Методическая разработка к уроку физики в 7 классе.Диффузия .Броуновское движение.Движение молекул.

Методическая разработка урока по физике в 7 классе
учитель Тамарова Ирина СергеевнаТема урока: Диффузия. Движение молекул. Броуновское движение.
Цель урока: Изучение сущности процесса диффузии, наблюдение явления диффузии в природе, технике и быту.
Задачи урока: Образовательные: - сформировать представление о диффузии, как о явлении самопроизвольного смешивания веществ , вследствие движения молекул;- сформировать представление о том, что диффузия наблюдается в твердом, жидком и газообразном состояниях вещества;- представление о значении диффузии  для неживой и живой природы.Развивающие: - учить логически правильно выражать свои мысли средством физико-математического языка;- развивать умения анализировать ход эксперимента, на его основе формулировать логические выводы;- развивать ассоциативное мышление.Воспитательные: - формирование умения использовать теоретические знания для понимания сущности явлений происходящих в природе;- воспитывать умение видеть физику вокруг себя, в различных областях жизнедеятельности.Планируемые результаты: уметь описывать и объяснять явление диффузии, видеть проявление этого явления в окружающем нас мире.
Оборудование кабинета к уроку: чашки Петри, перманганат калия, пинцеты, пластиковые стаканы, кофе, холодная и тёплая вода.
Современному человеку нельзя обойтись без знаний основ физики, чтобы иметь правильное представление об окружающем нас мире. Сегодня мы продолжим изучать законы природы.
Повторение изученного материала.Михаил Васильевич Ломоносов в 1745 году разграничил понятия атом и молекула.Что такое молекула? (Молекула – наименьшая частица вещества)Из чего состоят молекулы? (Молекулы состоят из атомов)Опишите опыт, с помощью которого можно оценить размеры молекул?Из каких частиц состоит молекула воды?Можно ли утверждать, что молекулы одного и того же вещества одинаковые, а разные – различные по размерам и форме?Справедливо ли утверждение о том, что при нагревании молекулы вещества увеличиваются в размерах?Можно ли говорить, что при нагревании вещества увеличиваются промежутки между молекулами?
Актуализация знаний.-Ребята, я сейчас распылю туалетную воду. Вы, если почувствуете запах, должны поднять руку. Постепенно подняли руки все ребята. Почему вы почувствовали запах?Из предположений и ответов учащихся учитель делает уточнение: молекулы веществ движутся и проникают между друг другом.
Изучение нового материала.Распространение запахов возможно благодаря движению молекул веществ. Это движение носит непрерывный и беспорядочный характер. Сталкиваясь с молекулами газов, входящих в состав воздуха, молекулы духов много раз меняют направление своего движения и, беспорядочно перемещаясь, разлетаются по всей комнате.Слайд 1Беспорядочное движение частиц жидкостей впервые было доказано ботаником, Почетным хранителем ботанического отделения Британского музея шотландцем Робертом Броуном в 1827 году. Рассматривая в микроскоп пыльцу, размешанную с водой, он увидел непрерывно хаотично двигающиеся темные точки. Более крупные двигались медленнее, не спеша меняли свое направление. Те, которые были меньше, прыгали беспорядочно, бросаясь из стороны в сторону. Ученый задумался: «Почему?» . Сначала Броун решил, что в поле микроскопа попали некие живые существа, однако так же вели себя и частицы мертвых растений. Проведя опыты с мельчайшими частицами угля, сажи, стекла, Броун также наблюдал их беспорядочное движение, но объяснить это явление он не смог.Слайд 2 А как вы думаете, почему частички пыльцы двигались? Что способствовало движению пыльцы. Впоследствии это явление назвали броуновским движением.
Слайд 3Позднее Эйнштейн объяснил, что взвешенная в воде спора подвергается «бомбардировке» со стороны молекул воды, а так как молекулы воды в микроскоп не видны, движение спор Броуну казалось беспричинным.Слайд 4Явление, при котором происходит взаимное проникновения молекул одного вещества между молекулами другого, называется диффузией. Благодаря чему происходит процесс диффузии? Причина диффузии - беспорядочное движение молекул.
В начале урока мы наблюдали процесс диффузии в газах. А возможна ли диффузия в жидкостях? На ваших столах стоят чашки Петри с водой. Бросьте несколько кристалликов  перманганата калия в воду. Не забываем про технику безопасности: избегайте контакта кожи и слизистых оболочек с кристаллами перманганата калия.- Что вы наблюдаете?
- Быстро ли растворяются кристаллики марганцовки? Почему?
- Благодаря чему происходит растворение кристалликов марганцовки в воде?
- Возможен ли процесс диффузии в твердых телах?
Приведу вам пример. 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.
-Какой вывод можно сделать по приведенному примеру?
Диффузия в твёрдых телах происходит чрезвычайно медленно.
- Как вы думаете, почему?
Давайте посмотрим как протекает диффузия в твёрдых телах в природе.
Слайд 5
-Какой вывод можно  сделать по результатам рассмотрения диффузии в газах, жидкостях и твердых телах?
Молекулы веществ находящихся в любом агрегатном состоянии, непрерывно двигаются, т.е. диффузия происходит  и в газах, и в жидкостях, и в твёрдых телах.
- А что можно сказать о скорости протекания диффузии в различных агрегатных состояниях вещества?
Молекулы газов свободны, так как расстояние между молекулами много больше размеров молекул, двигаются с большими скоростями. Молекулы жидкостей расположены так же беспорядочно, как и в газах, но значительно плотнее друг к другу и поэтому взаимодействуют друг с другом сильнее, чем в газах.  Каждая молекула, находясь в окружении соседних молекул, как бы топчется на одном месте и медленно перемещается внутри жидкости.   Молекулы твердых веществ расположены в строгом порядке, образовывая пространственную решетку, чем обеспечивается сохранение формы и объема твердого тела. Частицы твердого тела совершают колебания около положения равновесия, которое остается неизменным очень продолжительное время. Наиболее быстро диффузия происходит в газах, медленнее в жидкостях и медленнее всего в твёрдых телах.  
Таким образом, мы познакомились с одной из закономерностей диффузии:
Диффузия протекает в веществах, находящихся в различных агрегатных состояниях, но с разной скоростью. Наиболее быстро диффузия происходит в газах, медленнее в жидкостях и медленнее всего в твёрдых телах.
Слайд 6Как вы думаете, в каких средах диффузия происходит быстрее? От чего еще зависит скорость диффузии? Проведём ещё один опыт:
 В два одинаковых стакана налейте одинаковое количество воды, но различной температуры. Помните о технике безопасности. 
Бросьте в стаканы несколько крупинок растворимого кофе. Пронаблюдаете, что происходит.
Имеет ли здесь место явление диффузии? Почему?
Что вы можете сказать о скорости протекания диффузии в стакане с холодной водой и с теплой водой?
Скорость диффузии увеличивается с ростом температуры, так как молекулы взаимодействующих тел начинают двигаться быстрее.
Процесс диффузии ускоряется с увеличением температуры. Таким образом, явление диффузии протекает по-разному при разной температуре: чем выше температура вещества, тем быстрее происходит диффузия.Явление диффузии имеет важные проявления в природе, используется в науке и на производстве.(Сообщения о проявлениях диффузии учащимися)Это интересно! Диффузия в растительном миреДействительно, в растительном мире очень велика роль диффузии. Например, большое развитие листовой кроны деревьев объясняется тем, что диффузионный обмен сквозь поверхность листьев выполняет не только функцию дыхания, но частично и питания. В настоящее время широко практикуется внекорневая подкормка плодовых деревьев путем опрыскивания их кроны.Большую роль играют диффузные процессы в снабжении природных водоёмов и аквариумов кислородом. Кислород попадает в более глубокие слои воды в стоячих водах за счёт диффузии через их свободную поверхность. Поэтому нежелательны всякие ограничения свободной поверхности воды. Так, например, листья или ряска, покрывающие поверхность воды, могут совсем прекратить доступ кислорода к воде и привести к гибели ее обитателей. По этой же причине сосуды с узким горлом непригодны для использования в качестве аквариума.
Роль диффузии в пищеварении и дыхании человекаНаибольшее всасывание питательных веществ происходит в тонких кишках, стенки которых специально для этого приспособлены. Площадь внутренней поверхности кишечника человека равна 0,65 м2. Она покрыта ворсинками – микроскопическими образованиями слизистой оболочки высотой 0,2-1мм, за счет чего площадь реальной поверхности кишечника достигает 4-5 м2, т.е. достигает в 2-3 раза больше площади поверхности всего тела. Процесс всасывания питательных веществ в кишечнике возможен благодаря диффузии. Дыхание – перенос кислорода из окружающей среды внутрь организма сквозь его покровы – происходит тем быстрее, чем больше площадь поверхности тела и окружающей среды, и тем медленнее, чем толще и плотнее покровы тела. Отсюда понятно, что малые организмы, у которых площади поверхности велики по сравнению с объемом тела, могут обходиться вовсе без специальных органов дыхания, удовлетворяясь притоком кислорода исключительно через наружную оболочку. А как же дышит человек? У человека в дыхании принимает участие вся поверхность тела – от самого толстого эпидермиса пяток до покрытой волосами кожи головы. Особенно интенсивно дышит кожа на груди, спине и животе. Интересно, что по интенсивности дыхания эти участки кожи значительно превосходят легкие. С одинаковой по размеру дыхательной поверхности здесь может поглощаться кислорода на 28% а выделяться углекислого газа даже на 54% больше, чем в легких. Однако во всем дыхательном процессе участие кожи ничтожно по сравнению с легкими, так как общая площадь поверхности легких, составляет около 90-100 квадратных метров а общая площадь поверхности кожи человека около 2 квадратных метров, т.е., в 45-50 раз меньше. Таким образом, диффузия имеет большое значение в процессах жизнедеятельности человека, животных и растений. Благодаря диффузии кислород из легких пpoникaeт в кровь человека, а из крови – в ткани. Диффузия в медицине.Одним из видов процесса диффузии является одностороннее проникновение молекул одних веществ в другие. Научным языком это звучит так: диффузия веществ через полупроницаемые мембраны. Такой процесс называется осмосом. Осмос от греческого – толчок, давление. В почвенных растворах содержатся минеральные соли и органические соединения. Вода из почвы попадает в растение путем осмоса через полупроницаемые мембраны корневых волосков. Концентрация воды в почве оказывается выше, чем внутри корневых волосков, поэтому вода проникает в зерно и дает жизнь растению. Аналогичный процесс применяется в медицине, например, в аппарате «искусственная почка». Боле 30 лет назад немецкий врач Вильям Кольф применил аппарат «искусственная почка». С тех пор он применяется: для неотложной хронической помощи при острой интоксикации; для подготовки больных с хронической почечной недостаточностью к трансплантации почек; для длительного (10-15 лет) жизнеобеспечения больных с хроническим заболеванием почек.Применение диффузии в технике.
Диффузия в промышленности.
На явлении диффузии основана диффузионная сварка металлов. Методом диффузионной сварки соединяют между собой металлы, неметаллы, металлы и неметаллы, пластмассы. Детали помещают в закрытую сварочную камеру с сильным разряжением, сдавливают и нагревают до 800 градусов. При этом происходит интенсивная взаимная диффузия атомов в поверхностных слоях контактирующих материалов. Диффузионная сварка применяется в основном в электронной и полупроводниковой промышленности, точном машиностроении.Для извлечения растворимых веществ из твердого измельченного материала применяют диффузионный аппарат. Такие аппараты распространены главным образом в свеклосахарном производстве, где их используют для получения сахарного сока из свекловичной стружки, нагреваемой вместе с водой.Существенную роль в работе ядерных реакторов играет диффузия нейтронов, то есть распространение нейтронов в веществе, сопровождающееся многократным изменением направления и скорости их движения в результате столкновения с ядрами атомов. Диффузия нейтронов в среде аналогична диффузии атомов и молекул в газах и подчиняется тем же закономерностям.На явлении диффузии основан процесс металлизации – покрытия поверхности изделия слоем металла или сплава для сообщения ей физических, химических и механических свойств, отличных от свойств металлизируемого материала. Он применяется для защиты изделий от коррозии, износа, повышения контактной электрической проводимости, в декоративных целях. Для повышения твердости и жаростойкости стальных деталей применяют цементацию. Она заключается в том, что стальные детали помещают в ящик с графитовым порошком, который устанавливают в термической печи. Атомы углерода вследствие диффузии проникают в поверхностный слой деталей. Глубина проникновения зависит от температуры и времени выдержки деталей в термической печи.Ребята, а где мы встречаемся с процессом диффузии в повседневной жизни?Засолка и засахаривание, смешивание различных ингредиентов при приготовлении пищи, склеивание поверхностей.
Подведение итогов. Рефлексия.
Тест Распечатан на листах для каждого ( 5 мин)
1. Какое из приведенных ниже утверждений верно?
А) только газы состоят из молекул
Б) только жидкости состоят из молекул
В) все тела состоят из молекул
2. В каких телах диффузия, при одинаковых температурах, происходит быстрее?
А) в газах
Б) в жидкостях
В) в твердых телах
3. Что доказывает процесс диффузии?
А) что молекулы взаимодействуют между собой
Б) что молекулы состоят из атомов
В) что молекулы непрерывно хаотично движутся
4. Как зависит скорость протекания диффузии от температуры?
А) не зависит
Б) чем ниже температура вещества, тем меньше скорость
В) чем выше температура вещества, тем меньше скорость
5. Какое явление доказывает движение молекул веществ
А) броуновское движение
Б) механическое движение
В)  среди ответов нет правильногоДиффузия играет большую роль в жизни человека. Она используется не только на предприятиях и в промышленности, но и в быту. Благодаря диффузии происходит множество важных жизненных процессов, обеспечивающих жизнь на Земле и существование всего живого.Домашнее задание: составить рассказ о вредных проявлениях процесса диффузии.