Урок физики в 7 классе "Атомы и молекулы. Диффузия"

Тема: Атомы и молекулы. Движение молекул. Диффузия.

Цели урока:

Образовательная

- Дать определение атомов и молекул, рассказать о движении молекул, показать явление диффузии в жидкостях и газах.

Развивающая

- Развивать у учащихся внимание, речь, логическое мышление.

Воспитывающая

- Воспитывать у учащихся аккуратность и дисциплинированность на уроках физики.

Тип урока: комбинированный урок.

Наглядность: таблица.

1. Орг. момент (2-3 мин)

2. Опрос домашнего задания(6-8 мин)

3. Объяснение новой темы (17-19 мин)

4. Закрепление новой темы (8-10 мин)

5. Домашнее задание (2-3 мин)

6. Итоги урока (1-2 мин)

Ход урока.

I. Орг. момент.

II. Опрос домашнего задания.

III. В окружающем нас мире встречаются бесчисленное множество естественных, а также полученных искусственным путем веществ и тел. Возникает вопрос, из чего же состоит это множество веществ и тел?

Научные исследования дали точной ответ и этот вопрос.

Ученые Древней Греции предполагали, что все вещества состоят из мельчайших частиц. Такие частицы Демокрит назвал атомами. Правильность предположения Демокрита о строении вещества на практике была доказана в 19-20 веках. Однако в начале 20 века стало известно, что и атомы делимы, они состоят из еще более мелких частиц.

Все вещества, встречающиеся в мире, имеют в своем составе атомы и молекулы всего лишь 92 элементов. И только благодаря различному соединению между собой атомов этих элементов обеспеченно разнообразие всех веществ.

На основе соединения нескольких атомов образуется молекула. Молекулы разных веществ не похожи друг на друга, поэтому строение и свойства различных веществ разные.

С названиями элементов вы ознакомитесь в старших классах на уроках химии. Самый легкий из них водород, а самый тяжелый – уран. 99% веществ, встречающихся в бесконечных просторах космоса, состоит из атомов водорода и гелия. По мнению ученых, на 10 000 атомов водорода приходятся 500 атомов гелия и только один атом других эле­ментов. Нельзя объяснить многообразие веществ в природе только соединением атомов различных элементов в молекулы. Можно получить вещества из атомов одного и того же элемента, отличающиеся по своим свойствам. Например, очень мягкий графит и самое твердое в природе вещество - алмаз состоят только из атомов углерода. А отличие в их свойствах связано с различным порядком расположения атомов углерода. Так, в мягком графите каждый атом углерода связан с тремя другими атомами углерода. В результате такой связи образуются шестиугольные чешуйки, расположенные послойно (см. рис. 21). Слоистые чешуйки легко сдвигаются относительно друг друга.

Каждый атом углерода в кристалле алмаза образует особо прочные связи с четырьмя другими атомами углерода (см. рис. 22). Самый крупный на Земле чистый алмаз найден в 1905 году в Южной Африке. Этот алмаз, названный Куллинаном, имел массу 621,2 г. Из него было изготовлено 105 бриллиантов.

Молекула - это наименьшая частица данного вещества, характеризующая его свойства.

Порядок расположения атомов и молекул в кристалле, их общий вид можно наблюдать с помощью современных электрон­ных микроскопов и ионных проекторов. Электронные микро­скопы могут увеличить мельчайшие частицы в сотни тысяч раз, а ионные проекторы увеличивают их в миллионы раз.

Чтобы представить себе размер молекулы, сравните: во сколько раз яблоко средней величины меньше земного шара, во столько же раз молекула меньше яблока. В 1 мм³ водорода при нормальных условиях содержится 27 000 000 000 000 000 = 2,7*10¹⁶ молекул.

В заключение можно сказать: атом - наименьшая частица элемента, молекула - наименьшая частица вещества. Тела состоят из различных веществ.

1. Многочисленные опыты, проведенные с газами, жидко­стями и твердыми телами, показали, что частицы, из которых состоят эти тела, находятся в непрерывном движении. Напри­мер, если в комнату внести вещество с резким запахом, то его запах распространится по всей комнате. Отсюда можно сделать предположение, что мельчайшие частицы тела находятся в не­прерывном движении. Однако правильность или ошибочность научных предположений нужно проверить с помощью опытов.

Например, если посмотреть на полосу света, проникающую через щель в темную комнату, то можно увидеть, что мельчай­шие частицы, имеющиеся в составе воздуха, находятся в беспо­рядочном непрерывном движении. Эти частицы, участвующие в броуновском движении, конечно же, не являются молекула­ми. Однако невидимые глазу многочисленные молекулы и ато­мы воздуха, находясь в непрерывном беспорядочном движении, постоянно ударяются об эти частицы, заставляя их беспорядоч­но двигаться.

Таким образом, беспорядочное движение частиц, содержа­щихся в воздухе, является следствием непрерывного движения молекул и атомов.

В том, что частицы жидкости также находятся в движении, можно убедиться на примере следующего опыта. В стеклянный сосуд наливают раствор медного купороса (сульфата меди). Сверху в раствор очень осторожно наливают чистую воду. В на­чале опыта можно увидеть четкую границу между темно-голу­бым раствором и прозрачной водой (рис. 29, а). Через несколь­ко дней граница, отделявшая одну жидкость от другой, исчезает, в сосуде образуется раствор одного цвета (рис. 29, в). Отсюда мы делаем вывод, что молекулы жидкостей, находящиеся в покоящемся сосуде, движутся непрерывно и беспорядочно.

Взаимное проникновение соприкасающих­ся веществ из-за беспорядочного движения их молекул и атомов называется диффузией. Диффузия в переводе с латинского языка означа­ет растекание, распространение.

Явление диффузии имеет место и в твердых телах. Было замечено, что хорошо отшлифован­ные пластины свинца и золота, положенные друг на друга, через 5 лет как будто «сростались». Ока­зывается, при комнатной температуре частицы зо­лота и свинца взаимно проникают друг в друга на расстояние 1 мм.

Диффузия имеет большое значение в быту, в природе, в жизни человека и животных. Например, кислород из воздуха, проникая в воду благодаря диффузии, поступает в организм животных, обитающих в воде. Точно таким же путем кислород из воздуха проникает в организм через кожу человека. Вот почему чистота кожи человека положительно влияет на его здоровье.

Благодаря диффузии питательные вещества поступают из же­лудка и кишечника в кровь человека и животных, далее разно­сятся кровью по всему организму. Явление диффузии способ­ствует проникновению в организм человека и болезнетворных микробов, ядовитых веществ (табачный дым, молекулы спирта и наркотики), нанося огромный вред его здоровью. Поэтому со­блюдать чистоту окружающей среды, защищать свой организм от вредных воздействий ядовитых и психотропных веществ -залог здоровья каждого человека.

Явление диффузии имеет место и при спайке металлов и дру­гих веществ. В условиях нагревания диффузия происходит быс­трее, т.к. возрастает скорость движения частиц.

Из вышесказанного вытекает следующий вывод: частицы, из которых состоят газообразные, жидкие и твердые тела, располагаются на определенном расстоянии друг от друга и находятся в непрерывном движении, потому что большую часть объема тела занимает свободное пространство. Атом также имеет «огромное» свободное пространство. Чтобы представить величину этого пространства, предположим, что ядро атома за­нимает объем, равный объему вишни, тогда орбиты электронов, вращающихся во внешней оболочке атома, имеют размер фут­больного поля (рис. 30). Ядро настолько мало, что занимает всего лишь 1/1 000 000 000 000=10^-12 часть атома.

Охлаждение воздуха, таяние льда, кипение воды, плавление металлов, конденсация газов - все это от­ражает изменения теплового состояния тел.

Физическая величина, характеризующая степень теплового состояния тела, называется темпера­турой.

Температуру тела измеряют термометром. На рис. 31 показан термометр, широко распространенный в быту. Температуру тела измеряют в градусах Цель­сия (°С). В научных исследованиях, как правило, ис­пользуют кельвины (К). Нулевой уровень Цельсия со­ответствует температуре таяния льда. Нулевой уровень Кельвина равен -273°С. Это число примерно соответ­ствует точке сжижения (затвердевания) гелия.

Многочисленные опыты подтверждают, что из­менение температуры тел связано с изменением скорости дви­жения молекул, из которых состоят эти тела. Например, сахар и соль быстрее растворяются в горячей воде, чем в холодной, так как молекулы горячей воды, двигаясь быстрее молекул хо­лодной воды, чаще ударяются о частицы сахара, что способству­ет более быстрому его растворению. Точно так же, если два ме­талла соприкасаются друг с другом, то они крепко припаивают­ся друг к другу, т.к. при высокой температуре скорость движе­ния молекул увеличивается и взаимное проникновение частиц металлов возрастает. Это явление кузнецы используют при об­работке металлов и изготовлении различных кованых изделий.

На основании результатов опыта можно сделать вывод: чем больше скорость движения молекул тела, тем выше его тем­пература.

Закрепление новой темы вопросы на стр. 47, 51.

1. Домашнее задание § 14-15.

2. Итоги урока