«Урок по физике на тему: «Кристаллические и аморфные тела» (физика 10 класс)»

Кристаллические и аморфные тела
Цель урока:
Раскрыть основные свойства кристаллических и аморфных тел.
Познакомить учащихся с правильной формой кристаллов и со свойством анизотропии, методом моделирования в изучении свойств кристаллов.
С целью политехнического образования показать значение физики твёрдого тела для народного хозяйства.
Оборудование:
Набор кристаллических тел, плакаты: “Кристаллы”, “Кристаллические решётки”.
Спиртовка, стеклянная палочка, выращённые кристаллы, модели кристаллов.
Распечатанная таблица “Свойства кристаллических и аморфных тел”, компьютерная презентация.
Выставка кристаллических и аморфных тел.
Ход урока
Вступление: 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 физикифизика 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”.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Изложение нового материала:
Обратимся к пройденному материалу. Какими свойствами обладают твёрдые тела?
Ученик:
1) Они сохраняют форму и объём.
2) В строении имеют кристаллическую решётку.
Учитель: Все твёрдые тела делятся на кристаллические и аморфные. Мы рассмотрим, в чём их сходство и различие.
Что такое кристаллы?
Кристаллы (3 слайд) - 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 (5-6 слайд) - 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
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]     [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
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?
Ученик В. Частицы в кристалле располагаются так, что они образуют определенную правильную форму, решетку.
Учитель. 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.
(7 слайд) Понятие о пространственной решетке позволило объяснить свойства кристаллов.
Рассмотрим их свойства.
1) Внешняя правильная геометрическая форма(модели)
2) Постоянная температура плавления.
3) (8 слайд) Анизотропия – различие в физических свойствах от выбранного в кристалле направления(показывает пример со слюдой, с кристаллом кварца, двойное лучепреломление)
Но монокристаллы в природе встречаются редко. Но такой кристалл можно вырастить в искусственных условиях(доклады о выращивании кристаллов) <рисунок 3
А сейчас познакомимся с поликристаллами.
Поликристаллы (9 слайд) - 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 (10 слайд) - 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 учеников.
1 ученик (11-12 слайды) Я расскажу о жидких кристаллах. Некоторые органические материалы при переходе из жидкого состояния в твердое имеют промежуточную структуру. Вещество в таком состоянии называют жидким кристаллом. Жидкие кристаллы разделяют на три класса:
1) нематические,
2) смектические,
3) холестерические.
Для жидких кристаллов характерна вытянутая структура молекул, которая приводит к анизотропии свойств. Жидкие кристаллы обладают важными оптическими свойствами, которые в широких пределах изменяются внешними воздействиями. Это и определяет большие возможности управления световыми потоками с помощью жидких кристаллов.
2 ученик: (14 слайд) Я расскажу о роли некоторых добавок в сплавы для увеличения прочности материалов, т. е. для упрочнения.
Правильное расположение атомов в кристаллах далеко не всегда идеально. Размещение атомов в пространстве часто нарушается. Эти области разупорядочения атомов кристаллической решетки называют дефектами. Иногда нарушается правильная структура пространственной решетки вдоль некоторых линий. Эти дефекты называются дислокациями. Обычно примеси в металлах оседают на дислокации. Большое число примесей может полностью блокировать дислокации. Сталь представляет собой сплав на основе железа, содержит значительные примеси углерода, а также различные легирующие добавки (примеси некоторых металлов). Регулируемое упрочнение стали, происходит за счет взаимодействия атомов примеси, в том числе и углерода, с дислокациями и за счет выпадения микроскопических включений карбида железа. В настоящее время это основной путь упрочнения конструкционных материалов.
3 ученик: (15 слайд) Я покажу на примере графита и алмаза, что свойства кристаллических веществ определяются структурой кристаллических решеток.
Между алмазом и графитом оказывается много общего, хотя на первый взгляд это общее трудно увидеть. Алмаз необычно тверд, прозрачен, не проводит электрический ток (диэлектрик), обработанные алмазы драгоценность, известны в быту как бриллианты.
Графит мягок, легко расслаивается, непрозрачен, электропроводен и не похож на драгоценный камень. А между тем и алмаз, и графит это чистый углерод. Различие свойств алмаза и графита связано только с различием кристаллических решеток. (Ученик показывает рисунок с изображением кристаллических решеток алмаза и графита.) При определенных условиях возможен переход вещества из одной кристаллической модификации в другую. Если нагреть графит до температуры 20002500 К под давлением 1010 Па, то произойдет перестройка кристаллической решетки, в результате чего графит превратится в алмаз. Так получают искусственные алмазы.
4 ученик: (16-17 слайд) Я расскажу о некоторых применениях алмазов (История алмаза Орлова, алмаз Шах, огранка алмазов)
Шапка Мономаха: Древнейшим царским венцом в России считается шапка Мономаха. Во всех духовных грамотах московских князей упоминается "шапка золотая". Вероятно, именно она в 1572 году была названа по имени одного из византийских императоров "шапкой Мономаха". В период формирования на Руси централизованного государства идея преемственности власти московских князей от византийских императоров была необходима для укрепления престижа Московского княжества.
Вопрос о том, где, когда и кем была сделана шапка Мономаха, остается нерешенным до сих пор. Древняя часть этого венца напоминает восточный головной убор, а полусферическое резное на вершине с крестом драгоценные камни, крупный жемчуг и опушка из меха соболя – более поздние добавления.
Держава Екатерины II:
Для коронации Екатерины II ювелир Георг Фридрих Экарт изготовил новую державу. Держава представляет собой гладко отполированный золотой шар, опоясанный бриллиантовыми поясками. К коронации Павла I держава была увенчана овальным цейлонским сапфиром весом в 200 карат, а место пересечения бриллиантовых поясков украсили редким индийским алмазом необычной огранки весом в 46,92 карата.
ФИАНИТЫ. Группа синтетических монокристаллов на основе окислов циркония или гафния. Фианиты известны как имитация бриллианта. Впервые (в 1972) созданы в Физическом институте АН СССР.
Учитель: Откройте дневники и запишите задание на дом: § 75,76(1); § 24, 26,27. Задание для желающих: вырастить кристаллы из раствора медного купороса или квасцов.
Всем выступающим за урок оценка 5. Кого заинтересовал материал, можете прочитать книги, которые читали ваши одноклассники и более подробно ознакомиться с материалом.
Литература:
1. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика 10 кл. – М.: Просвещение 1992.
2. Тарасов Л. В. Этот удивительно симметричный мир. М.: Просвещение, 1982.
3. Энциклопедический словарь юного физика.
4.  Методика преподавания физики в 8–10 классах средней школы. Ч. 2/ Под ред. В.П. Орехова, А.В. Усовой и др. – М.: Просвещение 1980.
5. В.А.Волков. Поурочные разработки по физике. М. “ВАКО” 2006г








13PAGE 15


13PAGE 14215




15

Приложенные файлы


Добавить комментарий