, первоначально —лед, в дальнейшем —горный хрусталь, кристалл) - это твёрдые тела, состоящие из микрочастиц (атомы, ионы, молекулы), которые упорядоченно размещаются на значительных расстояниях,
  то есть сохраняют дальний порядок.
  
  
  

• 9 слайд

  Типы кристаллов
  

• 10 слайд

  ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ РЕШЕТКИ.
  7 разных способов упорядоченного расположения в пространстве одинаковых точек.
  

• 11 слайд

  аквамарин
  

• 12 слайд

  Историческая справка
  Знаменитый русский кристаллограф Е.С. Федоров доказал, что могут существовать только 230 способов построения кристалла
  Ученные выяснили, правильная форма кристалла обусловлена тесным, упорядоченным расположением частиц в кристалле
  

• 13 слайд

  Историческая справка
  В 1867 году
  русский инженер А.В. Гадолин впервые доказал, что кристаллы могут обладать
  32 видами симметрии
  

• 14 слайд

  Разнообразие кристаллов
  

• 15 слайд

  Кристаллы
  

• 16 слайд

  Примеры кристаллов
  

• 17 слайд

  Поваренная
  соль
  ЛЁД
  АЛМАЗ
  Кристалл меди
  

• 18 слайд

  Самые большие в мире кристаллы
  

• 19 слайд

  
  Кристаллические тела
  
  монокристаллы
  поликристаллы
  

• 20 слайд

  Монокристалл – это одиночный кристалл (кварц, слюда, алмаз, графит, рубин и многие другие драгоценные камни)
  Идеальная форма кристалла имеет вид многогранника.
  

• 21 слайд

  
  
  
  Монокристалл горного хрусталя
  Монокристалл шпата
  Монокристалл Каменной соли
  

• 22 слайд

  
  Физические свойства монокристаллов:
  
  1. Геометрическая форма (правильная)
  2. Постоянная температура плавления
  3. Анизотропия
  

• 23 слайд

  Анизотропия -
  это зависимость физических свойств от направления внутри кристалла.
  Свойства :
  - механическая прочность,
  - теплопроводность,
  - тепловое расширение,
  - оптические свойства,
  - электрические свойства.
  

• 24 слайд

  Анизотропия прочности
  Кусок слюды легко расслаивается в одном направлении на тонкие пластины.
  Кристаллическая решетка графита имеет слоистую структуру.
  

• 25 слайд

• 26 слайд

  Поликристалл –
  это множество одиночных кристаллов, соединённых вместе и беспорядочно ориентированных друг относительно друга (сталь, чугун, металлы)
  

• 27 слайд

  Поликристалл металла
  Поликристалл аметиста
  (разновидность кварца)
  Друза кристаллов
  горного хрусталя
  

• 28 слайд

  Физические свойства
  поликристаллов:
  1. Геометрическая форма (неправильная)
  2. Постоянная температура плавления
  3. Изотропия – независимость физических свойств тела от выбранного в нем направления. т.е. одинаковые свойства по всем направлениям
  4. Полиморфизм – когда атомы одного химического элемента расположены по разному, тем самым проявляют различные свойства (алмаз, графит)
  

• 29 слайд

  Модели кристаллических решеток алмаза и графита являются примером полиморфизма, когда одно и то же вещество может иметь различные типы упаковок
  

• 30 слайд

  Применение кристаллов
  Кристаллы широко применяются в науке и технике: полупроводники, призмы и линзы для оптических приборов, лазеры, пьезоэлектрики, оптические и электрооптические кристаллы, ферромагнетики и ферриты, монокристаллы металлов высокой чистоты...
  Около 80% всех добываемых природных алмазов и все искусственные алмазы используются в промышленности .
  Рентгеноструктурные исследования кристаллов позволили установить строение многих молекул, в том числе и биологически активных – белков, нуклеиновых кислот.
  Сегодня трудно назвать такую отрасль производства, в которой бы не использовались кристаллы.
  
  

• 31 слайд

  В 1964 году советскими академиками
  А.М. Прохоровым и
  Н.Г. Басовым, было предложено использовать кристалл рубина в лазерах. За это открытие они были удостоены Ленинской и Нобелевской премий.
  

• 32 слайд

• 33 слайд

  Ограненные кристаллы драгоценных камней, в том числе выращенных искусственно, используются как украшения.
  

• 34 слайд

  Кристаллы – основа жизни !
  Кристалл обычно служит символом неживой природы. Однако грань между живым и неживым установить очень трудно и понятия «кристалл» и «жизнь» не являются взаимоисключающими.
  Во–первых, простейшие живые организмы — вирусы — могут соединяться в кристаллы. В кристаллическом состоянии они не обнаруживают признаков живого, но при изменениях внешних условий на благоприятные (такими для вирусов являются условия внутри клеток живого организма) они начинают двигаться, размножаться.
  Кристаллы в клетках растений
  

• 35 слайд

  Во-вторых, в живых организмах молекула ДНК представляет собой двойную спираль, составленную из небольшого числа сравнительно простых молекулярных соединений, повторяющихся в строго определенном для данного вида порядке.
  Диаметр молекулы ДНК равен 2*10-9 м, а длина может достигать нескольких сантиметров. Такие гигантские молекулы с точки зрения физики рассматриваются как особый вид твердого тела — одномерные апериодические кристаллы.
  Следовательно, кристаллы — это не только символ неживой природы, но и основа жизни на Земле!
  
  Молекула ДНК
  

• 36 слайд

  Твердые тела
  аморфные
  
  кристаллические
  
  

• 37 слайд

  Аморфные тела
  Янтарь
  Карамель
  Стекло
  amorphos - бесформенный
  

• 38 слайд

  
  Аморфное тело – твердое тело, у которого нет строгого порядка в расположении атомов и молекул.
  

• 39 слайд

  
  
  Кристаллическое тело
  Аморфное тело
  

• 40 слайд

  Физические свойства аморфных тел:
  
  Сохраняют свой объём и форму
  Не имеют строгого порядка в расположении атомов
  Изотропны
  Не имеют определённой температуры плавления
  Даже при невысоких температурах обладают текучестью
  Напоминают застывшие жидкости
  Со временем кристаллизуются
  

• 41 слайд

  Выходной тест
  1. Закончите предложение.
  «Зависимость физических свойств от направления внутри кристалла называется …»
  - анизотропией.
  
  2. Вставьте пропущенные слова.
  «Твердые тела подразделяются на … »
  - кристаллические и аморфные.
  

• 42 слайд

  3. Найдите соответствие между твердыми телами и кристаллами.
  1а; 2б.
  4. Найдите соответствие между веществом и его состоянием.
  - 1б; 2в; 3б; 4а.
  Выходной тест
  

• 43 слайд

  Решение качественных задач
  Шар, выполненный из монокристалла, при нагревании может изменить не только свой объем , но и форму. Почему?
  Кубик из стекла и кубик из монокристалла кварца, опущены в горячую воду. Сохраняет ли кубики свою форму?
  Почему в природе не существует кристаллов шарообразной формы?
  Почему в мороз снег скрипит под ногами?
  Почему в таблицах температур плавления различных веществ нет температуры плавления стекла?
  Возникла ли бы профессия стеклодува, если бы стекло было кристаллическим телом, а не аморфным?
  
  
  

• 44 слайд

  Ответы на качественные задачи
  Монокристалл – это одиночный кристалл, у которого физические свойства зависят от направления внутри кристалла, то есть обладает анизотропией. Поэтому шар, выполненный из монокристалла, при нагревании может расширяться по различным направлениям неодинаково, следовательно, может изменить не только свой объем, но и форму.
  Стекло является аморфным твердым телом и обладает изотропией. Монокристаллы анизотропны. Следовательно, вследствие анизотропии теплового расширения (по разным направлениям тепловое расширение неодинаково) куб из кварца примет форму параллелепипеда. Кубик из стекла своей формы не изменит.
  Все монокристаллы анизотропны, то есть физические свойства зависят от направления внутри кристаллов. Следовательно, рост кристаллов неодинаков по разным направлениям, и поэтому нельзя вырастить кристалл шарообразной формы.
  Снег состоит из огромного числа снежинок-кристалликов. В мороз снег скрипит под ногами, потому что ломается сотни тысяч кристалликов пол действием силы ноги.
  Это связано с тем, что стекло является аморфным веществом, у которого нет определенной температуры плавления.
  

• 45 слайд

  ТЕСТ
  

• 46 слайд

  Сообщения
  

• 47 слайд

  Домашнее задание
  
  1. выучить §§73-74
  творческое Задание :
  2. Подготовить сообщения на темы: «кристаллы в системном блоке ПК», «добавки и сплавы» ;
  3. вырастить кристалл
  
  

• 48 слайд

  Вы можете познакомиться подробнее:
  http://ru.wikipedia.org/wiki;
  http://physics.ru/courses/op25part1/content/chapter3/section/paragraph6/theory.html;
  http://www.alhimik.ru/stroenie/gl_17.html;
  http://bse.sci-lib.com/article109296.html;
  
  

• 49 слайд