Интегрированный урок по химии и физике "Металлы. Электрический ток в металлах".

Тема урока: Металлы. Электрический ток в металлах.

Цели урока:

учебная - сформировать знания учащихся о физических свойствах металлов на основе их строения, а так же научное представление о единой картине мира;

развивающая – развить мотивацию к изучению химии и физики; логическое мышление; умение пользоваться методами анализа и синтеза, индукции и дедукции; устанавливать связь между строением, свойствами и применением металлов; прогнозировать и предполагать, делать выводы и обобщение;

воспитательная – воспитывать эстетическое чувтство; стремление к здоровому образу жизни и безопасности жизнедеятельности.

Эпиграф: «Химия и физика так соединены

между собой, что одна без другой

быть не может»

М. В. Ломоносов.

Ход урока:

I. Организационная часть.

II. Изучение нового материала:

1. Активизация и мотивация.

Учитель химии:

Человек существо удивительное и любознательное. Его всегда интересовали вопросы:

- Почему кровь красная?

- Как золотят купола?

- Почему офицеры, которые ели пищу из серебряной посуды, реже болели желудочно-кишечными заболеваниями?

Оказывается на этот вопрос можно ответить, изучив ту тему, о которой сегодня пойдёт речь на уроке.

ЧТО ЖЕ ЭТО ЗА ТЕМА?

Ответ поищем на столе (там находятся разнообразные коллекции металлов).

Учащиеся называют тему урока и записывают её в тетрадь.

СЛАЙД 1 (обратить внимание на правописание).

Сегодня, опираясь на ваш жизненный опыт и знания предыдущих уроков, вы пополните и приобретёте новую информацию о веществах этого класса. А в 10 классе углубите их.

А сейчас мы проведём хим. разминку, которая поможет вам в изучении нового материала.

- Какие металлы вы знаете?

- Расскажите об особенностях их строения (мет.связь, метал.кристал.решётка, небольшое число электронов на внешнем эн. уровне)

-Запишите схему металлической связи

УЧИТЕЛЬ ФИЗИКИ акцентирует внимание на том. что эти электроны СВОБОДНЫЕ

-Как вы думаете, почему фольгу делают из алюминия, золота (дети: мягкие, раскатываются)

Такое свойство наз. пластичность, ковкость.

Демонстрация опыта «Что станет с чайной ложкой, погружённой в горячий чай?» (дети : она нагревается)

Такое свойство наз. теплопроводность.

-А почему провода делают из меди, алюминия, иногда золота и серебра? (дети: они проводят эл. ток)

Такое свойство наз. электропроводность.

- А в производстве зеркал используется серебро- почему? (дети: оно блестит)

Такое свойство наз. металлический блеск.

Все свойства записываем на доске

УЧИТЕЛЬ ХИМИИ :ЧТО ЖЕ УЧИТЫВАЕТ ЧЕЛОВЕК, ПРЕЖДЕ ЧЕМ ПРИМЕНЯТЬ МЕТАЛЛЫ НА ПРАКТИКЕ? ( дети: их свойства)

Но свойства, как мы сказали, вытекают из……(дети заканчивают мысль) строения. Давайте вместе определим логическую последовательность в изучении темы. Обозначьте цифрами порядок изучения:

а) применение; б) строение; в) свойства.

Дети определяют: б, в. а.

Таким образом, к концу урока мы должны знать, каким строением определяются физические свойства металлов и почему они так широко используются человеком.

2.Изучение нового материала.

УЧИТЕЛЬ ХИМИИ: Да. Металлы удивительные вещества. Из 109 хим.элементов их 87! И только один из них жидкий- ртуть(показ. термометр, выясняем причину использования ртути в термометрах).

Есть легкоплавкие металлы (щелочные), а есть и тугоплавкие (вольфрам); есть очень мягкие металлы ( щелочные, режутся ножом, а хром царапает стекло.

Столько всего удивительного, что не только химики, но и физики с лириками воскликнули:

СЛАЙД 2 Слова М.В.Ломоносова и М. Зощенко

Посмотрите на слайд о применении металлов - слова здесь не нужны:

СЛАЙД 3

А вот какая интересная история с осмием произошла в ювелирной мастерской короля Испании Карла III:

СЛАЙД 4

И хрусталь, оказывается, невозможно сделать без свинца:

СЛАЙД 5

О биологической роли металлов можно говорить бесконечно:

СЛАЙД 6 ( рассказ учителя о роли ионов кальция, железа, серебра, калия, магния и о их содержании в продуктах питания. Объяснение тех проблемных вопросов, о которых шла речь в начале урока.

СЛАЙД 7

УЧИТЕЛЬ ФИЗИКИ: Современную жизнь невозможно представить без эл. лампочки. А изобрёл её русский электротехник Александр Николаевич Лодыгин в 1872 г.Время жизни первой лампы накаливания составляло 30 – 40 минут. В последствии, время жизни усовершенствованной лампы, достигло 700 – 1000 часов. Современная лампочка – это сплав физики и химии: работает она при прохождении эл.тока, а в её состав входят такие металлы как кобальт, молибден, вольфрам и др.

В настоящее время правительством разработана программа, по которой через 5 лет эти лампочки изживут себя, и мы будем пользоваться энергосберегающими лампами. Время их жизни около 8000 часов. Они позволят экономить энергию, в том числе и в школе.

УЧИТЕЛЬХИМИИ: Какой же вывод напрашивается после просмотра и осмысливания слайдов?

Дети: применение вытекает из свойств, а свойства определяются строением.

Ещё раз обратите внимание и внесите в тетрадь эти особенности строения:

СЛАЙД 8 ( дети записывают в тетрадь)

Давайте ещё раз назовём эти свойства

СЛАЙД 9 ( называют- они записаны на доске).

А теперь проживём их и побудем аниматорами

-физ.минутка (показ свойств). Звучит приятная музыка.

«Ах какая пластика! Поможет нам гимнастика!»

Ребята демонстрируют свою пластичность.

УЧИТЕЛЬ ФИЗИКИ« Ударит ток нечаянно, и вздрогнешь ты отчаянно!»

Ребята показывают, какое действие может оказать ток на человека. Чтобы такого в жизни не случилось необходимо соблюдать технику безопасности при работе с эл. током. В этот момент ребята получают карточки с ТБ , которые необходимо приклеить в тетради по физике.

Техника безопасности:

Человеческое тело – проводник. Если случайно человек окажется

под напряжением более 40В, то в большинстве случаев он не избежит травмы или даже смерти. Поэтому любому человеку, имеющему дело с электричеством,

надо помнить следующие правила:

1. Очень опасно одновременное прикосновение двумя руками к

двум оголённым проводам.

1. Очень опасно прикосновение к оголённому проводу, стоя на земле, на

сыром или цементном полу.

1. Опасно пользоваться неисправными электроприборами.

2. Нельзя собирать, разбирать, исправлять что-либо в электрическом

приборе, не отключив его от источника питания.

1. Нельзя проводить какие либо операции с электрической арматурой,

не выключив её из сети.

Мы пользуемся на уроке напряжением безопасным для жизни 4В. Но

правила, оговоренные выше, надо соблюдать.

УЧИТЕЛЬ ХИМИИ« Покажите блеск в глазах и улыбку на губах!»

3. Экспериментальная часть урока: Сняли напряжение и с новыми силами идём по пути познания.

Как вы думаете, о каком свойстве идёт речь в пословице «Куй железо пока горячо?» ( дети: пластичность):

СЛАЙД 10

Рассказ учителя об этом свойстве, исторические и занимательные факты о сусальном золоте с указанием самых пластичных металлов.

Объяснение причины особенностью строения: происходит смещение слоёв кр.решётке без разрыва связей.

Запись в тетради свойства и особенности строения.

Г.Л..: Скоро зима. Свет включаем раньше- и ток побежит по проводам, батареи отопления начнут отдавать нам тепло…О каком свойстве сейчас пойдёт речь?(дети: тепло-и электропроводность)

СЛАЙД 11

СЛАЙД 12

Г.Л.: демонстрация опыта по теплопроводности (подогревание медной проволочки с закреплёнными пластилином булавочками. рассказ учителя об этом свойстве, о строении, их объясняющем.

СЛАЙД 13

Демонстрация опыта. Гальванометр, соединённый с двумя разными проводниками, спаянными между собой. При подогревании места спайки, прибор показывает существование тока.

Чем же создаётся эл. ток? Вернёмся к схеме, показывающей строение металлов. В обычном состоянии в металлах есть и атомы, и ионы , и свободные электроны. Чтобы выяснить природу электрического тока в металлах, мы должны убедиться в том, что свободные электроны движутся.

Немецкий учёный Карл Рикке выдвинул гипотезу о том, что при прохождении эл.тока через металлические проводники их атомы и ионы не перемещаются, остаются на своих местах, ток же создаётся движением свободных электронов.

Для проверки гипотезы Рикке в 1901 г поставил следующий опыт: На трамвайной электрической станции он включил в разрыв провода 3 тесно прижатые цилиндра из меди, алюминия и меди.(в учебнике рис 55 на стр 45 )

Через эти цилиндры ток проходил в течение года.

-Какое явление могло произойти? ( Дети – диффузия )

После тщательного анализа мест соприкосновения не было обнаружено Cu в Al, и Al в Cu. Перемещения ионов и атомов не происходило.

ВЫВОД: Электрический ток в металлах – упорядоченное движение свободных электронов и не сопровождается переносом вещества.

Запись в тетради.

Таким образом, если в металлах создать эл.поле, то свободные электроны начинают двигаться упорядоченно под действием электрических сил. Создаётся так называемый электронный газ, который под действием поля начинает дрейфовать – смещаться от «-» к «+» источника тока. Скорость дрейфа очень мала, около 0, 5 мм/с(1 м пути электроны пройдут за 30 мин). Если это так, то эл.ток очень долго должен идти от одного полюса к другому и эл.приборы будут работать не скоро.

-Но что мы наблюдаем на самом деле? Включаем лампочку (демонстрируем) и она загорается мгновенно. Почему?

Оказывается эл.поле распространяется со скоростью света(300000 км/с) по всей длине проводника. Из-за этой скорости мы не замечаем задержки в зажигании лампочки: все электроны по всему проводнику начинают движение практически одновременно. Говоря о скорости распространения тока, мы имеем в виду скорость распространения электрического поля.

«Как адский луч. как молния богов

немое лезвие злодею в очи блещет»

Какое свойство звучит в стих. Пушкина «Кинжал»? (дети: блеск)

Сообщение интересных фактов о венецианских зеркалах.

СЛАЙД 14

СЛАЙД 15

Г.Л.: Каким свойством света можно объяснить блеск? Объяснение причин особенностью строения.

Запись в тетради.

УЧИТЕЛЬ ХИМИИ: Все ли свойства металлов мы изучили? (внимание на доску). Дети: да.

Давайте попробуем сделать вывод, вспомнив цели нашего урока.

Дети формулируют выводы, отражая взаимосвязь между строением, свойствами и применением.

Предлагаем их вниманию два СЛАЙДА 16 и 17 на внимание и самопроверку. На одном вывод необходимо дополнить, на другом убедиться в его правильности.

III. ЗАКРЕПЛЕНИЕ

I.ВАРИАНТ- тест по физике:

II. ВАРИАНТ-работа в рабочей тетради. Упр. № 4, стр. 42

с последующей взаимопроверкой в парах.

СВЯЗЬ С ПОСЛЕДУЮЩИМИ УРОКАМИ:

Ребята, но это не все свойства металлов. У них есть красивые, лирические свойства. По одному из них проверяли подлинность золотых изделий.

Демонстрация опыта «звон» (золото, подвешенное на волоске под ударом деревянного предмета нежно звенит)

Рассказ учителя об истории с «малиновым» звоном меди (голландский г.Малина и первые медные церковные колокола для России)

Причину же этого свойства мы узнаем позже.

А ещё давайте пофилософствуем об условной грани между металлами и неметаллами:

Рассказ о гибели экспедиции Р. Скотта к Южному полюсу в 1912 году и о заболевании «оловянная чума».

ВЫВОД: В мире, в природе всё взаимосвязано и, чтобы в этом разбираться и быть защищённым, необходимо изучать все науки и применять их с пользой для человека.

С причиной же такого поведения металлов вы познакомитесь уже на следующем уроке.

На последующих уроках физики мы будем знакомиться с основными характеристиками электрического тока и узнаем какой заряд прошёл за 1 год через цилиндры в опыте Рикке.

IV. Рефлексия. СЛАЙД 18 «Твоё настроение на уроке в процессе познания»

V. Итоги урока

VI. Домашнее задание.

Физика:

Химия:

Исследовательское задание: Установить теплопроводность разных металлов на примере чайных ложек. Описать.

СПАСИБО ЗА УРОК!

Было открыто затем и железо и золото с медью,
Веское также еще серебро и свинцовая сила,
После того, как огонь истребил, охвативши пожаром,
Лес на высоких горах... недра земли распалялись,
ц, в углубленья ее собираясь, по жилам кипящим
Золото, медь, серебро потекли раскаленным потоком
Вместе с ручьями свинца. А когда на земле появились
Слитки застывшие их, отливавшие ярко, то люди
Начали их поднимать, плененные глянцем блестящим,
И замечали притом, что из них соответствует каждый
В точности впадине той, которая их заключала.
Это внушило ту мысль, что, расплавив, металлы возможно
В форму любую отлить и любую придать им фигуру;
И до любой остроты, и до тонкости также возможно
Лезвий края довести, постепенно сжимая их ковкой,
Чтобы оружье иметь и орудья для рубки деревьев,
Чтобы обтесывать лес и выстругивать гладкие брусья,
Чтобы буравить, долбить и просверливать в дереве дыры.
Это они серебром или золотом делать пытались
Так же сначала, как силой могучей и мощною меди.
Тщетно: слабей была стойкость у этих металлов, и с медью
Вровень они не могли выдерживать грубой работы.
Ценной была тогда медь, а золото было в пpезреньи,
Как бесполезная вещь с лезвеё, от удара тупевшим.
Ныне в презрении медь, а золото в высшем почете.
Так обращенье времен изменяет значенье предметов:
Что было раньше в цене, то лишается вовсе почета,
Следом другое растет, выходя из ничтожества к блеску...
Далее, как естество железа было открыто
Это и сам без труда ты понять в состоянии, Меммий.
Древним оружьем людей были руки, ногти и зубы,
Камни, а также лесных деревьев обломки и сучья, 
Пламя, затем и огонь, как только узнали их люди.
Силы железа потом и меди были открыты,
Но применение меди скорей, чем железа, узнали:
Легче ее обработка, а также количество больше.
Медью и почву земли бороздили, и медью волненье
Войн поднимали, и медь наносила глубокие раны;
Ею и скот и поля отнимали: легко человекам,
Вооруженным в бою, безоружное все уступало.
Мало-помалу затем одолели мечи из железа,
Вид же из меди серпа становился предметом насмешек;
Стали железом потом и земли обрабатывать почву
И одинаковым все оружием в битвах сражаться.

Тит Лукреций Кар