Урок по физике Строение вещества. Броуновское движение. Диффузия

МБОУ «Средняя общеобразовательная школа№2» городского округа Судак
7 класс . Урок по физике. 26.02.2017г.
Учитель Зенцова Г.С.
Тема»Строение вещества. Броуновское движение. Диффузия»
Цель урока: Рассмотрение вопросов строения вещества, строения молекул, формирование объективной необходимости изучения нового материала. изучить явления броуновского движения, диффузии; создать условия для понимания учащимися понятий «броуновское движение», «диффузия» и объяснения их на основе положений молекулярно-кинетической теории.
Задачи:
– образовательные: Формировать умения анализировать, сравнивать, переносить знания в новые ситуации, планировать свою деятельность при построении ответа, выполнении заданий и поисковой деятельности.
– развивающие: Развивать умения строить самостоятельные высказывания в устной речи на основе усвоенного учебного материала, развитие логического мышления.
– воспитательные: создать условия для положительной мотивации при изучении физики, используя разнообразные приемы деятельности,
сообщая интересные сведения; воспитывать чувство уважения к собеседнику, индивидуальной культуры общения.
Межпредметные связи: биология, химия, природоведение.
Тип урока: урок «открытия» новых знаний.
Лабораторное оборудование для демонстрации опытов на столе учителя: яблоко, нож, резиновый мяч (воздушный надутый шарик ) мензурка с водой, стакан с водой, стакан с окрашенной водой ,сосуд с горячей водой, два пакета чая. Стакан с пшеном, стакан с горохом.
ПЛАН УРОКА:
Организационный момент (1 мин);
Этап постановки цели и задачи урока (4 мин);
Этап получения новых знания (8 мин);
Этап исследовательской работы учащихся (15 мин);
Этап обобщения и закрепления нового материала (13 мин);
Заключительный этап: домашнее задание, итоги урока (2 мин);
Рефлексия (2 мин).
Ход урока.
Организационный момент.
II. Целеполагание и мотивация
Как много удивительного и интересного происходит вокруг нас. Многое хочется узнать, попытаться объяснить самостоятельно.
Человек издавна пытался объяснить явления, происходящие в природе, познать окружающий мир.
Все мы знаем, что вода может быть и жидкой (это её естественное состояние), и твердой – лёд (при температуре ниже 0°С), и газообразной – водяной пар . Отличаются ли свойства воды, льда и водяного . Ответы учащихся. Чем можно объяснить такую разницу?
.Таким образом, мы приходим к мысли, что нам необходимо знать внутренне строение различных веществ для того, чтобы объяснить поведение вещества в различных условиях. Как вы думаете, какая тема урока «ожидает» нас сегодня? Учащиеся предлагают тему урока.
Цель, которую мы ставим сегодня перед собой: получить представление о внутреннем строении вещества, ответить на вопросы
1. Как доказать, что все вещества состоят из частиц?
2.Какими размерами и массами определяются частицы вещества?
3.Почему не видны частицы, из которых состоит вещество?
4.Почему твердые тела, состоящие из частиц, кажутся сплошными?
Откройте свои рабочие тетради и запишите тему сегодняшнего урока «Строение вещества. Молекулы и атомы»
Таким образом, мы можем сделать следующие выводы:
Все тела состоят из отдельных частичек.
Частицы находятся в постоянном движении.
Между этими частичками существует притяжение.
Тела изменяют свой объем за счет уменьшения или увеличения промежутков между частичками.
III. Первичное усвоение новых знаний
Вопросами внутреннего «устройства» тел задавалось человечество ещё в древние времена. Легенда гласит, что в Древней Греции в IV-V веках до н.э. ученый Демокрит держа в руке яблоко, задумался: сколько раз можно яблоко разрезать на части?
Правильно, деление яблока можно выполнять до какой-то малой части. Эту малую и неделимую часть Демокрит назвал атом, что в переводе с древнегреческого языка так и переводится «неделимый». Продолжили изучать строение вещества уже ученые XVIII века.
797941055880Кто первый экспериментально обнаружил движение молекул? Почему и как броуновское движение взвешенных частиц зависит от их размеров?
В 1827 году британский ботаник Роберт Броун, исследуя пыльцу со своих цветов под микроскопом, установил, что плавающие в воде пыльцевые зёрна двигаются непрерывно и хаотически. Броун был настоящим учёным и, столкнувшись с непонятным, добросовестно исследовал открытое явление. Он обнаружил, что в горячей воде частицы скачут быстрее чем в холодной. Убедился в том, что путь их абсолютно случаен и не зависит от лондонских кебов, громыхающих по мостовой…
Ещё Роберт Броун заметил, что наблюдаемые в микроскоп очень малые частицы, взвешенные в жидкости, находятся в состоянии непрерывного беспорядочного движения и, чем меньше частица, тем интенсивнее она движется. Причина броуновского движения точно установлена: непрерывно и хаотично движущиеся молекулы жидкости ударяют со всех сторон по крупинкам твёрдого тела и приводят их в беспорядочное движение. Чем меньше масса крупинки, тем быстрее она движется, и наоборот. Таким образом броуновское движение крупинок обусловлено движением молекул жидкости.
132080-744220Открытие броуновского движения имело большое значение для изучения строения вещества. Оно показало, что молекулы, из которых состоят тела находятся в непрерывном беспорядочном движении.
Демонстрация броуновского движения (на модели).
Размер молекул.
Учитель: Что ж, теперь давайте проведем небольшие исследования, чтобы ответить на вопрос: «Каков размер частиц, из которых состоят все тела?»
Учитель дает указания по проведению исследовательских работ.
Исследовательская работа №1. ( учащиеся выполняют самостоятельно)
Растворите крупинку краски в небольшом количестве воды. Затем поместите каплю полученного раствора в сосуд с водой, тщательно перемешайте. Отлейте из сосуда половину окрашенной жидкости в другой сосуд, а первый долейте чистой водой до того же уровня. Повторите эту операцию 2-3 раза. В конце опыта оцените окрас жидкости в первом сосуде и сделайте соответствующий вывод о размерах частиц краски.
Пример.1. Если пальцы сжать в кулак и увеличить кулак до размеров земного шара , то атом притом же увеличении станет размером с кулак.
Пример 2.Диаментр молекулы во столько же раз меньше диаметра яблока , во столько же раз диаметр яблока меньше диаметра Земли.
О размерах атомов можно судить из такого примера . Если бы все люди нашей планеты проводили всю жизнь , занимаясь только счётом молекул , то все вместе они смогли бы сосчитать атомы только в одной булавочной головке .
Наличие промежутков между молекулами.
Учёные выяснили , что между молекулами и атомами есть промежутки .Это можно подтвердить простым опытом. Если смешать 100мл спирта и 100 мл воды , то объём смеси будет меньше, чем 200мл.Дело в том , что молекулы воды попадают в промежутки между молекулами спирта. Это можно продемонстрировать на следующем примере.
Опыт .Продемонстрируем с помощью пшена и гороха. Наполним стакан до половины пшеном, а потом прибавим столько же гороха . Мы получим двухслойную композицую и полностью заполненный стакан. Аккуратно перемешаем эту композицию и увидим , что объём смеси будет меньшим, чем исходный – часть пшена разместилась в пустотах между горошинами .
Молекулы воды ,водяного пара и льда одинаковы, только расстояние между молекулами разное . Молекулы разных веществ различны.
V. Этап обобщения и закрепления нового материала.
Учитель: Таким образом, мы можем сделать несколько важных выводов:
Размеры частиц, из которых состоят все тела, малы.
Молекулы состоят из атомов.
.Молекулы различных веществ различны.
Работа в группах
1 группа: Одинаков ли состав молекул и объемы холодной и горячей воды? Как изменяются промежутки между частицами медной заклепки при нагревании и охлаждении?
2 группа: Одинаков ли состав молекул у чугуна и стали? Чем можно объяснить увеличение длины проволоки при нагревании?
3 группа: Можно ли сказать, что объем газа в сосуде равен сумме объемов его молекул? Зачем на стыке между рельсами делается зазор, из-за которого слышен перестук колес?
Физкультминутка
Непрерывное и беспорядочное движение молекул
Если распылить флакон с духами , то вскоре окружающие почувствуют запах духов. Почему? Ответы учащихся, «Молекулы запаха духов перемешались с молекулами воздуха.»
Но все высказанные вами ранее версии по объяснению результата опыта были основаны ещё на одном предположении, которое вы использовали, но не проговорили вслух. Как вы думаете, о чём идёт речь?
Наводящий вопрос:
Молекулы проникли…, молекулы перемешались… В каком случае такое возможно?
Это возможно лишь в том случае, если молекулы движутся.
Итак, мы сообща пришли к выводу: в результате своего непрерывного и беспорядочного движения молекулы аромата духов и молекулы воздуха перемешиваются и попадают в орган обоняния.
Как называется это явление , прочитаем в учебнике.
Работа с учебником. Что называют диффузией? (стр. 112, 3-й абзац снизу)
Понятие диффузии;
Давайте попытаемся объяснить результаты следующего опыта
Работа в группах.
ОПИСАНИЕ ОПЫТА:В стакан с водой вливаем раствор медного купороса. Мы видим границу между жидкостями.
Вопрос: Как вы думаете, что будет происходить с этими жидкостями с течением времени, и что мы будем наблюдать?
После обсуждения в группах, учащиеся высказывают свои предположения и в ходе рассуждений приходят к выводу о том, что с течением времени граница между соприкасающимися жидкостями, вследствие непрерывного и беспорядочного движения их молекул, начнёт размываться. Достоверность этого вывода можно подтвердить, продемонстрировав сосуд, в котором граница между этими жидкостями стала расплывчатой (опыт готовится заранее).
Явление, которое мы только что рассмотрели на примерах распространения молекул апельсина или духов в воздухе и самопроизвольного смешивания жидкостей, называется диффузией. Вывод: Явление самопроизвольного перемешивания веществ называется диффузией.
Причина диффузии - беспорядочное движение молекул
Явление диффузии в твёрдых телах. Пример с золотом и свинцом. Проникновение на 1 мм в течении 5 лет .
Скорость протекания диффузии в разных агрегатных состояниях;
Какова скорость протекания диффузии в газах, жидкостях и твердых телах?
Учитель.
Почему в газах диффузия происходит быстро
Где быстрее происходит диффузия – в жидкостях или в газах Почему
Быстро или медленно происходит диффузия в твердых телах Почему
(Учащиеся дают ответы).
Диффузия в твёрдых телах происходит чрезвычайно медленно. Если отшлифованные пластины свинца и золота положить одна на другую и сжать грузом, то при обычной комнатной температуре (около 20°С) за 5 лет золото и свинец взаимно проникнут друг в друга на расстояние всего около 1 мм.
Сформулируем вывод, а вы запишите его в тетради:
Вывод Скорость протекания диффузии зависит от того, в каком агрегатном состоянии находятся вещества. Диффузия быстро протекает в газах, медленнее - в жидкостях и очень медленно - в твердых телах.
Зависимость диффузии от температуры тела
Опыт . На столе стоят два стакана с водой .Один с горячей , другой с холодной . Опускаем по пакету чая .
Вопрос классу .» Где протекает диффузия быстрее?»
Примеры диффузии.
7921625-127050800407035Каждое утро, выпивая кружку чая, мы не догадываемся, что наблюдаем явление диффузии. Это один из важных процессов в жизнеобеспечении людей и живой природы Земли. Роль, которую играет диффузия в окружающем нас мире трудно переоценить. Она встречается повсюду, ее проявления есть и в природе, и в технике, и в быту. К сожалению, диффузионные процессы могут оказывать не только положительное, но и негативное влияние на жизнедеятельность растений, животных и человека. Диффузия играет важную роль в биологических системах. Прежде всего перемещение питательных веществ и продуктов обмена в тканевых жидкостях происходит посредством диффузии. Диффузия играет большую роль в процессе насыщения крови кислородом в легких. Вследствие большой разветвленности поверхность альвеол легких велика (~ 80 м2 ), поэтому кислород активно растворяется в плазме и попадает в эритроциты. Диффузия используется во многих технологических процессах: засолка овощей, получение сахара (стружка сахарной свёклы промывается водой, молекулы сахара диффундируют из стружки в раствор), варка варенья, окрашивание тканей, стирка вещей, цементация, сварка и пайка металлов, в том числе диффузионная сварка в вакууме (свариваются металлы, которые другими методами соединить невозможно – сталь с чугуном, серебро с нержавеющей сталью и т.д.) и диффузионная металлизация изделий (поверхностное насыщение стальных изделий алюминием, хромом, кремнием), азотирование - насыщение поверхности стали азотом (сталь становится твёрдой, износоустойчивой), цементация – насыщение стальных изделий углеродом. Природный горючий газ, которым мы пользуемся дома, не имеет ни цвета, ни запаха. При утечке 4199255201930заметить его невозможно, поэтому на распределительных станциях газ смешивают с особым веществом, обладающим резким, неприятным запахом, который легко ощущается человеком. Еще один часто встречающийся пример проявления диффузии в быту – стирка цветных вещей. Не рекомендуется мокрую ткань, окрашенную в темный цвет, оставлять на длительное время в соприкосновении с белой тканью. Начинается диффузия, молекулы краски проникают в ткань белого цвета. Самый распространённый способ общения насекомых – с помощью обонятельных химических средств. Есть привлекающие ароматы (аттрактанты), а есть отталкивающие (репелленты), воспринимаемые обонятельными дырочками (порами) на усиках. Благодаря диффузии, насекомые находят себе пищу. Бабочки, порхая меж растений, всегда находят дорогу к красивому цветку. Пчелы, обнаружив сладкий объект, штурмуют его своим роем.
К чему приводит загрязнение водоемов?
Не всегда диффузия - благо для человека. К сожалению, необходимо отметить и вредные проявления этого явления. Дымовые трубы предприятий выбрасывают в атмосферу углекислый газ, оксиды азота и серы. В настоящее время общее количество эмиссии газов в атмосферу превышает 40 миллиардов тонн в год. Избыток углекислого газа в атмосфере опасен для живого мира Земли, нарушает круговорот углерода в природе, приводит к образованию кислотных дождей. Процесс диффузии играет большую роль в загрязнении рек, морей и океанов. Годовой сброс производственных и бытовых стоков в мире равен примерно 10 триллионов тонн.
Загрязнение водоёмов приводит к тому, что в них исчезает жизнь, а воду, используемую для питья, приходится очищать, что очень дорого. Кроме того, в загрязненной воде происходят химические реакции с выделением тепла. Температура воды повышается, при этом снижается содержание кислорода в воде, что плохо для водных организмов. Из-за повышения температуры воды многие реки теперь зимой не замерзают.
Для снижения выброса вредных газов из промышленных труб, труб тепловых электростанций устанавливают специальные фильтры. Для предупреждения загрязнения водоемов необходимо следить за тем, чтобы вблизи берегов не выбрасывался мусор, пищевые отходы, навоз, различного рода химикаты.
Закрепление. Работа в группах. Тест по теме « Диффузия»
Учитель. Давайте проверим, как вы усвоили сегодняшнюю тему. Выполните в группах тест по теме «Диффузия».
Выполнение теста.
1. К какому классу понятий относится диффузия?
А) к физической величине;
Б) к физической единице измерения;
В) к физическому явлению.
2.Что является причиной явления диффузии?
А) движение молекул;
Б) наличие промежутков;
В) размеры молекул.
3.В каком состоянии вещества диффузия протекает наиболее быстро?
А) в газообразном
Б) в твердом
В) в жидком
4.Укажите пример диффузии в жидкостях.
А) запах духов распространяется в комнате.
Б) спирт растворяется в воде.
В) запах нафталина распространяется в воздухе.
5.Что является причиной увеличения скорости диффузии с ростом температуры тела?
А) увеличение промежутков между молекулами Б) увеличение беспорядочности движения молекул.
В) увеличение скорости движения молекул.
Учитель. Проверим правильность выполнения. (Ответы на доске)
1 2 3 4 5
В А А Б В
Задание на карточках в группах.
Для чего при складывании полированных стёкол между ними кладут бумажные ленты?
Чтобы огурцы получились малосольными, их нужно хранить в холодном помещении. Почему ?
Почему не рекомендуется хранить в холодильнике рядом с молочными продуктами сельдь или нарезанный лук?
Объясните, почему газы не имеют собственной формы и постоянного объёма.
4.Закрепление.
На каком явлении основана засолка овощей, рыбы и других продуктов?
Почему чай заваривают именно горячей водой?
Какое отношение к диффузии имеет поговорка: Ложка дегтя испортит бочку меда?
Тестирование
Мельчайшие частицы, из которых состоят вещества, называются…
А. атомами
Б. молекулами
2. Все молекулы одного и того же вещества…
А. не отличаются друг от друга.
Б. отличаются друг от друга.
3. При охлаждении объём тела…
А. уменьшается.
Б. увеличивается.
4. Как зависит процесс диффузии от температуры?
А. процесс диффузии замедляется с ростом температуры.
Б. процесс диффузии ускоряется с ростом температуры.
В. Процесс диффузии не зависит от изменения температуры.
Рефлексия.
Что вызвало у вас наибольший интерес ?
Какое практическое значение имеют полученные знания?
Какие вопросы по данной теме вас больше заинтересовали?
Домашнее задание. Параграф 25. Записать примеры наблюдения диффузии в быту и в природе.