Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Физика / Конспекты / Урок. СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ ТЕЛ. С набором всего материала к уроку.
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 24 мая.

Подать заявку на курс
  • Физика

Урок. СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ ТЕЛ. С набором всего материала к уроку.

Выбранный для просмотра документ Выращивание кристаллов.doc

библиотека
материалов

Выращивание кристаллов (один из методов)

Самый простой, но очень важный метод выращивания кристаллов выращивание из растворов. К нему относится, в первую очередь, выращивание кристаллов путем постепенного снижения температуры раствора. Метод хорош тем, что не требует сложной аппаратуры и позволяет выращивать кристаллы очень многих веществ. Однако он пригоден только для хорошо растворимых соединений.

Другой способ - испарение растворителя.

При этом создастся небольшое пересыщение раствора, за счет которого и идет кристаллизация.

Установка представляет собой сосуд из органического стекла емкостью около 750 мл, В него было налито примерно 600 мл насыщенного раствора медного купороса. По мере испарения в сосуд подливали новые порции раствора. Верхнюю часть стенок сосуда необходимо смазать тонким слоем вазелинового масла, для предотвращения появления кристаллов - паразитов.

Первоначально из поликристаллической массы медного купороса отбирается семь кристаллов более или менее правильной формы. Каждый опускается на тонкой (0,15 мм) леске в сосуд с насыщенным раствором медного купороса. По мере роста удаляются неудачные кристаллы, обросшие паразитами и потерявшие типичную для монокристаллов форму. Через три недели остаются только три лучших кристалла, а через месяц всего один. Он был уже довольно велик, поэтому линейный рост его замедлился из-за большой поверхности кристаллизации. Вместо обычного в таких случаях перемешивания раствора, вращаем сам кристалл. Для этого подвешиваем, его на леске (длиной около 0,7 м), конец которой укрепляем на оси микродвигателя. За 10-12 секунд работы двигателя леска закручивается настолько, что после закрепления оси обеспечивает медленное вращение мо­нокристалла в течение примерно получаса. На протяжении всего времени эксперимента сосуд был прикрыт целлофаном, чтобы в него не попадала пыль.


Выращивание кристаллов (один из методов)

Самый простой, но очень важный метод выращивания кристаллов выращивание из растворов. К нему относится, в первую очередь, выращивание кристаллов путем постепенного снижения температуры раствора. Метод хорош тем, что не требует сложной аппаратуры и позволяет выращивать кристаллы очень многих веществ. Однако он пригоден только для хорошо растворимых соединений.

Другой способ - испарение растворителя.

При этом создастся небольшое пересыщение раствора, за счет которого и идет кристаллизация.

Уcтановка представляет собой сосуд из органического стекла емкостью около 750 мл, В него было налито примерно 600 мл насыщенного раствора медного купороса. По мере испарения в сосуд подливали новые порции раствора. Верхнюю часть стенок сосуда необходимо смазать тонким слоем вазелинового масла, для предотвращения появления кристаллов - паразитов.

Первоначально из поликристаллической массы медного купороса отбирается семь кристаллов более или менее правильной формы. Каждый опускается на тонкой (0,15 мм) леске в сосуд с насыщенным раствором медного купороса. По мере роста удаляются неудачные кристаллы, обросшие паразитами и потерявшие типичную для монокристаллов форму. Через три недели остаются только три лучших кристалла, а через месяц всего один. Он был уже довольно велик, поэтому линейный рост его замедлился из-за большой поверхности кристаллизации. Вместо обычного в таких случаях перемешивания раствора, вращаем сам кристалл. Для этого подвешиваем, его на леске (длиной около 0,7 м), конец которой укрепляем на оси микродвигателя. За 10-12 секунд работы двигателя леска закручивается настолько, что после закрепления оси обеспечивает медленное вращение мо­нокристалла в течение примерно получаса. На протяжении всего времени эксперимента сосуд был прикрыт целлофаном, чтобы в него не попадала пыль.


Выбранный для просмотра документ Домашнее задание.doc

библиотека
материалов

Домашнее задание

  • Лабораторная работа «Получение кристаллов льда» Приборы и материалы: лупа, небольшой кусок стекла, вода.

Ход работы

  • На небольшое стекло поместите большую каплю воды. Быстро охладите стекло, прижав его к снегу или поместив в морозильную камеру холодильники. С помощью лупы рассмотрите то, что получилось на стекле. Сделайте зарисовки. Объясните причину наблюдаемого явления.

  • Для более подготовленных учеников - вырастить кристалл самостоятельно в домашних условиях. См. лист.


§§8.1-8.5 Степанова №№ 807, 812, 814, 816.

Домашнее задание

  • Лабораторная работа «Получение кристаллов льда» Приборы и материалы: лупа, небольшой кусок стекла, вода.

Ход работы

  • На небольшое стекло поместите большую каплю воды. Быстро охладите стекло, прижав его к снегу или поместив в морозильную камеру холодильники. С помощью лупы рассмотрите то, что получилось на стекле. Сделайте зарисовки. Объясните причину наблюдаемого явления.

  • Для более подготовленных учеников - вырастить кристалл самостоятельно в домашних условиях. См. лист.


§§8.1-8.5 Степанова №№ 807, 812, 814, 816.

Домашнее задание

  • Лабораторная работа «Получение кристаллов льда» Приборы и материалы: лупа, небольшой кусок стекла, вода.

Ход работы

  • На небольшое стекло поместите большую каплю воды. Быстро охладите стекло, прижав его к снегу или поместив в морозильную камеру холодильники. С помощью лупы рассмотрите то, что получилось на стекле. Сделайте зарисовки. Объясните причину наблюдаемого явления.

  • Для более подготовленных учеников - вырастить кристалл самостоятельно в домашних условиях. См. лист.


§§8.1-8.5 Степанова №№ 807, 812, 814, 816.

Домашнее задание

  • Лабораторная работа «Получение кристаллов льда» Приборы и материалы: лупа, небольшой кусок стекла, вода.

Ход работы

  • На небольшое стекло поместите большую каплю воды. Быстро охладите стекло, прижав его к снегу или поместив в морозильную камеру холодильники. С помощью лупы рассмотрите то, что получилось на стекле. Сделайте зарисовки. Объясните причину наблюдаемого явления.

  • Для более подготовленных учеников - вырастить кристалл самостоятельно в домашних условиях. См. лист.


§§8.1-8.5 Степанова №№ 807, 812, 814, 816.hello_html_534fdfd4.png

Выбранный для просмотра документ Лабораторные работы кристаллы.doc

библиотека
материалов

Лабораторные работы

I. Лабораторная работа «Изучение образцов твердых тел»

Приборы и материалы: лупа, коллекция минералов и горных пород, металлов и сплавов, пробирка с песком.

Ход работы

  1. Осмотрите внешний вид минералов, горных пород, металлов и сплавов. Обратите внимание на их форму, цвет и блеск.

  2. С помощью лупы рассмотрите структуру образцов горных пород (гранита, песчаника, известняка, мрамора и др.), металлов, песчинок.

  3. Результаты наблюдений запишите в тетрадь.



Лабораторная работа -«Наблюдение упругих и пластических деформаций тел»

Приборы и материалы: 1) резина ученическая (ластик); 2) брусок металлический размером 40 х 25 х 8 мм; 3) брусок пластилиновый размером 30 х 20 х 8 мм.

Ход работы

  1. Растяните, затем согните ластик.

  2. Ответьте на вопросы:


  • Как направлены силы, действующие на ластик при его растяжении и сжатии?

  • Как направлена сила упругости, возникающая в ластике при деформации, относительно направления смещения его частиц?

  • Как изменялись длина и площадь поперечного сечения ластика при его растяжении и сжатии?

  • Восстанавливается ли форма ластика после снятия нагрузки?


  1. Положите ластик на стол и прижмите его бруском. Перемещая брусок горизонтально, наблюдайте деформацию сдвига.

  2. Ответьте на вопросы:


  • Как направлены силы, действующие на ластик при деформации сдвига?

  • Как смещались слои ластика относительно друг друга при деформации сдвига?

  • Как изменялась деформация сдвига при увеличении нагрузки?

5. Изогните ластик. В каких слоях ластика возникли деформации растяжения, а в каких - сжатия?

  1. Скрутите ластик. Из каких ранее рассмотренных деформаций состоит деформация кручения?

  2. Подвергните деформации сжатия брусок из пластилина. Восстанавливается ли его форма после снятия нагрузки?


Выбранный для просмотра документ ОБРАЗОВАНИЕ И РОСТ КРИСТАЛЛОВ.doc

библиотека
материалов

hello_html_398766c1.pngОБРАЗОВАНИЕ И РОСТ КРИСТАЛЛОВ

Часто образование и рост кристаллов наблюдают с помощью микроскопа. Если его нет, можно воспользоваться сильной лупой. Возьмите небольшое плоское стеклышко и положите на него щепотку кристаллов гипосульфита (это вещество используется в фотографии) или салола. Стеклышко надо медленно нагревать, держа его над лампой. При температуре около 50° С кристаллы плавятся. Нельзя допускать, чтобы жидкость кипела. Сняв стеклышко, закройте его другим, предварительно подогретым стеклом и наблюдайте в лупу за появлением и ростом кристаллов. Можно осторожно ввести в щель между стеклами кристаллик вещества и наблюдать, как вокруг него растут другие кристаллы.

Тот же эффект дает иголка, введенная в расплав. Кристаллы создают красивый узор между стеклами. Этот узор можно спроецировать на экран, используя диапроектор.

Для выращивания относительно большого кристалла чаще всего используют квасцы (полное название — алюмокалиевые квасцы, химическая формула — KA1(SO4)2 . 12H2O). Это довольно распространенное в быту и совершенно безвредное вещество. Сделайте насыщенный раствор квасцов при температуре 30° С. Профильтруйте его через фильтровальную бумагу и налейте в чистую банку. В центре банки на нитке надо подвесить по возможности большой кристалл тех же квасцов — затравку. Если оставить банку открытой на несколько дней, то из затравки вырастет крупный кристалл. Обычно опыт удается не сразу, но проявив настойчивость, можно научиться выращивать крупные и красивые кристаллы.


hello_html_398766c1.pngОБРАЗОВАНИЕ И РОСТ КРИСТАЛЛОВ

Часто образование и рост кристаллов наблюдают с помощью микроскопа. Если его нет, можно воспользоваться сильной лупой. Возьмите небольшое плоское стеклышко и положите на него щепотку кристаллов гипосульфита (это вещество используется в фотографии) или салола. Стеклышко надо медленно нагревать, держа его над лампой. При температуре около 50° С кристаллы плавятся. Нельзя допускать, чтобы жидкость кипела. Сняв стеклышко, закройте его другим, предварительно подогретым стеклом и наблюдайте в лупу за появлением и ростом кристаллов. Можно осторожно ввести в щель между стеклами кристаллик вещества и наблюдать, как вокруг него растут другие кристаллы.

Тот же эффект дает иголка, введенная в расплав. Кристаллы создают красивый узор между стеклами. Этот узор можно спроецировать на экран, используя диапроектор.

Для выращивания относительно большого кристалла чаще всего используют квасцы (полное название — алюмокалиевые квасцы, химическая формула — KA1(SO4)2 . 12H2O). Это довольно распространенное в быту и совершенно безвредное вещество. Сделайте насыщенный раствор квасцов при температуре 30° С. Профильтруйте его через фильтровальную бумагу и налейте в чистую банку. В центре банки на нитке надо подвесить по возможности большой кристалл тех же квасцов — затравку. Если оставить банку открытой на несколько дней, то из затравки вырастет крупный кристалл. Обычно опыт удается не сразу, но проявив настойчивость, можно научиться выращивать крупные и красивые кристаллы.


Выбранный для просмотра документ СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ ОК.doc.doc

библиотека
материалов

hello_html_59152770.png


hello_html_6f076997.png


hello_html_5236b16f.png

hello_html_7ef53cec.png


hello_html_42f4feff.png


СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ ТЕЛ


Свойства кристаллов


1) ЧАСТИЦЫ РАСПОЛОЖЕНЫ УПОРЯДОЧЕННО

виды кристалл, решеток:

а) ионные (NaCl) в) металлич. (Си)

б) атомные (алмаз) г) молекулярн. (лед)

2) ОБЛАДАЮТ ПОЛИМОРФИЗМОМ

(образование различи, структур одинаков, атомами)

алмаз -< С >• графит

а) тв. тело, драгоц. камень а) мягкий минерал

б) не проводит эл-во б) проводит эл-во

в) сгорает в струе кислор. в) делают огнеупор. глину

3) анизотропия (для монокристаллов) (неодинаковость физич. свойств по разным направлениям)


прочности теплопроводности линейн. расшир. оптическая

hello_html_m2c783d5c.png

(3) * Деформация. Механическое напряжение

Виды деформаций:


Деформация — изменение формы или « V» под действ, внешних сил

hello_html_m3d72cf33.png

упругость — свойство тел восстанавл. форму (резинка) пластичность — свойство тел не восстанавл. форму (пластилин)

ОА — область упругих деформаций

σв — предел упругости

hello_html_2348f48a.png


ВС — область текучести материала

σд — предел прочности

хрупкость — свойства тел разрушаться при малой деформации

(4)3акон Гука

участок ОА:σ ~ ε => σ = Е ε

hello_html_37df6409.gif

Композиты – совокупность

Железобетон, кости, стеклопластик,

Е характеризует сопротивляемость материала деформации


Выбранный для просмотра документ Структура твердых тел 1.ppt

библиотека
материалов
Чтобы выполнить большой и важный труд, необходимо две вещи: ясный план и огра...
Вспомним, о чем мы ведем беседу Твердые тела нас окружающие. Свойства тел. Ст...
Какие вы знаете способы изменения внутренней энергии? Как найти количество те...
Структура твердых тел Цель: сформировать понятия «кристаллическое тело», «амо...
Кристаллы
Лабораторная работа «Изучение образцов твердых тел» Приборы и материалы: лупа...
Свойства анизотропия изотропность
Типы кристаллических решеток Молекулярные Ковалентные (атомные) Ионные Металл...
Аморфные тела композиты
Фронтальная лабораторная работа -«Наблюдение упругих и пластических деформаци...
Виды деформаций Растяжения Сдвиг Изгиб Кручение
Характеристики деформации Абсолютное удлинение Δl=l – l0 Относительное удлине...
Закон Гука Эмпирический При малых деформациях δ=ЕE Частный случай F=kΔl
сформировать понятия «кристаллическое тело», «аморфность». Рассмотреть их сво...
. На какие три вида по характеру относительного расположения частиц делятся т...
Домашнее задание Лабораторная работа «Получение кристаллов льда» Приборы и ма...
Решетки Браве Кристаллография Сообщения по теме
18 1

Описание презентации по отдельным слайдам:

№ слайда 1 Чтобы выполнить большой и важный труд, необходимо две вещи: ясный план и огра
Описание слайда:

Чтобы выполнить большой и важный труд, необходимо две вещи: ясный план и ограниченное время. Эльберт Хаббард.

№ слайда 2 Вспомним, о чем мы ведем беседу Твердые тела нас окружающие. Свойства тел. Ст
Описание слайда:

Вспомним, о чем мы ведем беседу Твердые тела нас окружающие. Свойства тел. Строение твердых тел. Деформации Описание деформаций

№ слайда 3 Какие вы знаете способы изменения внутренней энергии? Как найти количество те
Описание слайда:

Какие вы знаете способы изменения внутренней энергии? Как найти количество теплоты при нагревании тела, сгорании топлива, плавлении, парообразовании? Как найти количество теплоты при охлаждении, отвердевании, конденсации? Формула I закона термодинамики. В каких случаях каждая из величин, входящих в формулу, положительная? отрицательная? равна нулю? Какие бывают два вида парообразования и чем они в принципе отличаются? Что такое насыщенный и ненасыщенный пар? Как зависит температура кипения от внешнего давления и почему? Что называется абсолютной и относительной влажностью воздуха? Почему знание абсолютной влажности недостаточно?

№ слайда 4 Структура твердых тел Цель: сформировать понятия «кристаллическое тело», «амо
Описание слайда:

Структура твердых тел Цель: сформировать понятия «кристаллическое тело», «аморфность». Рассмотреть их свойства. сформировать понятие упругость и пластическая деформация,

№ слайда 5 Кристаллы
Описание слайда:

Кристаллы

№ слайда 6 Лабораторная работа «Изучение образцов твердых тел» Приборы и материалы: лупа
Описание слайда:

Лабораторная работа «Изучение образцов твердых тел» Приборы и материалы: лупа, коллекция минералов и горных пород, металлов и сплавов, пробирка с песком.

№ слайда 7 Свойства анизотропия изотропность
Описание слайда:

Свойства анизотропия изотропность

№ слайда 8 Типы кристаллических решеток Молекулярные Ковалентные (атомные) Ионные Металл
Описание слайда:

Типы кристаллических решеток Молекулярные Ковалентные (атомные) Ионные Металлические

№ слайда 9 Аморфные тела композиты
Описание слайда:

Аморфные тела композиты

№ слайда 10 Фронтальная лабораторная работа -«Наблюдение упругих и пластических деформаци
Описание слайда:

Фронтальная лабораторная работа -«Наблюдение упругих и пластических деформаций тел» Приборы и материалы: 1) резина ученическая (ластик); 2) брусок металлический размером 40 х 25 х 8 мм; 3) брусок пластилиновый размером 30 х 20 х 8 мм.

№ слайда 11 Виды деформаций Растяжения Сдвиг Изгиб Кручение
Описание слайда:

Виды деформаций Растяжения Сдвиг Изгиб Кручение

№ слайда 12 Характеристики деформации Абсолютное удлинение Δl=l – l0 Относительное удлине
Описание слайда:

Характеристики деформации Абсолютное удлинение Δl=l – l0 Относительное удлинение Механическое напряжение

№ слайда 13 Закон Гука Эмпирический При малых деформациях δ=ЕE Частный случай F=kΔl
Описание слайда:

Закон Гука Эмпирический При малых деформациях δ=ЕE Частный случай F=kΔl

№ слайда 14 сформировать понятия «кристаллическое тело», «аморфность». Рассмотреть их сво
Описание слайда:

сформировать понятия «кристаллическое тело», «аморфность». Рассмотреть их свойства. сформировать понятие упругость и пластическая деформация ОК твердые тела

№ слайда 15 . На какие три вида по характеру относительного расположения частиц делятся т
Описание слайда:

. На какие три вида по характеру относительного расположения частиц делятся твердые тела? В чем отличие моно- и поликристаллов? Приведите пример полиморфизма. Что такое анизотропия и изотропия? Что такое деформация? Какую деформацию называют упругой? Пластической? Что называют абсолютным удлинением тела? Что называют относительным удлинением? Что называют механическим напряжением? Каков физический смысл модуля упругости? закона Гука

№ слайда 16 Домашнее задание Лабораторная работа «Получение кристаллов льда» Приборы и ма
Описание слайда:

Домашнее задание Лабораторная работа «Получение кристаллов льда» Приборы и материалы: лупа, небольшой кусок стекла, вода. Ход работы На небольшое стекло поместите большую каплю воды. Быстро охладите стекло, прижав его к снегу или поместив в морозильную камеру холодильники. С помощью лупы рассмотрите то, что получилось на стекле. Сделайте зарисовки. Объясните причину наблюдаемого явления. Для более подготовленных учеников - вырастить кристалл самостоятельно в домашних условиях. См. лист. §§8.1-8.5.ОК. Степанова №№ 807, 812, 814, 816.

№ слайда 17 Решетки Браве Кристаллография Сообщения по теме
Описание слайда:

Решетки Браве Кристаллография Сообщения по теме

№ слайда 18
Описание слайда:

Выбранный для просмотра документ ТВЕРДОЕ ТЕЛО.doc

библиотека
материалов

ТВЕРДОЕ ТЕЛО. Механические свойства тел

Чтобы выполнить большой и важный труд, необходимо две вещи: ясный план и ограниченное время.
Эльберт Хаббард.

Структура твердых тел

Цель урока: сформировать понятия «кристаллическое тело», «аморфность». Рассмотреть их свойства. сформировать понятие упругость и пластическая деформация, на­учить решать задачи на закон Гука.

Ход урока

Повторить изученный материал

  • Какие вы знаете способы изменения внутренней энергии?

  • Как найти количество теплоты при нагревании тела, сгорании топлива, плавлении, парообразовании?

  • Как найти количество теплоты при охлаждении, отвердевании, конденсации?

  • Формула I закона термодинамики. В каких случаях каждая из величин, входящих в формулу, положительная? отрицательная? равна нулю?

  • Какие бывают два вида парообразования и чем они в принципе отличаются?

  • Что такое насыщенный и ненасыщенный пар?

  • Как зависит температура кипения от внешнего давления и почему?

  • Что называется абсолютной и относительной влажностью воздуха?

  • Почему знание абсолютной влажности недостаточно?


I. Изучение нового материала

Большинство веществ в умеренном климате Земли находятся в твердом состоянии. Твердые тела сохраняют не только форму, но и объем.

По характеру относительного расположения частиц твердые тела делят на три вида: кристаллические, аморфные и композиты.

При наличии периодичности в расположении атомов (дальнего порядка) твердое тело является кристаллическим.

Если рассмотреть при помощи лупы или микроскопа крупинки соли, то можно заметить, что они ограничены плоскими гранями. Наличие таких граней -признак нахождения в кристаллическом состоянии.

Тело, представляющее собой один кристалл, называется монокристаллом. Большинство кристаллических тел состоит из множества расположенных беспорядочно мелких кристаллов, которые срослись между собой. Такие тела называются поликристаллами. Кусок сахара - поликристаллическое тело. Кристаллы различных веществ имеют разнообразную форму. Размеры кристаллов тоже разнообразны. Размеры кристаллов поликристаллического типа могут изменяться с течением времени. Мелкие кристаллы железа переходят в крупные, этот процесс ускоряется при ударах и сотрясениях, он происходит в стальных мостах, железнодорожных рельсах и т. д., от этого прочность сооружения с течением времени уменьшается.

Очень многие тела одинакового химического состава в кристаллическом состоянии в зависимости от условий могут существовать в двух или более разновидностях. Это свойство называется полиморфизмом. У льда известно до десяти модификаций. Полиморфизм углерода - графит и алмаз.

Существенным свойством монокристалла является анизотропия - неодинаковость его свойств (электрические, механические и т. д.) по различным направлениям.

Поликристаллические тела изотропны, т. е. обнаруживают одинаковые свойства по всем направлениям. Объясняется это тем, что кристаллы, из которых состоит поликристаллическое тело, ориентированны друг по отношению к другу хаотически. В результате ни одно из направлений не отличается от других.

Существует четыре типа кристаллов: молекулярные, ковалентные (или атомные), ионные и металлические. Тип кристалла определяется характером взаимодействия атомов и молекул, образующих кристалл.

К молекулярным кристаллам относятся кристаллы водорода, аргона, брома.

Прочность этих кристаллов не велика.

Ковалентные кристаллы: алмаз, полупроводники кремний и германий.

Ионные кристаллы NaCl, AgBr. Металлические кристаллы. Металлы

Аморфные тела. Аморфные тела изотропны. Признаком аморфного тела явля­ются неправильная форма поверхности при изломе. Аморфные по происшествию тела после длительного промежутка времени все же меняют свою форму под действием силы тяжести. Этим они похожи на жидкости. При повышении температуры такое изменение формы происходит быстрее. Аморфное состояние неустойчи­во, происходит переход аморфного состояния в кристаллическое. (Стекло мутнеет.) Беспорядок в расположении атомов аморфных тел приводит к тому, что среднее расстояние между атомами по разным направлениям одинаково, поэтому они изотропны.

Сходство с жидкостями объясняется тем, что атомы и молекулы аморфных тел, подобно молекулам жидкости, имеют время «оседлой жизни». Определенной температуры плавления нет, поэтому аморфные тела можно рассматривать как переохлаждение жидкости с очень большой вязкостью. Отсутствие дальнего порядка в расположении атомов аморфных тел приводит к тому, что вещество в аморфном состоянии имеет меньшую плотность, чем в кристаллическом.

Композиты. Созданы композиционные материалы, механические свойства которых превосходят естественные материалы. Композиционные материалы (композиты) состоят из матрицы и наполнителей. В качестве матрицы применяются полимерные, металлические, углеродные или керамические материалы. Наполнители могут состоять из нитевидных кристаллов, волокон или проволоки. В частности, к композиционным материалам относят железобетон и железографит. Железобетон — один из основных видов строительных материалов. Он представляет собой сочетание бетона и стальной арматуры.

Железографит - металлокерамический материал, состоящий из железа (95-98 %) и графита (2-5 %). Из него изготавливают подшипники, втулки для раз­ных узлов машин и механизмов.

Стеклопластик - также композиционный материал, представляющий собой смесь стеклянных волокон и отвердевшей смолы.

Кости человека и животных представляют собой композиционный материал, состоящий из двух совершенно различных компонентов: коллагена и минерального вещества.

Коллаген - один из главных компонентов соединительной ткани. (Из него и основном состоят наши сухожилия.) Большая часть минерального компонента кости - соли кальция. Атомы кальция составляют 22 % общего количества атомов кости. В остальных тканях тела (мышцах, мозге, крови и т. д.) количество атомов кальция близко к 12-13 %. Если кость подержать достаточно долго в 5 %-м растворе уксусной кислоты, то весь минеральный компонент, состоящий в основном из коллагена, станет эластичным. Как резиновый жгут, кость можно будет свернуть в кольцо.


II. Повторение изученного

  1. Чем отличаются кристаллические тела от аморфных?

  2. Перечислите основные свойства кристаллических тел.

  3. Перечислите основные свойства аморфных тел.

  4. Что называют монокристаллом?

  5. Какие тела называют поликристаллическими?

  6. Что такое анизотропия? изотропность?

  7. Приведите примеры монокристаллических, поликристаллических и аморфных тел.

  8. Почему во время процесса плавления температура кристаллического тела не изменяется?

9. Почему у аморфных тел нет определенной температуры плавления?


Дополнительный материал

Жидкие кристаллы

В 1889 году австрийским ботаником Ф. Рейницером и немецким физиком О. Лиманом были открыты органические вещества, которые обладают свойством жидкости - текучестью, но сохраняют определенную упорядоченность в расположении молекул и анизотропию свойств, характерную для монокристаллов. Эти вещества получи ли название жидких кристаллов.

Как же могут существовать жидкие кристаллы, совмещающие в себе прямо противоположные свойства жидкости и металла? Дело в том, что жидкость, оставаясь в целом изотропной, может состоять из анизотропных молекул. Молекулы, из которых состоит жидкость, имеют удельную форму в виде палочек. Каждая отдельная молекула в этом случае - анизотропная. Например, она может пропускать свет, который распространяется вдоль палочки, и поглощать его, если он распространяется поперек этот направления. Но в жидкости все молекулы-палочки расположены хаотически, и перед нем свет поглощается, проходя по разным направлениям, одинаково.

Такую ситуацию можно представить, если насыпать коробок спичек на стол и хорошо перемешать их. Тогда мы увидим, спички 6yдет изотропны, т. е. по любому направлению мы пересечем приблизительно одинаковое количество спичек, как вдоль, так и поперек их длины.

Представим теперь, что каждая спичка обладает магнитными свойствами, подобно магнитной стрелке. Поместим таз в силовое магнитное поле, направленное вдоль поверхности воды. Тогда все спички своими головами вытянутся в одну сторону, и поверхность приобретет анизотропные свойства - направления вдоль и поперек спичек будут обладать различными свойствами. Приобретя анизотропные свойства, жидкость сохранила свои основные свойства:

Воду со спичками можно перелить в другой таз, и она примет форму того сосуда, в который ее нальют, спички могут свободно двигаться.

Аналогичные процессы происходят и в некоторых жидкостях, состоящих из ани­зотропных молекул. Под действием внешних воздействий, в частности, электричес­кого поля, тонкие слои такой жидкости приобретают анизотропные свойства, которое модно использовать в технике. Например, помещая такую жидкость в тонкий зазор толщиной в 0,1-0,01 мм между двумя стеклянными пластинами, на которых в одном направлении нацарапаны микроскопические бороздки, добиваются того, что все молекулы выстраиваются вдоль этих бороздок. Такая плоская сборная пластинка (ячейка) хорошо пропускает падающий на нее свет. Если при помощи прозрачных электро­дов создать на отдельных ее участках электрическое поле, то ориентация молекул в этих местах изменится и изменится способность пропускать свет.

Для переориентации молекул в тонком слое жидкого кристалла требуются очень малые затраты электрической энергии, и этот процесс происходит достаточно быстро - за сотые и даже тысячные доли секунды. При помощи слабых электрических сигна­лов можно управлять тем, как слой жидкого кристалла пропускает свет.

Такой принцип реализован в буквенно-цифровых индикаторах (электронные часы, микрокалькуляторы, термометры), его используют для создания экранов телевизо­ров, плоских дисплеев компьютеров информационных стендов на железнодорожных вокзалах и в аэропортах.

Некоторые жидкие кристаллы меняются при изменении температуры. Это свойство используют в медицине для определения участков тела с повышенной температурой и в технике для контроля качества микросхем.

Реальные процессы, которые происходят в жидкокристаллических ячейках, значительно сложнее и многообразнее, чем описанная выше модель.

Поэтому в настоящее время жидкие кристаллы интенсивно исследуются учеными, а инженеры находят все более широкие и интересные возможности их примене­ния в самых разнообразных устройствах.

Выращивание кристаллов (один из методов)

Самый простой, но очень важный метод выращивания кристаллов - выращивание из растворов. К нему относится, в первую очередь, выращивание кристаллов путем постепенного снижения температуры раствора. Метод хорош тем, что не требует сложной аппаратуры и позволяет выращивать кристаллы очень многих веществ. Однако он пригоден только для хорошо растворимых соединений.

Другой способ - испарение растворителя.

При этом создастся небольшое пересыщение раствора, за счет которого и идет кристаллизация.

кристаллизатор представляет собой сосуд ил органического стекла емкостью около 750 мл, где налит насыщенный раствор медного купороса. По мере испарения в сосуд подливали новые порции раствора. Верхнюю часть стенок со­суда необходимо смазать тонким слоем вазелинового масла, для предотвращения по­явления кристаллов - паразитов.

Первоначально из поликристаллической массы медного купороса отбирается семь кристаллов более или менее правильной формы. Каждый опускается на тонкой (0,15 мм) леске в сосуд с насыщенным раствором медного купороса. По мере роста удаляются не­удачные кристаллы, обросшие паразитами и потерявшие типичную для монокристаллов форму. Через три недели остаются только три лучших кристалла, а через месяц всего один. Он был уже довольно велик, поэтому линейный рост его замедлился из-за большой по­верхности кристаллизации. Вместо обычного в таких случаях перемешивания раствора, вращаем сам кристалл. Для этого подвешиваем, его на леске (длиной около 0,7 м), конец которой укрепляем на оси микродвигателя. За 10-12 секунд работы двигателя леска зак­ручивается настолько, что после закрепления оси обеспечивает медленное вращение мо­нокристалла в течение примерно получаса. На протяжении всего времени эксперимента сосуд был прикрыт целлофаном, чтобы в него не попадала пыль.

I. Лабораторная работа «Изучение образцов твердых тел»

Приборы и материалы: лупа, коллекция минералов и горных пород, металлов и сплавов, пробирка с песком.

Ход работы

  1. Осмотрите внешний вид минералов, горных пород, металлов и сплавов. Обратите внимание на их форму, цвет и блеск.

  2. С помощью лупы рассмотрите структуру образцов горных пород (гранита, песчаника, известняка, мрамора и др.), металлов, песчинок.

  3. Результаты наблюдений запишите в тетрадь.


Вопросы повторения:


1. На какие три вида по характеру относительного расположения частиц делятся твердые тела?

  1. Чем определяется принадлежность твердых тел к одному из этих видов?

  2. Чем характеризуется пространственное расположение частиц в кристаллической решетке?

  3. Какие точки называются узлами кристаллической решетки?

  4. В чем отличие моно и поликристаллов?

  5. Перечислите основные типы кристаллических решеток.

  6. Приведите пример полиморфизма.

  7. Что такое анизотропия и изотропия?

  8. Какие кристаллы анизотропные, а какие изотропны?


II. Изучение нового материала

Растяжение и сжатие приводят к деформации тела. Деформация тела - изменение его размеров или формы (сдвиги, изгибы, кручение).

При деформации возникает сила упругости, она направлена в сторону, проти­воположную направлению частиц тела при деформации. Но не всегда деформация приводит к появлению сил упругости. Пластичные тела не восстанавливают своей формы после прекращения действия силы.



Фронтальная лабораторная работа «Наблюдение упругих и пластических деформаций тел»

Приборы и материалы: 1) резина ученическая (ластик); 2) брусок металлический размером 40 х 25 х 8 мм; 3) брусок пластилиновый размером 30 х 20 х 8 мм.

Ход работы

  1. Растяните, затем согните ластик.

  2. Ответьте на вопросы:

  • Как направлены силы, действующие на ластик при его растяжении и сжатии?

  • Как направлена сила упругости, возникающая в ластике при деформации, относительно направления смещения его частиц?

  • Как изменялись длина и площадь поперечного сечения ластика при его растяжении и сжатии?

  • Восстанавливается ли форма ластика после снятия нагрузки?

  1. Положите ластик на стол и прижмите его бруском. Перемещая брусок горизонтально, наблюдайте деформацию сдвига.

  2. Ответьте на вопросы:

  • Как направлены силы, действующие на ластик при деформации сдвига?

  • Как смещались слои ластика относительно друг друга при деформации сдвига?

  • Как изменялась деформация сдвига при увеличении нагрузки?

5. Изогните ластик. В каких слоях ластика возникли деформации растяжения, а в каких - сжатия?

  1. Скрутите ластик. Из каких ранее рассмотренных деформаций состоит деформация кручения?

  2. Подвергните деформации сжатия брусок из пластилина. Восстанавливается ли его форма после снятия нагрузки?

Виды деформации

1. Деформация растяжения. (Испытывают тросы, подъемные механизмы.) При растяжении и сжатии изменяется площадь поперечного сечения. Эту де­формацию характеризуют абсолютным удлинением Δl = ll0 и относительным удлинением hello_html_m52eb9b80.gif

  1. Деформация сдвига (подвержены заклепки, болты) характеризуется углом?
    (Абсолютная деформация.)

  2. Деформация изгиба (балки и стержни, расположенные горизонтально). Деформацию изгиба можно свести к деформации неравномерного растяжения и сжатия.

  3. Деформация кручения (валы машин, винты). Деформацию кручения рассматривают как неоднородный сдвиг.

В любом сечении деформированных тел действуют силы упругости, препятствующие разрыву тела на части. Тело находится в напряженном состоянии, которое характеризуется механическим напряжением: hello_html_230a79d4.gif

Опыты показывают: при малых деформациях напряжение прямо пропорцио­нально относительному удлинению: σ = закон Гуна.

Е - модуль Юнга, характеризует сопротивляемость материала упругой де­формации.

IV. Повторение изученного

  1. Что такое деформация?

  2. Какую деформацию называют упругой? Пластической?

  3. Haзовите виды деформаций.

  4. Объясните, что происходит с телом при его растяжении и сжатии.

  5. Что называют абсолютным удлинением тела? Какой формулой выражается смысл этого понятия?

  6. Что называют относительным удлинением? Какая формула выражает смысл этого понятия?

  7. В чем сходство и различие деформации сдвига и кручения?

  8. Охарактеризуйте деформации изгиба. Почему в технике и в строительстве вместо стержней и сплошных брусьев применяют трубы, двутавровые балки, рельсы, швеллеры?

  9. К какому виду деформации относится срез?

10.Что называют механическим напряжением? Какая формула выражает смысл этого понятия? Какова единица механического напряжения в СИ?

11.Каков физический смысл модуля упругости? Как следует понимать: мо­дуль упругости стальной проволоки 2 *1010 Па, алюминия 7*1010 ПА?

12.3апишите формулу закона Гука для одностороннего растяжения или сжа­тия и как она формулируется?

13.Что такое жесткость? Какова единица жесткости в СИ?

V. Решение задач

1. Проволока длиной 5,4 м под действием нагрузки удлинилась на 2,7 мм.
Определить относительное удлинение проволоки.

2. Какова должна быть площадь поперечного сечения стального стержня, что­
бы при нагрузке 25 кН растягивающее напряжение равнялось 6 • 107 Па?

3. На сколько удлинится медная проволока длиной 3 м и диаметром 0,12 мм под действием гири весом 1,5 Н? Деформацию считать упругой.

  1. При какой предельной нагрузке разорвется стальной трос диаметром 1 см,
    если предел прочности стали 1 ГПа?

  2. Вычислите модуль упругости для железа, если известно, что железная про­
    волока длиной 1,5 м и сечением 10—6 м2 под действием силы в 200 Н удлинилась

на 1,5 мм.

7. Верхний конец стержня закреплен, а к нижнему подвешен груз 20 кН. Дли­
на стержня 5 м, сечение 4 см2. Определить напряжение материала стержня и его
абсолютное и относительное удлинение, если модуль Юнга для этого стержня
равен 2 • 1011 Па.

9. Найти площадь поперечного сечения алюминиевого прутка, к которому под­вешена люстра массой 250 кг, при запасе прочности прутка 4. Предел прочности для алюминия 1,1 • 108 Па. Какова относительная деформация прутка?


Домашнее задание

§§8.1-8.5 Степанова №№ 807, 812, 814, 816.

1. Лабораторная работа «Получение кристаллов льда» Приборы и материалы: лупа, небольшой кусок стекла, вода.

Ход работы

  1. На небольшое стекло поместите большую каплю воды. Быстро охладите стекло, прижав его к снегу или поместив в морозильную камеру холодильники. С помощью лупы рассмотрите то, что получилось на стекле. Сделайте зарисовки. Объясните причину наблюдаемого явления.

  2. Для более подготовленных учеников - вырастить кристалл самостоятельно в домашних условиях.

Прочитать конспект в тетради.


Сообщения на следующий урок

  1. Решетки Браве

  2. Кристаллография


Выбранный для просмотра документ кристаллы.doc

библиотека
материалов

hello_html_m329eb530.png


hello_html_6bac7ab4.png



Краткое описание документа:

Предложен урок "Свойства твердых тел". Предложен материал урока, с набором всех материалов к этому уроку. Презентация к уроку, раздаточный материал для учащихся к работе на уроке, домашнее задание.. Физика - базовый уровень, 3 часа в неделю.

Цель урока: сформировать понятия «кристаллическое тело», «аморфность». Рассмотреть их свойства.  сформировать понятие упругость и пластическая деформация, на­учить решать задачи на закон Гука.

Изучение нового материала

Растяжение и сжатие приводят к деформации тела. Деформация тела - изменение его размеров или формы (сдвиги, изгибы, кручение).

При деформации возникает сила упругости, она направлена в сторону, проти­воположную направлению частиц тела при деформации. Но не всегда деформация приводит к появлению сил упругости. Пластичные тела не восстанавливают своей формы после прекращения действия силы.

 

   Фронтальная лабораторная работа  «Наблюдение упругих и пластических деформаций тел»

 

Приборы и материалы: 1) резина ученическая (ластик); 2) брусок металлический размером 40 х 25 х 8 мм; 3) брусок пластилиновый размером 30 х 20 х 8 мм.

Автор
Дата добавления 19.02.2015
Раздел Физика
Подраздел Конспекты
Просмотров767
Номер материала 399645
Получить свидетельство о публикации

Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх