Занятие 4
Тема: Твердое тело и его физические свойства.
Взаимодействие частиц вещества. Агрегатные состояния вещества, движение частиц в них.
Ход урока
Здравствуйте, ребята. Повторим материал прошлого урока:
- Что изучает физика?
- Какие явления изучает физика?
-Что значит физическая величина?
-С какими физическими величинами вы уже познакомились?
Заполни таблицу по образцу:
Физическая величина | Прибор | Единица измерения |
Длина | Линейка | метры |
Кто изобрёл первый термометр?
С давних пор люди задумывались, из чего состоят все тела, окружающие нас, почему одни тела твёрдые, другие жидкие, а нас окружают газы. Чем они отличаются друг от друга. Сегодня мы знаем, что все вещества состоят из молекул. С помощью физических опытов я покажу, что все тела состоят из мельчайших частиц.
Оглядитесь вокруг, и вы увидите множество физических тел. Это и ваш сосед, с которым вы сидите за партой, и сама парта. Это и стул, на котором вы сидите, и ручка, которой вы пишете, и т. п. Все эти тела, как вы уже знаете, состоят из разделенных промежутками частичек, которые постоянно двигаются. Тогда почему частички, из которых состоят физические тела, не разлетаются во все стороны? Более того, тела не только не рассыпаются на отдельные молекулы — наоборот, чтобы их растянуть, сломать, разорвать, нужно приложить усилие. Попробуем разобраться, почему так.
Причина того, что все тела вокруг нас не распадаются на отдельные молекулы, очевидна: молекулы притягиваются друг к другу. Каждая молекула притягивается к соседним молекулам, а те, в свою очередь,— к ней. Именно благодаря межмолекулярному притяжению твердые тела сохраняют свою форму, жидкость собирается в капли (рис. 2.19), скотч прилипает к бумаге, чернила оставляют след на листе, прижатые друг к другу срезами свинцовые цилиндры крепко схватываются (рис. 2.20).
В науке установлено, что притяжение между молекулами действует всегда. Почему же тогда разбитая чашка не становится целой после того, как ее обломки прижмут друг к другу? С какой бы силой мы ни прижимали друг к другу части сломанного карандаша, они также не соединятся в целый карандаш.
Дело в том, что притяжение между молекулами становится заметным только на очень малых расстояниях (таких, которые можно сравнить с размерами самих частичек). Прижимая обломки чашки или части сломанного карандаша, мы приближаем на такие расстояния только очень малое количество молекул. Расстояние же между большинством из них остается таким, что молекулы практически не взаимодействуют. Теперь становится понятным, почему для того, чтобы свинцовые цилиндры слиплись, необходимо предварительно отшлифовать срезы, а кусочки мягкого воска или пластилина легко слипнутся и без всякого шлифования. Два сухих листа невозможно сблизить настолько, чтобы они соединились. Однако если смочить листы водой, то они слипнутся, так как молекулы воды приблизятся к молекулам бумаги настолько, что межмолекулярное притяжение уже будет удерживать листы друг возле друга (рис. 2.21).
Межмолекулярное притяжение также является причиной смачивания или нестачивания тела определенными жидкостями (рис. 2.22).
2. Подтверждаем межмолекулярное отталкивание
Выше мы доказали, что между молекулами существует притяжение. Учитывая это, возникает целый ряд вопросов. Почему же молекулы газов, в беспорядке двигаясь и постоянно сталкиваясь между собой, не слипаются в один большой ком? Почему, если сжать, например, губку, она через некоторое время восстановит свою форму?
Дело в том, что молекулы не только притягиваются друг к другу, но и отталкиваются. Если расстояние между ними станет очень малым (немного меньше размера молекулы), то межмолекулярное отталкивание становится более сильным, чем притяжение. Попробуйте сжать, например, монетку. Вы не сможете заметно уменьшить ее размеры, так как молекулы монетки будут отталкиваться друг от друга. Так же вы не сможете заметно уменьшить объем жидкости даже с помощью мощного пресса.
Именно межмолекулярное притяжение и отталкивание удерживает молекулы жидкостей и твердых веществ на более или менее определенных расстояниях, которые приблизительно равны размерам самих молекул. В случае уменьшения расстояния молекулы начинают отталкиваться друг от друга, а в случае увеличения — притягиваться, поэтому как для сближения, так и для отдаления молекул необходимо приложить усилие.
Подводим итоги
Молекулы взаимодействуют между собой: они одновременно притягиваются и отталкиваются. Межмолекулярное взаимодействие проявляется на расстояниях, которые можно сравнить с размерами самих молекул.
ОПЫТ №1
Цель работы: проверить достоверность гипотезы о том, что все тела состоят из маленьких частиц, которые называются молекулами.
Приборы и материалы:
- кусочек мела, мензурка с водой, пробирка с кристалликами перманганата калия, стаканы с водой – 3 шт, стеклянная палочка.
Выполнение работы.
Проведём пальцем по кусочку мела. На пальце остался белый след, то есть очень маленькие крупинки мела. Теперь проведём пальцем по поверхности стола. На столе осталась белая полоса, значит часть мельчайших частиц, которые находились на пальце, осталась на поверхности стола. При этом палец остался белым.Сделаем вывод: твердый кусочек мела состоит из огромного числа мельчайших частиц.
Опустим в пробирку с водой кристаллик марганцовки. Перемешаем воду стеклянной палочкой. Маленький кристаллик растворился в воде. В каждой капле воды есть мельчайшие частички марганцовки. Теперь добавим в стакан с чистой водой немного окрашенной воды и перемешаем палочкой. Полученная вода вновь окрасилась в розовый цвет. Значит, в каждой капле воды второго стакана тоже есть частички марганцовки. Теперь повторим опыт, добавив в третий стакан с чистой водой немного окрашенной воды из второго. Наблюдаем, что и здесь вода слабо окрасилась марганцовкой.
Сделаем вывод: вещество состоит из огромного числа мельчайших частиц.
ОПЫТ №4
Цель работы: рассмотреть проявление сил взаимного притяжения частиц.
Приборы и материалы:
- картофель-1шт., блюдце, растительное масло, вода.
Выполнение работы.
Возьмём картофель, разрежем его пополам, а затем снова соединим половинки. Нижняя половина не отпадает. Значит частицы из, которых состоит картофель, на срезе притянулись друг к другу.Сделаем вывод: частицы вещества притягиваются друг к другу.
Намажем чайное блюдце тонким слоем растительного масла. Накапаем на дно блюдца несколько капель воды близко друг к другу. Возьмём спичку и с ее помощью сблизим капли воды друг с другом. Капли воды медленно соединяются, как бы притягивая друг друга.Опыт показывает, что частицы вещества притягиваются друг к другу.
На основании проведённых опытов сделаем вывод:
Все тела, окружающие нас, состоят из мельчайших частиц, которые называются молекулы. Молекулы находятся в непрерывном движении. Чем выше температура тела, тем больше скорость движения молекул. Скорость движения частиц в газах больше, чем в жидкостях. Частицы, из которых состоит тело, притягиваются друг к другу.Экспериментальные задания
1. Используя мягкую пружинку (или тонкую резинку), чистую металлическую (или стеклянную) пластинку и блюдце с водой, продемонстрируйте, что между молекулами воды и металла (стекла) существуют силы притяжения.
Используя листы бумаги, сосуды с растительным маслом и водой, получите ответы на такие вопросы. Слипнутся ли два листа, если их смочить водой? маслом? если один смочить водой, а второй маслом? Обоснуйте результаты эксперимента.
Слово предоставляется первой группе, как они ответили на свои вопросы.
Ученик 1. У нас на столе имеются кусочки льда. Мы заметили, что кусочки льда тают, но если бы было холодно, форма бы кусочков льда не изменялась.
Ученик 3. Мы с помощью линейки определили ширину, высоту и длину бруска и рассчитали объем кусочка льда.
Ученик 2. Можно сделать вывод по первому и второму вопросам. Форма твердого тела при неизменной температуре не изменяется. Также объем твердого тела при неизменной температуре не изменяется.
Учитель. Я предлагаю вам брусок из алюминия, формы прямоугольного параллелепипеда. Ваши выводы приемлемы для данного тела?
Ученик 4. Да, данные выводы подходят и для данного тела.
Учитель. Как вы ответите на 3 вопрос задания?
Ученик 1. Как я уже сказал, кусочки льда тают, т. к. в классе тепло. Температуру окружающего воздуха мы определили с помощью комнатного термометра. Следовательно, возможен переход вещества из твердого состояния в жидкое, но при этом должна быть определенная температура. Так для льда достаточно температуры выше 0 о С.
Учитель. Верно. Этот процесс называется плавлением. Слово теоретикам.
Теоретики. Мы нашли в словаре определение этого процесса. Плавление - это переход вещества из твердого состояния в жидкое. Также возможен и обратный процесс - отвердевание. Отвердевание - это переход вещества из жидкого состояния в твердое. Температура плавления и отвердевания одна одинаковая.
Учитель. Очень хороший ответ у теоретиков, о температуре плавления мы будем говорить в 8 классе.
Учитель. Давайте спросим у Ученика 2, когда возможен процесс отвердевания?
Ученик 2. Если на улице холодно, то вода в лужах замерзает. Следовательно, для этого процесса необходимо понизить температуру.
Учитель. Прежде чем ответить на 4 вопрос я предоставлю слово теоретику 3.
Теоретик 3 предлагает анимационною картинку с расположением молекул воды в твердом состоянии и затем уже ученики данной группы приходят к правильному ответу по взаимному расположению молекул в твердом теле.
Учитель. Ваши выводы.
Ученик 1. Цель нашего эксперимента - исследовать свойства твердого тела и объяснить их. Наши выводы. Если тело находится в твердом состоянии, то молекулы в данном теле находятся на близких расстояниях друг относительно друга. Молекулы расположены в определенном порядке. Каждая частица этих тел находится в движении и движется около определенной точки. Характером расположения и движением молекул мы можем объяснить механические свойства твердых тел. Тело в твердом состоянии сохраняет свой объем и форму неизменными. При низких температурах это справедливо для льда. Так зимой ледяные фигуры долго не тают на площадке перед школой.
Учитель. Очень хороший вывод. Я позволю добавить, что твердые тела делятся на кристаллические и аморфные. Это дополнительная информация, более подробно об этом будем говорить в 10 классе.
Свойства твердых тел.
В. 5. В каком состоянии находятся окружающие нас тела – парты, книги, тетради? (твердом)
У вас на партах несколько твердых тел.
В. 6. Какую форму они имеют? (правильную, параллепипеда, цилиндра)
В. 7. Попробуйте изменить их форму, сжать или растянуть. Легко это сделать? (Нет.)
В. 8. Можем мы определить объем твердых тел? Определим объем параллепипеда.
Слайд 3. Вывод 1: Твердые тела сохраняют форму и имеют объем. (Запись вывода на доске и в тетрадях)
