Цели урока:
обучающая-
- сформировать понятия: «кристаллическое тело», «кристаллическая решетка», «монокристалл», «поликристалл», «аморфное тело»;
- выявить основные свойства кристаллических и аморфных тел;
развивающая-
- развивать умения выделять главное;
- развивать умение систематизировать материал;
- развивать познавательный интерес к предмету, используя разнообразные формы работы;
воспитательная
- воспитывать научное мировоззрение.
Оборудование:
- набор кристаллических тел,
- набор моделей кристаллических решеток
- Презентация
Ход урока
I. Изучение нового материала
Вступление.
Большинство окружающих нас твердых тел — вещества в твердом состоянии. Специальная область физики — физика твердого тела— занимается изучением строения и свойств твердых тел. Эта область физики является ведущей во всех физических исследованиях. Она составляет фундамент современной техники. В любой отрасли техники используются свойства твердого тела: механические, тепловые, электрические, оптические и т.д.
Какие вещества называются твердыми?
- Вещество называют твердым, если оно сохраняет свою форму и объем, т.е. внешние признаки.
- В физике под твердыми телами подразумевают вещества, у которых имеется кристаллическое строение, т.е. «дальний порядок», в расположении его частиц. В зависимости от структуры различают тела кристаллические и аморфные.
Кристаллическая форма твердого тела всегда вызывала восхищение и восторг. Многие поэты выражали свои впечатления при виде кристаллов в виде стихов:
И шальной холодок изумруда,
И тепло золотого топаза,
И простого кальцита премудрость
- Лишь они не обманут ни разу.
В них, в безмолвных осколках вселенной,
Искры вечных гармоний сверкают.
Повседневности образ надменный
В этих искрах бледнеет и тает.
Они дарят покой и защиту,
Они дарят огонь вдохновенья,
Заплетаясь цепочкой единой,
С нашей бренностью - в вечности звенья.
Виктор Слётов
Учитель: Другой вид твердых тел – аморфные. Свойства аморфных тел так же интересны и вызывают восхищение.
Ученик:
Застыла капелька смолы янтариком прозрачным меж корней сосны высокой.
Остановилось Солнышко на ней своим горячим и весёлым, ярким оком.
И, тёплую от ласковых лучей, её в ладони осторожно приняла я…
Из капельки смолы – янтарь родится! Мне от тепла её почудилось: она – живая,
И аромат смолы защекотал мне ноздри… О дух хмельной лесного края!
Как в смрадных улиц тесноте тебя я часто вспоминаю!
Настоян ты на травах и цветах, и на зелёной вечно хвое.
Как мне легко тебя вдыхать, все клеточки наполнились тобою!
И, запрокинув голову, гляжу, как в вышине сплетают сосны свои кроны,
И невесомо облака плывут по ним, как стаи лебедей в волнах сине-зелёных…
Мне так светло, такой в душе простор – я целый Мир могу вместить в неё.
И хочется обнять мне всех людей и сердце им отдать своё!
Юлия Владова
Основной этап урока
Учитель: Пора познакомиться подробнее с кристаллическими и аморфными телами. Перед вами статья «Кристаллические и аморфные тела». Работаем парами.
Задание 1. Прочитайте статью «Кристаллические и аморфные тела». Приложение 1.
Задание 2.Ответитьте на вопросы:
- Каковы свойства кристаллических тел?
- Каковы свойства аморфных тел?
- Что называется изотропностью?
- Что называется анизотропией?
- Назовите виды кристаллических решеток.
- Приведите примеры кристаллических тел.
- Приведите примеры Аморфных тел.
- Что называется монокристаллом? Приведите примеры
- Что называется поликристаллом? Приведите примеры
Обсуждение ответов на вопросы. Выполнение записи в тетради:
Кристаллы (от греч. κρύσταλλος, первоначально —лед, в дальнейшем —горный хрусталь, кристалл) — твёрдые тела, в которых атомы расположены закономерно, образуя трёхмерно-периодическую пространственную укладку —кристаллическую решетку.
Свойства кристаллических тел.
- Температура плавления постоянна.
- Имеют кристаллическую решетку
Типы кристаллов
а) ионные;
б) атомные;
в) металлические;
г) молекулярные. - Каждое вещество имеет свою температуру плавления.
- Анизотропны (механическая прочность, оптические, электрические, тепловые свойства).
Ам́орфные веществ́а (отдр.греч ἀ «не-» и μορφή «вид, форма») не имеют кристаллической структуры и в отличие от кристаллов не расщепляются с образованием кристаллических граней, как правило — изотропны, то есть не обнаруживают различных свойств в разных направлениях, не имеют определённой точки плавления. К аморфным веществам принадлежат стекла (искусственные и вулканические), естественные и искусственные смолы.
Свойства аморфных тел.
- Не имеют постоянной температуры плавления.
- Не имеют кристаллического строения.
- Изотропны.
- Обладают текучестью.
- Имеют только «ближний порядок» в расположении частиц.
- Способны переходить в кристаллическое и жидкое состояние.
II. Обсуждение вопросов
- Шар, выполненный из монокристалла, при нагревании может изменить не только свой объем, но и форму. Почему?
- Кубик из стекла и кубик , вырезанный из монокристалла кварца, опущены в горячую воду. Сохранят ли кубики свою форму?
- Почему в природе не существует кристаллов шарообразной формы?
Сообщение учащегося «Из истории открытия кристаллов»:
В 1910 году шахтёры открыли пещеру под шахтами Найка, позже названную Пещера мечей . Она расположена на глубине 120 м, над Пещерой кристаллов, и заполнена красивыми светлыми и прозрачными кристаллами примерно метровой длины. Предполагается, что на этой глубине температура упала значительно раньше, прекратив рост кристаллов.
Пещера кристаллов была обнаружена в 2000 году братьями-шахтёрами Санчез, прокладывавшими новый туннель в шахтовом комплексе для компании Индустриас Пеньолес . В шахтовом комплексе Найка имеются существенные залежи серебра, цинка, свинца. Пещера кристаллов — это полость в форме подковы в массиве известняка. Громадные кристаллы пересекают пространство пещеры в разных направлениях. Из пещер постоянно откачивается вода. В случает остановки оборудования они снова затопятся. Кристаллы деградируют на воздухе, поэтому исследователи из «Проекта Найка» стремятся задокументировать этот геологический объект.
Новый зал, названный «Ледовый дворец», был открыт при бурении в 2009 году. Он находится на глубине 150 м и не заполнен водой. Формации кристаллов значительно меньшие, с тонкими нитевидными наростами.
Сообщение учащегося «Из истории стекла»:
Долгое время первенство в открытии стеклоделия признавалось за Египтом чему несомненным свидетельством считались глазурованные стеклом фаянсовые плитки внутренних облицовок пирамиды Джессера (27ой век до н. э.); к ещё более раннему периоду (первой династии фараонов) относятся находки фаянсовых украшений, то есть стекло существовало в Египте уже 5 тысяч лет назад. Археология Двуречья, в особенности — Древних Шумера и Аккада, склоняет исследователей к тому, что немногим менее древними образцом стеклоделия следует считать памятник, найденный в Месопотамии в районе Ашнунака — цилиндрическую печать из прозрачного стекла, датируемую периодом династии Аккада, то есть возраст её — около четырёх с половиной тысяч лет. Бусина зеленоватого цвета диаметром около 9 мм, хранящаяся в Берлинском музее, считается одним из древнейших образцов стеклоделия. Найдена она была египтологом Флиндерсом Питри около Фив, по некоторым представлениям ей пять с половиной тысяч лет. Н. Н. Качалов отмечает, что на территории Старовавилонского царства археологи регулярно находят сосудики для благовоний местного происхождения, выполненные в той же технике, что и египетские. Учёный утверждает — есть все основания считать, «что в Египте и в странах Передней Азии истоки стеклоделия… отделяются от наших дней промежутком приблизительно в шесть тысяч лет».
Существует также несколько легенд, с той или иной степенью правдоподобия толкующих возможные предпосылки того, как сложилась технология. Н. Н. Качалов воспроизводит одну из них, поведанную античным естествоиспытателем и историком Плинием Старшим(I век). Эта мифологическая версия гласит, что однажды финикийские купцы на песчаном берегу, за неимением камней, сложили очаг из перевозимой ими африканской соды — утром на месте кострища они обнаружили стеклянный слиток.
Египетские стеклоделы плавили стекло на открытых очагах в глиняных мисках. Спёкшиеся куски бросали раскалёнными в воду, где они растрескивались, и эти обломки, так называемые фритты, растирались в пыль жерновами и снова плавились.
Фриттование использовалось ещё долго после Средневековья, поэтому на старых гравюрах и при археологических раскопках мы всегда находим две печи — одну для предварительной плавки и другую для плавки фритт. Необходимая температура проплавления составляет 1450°C, а рабочая температура — 1100—1200 °C. Средневековая плавильная печь («гуть» — по чешски) представляла собой низкий, топящийся дровами свод, где в глиняных горшках плавилось стекло. Выложенная только из камней и глинозёма, долго она не выдерживала, но надолго не хватало и запаса дров. Поэтому, когда лес вокруг гуты вырубали, её переводили на новое место, где леса было ещё в достатке.
Ещё одной печью, обычно соединяемой с плавильной, была отжигательная печь — для закалки, где готовое изделие нагревалось почти до точки размягчения стекла, а затем — быстро охлаждалось, чтобы тем самым компенсировать напряжения в стекле (предотвратить кристаллизацию). Интересны сведения, имеющие отношение и к истории стекла и тому факту, что стекло, в общем смысле, за время своего существования, в отличие от многих других материалов, не претерпело практически никаких изменений (самые ранние образцы того, что стали называть стеклом ничем не отличаются от известного всем — бутылочного; исключением, конечно, являются виды стёкол с заданными свойствами), однако в данном случае речь идёт о веществе и материале минерального происхождения, нашедшем применение в современной практике.
III. Проверка усвоения
Тест
1. Какое из перечисленных свойств характерно для кристаллических тел? Выберите правильный ответ.
- А.Существование определенной температуры плавления.
- Б. Изотропность.
- В. Отсутствие определённой температуры плавления.
2. Какое из перечисленных свойств характерно только для аморфных тел? Выберите правильный ответ.
- А. Анизотропность.
- Б. Существование определённой температуры плавления.
- В.Отсутствие определённой температуры плавления.
3. Что называется анизотропией кристаллов?
- А. Зависимость физических свойств от направления внутри кристалла.
- Б. Одинаковость физических свойств по всем направлениям.
- В. Хорошая теплопроводность внутри кристалла.
4. Что можно сказать об изменении температуры в процессе плавления кристаллического тела?
- А. Температура остается постоянной.
- Б. Температура увеличивается.
- В. Температура может быть любой.
5. Что такое монокристалл?
- А. Тело, имеющее правильную геометрическую форму и ограниченное естественными плоскими гранями
- Б. Частица вещества, имеющая правильную геометрическую форму
- В. Твердое тело, состоящее из одного кристалла
IV. На дом.
§§73-74
V. Подведение итогов.
Интернет источники:
- 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;
- http://fizika2010.ucoz.ru/socnav/prep/phis001/kris.html.