Методическая разработка учебного занятия по теме "Агрегатное состояние вещества"

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ РЕСПУБЛИКИ САХА (ЯКУТИЯ)

«ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ УЧИЛИЩЕ № 9»

РАЗРАБОТКА ОТКРЫТОГО ЗАНЯТИЯ

ПРЕДМЕТ: ФИЗИКА

Агрегатные состояния вещества и фазовые переходы

Преподаватель естествознания:

Е.В.Копылова

Сангар

-2014-

Тема: Агрегатные состояния вещества и фазовые переходы.

Цели урока: Развитие творческой самостоятельности и аналитического мышления посредством изучения видов агрегатного состояния вещества и физических явлений перехода из одного состояния в другое.

Задачи:

• повторить основные положения МКТ;

• дать представление о процессах плавления и кристаллизации;

• дать представление о круговороте воды в природе;

• познакомить с тепловыми явлениями, происходящими в природе с наступлением весны (с учетом интеграции в другие области знаний);

• продолжить формирование представлений о строении вещества.

• развить интерес к физике – как науке, через музыкально-лирическое восприятие;

• развить потребность в изучении природы.

Форма занятия: лекционное изучение нового материала.

Технологии: информационные, проектные, поисковые, аналитические

Оборудование: мультимедийный проектор, компьютер, Энциклопедия классической музыки, Электронный учебник «Кирилл и Мефодий» Физика 11 кл.

Демонстрации: фрагмент из фильма «Снегурочка»; плавление льда, плавление парафина (свеча), сублимация нафталина, анимация «Фазовые переходы», анимация «Агрегатные состояния вещества», видеофрагмент «Плавление».

План занятия:

1. Актуализация внимания.

2. Изучение нового материала.

1. Виды агрегатного состояния и их характеристика

2. Переход вещества из одного агрегатного состояния в другое

3. Плавление

4. Кристаллизация

5. Легкоплавкие и тугоплавкие вещества

1. Заключение.

Ход занятия.

На экране демонстрируется фрагменты из фильма Снегурочка (рождение Снегурочки, грусть Снегурочки и таяние Снегурочки)

Островский как-то сказку написал,

Хорошую, красивую, весеннюю,

Но он не знал, что в сказке описал

Физические разные явления.

Морозом девушка из снега создалась,

Красивая и в физике не дурочка.

Но вся холодная, из снега и из льда,

Скажите, как она звалась?

Снегурочка

Было это зимою, не помню когда,

Когда вьюга все снегом успела заполнить.

Да, а снег – это, кстати, КРИСТАЛЛИКИ ЛЬДА,

Эту фразу, я очень прошу вас запомнить.

И Снегурочке было неплохо тогда,

Но весною уже до нуля потеплело.

А ведь снег – это что?

Кристаллики льда,

И Снегурочка очень весной погрустнела.

Ведь когда на термометре выше нуля,

Тает снег, тает лед (здесь хозяйка-природа).

И Снегурочки сердце (как это не зря),

Из «холодного» льда превращается в воду.

Ах вода, на ней держится весь земной шар,

Тут уж в сказку вступает другое явленье.

При котором вода превращается в пар,

Называют научно его:

Испаренье.

По Снегурочке плакали люди, слегка.

Испаряясь, их слезы летели до неба,

Ну, а там превращались они в ОБЛАКА,

Или в тучки и разную прочую небыль.

По снегурочке тучки рыдали дождем,

Облака утверждали, что это – сенсация.

Мы такой переход газа в жидкость зовем,

Может кто-нибудь знает из вас?

Конденсация

Вот и вновь начинается круговорот:

Дождик, лужи, а лужи – вода (как известно).

А вода, между тем, превращается в лед,

И по-старому наша заводится песня.

Вопрос: Назовите вещество, из которого была изготовлена снегурочка, и какие физические процессы с ней происходили? (Слайд 3)

Конечно же, это процессы, без которых невозможен круговорот воды в природе: плавление, кристаллизация, испарение, конденсация. (Слайд 3 (появление второй части слайда по щелчку)

Озвучивается тема урока.

Тема урока: Агрегатные состояния вещества. Плавление и отвердевание кристаллических тел. (Слайд 4)

(Слайд 4, по щелчку)Цель урока: Изучить различные агрегатные состояния вещества, условия протекания процессов плавления и кристаллизации вещества и связанные с ними явления.

Как вы правильно заметили, наша снегурочка изготовлена изо льда – это одно из трёх состояний воды. Вода может существовать в твёрдом, жидком и газообразном состоянии.

Различные агрегатные состояния существуют практически у любого вещества.

А теперь внимание, вопрос:

Чем можно объяснить различные состояния вещества? Почему при различных условях одно и тоже вещество принимает разное состояние? (Каковы особенности молекулярного строения газов, жидкостей и твёрдых тел? разные молекулы? расположение молекул?)

Чтобы быстро ответить на этот вопрос обратите внимание на следующий афоризм: (Слайд 5)

«Физические явления могут быть понятны лишь после того, как изучены движения мельчайших частиц тела» Т. Гоббс. (англ. философ)

(Если обучающиеся затрудняются ответить, преподаватель дает подсказки)

(Слайд 6) Подсказка 1. Три положения МКТ.

1. Все вещества состоят из молекул.

2. Все молекулы взаимодействуют друг с другом.

3. Все молекулы беспорядочно и непрерывно движутся.

Вывод: От движения молекул и от их взаимного расположения зависит, в каком агрегатном состоянии находится вещество.

(Слайд 7) В различных агрегатных состояниях расположение атомов и молекул различно; внутренняя энергия одинаковых масс твердого тела, жидкости и газа при одинаковых температурах различна.

Различные вещества можно увидеть одновременно во всех трёх агрегатных состояниях (плотно закрытая банка воды со льдом).

При определённых условиях вещества могут переходить из одного состояния в другое. Мы уже называли процессы, которые происходили со снегурочкой - плавление, испарение, конденсация. Всего же в природе различают шесть процессов(испарение, парообразование, сублимация, конденсация, кристаллизация, плавление) при которых происходят агрегатные превращения вещества: (Рассмотрим эти процессы на схеме). (Слайд 8)

Запись в тетрадь диаграммы (плавление и кристаллизация)

(Слайд 9) Изменения агрегатного состояния одного и того же вещества постоянно происходят в природе.

Переходы вещества из одного агрегатного состояния в другое играют важную роль не только в природе, но и в технике. Так, например, превратив воду в пар, мы можем использовать его затем в паровых турбинах на электростанциях. Расплавляя металлы на заводах, мы получаем возможность, изготовить из них различные сплавы: сталь, чугун, латунь.

Для понимания этих процессов надо знать, что происходит с веществом при изменении его агрегатного состояния.

Демонстрация плавления льда.

Демонстрация (видео) плавление олова.

(Запись определений плавления и температура плавления в тетрадь)

(Слайд 10) Плавление – это процесс перехода вещества из твёрдого состояния в жидкое.

Температуру, при которой вещество плавиться, называют температурой плавления.

Демонстрация плавления парафина.

(Слайд 11) Кристаллизация (отвердевание) – процесс перехода вещества из твёрдого состояния в жидкое. (Процесс обратный плавлению).

Температура, при которой вещество отвердевает (кристаллизуется), называют температурой отвердевания или кристаллизации

Работа с раздаточным материалом «таблица температур плавления некоторых веществ».

Т_кр= Т_пл

Легкоплавкие и тугоплавкие вещества.

Металлы, плавящиеся при температуре выше 1650⁰ С, называются тугоплавкими (титан, хром, вольфрам). Тугоплавкие металлы используют в качестве жаропрочных материалов в самолётостроении, ракетной и космической технике, атомной энергетике. В термометрах используют спирт и ртуть. Например, температура плавления спирта - 114⁰ С, т.е. он остаётся жидким при очень низких температурах. А так как принцип работы термометров основан на свойстве жидкостей расширяться при повышении температуры, то спиртовые термометры можно использовать для измерения температур ниже – 39⁰С (температура отвердевания ртути).

Вопрос: как вы думаете, что произойдёт если лёд при температуре 0 ⁰С занести в комнату температура в которой 0 ⁰С?

(Слайд 12) (вещество будет находиться одновременно в жидком и твёрдом состояниях, дальнейшего плавления или отвердевания происходить не будет). Для дальнейшего плавления необходим приток энергии.

При плавлении вещества энергия поглощается. Вещество получает энергию. (Слайд 13)

При кристаллизации вещество выделяет энергию в окружающую среду.

Поэтому обычно при снегопаде становится теплее. Среда нагревается от энергии, выделяющейся при кристаллизации. Это знают не все люди, но это хорошо известно многим птицам. Недаром их можно заметить зимой, во время мороза сидящими на льду, который покрывает реки и озёра. Из-за выделения энергии при образовании льда воздух над ним оказывается на несколько градусов теплее, чем в лесу на деревьях, и птицы этим пользуются.

Эксперимент: плавление льда, наблюдение за изменениями температуры льда (воды).

В пробирку помещаем нашу «физическую снегурочку». В течение нескольких минут мы будем наблюдать, какие изменения будут с ней происходить, как будет изменяться её температура с течением времени. Затем постараемся сделать выводы по проведённому эксперименту. Консультант (один из обучающихся) нам будет периодически сообщать время эксперимента, а мы будем фиксировать его в листах наблюдения.

Обсуждение результатов эксперимента: обучающиеся рассказывают о процессе плавления льда, о том, что при непосредственном плавлении температура не изменялась, изменение стало происходить только в момент, когда весь лёд превратился в воду.

При плавлении и кристаллизации температура вещества не изменяется. Лёд плавится, а вода кристаллизуется при температуре 0 ⁰С.

Построим график зависимости температуры от времени.

(Слайд 14) Парообразование – это процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное. Процесс парообразования играет немаловажную роль. Например, в жаркий летний день на берегу водоема намного прохладнее, чем в городской суете. Именно этим процессом обуславливается влажность воздуха, а значит и его охлаждение. Благодаря парообразованию происходит формирование климата на планете.

Слайд 15) Парообразование бывает двух видов – испарение и кипение. Испарение - парообразование, происходящее с поверхности жидкости при любой температуре. Кипение-парообразование, происходящее по всему объему жидкости при температуре кипения.

(Слайд 16) На скорость процесса парообразования влияют определенные условия:

1. площадь свободной поверхности – первая причина, влияющая на скорость парообразования.

2. температура вещества – вторая причина, влияющая на скорость парообразования.

3. плотность пара над поверхностью, с которой происходит парообразование, это третья причина, влияющая на его скорость.

4. род вещества – четвертая причина различной скорости парообразования.

При кипении происходит процесс парообразования по всему объему жидкости вследствие возникновения и всплытия на поверхность многочисленных пузырей насыщенного пара.

(Слайд 17) Кипение  происходит с поглощением теплоты. Большая часть подводимой теплоты расходуется на разрыв связей между частицами вещества, остальная часть - на работу, совершаемую при расширении пара.
В результате энергия взаимодействия между частицами пара становится больше, чем между частицами жидкости, поэтому внутренняя энергия пара больше, чем внутренняя энергия жидкости при той же температуре.

(Слайд 18) Во время кипения температура жидкости не меняется. Температура кипения зависит от давления, оказываемого на жидкость. Каждое вещество при одном и том же давлении имеет свою температуру кипения. При увеличении атмосферного давления кипение начинается при более высокой температуре, при уменьшении давления - наоборот.. Так, например, вода кипит при 100 °С лишь при нормальном атмосферном давлении. В горах, где атмосферное давление ниже, вода закипает при 89°С.

(Слайд 19) Конденсация – это процесс перехода вещества из газообразного состояния в жидкое. Благодаря конденсации идет дождь, выпадает роса.

(Слайд 20) Сублимация - это процесс перехода вещества из твердого состояния в газообразное. Например, из бабушкиного сундука пахнет нафталином. Современные сухие освежители воздуха работают по принципу сублимации.

(Слайд 21) Десублимация – переход вещества из газообразного состояния в твердое. Например, морозный рисунок на стекле образуется только в помещении с повышенной влажностью. Происходит кристаллизация паров воды.

Заключение.

А теперь, чтобы наша сегодняшняя героиня Снегурочка осталась нами довольна, давайте ответим на контрольные вопросы вопросы: (Слайд 22)

1. Можно ли в алюминиевом сосуде расплавить медь? (нет)

2. В каком состоянии находится золото при температуре 1000 ⁰С? (твёрдом)

3. Останется ли свинцовая проволока в твёрдом состоянии, если её опустить в расплавленный цинк? (нет)

4. Как изменится температура воздуха вблизи реки во время ледохода? (похолодает, понизится)

5. Как изменится температура воздуха во время снегопада? (потеплеет, повысится)

(Слайд 23) Объясните часто наблюдаемое вами явление.

(Слайд 24) Объясните данное явление, применяя полученные на занятии термины

Подведение итогов урока:

О чём мы сегодня говорили на занятии? Какие новые понятия изучены?

(Слайд 25) Домашнее задание: § 3.4 О.С.Габриелян. Химия для профессий и специальностей технического профиля.