40x - Всероссийский фестиваль педагогического творчества

Всероссийский фестиваль педагогического творчества
2015/2016 учебный год.
Номинация:
Педагогические идеи и технологии: профессиональное образование
Название работы:
Методическая разработка учебного проекта по физике
Автор: Мельникова Анна Алексеевна, преподаватель физики
Место выполнение работы:
Государственное бюджетное образовательное учреждение среднего
профессионального образования (среднее специальное учебное заведение)
«Верхнеуральский агротехнический техникум – казачий кадетский корпус»
( ГБОУ СПО (ССУЗ) ВАТТ – ККК)
Тема урока: «Аморфные и кристаллические тела» (подробный план-конспект)
Цели:
1.Закрепить и углубить знания обучающихся о кристаллических и аморфных веществах.
2. Ознакомить обучающихся с различными типами кристаллических решеток, установить
зависимость физических свойств кристалла от характера химической связи в кристалле и типа
кристаллической решетки, дать обучающимся основные представления о влиянии природы
химической связи и типов кристаллических решеток на свойства веществ.
3.Развивать умения обучающихся устанавливать причинно-следственную зависимость свойств
вещества связи и типа кристаллической решетки, предсказывать тип кристаллической решетки
на основе физических свойств вещества
Тип урока:комбинированный.
Оборудование: Учебник «Физика. 10 класс» Генденштейн Л.Э., проектор, компьютер,
презентация, пластилин, зубочистки, карточки-инструкции, дидактические материалы.
1.
2.
3.
4.
Подготовительная работа: сделать электронное сопровождение для урока, проверить
оборудование.
Форма учебного занятия: урок-исследование.
Формируемые компетенции:
Общие компетенции:
ОК-2. Организовывать собственную деятельность, исходя из цели и способов ее
достижения, определенных руководителем.
ОК-3. Анализировать рабочую ситуацию, осуществлять текущий и итоговый контроль,
оценку и коррекцию собственной деятельности, нести ответственность за результаты своей
работы.
ОК-4. Осуществлять поиск информации, необходимой для эффективного выполнения
профессиональных задач.
ОК-6. Работать в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством,
клиентами.
Ход урока:
Организационный момент.
Вводный инструктаж (сообщение темы и раскрытие цели урока).
Проверка домашнего задания: обучающиеся отвечают письменно на вопросы на
карточках.(приложение №1).
Изучение нового материала:
Преподаватель показывает на доске, какую таблицу нужно начертить и объясняет, как
заполнять таблицу. (Приложение №1.)
Затем преподаватель объясняет материал, обучающиесяведут записи в таблице Большинство
окружающих нас твердых тел представляют собой вещества в кристаллическом состоянии. К
ним относятся строительные и конструкционные материалы: раз­личные марки стали,
всевозможные металлические сплавы, мине­ралы и т. д. 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. Все большее применение в технике находят кристаллы. Вы,
навер­ное, знаете о заслугах советских ученых — академиков, лауреатов Ленинской и
Нобелевской премий А. М. Прохорова и Н Г Басова в создании квантовых генераторов.
Действие современных оптиче­ских квантовых генераторов — лазеров — основано на
использовании свойств монокристаллов (рубина и др.) Как устроен кри­сталл? Почему многие
кристаллы обладают удивительными свой­ствами? Каковы особенности структуры кристаллов,
которые отличают их от аморфных тел? Ответы на эти и аналогичные воп­росы вы сможете
дать в конце урока. Запишем тему «Кристаллические и аморфные тела»
(Сопровождается показом слайдов из презентации)используется электронная мультимедийная
презентация):
.Обратимся к пройденному материалу. Какими свойствами обладают твёрдые
тела?(приложение №2)(ответы обучающихся)
Преподаватель: Все твёрдые тела делятся на кристаллические и аморфные. Мы
рассмотрим, в чём их сходство и различие.
Что такое кристаллы?
Кристаллы - это твёрдые тела, атомы или молекулы которых занимают определённые,
упорядоченные положения в пространстве. Кристаллы одного и того же вещества имеют
разнообразную форму. Углы между отдельными гранями кристаллов одинаковы. Некоторые
формы кри­сталлов симметричны. Цвет кристаллов различен, — очевидно, это зависит от
примесей.
Для наглядного представления внутренней структуры кристалла используют его
изображение с помощью кристаллической решётки. Различают несколько типов кристаллов:
1)Ионные. 2) атомные 3)металлические 4)молекулярные.
Идеальная форма кристалла имеет вид многогранника. Такой кристалл ограничен
плоскими гранями, прямыми ребрами и обла­дает симметрией. В кристаллах можно найти
различные элементы симметрии. Кристаллические тела делятся на монокристаллы и
поликристаллы.
Монокристаллы - одиночные кристаллы. (кварц, слюда…) Идеальная форма кристалла
имеет вид многогранника. Такой кристалл ограничен плоскими гранями, прямыми ребрами и
обла­дает симметрией. В кристаллах можно найти различные элементы симметрии (показывает
на таблице, где изображены кристаллы).плоскость симметрии, ось симметрии, центр
симметрии. На первый взгляд кажется, что число видов симметрии может быть бесконечно
боль­шим. В 1867 г. русский инженер А. В. Гадолин впервые доказал, что кристаллы могут
обладать лишь 32 видами симметрии.. Убедимся в симметрии кристаллика снега- снежинки
(рис. снежинки)
Симметрия кристаллов и другие их свойства, о которых мы будем говорить далее,
привели к важной догадке о закономерностях в расположении частиц, составляющих кристалл.
Может кто-нибудь из вас попытается ее сформулировать?
Обучающийся . Частицы в кристалле располагаются так, что они образуют определенную
правильную форму, решетку.
Преподаватель. Частицы в кристалле образуют правильную про­странственную решетку.
Пространственные решетки различных кристаллов различны. Перед вами модель
пространственной решет­ки поваренной соли. (Демонстрирует модель.) Шарики одного цвета
имитируют ионы натрия, шарики другого цвета — ионы хлора. Если соединить эти узлы
прямыми линиями, то образуется про­странственная решетка, аналогичная представленной
модели. В каждой пространственной решетке можно выделить некоторые по­вторяющиеся
элементы ее структуры, иначе говоря, элементарную ячейку. К наиболее простым
элементарным ячейкам относятся куб, объемно-центрированный куб, гранецентрированный
куб, гексагональная призма. (Показывает на таблице.) Понятие о пространственной решетке
позволило объяснить свойства кристаллов.
Рассмотрим их свойства.
1)Внешняя правильная геометрическая форма. (модели)
2)Постоянная температура плавления.
3)Анизотропия – различие в физических свойствах от выбранного в кристалле
направления. (показывает пример со слюдой)
Но монокристаллы в природе встречаются редко. Но такой кристалл можно вырастить в
искусственных условиях. (доклады о выращивании кристаллов)
А сейчас познакомимся с поликристаллами.
Поликристаллы - это твёрдые тела, состоящие из большого числа кристаллов,
беспорядочно ориентированных друг относительно друга.(сталь, чугун …)
Поликристаллы тоже имеют правильную форму и ровные грани, температура плавления у
них имеет постоянное значение для каждого вещества. Но в отличии от монокристаллов,
поликристаллы изотропны, т.е. физические свойства одинаковые по всем направлениям. Это
объясняется тем, что кристаллы внутри располагаются беспорядочно, и каждый в отдельности
обладает анизотропией, а в целом кристалл изотропен.
Кроме кристаллических тел существуют - аморфные тела.
Аморфные тела – это твёрдые тела, где сохраняется только ближний порядок в
расположении атомов. (Кремнезём, смола, стекло, канифоль, сахарный леденец).
Например, кварц может находиться как в кристаллическом состоянии, так и аморфном кремнезём. (См. рис в учебнике). Они не имеют постоянной температуры плавления и обладают
текучестью (показывает сгибание стеклянной палочки над спиртовкой). Аморфные тела
изотропны, при низких температурах они ведут себя подобно кристаллическим телам, а при
высокой подобны жидкостям.
О применении кристаллов и некоторых интересных физических явлениях, связанных с
кристаллами, можно прочитать в научно-популярных книгах и журналах. И сейчас мы
послушаем небольшие сообщения о том , что заинтересовало обучающихся.
5) Проектная деятельность.
Тема проекта: Твердые тела
Для систематизации знаний о твердых телах и для сравнения кристаллов и аморфных тел
в процессе урока будем заполнять следующую таблицу (таблица приготовлена заранее на доске
или можно вывести на экран через компьютер):
Свойства(Приложение №1.)
Кристаллические тела
Аморфные тела
Строение
Наличие плоских граней
Правильная геометрическая форма
Зависимость физических свойств от направления
Температура плавления
Деление на группы
Сохранение формы и объема
Примеры веществ
Начертите таблицу в тетради.
В колонку «Кристаллические тела» впишите, что нам известно о форме и объеме
кристаллических тел.
На рисунке показаны кристаллические решетки различных веществ. Обратите внимание
на то, что линии, соединяющие положения атомов, образуют правильные геометрические
фигуры: квадраты, прямоугольники, треугольники, 6-угольники и т.д.
Т.е. кристаллы – это твердые тела, атомы которых расположены в определенном порядке
(записать в таблицу).
Правильное расположение атомов хорошо демонстрирует модель кристаллической
решетки.
Демонстрация модели кристаллической решетки графита.
Из уроков химии вы знаете, что кристаллические решетки могут состоять не только из
нейтральных атомов, но и из ионов. На рисунке – ионные кристаллические решетки поваренной
соли и хлорида цезия. При этом мы опять же наблюдаем правильное расположение частиц в
пространстве.
Бывает, что одни и те же атомы образуют разные вещества с абсолютно разными
свойствами в зависимости от вида кристаллической решетки: слева – слоистая решетка графита
(модель которого мы только видели). Графит – мягкое, непрозрачное, проводящее ток
вещество. Справа – алмаз с каскадной решеткой, состоящей из тех же атомов углерода. Алмаз –
прозрачный кристалл, диэлектрик, самое прочное вещество в природе.
Графит и алмаз.
Следствием правильного расположения атомов является наличие плоских граней и
правильная геометрическая форма кристаллов (независимо от размера), симметрия. Обратите
внимание на это на следующих слайдах:
Йодид свинца. Размеры кристалликов разные, а форма повторяется. Кроме того, если
кристалл расколется на части, то все они будут такой же формы.
Алмазы
Снежинки.
Кварц.
Исследование. У вас на столе находятся различные.Что из перечисленных уже
особенностей кристаллов подтверждается при наблюдении кристалликов соли? (Правильная
форма в виде кубиков, видны плоские грани).




Внутри кристалла расстояния между атомами в разных направлениях разные, поэтому и
взаимодействия между атомами различны. Давайте подумаем, к чему это приводит.
Еще раз посмотрим на модель решетки графита.
– Где сильнее связаны атомы: в отдельных слоях или между слоями? (Ответ: в отдельных
слоях, так как частицы ближе расположены друг к другу).
– Как это может повлиять на прочность кристалла? (Ответ: прочность скорее всего будет
отличаться).
– В каком направлении будет быстрее передаваться тепло – вдоль слоя или в
перпендикулярном направлении? (Ответ: вдоль слоя).
Итак,
физические свойства различны по разным направлениям. Это называется
анизотропией. Запишем в таблицу: кристаллы анизотропны, т.е. их физические свойства
зависят от выбранного в кристалле направления (теплопроводность, электропроводность,
прочность, оптические свойства). Это основное свойство кристаллов!!
Демонстрация кусочков слюды и ее способности легко расслаиваться, но при этом трудно
разорвать пластинку слюды поперек слоев.
Рассмотрим еще одну особенность кристаллов.
– Чем отличаются эти два объекта? (Ответ: слева сахар в виде отдельных крупинок, а
справа – сросшиеся кристаллики).
Одиночные кристаллы называются монокристаллами, а множество спаянных друг с
другом кристалликов – поликристаллы (записать в таблицу).
Примеры монокристаллов – драгоценные камни (сапфиры, рубины, алмазы). Так
выглядит кристалл рубина в природе.
Для ювелирных изделий им придают дополнительную огранку. К поликристаллам
относятся все металлы.
А здесь сахар в трех состояниях: сахарный песок, сахар-рафинад, и сахарный леденец.
– Есть ли среди этих образцов монокристаллы? (Ответ: сахарный песок).
– Есть ли среди этих образцов поликристалл? (Ответ: сахар-рафинад).
– Можем ли мы утверждать, что леденец имеет правильную форму? Есть ли у него
плоские грани? (Ответы: нет).
Исследование. Рассмотрите крупинки сахара и кусочки леденца. Что можно сказать о
форме крупинок, о наличии плоских граней, о повторяемости формы в разных крупинках?
(ответ: у крупинок сахара есть все признаки кристаллов, у крупинок леденца их нет).
Вот фотографии, сделанные с помощью микроскопа: слева – крупинка сахарного песка,
справа – кусочек леденца. Обратите внимание на скол леденца.
В отличие от кристаллов сахарный леденец может и раскалываться и размягчаться,
постепенно переходя в жидкое состояние, при этом меняя форму. Все аморфные тела – это
вещества, атомы которых расположены в относительном порядке, нет строгой повторяемости
пространственной структуры. Следствием этого является изотропия – одинаковые физические
свойства по разным направлениям (записать в таблицу).
Еще один пример вещества в кристаллическом и аморфном состояниях (песок и стекло).
Важно, что из-за разных расстояний между атомами даже в соседних ячейках, разрушаться
пространственная решетка не будет при определенной температуре, как это происходит у
кристаллов. У аморфных тел существует промежуток температур, при котором вещество
плавно переходит в жидкое состояние.
Примерами аморфных тел являются смола, канифоль, янтарь, пластилин и другие.
6) Оценка знаний и умений.
7) Домашнее задание:заполнить до конца таблицу, §30
8) Приложение №1:
Карточка-инструкция.
1. Используя учебник, изучить строение, свойства веществ с помощью учебника:
Ионной;
Атомной;
Молекулярной;
Металлической кристаллической решеткой.
Приложение №2.
Карточка-инструкция.
1.Ответить на вопросы
Какие частицы- катионы или анионы крупнее?
Посмотрите на изготовленную Вами модель вещества с ионной решеткой. Можно ли в ионном
кристалле выделить отдельные молекулы?
Почему ионные кристаллы твердые?
Почему ионные кристаллы хрупкие? Попробуйте сместить части моделей решетки. Как
меняется положение катионов и анионов при деформации?
Почему температуры плавления ионных кристаллов высокие? Какие особенности строения это
объясняют?
Посмотрите на изготовленную Вами модель вещества с атомной решеткой. Можно ли в
атомном кристалле выделить отдельные молекулы?
Почему атомные кристаллы прочные, твердые, имеют высокие температуры плавления, низкую
реакционную способность?
Приложение №3.
Карточка –инструкция.
1.Заполнить таблицу
Кристаллические тела
Аморфные тела
Строение
Наличие плоских граней
Правильная геометрическая форма
Зависимость физических свойств от
направленияТемпература плавления
Деление на группы
Сохранение формы и объема
Примеры веществ
Приложение №4.
Задание: Используя пластилин и зубочистки, изготовить модели кристаллических решёток:
Сахара ;
Кислорода;
Алмаза.