Урок на тему «Основные положения МКТ и их опытное обоснование. Масса и размеры молекул»

ГБОУ лицей «Международная космическая школа им. В.Н. Челомея»
Разработка урока по теме:
«Основные положения МКТ и их опытное обоснование. Масса и размеры молекул»
октябрь 2014 год
Учитель: Кадощук Л.А.
г.Байконур
2014г.
Цели урока.
Образовательные: сформулировать основные положения МКТ, дополнить теоретические знания учащихся об основных понятиях молекулярной физики, дать понятие о размерах и массе, количестве молекул.
Развивающие: развивать умения учащихся применять ранее полученные знания при изучении нового материала, развивать их логического мышления, умение планировать свои действия, анализировать результаты.
Воспитательные: продолжить расширение кругозора учащихся, воспитывать аккуратность при ведении записей в тетради и на доске; учить наблюдать, делать стоящие аргументировать.Оборудование: видеофильм, проектор, слайды, таблицы по теме «Тепловые явления», стаканы с водой, марганец.Тип урока: комбинированный.
Ход урока.
I. Организационный момент.II. Повторение и изучение нового материала.
Учитель: Мы закончили изучение механики, которая составляет фундамент физики, но не исчерпывает ее. Поэтому мы продолжаем изучать физику. Наш новый раздел «Молекулярная физика». (Запись темы.)
Вы уже получили знания по этой теме на уроках физики и химии 8 класса. Поэтому цель нашего урока – вспомнить основные положения МКТ, изучить основные понятия молекулярной физики и применять их на практике.
Задачи молекулярной физики отличаются от задач только что изученной механики. Рассмотрим эти различия.
Механика Молекулярная физика
Вопрос: Какие тела или системы тел рассматриваются в механике?
Ответ: Отдельные тела или системы, состоящие из небольшого числа тел. Вопрос: Какие системы рассматриваются в молекулярной физике?
Ответ: Системы, состоящие из огромного числа микрочастиц.
Вопрос: Какое движение изучается в механике? Каковы его характеристики?
Ответ: Механическое движение – это изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени. Характеристики: путь, скорость, время. Вопрос: Какое движение изучается в молекулярной физике?
Каковы его характеристики?
Ответ: тепловое движение – это беспорядочное движение огромного числа микрочастиц, из которых состоят макротела. Характеристика температура.
Вопрос: Изучением каких законов занимается механика?
Ответ: Изучаются законы движения и взаимодействия тел. Вопрос: Изучением каких законов занимается молекулярная физика?
Ответ: Изучаются процессы, связанные с закономерностями теплового движения микрочастиц, из которых состоят макротела.
(Ответы дают учащиеся.)
Учитель: Применение законов механики к описанию движения атомов и молекул в телах привело к определенным успехам. Была построена МКТ тепловых явлений. Однако при построении этой теории выяснилось, что одни только законы механики не в состоянии объяснить своеобразие всей совокупности тепловых процессов.
Так механика не дает ответа на вопросы: почему существуют три состояния вещества, почему они могут превращаться друг в друга, почему изменение температуры может повлиять на жизнедеятельность живых организмов, изменить свойства вещества?
Несмотря на видимую простоту и очевидность тепловых явлений, для понимания их сути ученым пришлось напряженно работать несколько сотен лет. Давайте вспомним историю развития молекулярной физики. В процессе беседы вы в тетрадях делаете записи основных моментов.
Ученик: Около 2500 лет назад древнегреческие философы Левкипп и Демокрит выдвинули гипотезу, что все тела состоят из мельчайших неделимых частиц–атомов.
Учитель: Атомистическая теория строения вещества не получила тогда распространения. Почему?
Ученик: Древнегреческие философы рассматривали лишь качественную картину природных явлений, но не исследовали точные количественные закономерности.
Учитель: Идеи древнегреческих ученых были возрождены лишь в конце XVI – начале XVII веков итальянцем Джордано Бруно. Он считал, что все тела состоят из атомов, но отрицал неделимость атомов.
Какие ученые также внесли вклад в развитие МКТ?
Ученик: Галилей, Декарт, Ньютон. В XVIII веке русский ученый М.В.Ломоносов сформулировал основные положения молекулярной теории, которыми мы пользуемся и по сей день.
Учитель: Однако в работах всех тих ученых не было строгого доказательства существования молекул. Количественное обоснование атомистической теории было дано в 1803 году Дальтоном (Англия), в 1808 году Гей-Люссаком (Франция), в 1811 году Авогадро (Италия). Давайте вспомним основные положения молекулярно-кинетической теории.
В тетрадях запишем «Основные положения МКТ». Итогом нашего обсуждения должна быть таблица, которую вы должны заполнить в тетрадях таблицу:
Основные положения МКТ Опытное обоснование
1.
2.
3.
(В процессе беседы рассматриваем слайды и смотрим по телевизору фрагмент «Тепловое расширение твердых тел». По окончании – учащиеся сравнивают свою таблицу с образцом.)Основные положения МКТ Опытное обоснование
1.Все вещества состоят из молекул, между которыми есть промежутки.
-увеличение и уменьшении объема тел при нагревании и охлаждении
-диффузия
2.Молекулы находятся в непрерывном движении.
-диффузия
-броуновское движение
3.Между молекулами одновременно существуют силы взаимного притяжения и отталкивания.
-упругость тел
-сохранение формы
Учитель: Сегодня мы более подробно рассмотрим первое положение МКТ.
Для полной уверенности в реальности сущесвования молекул надо определить их массу и размеры. Запишем в тетрадях «Масса и размеры молекул». Вспомним, как можно определить размеры молекул?
Рассмотрите фотографии на ваших рабочих листах. С помощью каких приборов получены эти снимки?
Ученик: С помощью электронного микроскопа, ионного проектора, туннельного микроскопа.
Учитель: Это и есть первый способ определения размеров молекул. Запишем его.
Учитель: Какой метод используется для определения размеров молекул? (Ученики вспоминают метод рядов и в чем он заключается).
Как еще можно определить размеры молекул?
Ученик: Впервые размеры молекул были оценены Релеем помощью капельки масла. (Обсуждается этот способ)
Учитель: Решим задачу: Капля масла массой 2∙10-7кг растеклась по поверхности воды, образовав круглое пятно радиусом 44 см. Рассчитать диаметр молекул масла, если его плотность 900 кг/м3. (Ученики записывают данные задачи, обсуждают ее решение, после этого решают задачу, один человек работает с обратной стороны доски, затем сверяется решение.)
Дано: Решение:
m=2∙10-7кг d=V/S= m/(ρ S)= m/(pπR2)
R=0,44 м
ρ=900 кг/м3 d=2∙10-7кг/(900 кг/м3 3,14 0,44м)=3,7∙10-10м
d=? Ответ: d=3,7∙10-10м.
Учитель: размеры атомов и молекул так малы, что их невозможно себе представить. В таких случаях прибегают к сравнениям. Так, например, если вашу голову увеличить до размеров Солнца, то молекулы при этом увеличатся до размеров головы.
Итак, мы выяснили, что частицы, из которых состоят макротела, очень малы. Любое же тело состоит из огромного числа частиц. Какой опыт служит ярким доказательством этого?
Ученик: Опыт с водой и марганцовкой. (Обсуждаем опыт.)
Учитель: Что нужно знать, чтобы рассчитать число молекул в капле воды?
Ученик: Массу капли, диаметр молекулы и плотность воды.
Учитель: Рассчитайте число молекул в капле воды массой 1г. Диаметр молекулы воды 3∙10-8 см.Считать, что на каждую молекулу воды приходится объем, равный объему куба с ребром d. Найти массу молекулы воды (Дети решают задачу в тетрадях, один человек на кодопленке, затем сверяют.)
Дано: Решение:
m =1г
ρ=1г/см3 Vвсех молекул m
d=3∙10-8 см N= ––––––––––––– = ––––
Vодной молекулы ρ d3
N=? 1г
m0=? N= ––––––––––––––––––– = 3,7∙1022
1 г/см3∙27∙10-24см3
m 1г
m0= ––––– m0= –––––––– =2,7∙10-23г
N 3,7∙1022
Ответ: N=3,7∙1022; m0=2,7∙10-23г.