Что влияет на свойства тела из каких частиц оно состоит

Цели урока:

1. Обобщить и систематизировать знания о телах природы и сформировать знания учащихся о свойствах тел.
2. Развивать память, мышление.

Задачи:

1. Научить различать естественные и искусственные тела, разнообразные формы тел.
2. Научить измерять массу тел при помощи электронных весов.

Оборудование: мяч, кубик-Рубика, коробка, цветок, кубик из пенопласта, колба, электронные весы, алюминиевые пластинки, геометрические фигуры, магниты.

Ход урока

I. Организационный момент:

а) взаимное приветствие;

б) отметка отсутствующих;

Вступительное слово.

Здравствуйте, ребята. На предыдущих уроках мы говорили с вами о природе и сегодня продолжим разговор о ней.

Вопрос: Вспомните, что такое природа?

Ответ: Природа – это всё многообразие окружающего нас мира, всё, что возникло естественным путём.

Человеку всегда было присуще замечательное свойство – любознательность, непреодолимая тяга познавать окружающий мир, исследовать его, постигать суть явлений, в нём происходящих. И это ему удавалось и удаётся при помощи различных научных методов.

Вопрос: Какие методы изучения природы вам известны?

Ответ: Наблюдение и эксперимент.

Вы знаете, что наблюдение и эксперимент взаимосвязаны. В ходе наблюдения за каким-либо явлением или событием, человек тщательно записывает все изменения, происходящие с телами, затем высказывает гипотезу о том, как происходит явление, о причинах, его вызывающих. Правильность гипотезы проверяет экспериментально.   Потом делает выводы. При этом использует специальные слова – термины. Что же такое «термин»?

Термин – это слово или сочетание слов, точно обозначающее определённое понятие. (В листочках записывают определение термина). (Приложение 1, слайд № 2).

Вопрос: Посмотрите вокруг и скажите, что вас окружает?

Ответ: Вокруг нас расположены парты, стулья, книги, ребята и т. д.

Вопрос: Правильно, нас окружают различные предметы. Каким термином учёные называют все предметы?

Ответ: Телами.

Вопрос: Когда вы читаете или слышите слово «тело», что вы представляете?

Ответ: Тело человека, животного.

В словаре Ожегова есть такое значение: «Тело – организм человека или животного в его внешних и физических формах». Но у этого слова есть и другое значение.

Телами называют все предметы, окружающие нас.

II. Изучение нового материала.

Природа состоит из огромного количества разнообразных тел. Сегодня на уроке мы продолжим изучать тела.

Цель нашего урока – выяснить, какими свойствами обладают тела? Что такое свойства тел?

Ответ: Свойства тела – это признаки, по которым тела отличают друг от друга.

Вы знаете, что среди бесчисленных и разнообразных тел природы есть тела естественные, которые созданы природой, и ещё есть тела, сделанные человеком. Их называют искусственными.

Вопрос: Посмотрите на картинки и назовите тела, которые относятся к первой группе.

Ответ: Дерево, трава, камень, Солнце, бабочка и другие.

Вопрос: Назовите тела, которые относятся ко второй группе.

Ответ: Карандаш, книга, ручка, стол, сумка и другие.

Вопрос: Посмотрите на картинкии скажите, на какие ещё две группы делятся тела?

Ответ: Тела делятся на живые и неживые.

Вопрос: Приведите примеры живых и неживых тел природы.

Ответ: Живые: растения, животные. Неживые: камень, Луна.

Первое свойство тел – это деление на живые – неживые.

На доске записана тема урока, затем при помощи магнита прикрепляем листочки со свойствами тел (слайд № 3).

На доске:

Другие свойства тел попробуем узнать, отгадав загадки (слайд № 4).

Загадки.

1. Чудо-юдо – великан
   На спине везёт фонтан.
   (кит)
2. Чернокожий карапуз
   Не по росту тянет груз.
   (муравей)

Вопрос: Как вы думаете, о каком свойстве тела говорится в этих загадках?

Ответ: О размере, длине тела? Что же такое размер тела?

Размер – величина предмета, масштаб какого-нибудь явления (слайд № 5).

Размер тела находят при помощи линейки, сантиметровой ленты. Итак, второе свойство тела – это размер.

На доске:

А теперь послушайте другие загадки (слайд № 6).

1. Блинчик плавает живой –
   Он с хвостом и с головой.
   (камбала)
2. Шар воздушный, золотой
   Над рекой остановился,
   Покачался над водой,
   А потом … за лесом скрылся!
   (солнце)

Вопрос: О каком ещё свойстве тела говорится в загадках?

Ответ: О форме тела (слайд № 7).

Форма (лат. forma) – внешнее очертание, наружный вид, контуры предмета.

Посмотрите на предметы, находящиеся на столе. С одной стороны расположены геометрические фигуры, с другой – тела. Какой они формы? (На столе находятся футбольный мяч (шар), гранит (без формы), карандаш (цилиндр), коробка от мела (прямоугольный параллелепипед), книга (прямоугольный параллелепипед), кубик-Рубика (куб), треугольная пирамидка-Рубика (тетраэдр), колба (конус), гайка (шестиугольная призма), цветок (без формы)).

Обратите внимание на то, что одни тела имеют правильную геометрическую форму, другие неправильной формы.

Ребята, вспомните, какие тела правильной геометрической формы вы уже видели?

(На слайде № 7 фотографии или рисунки предметов с разнообразными формами).

А теперь посмотрите ещё раз на предметы, лежащие на столе и скажите, какое ещё свойство тела мы с вами не назвали? Опишите мяч. Какой он?

Ответ: Круглый, синий или голубой (или другого цвета).

Четвёртое свойство тел – это цвет.

На доске:

Кроме размера, формы, цвета тела обладают и другими характеристиками. Поговорим об одной из них. Посмотрите внимательно на стол. На столе лежат два кубика. Один из пенопласта, а другой сделан из пластмассы. Они одинаковые по размеру и форме, но между ними есть отличие.

Вопрос: Как вы думаете, чем друг от друга отличаются данные кубики?

Ответ: Они отличаются массой.

Правильно, каждое тело обладает массой. А знаете ли вы, в каких единицах измеряется масса? За единицу массы принят килограмм. Международный образец (эталон) килограмма хранится во Франции в городе Севре. С этого образца с большой точностью изготовлены копии для других стран. За единицу массы (килограмм) была принята платиноиридиевая гиря в форме цилиндра диаметром и высотой 39 мм. Она храниться под двумя стеклянными куполами, из которых выкачан воздух. Это делается для того, чтобы сплав не соединился с воздухом. В противном случае масса гири может значительно увеличиться.

Для измерения массы любого тела используют весы (слайд № 8).

Вопрос: Какие весы вам известны?

Ответ: Механические, электронные.

Посмотрите на экран (фотографии различных весов).

У нас тоже есть весы. Одни электронные, другие рычажные. На столе у вас лежат электронные весы. Они могут измерить только массу тел до 200 грамм. В синих штативах (коробочках) находятся пластинки из пенопласта и алюминия. Вам нужно будет измерить массу этих пластинок. Для этого необходимо достать весы из коробочки, поставить на стол, затем нажать на красную кнопку и подождать, пока не появиться два нуля. Потом взять поочерёдно пластинки и измерить их массу, результаты занести в листочек. Сформулируем цель лабораторной работы: определить массу пенопластовой и алюминиевой пластинок и сделать вывод о том, какое тел больше весит. Выполняйте работу, а затем полученные данные впишите в таблицу, сделайте вывод.

На следующем уроке мы с вами будем учиться измерять массу тел при помощи рычажных весов.

Итак, подведём итог. О каких свойствах тел вы узнали на этом уроке?

Ответ: Мы узнали, что тела бывают живыми и неживыми, естественными и искусственными, обладают разной формой, цветом, размером и массой.

На доске:

Вопрос: Ребята, как вы думаете, мы изучили все свойства тел?

Мы с вами сегодня не вспомнили ещё об одном свойстве. Как вы думаете, о каком свойстве мы не сказали? Это свойство тела всегда очень интересует врача. Когда мы заболевшие приходим на приём к врачу, то он всегда интересуется температурой тела заболевшего. Вы знаете, какая температура тела человека считается нормальной? (36,6 ºC) Температура измеряется в градусах по Цельсию (по фамилии шведского астронома и физика Андерса Цельсия).

Шкала Цельсия, температурная шкала, в которой 1 градус (1 °С) равен 1/100 разности температур кипения воды и таяния льда при атмосферном давлении, точка таяния льда принята за 0 °С, кипения воды — за 100 °С. Предложена в 1742 году А. Цельсием.

Как человеческое тело и другие тела обладают температурой. Например, какая может быть температура у кусочка льда? Нуль градусов или меньше. Для измерения температуры тела человека используют ртутный или электронный термометр (слайд № 9).

На доске:

Все написанные на доске свойства являются неотъемлемыми признаками тела как научного понятия. Теперь с вами мы можем дать полное определение тела (слайд № 10).

Тело — объект природы или рукотворного мира, обладающий определенной формой, цветом, массой, размером, температурой.

В науке чаще используется понятие «физическое тело».

III. Закрепление материала

1. Дидактическая игра «Внимание — физическое тело!».

Учитель произносит различные слова, обозначающие тела и явления. Ребятам нужно хлопать, услышав название тела.

Слова: закат, радуга, дождь, дерево, извержение вулкана, книга, медведь, линейка, восход солнца, часы, шкаф, гром, мяч, молния, Солнце, землетрясение, лягушка.

2. Работа с художественным текстом «Василий Прекрасный».

Задача детей — выделить признаки кота Василия как физического тела (написана текст на листочках).

Кот Василий (для близких и родных просто Васяня) был очень упитанным и по форме напоминал пирамиду Хеопса, если сидел, и бочонок для меда, если стоял. От кончика носа до кончика хвоста в нем было 92 см. Его полосатая спина плавно переходила в оранжево-жёлтый живот.

Василий был ласковым, терпеливым, любвеобильным, чистоплотным, умел поднимать настроение и улучшать самочувствие хозяина. Славился он и тем, что только однажды поймал мышь. Но когда вес его перевалил за 7 кг, охотничьи инстинкты в нем уснули навсегда, и не стало для него занятия лучше, чем вздремнуть на руках хозяина. От спящего на руках кота исходит такое тепло и рождается такое умиление. Это потому, что нормальная кошачья температура +38-39,5 °С.

IV. Выставление оценок за урок.

V. Задание на дом. § 11 (нарисовать на альбомных листах разные по форме и размерам тела или придумать ребусы о телах, заполнить рабочую тетрадь при помощи листочков.)

Приложение 2

Продолжительность учебного занятия: 90 минут

Тип учебного занятия: урок объяснения нового
материала

Форма учебного занятия: урок – презентация

Цели:

Образовательные:

• Раскрыть основные свойства кристаллических и
  аморфных тел и зависимость этих свойств от
  внутреннего строения тел; отработать понятия
  “изотропия и анизотропия”, “полиморфизм”.
• Рассмотреть количественные характеристики
  механических свойств тел.
• Ознакомить учащихся с различного вида
  деформациями твердого тела и их
  характеристиками.
• Сформулировать закон Гука.
• Объяснить физический смысл модуля упругости.

Развивающие:

• Сформировать познавательные умения сравнения,
  классификации (кристаллов), анализа и
  установления причинно-следственных связей между
  внешними признаками, свойствами и внутренним
  строением кристаллических и аморфных тел.

Воспитательные:

• а) мировоззренческие – углубить представления
  учащихся о веществе как одном из видов материи на
  примере свойств кристаллических и аморфных тел;
• б) практические – показать использование
  кристаллов в технике, в создании новых
  материалов.

Оборудование: Компьютер, коллекция уральских
камней (минералов), штатив, кусок резины, линейка,
груз, модель для демонстрации видов деформации.

Ход урока

I. Орг. момент. Мотивация.

Мы живем в мире, в котором большая часть веществ
находится в твердом состоянии. Мы пользуемся
различными механизмами, инструментами,
приборами. Мы живем в домах и квартирах. Имеем
мебель, бытовые приборы, современнейшие средства
связи: радио, телевидение, компьютеры и т.д. А ведь
все это твердые тела. С физической точки зрения,
человек – твердое тело. Так что же такое твердые
тела? (Слайд 1,2)

II. Объяснение нового материала.

Существует два вида твердых тел: кристаллические
и аморфные. (Слайд 3)

В природе наиболее часто встречаются твердые
тела, имеющие форму правильных многогранников –
кристаллы. (Слайд 4)

Демонстрация кристаллов. (Слайд 5,6,7,8)

Коллекция уральских камней. (Слайд 9)

Если рассматривать при помощи лупы или
микроскопа крупинки сахара, соли, медного
купороса и т.п., то можно заметить, что они
ограничены плоскими, как бы шлифованными
гранями. Наличие таких естественных граней
является признаком нахождения вещества в
кристаллическом состоянии. (Слайд 10)

Для кристаллических тел характерна анизотропия.
(Слайд 11)

Анизотропия – неодинаковость свойств
кристаллов по разным направлениям.

Например, при нагревании кристалл может
расширяться по-разному в разных направлениях, а
некоторые (например, графит) в одном направлении
при нагревании расширяются, а в другом –
сжимаются. Оптические и электрические свойства
кристаллов также зависят от направления
(например, скорость света по разным направлениям
может быть различной). Скорость роста кристалла
(когда он образуется из расплава или
пересыщенного раствора) по разным направлениям
также различна. Если бы он рос по всем
направлениям с одинаковой скоростью, то всегда
получалось бы тело в форме шара.

Очень многие тела одинакового химического
состава в кристаллическом состоянии в
зависимости от условий могут существовать в двух
или более разновидностях. Это свойство
называется полиморфизмом (многоформностью).
Особо важное значение для техники имеет
полиморфизм углерода – углерод кристаллизуется
в двух модификациях: графит и алмаз. Графит –
мягкий материал матово-черного цвета. Из него,
например, изготавливают грифели карандашей.
Алмаз – это прозрачный и очень твердый кристалл.
При температуре около 1500С (при нагревании в
вакууме) алмаз превращается в графит. Чтобы
графит превратить в алмаз, его нужно нагреть до
20000С под давлением 1010Па. В настоящее
время освоено промышленное производство
искусственных алмазов. Искусственные алмазы
широко применяются в различных режущих
инструментах. (Слайд 12)

Не все твердые тела – кристаллы. Существует
множество аморфных тел (от греческого слова amorphos
– бесформенный). (Слайд 13)

У аморфных тел свойства по разным направлениям
одинаковы, они, как говорят, изотропны (греч.
“изос” – одинаковый, “тропос” – направление).
Примерами аморфных тел являются стекло (Слайд
14 – скрытый), всевозможные смолы – янтарь.

У аморфных тел в расположении молекул нет
определенного порядка, т.е. отсутствует
кристаллическая структура. В кристаллах они
расположены в определенном порядке,
следовательно, твердые тела, кристаллы имеют
кристаллическую решетку.

Аморфные тела при низких температурах по своим
свойствам напоминают твердые тела. У аморфных
тел нет определенной температуры плавления. (Слайд
15)

Может показаться, что кристаллических тел
очень мало. Но это не так. Подавляющее
большинство твердых тел, в том числе все металлы
и большинство минералов, являются кристаллами.
Но обычно их кристаллические свойства не
проявляются. Тело полностью обнаруживает свои
кристаллические свойства, если оно является
монокристаллом, т.е. во всем объеме имеет единую
кристаллическую решетку (“моно” – один, единый). (Слайд
16)

Но в большинстве же случаев твердые тела
состоят из множества сросшихся маленьких
кристалликов, ориентированных беспорядочно. Их
называют поликристаллами (“поли” – много).
Поликристаллическими являются все металлы и
минералы. В отличие от монокристаллов
поликристаллы изотропны, т.е. их свойства
одинаковы во всех направлениях. (Слайд 17)

Почему одно и то же вещество (сахар, например)
может быть и кристаллом и аморфным телом?

Ответ на этот вопрос учащиеся дают на основе
анализа графика зависимости температуры
плавления от количества выделившейся теплоты.
Учащиеся отмечают, что при нагревании
кристаллические решетки не разрушаются, а при
температуре плавления связи между частицами
кристаллической решетки нарушаются и происходит
ее разрушение, вещество при этом теряет свойства
анизотропии и становится изотропным.

В целях систематизации изучаемого материала по
ходу беседы учащиеся заполняют таблицу
“Кристаллические и аморфные тела” (табл. 1).

Таблица 1

Деформация – это изменение размеров и формы
тела под действием силы.

При деформации возникает сила упругости, она
направлена в сторону, противоположную
направлению частиц тела при деформации. Но не
всегда деформация приводит к появлению сил
упругости. Пластичные тела не восстанавливают
своей формы после прекращения действия силы. То
есть существует упругая и пластическая
деформации.

Упругая деформация – это деформация, при
которой после прекращения действия силы размеры
и форма тела восстанавливаются (например,
пружина).

Пластическая деформация – это деформация,
при которой после прекращения действия силы тело
не восстанавливает свою первоначальную форму и
размеры (например, пластилин).

Фронтальная лабораторная работа “Наблюдение
упругих и пластических деформаций тел”

Приборы и материалы: 1) резина
ученическая (ластик); 2) полоска резинки; 3) кусок
пластилина.

Ход работы

1. Растяните, затем согните ластик.

Ответьте на вопросы:

– Как направлены силы, действующие на ластик при
его растяжении и сжатии?

– Как направлена сила упругости, возникающая в
ластике при деформации, относительно
направления смещения его частиц?

2. Изогните ластик. В каких слоях ластика
возникли деформации растяжения, а каких –
сжатия?

3. Скрутите ластик. Из каких деформаций состоит
деформация кручения?

4. Подвергните деформации сжатия кусок
пластилина. Восстанавливается ли его форма после
снятия нагрузки?

5. Подвергните деформации растяжения полоску
резинки. Восстанавливается ли ее форма после
снятия нагрузки?

Учащиеся называют виды деформаций и приводят
примеры. (Слайд 18)

Какие виды деформаций испытывает человеческое
тело?

Сообщение учащегося:

Человеческое тело испытывает достаточно
большую механическую нагрузку от собственного
веса и от мышечных усилий, возникающих во время
трудовой деятельности.

Интересно, что на примере человека можно
проследить все виды деформации. Деформации
сжатия испытывает позвоночный столб и нижние
конечности и покровы ступни. Деформации
растяжения – верхние конечности, связки,
сухожилия, мышцы. Деформации изгиба –
позвоночник, кости таза. Деформация кручения –
шея при повороте головы, туловище в пояснице при
повороте.

Рассмотрим удлинение стержня. (Слайд 19)

L0 – первоначальная длина стержня;

L – длина стержня под действием нагрузки;

S – площадь поперечного сечения стержня;

F- деформирующая сила;

–
напряжение, возникающее в стержне.

Напряжение – это сила, приходящаяся на
единицу площади поперечного сечения.

L – L0 = ?L – абсолютное удлинение
стержня к первоначальной длине.

– относительное
удлинение – удлинение каждого метра
первоначальной длины.

Например, L0 = 3м; L =
6см = 0,06м; =

= – закон Гука

При малых деформациях относительное удлинение
пропорционально приложенному напряжению. (Слайд
20)

Е – модуль Юнга – модуль упругости.

Сформулируем физический смысл модуля Юнга.

Пусть относительное удлинение = 1; тогда = 2; L = 2L0,
следовательно, Е = .

Модуль Юнга численно равен приложенному
напряжению при = 1.

Модуль Юнга – это напряжение, при котором
первоначальная длина увеличивается в 2 раза.

–
напряжение; {E} = {} = {Па}

Если напряжение превысит определенную для
данного материала величину, то после прекращения
действия силы тело не восстановит своей
первоначальной формы. Это напряжение называют
пределом упругости.

Закон Гука выполняется лишь до тех пор, пока
напряжение в материале не превысило предел
упругости.

Предел прочности – минимальное напряжение, при
котором происходит разрыв тела.

пр – предел
прочности.

Отношение предела прочности к допускаемому
напряжению называют запасом прочности (n).

n = .

Рассмотрим график зависимости абсолютного
удлинения от величины деформирующей силы
(диаграмма растяжения). (Слайд21)

Материалы, у которых область текучести
значительна, могут без разрушения выдерживать
большие деформации. Такие материалы называют пластичными
(пластилин, медь, золото).

Если же область текучести материала почти
отсутствует, он без разрушения может выдерживать
лишь небольшие деформации. Такие материалы
называют хрупкими (стекло, кирпич, бетон, чугун).
(Слайд 21)

Описывая строение кристаллов, мы до сих пор
пользовались их идеальными моделями. Отличие
реальных кристаллов от идеальных состоит в том,
что реальные кристаллы не обладают правильной
кристаллической решеткой. В них всегда
встречаются нарушения строгой периодичности в
расположении атомов. Эти нарушения называют дефектами
в кристаллах. (Слайд 22)

Дефекты образуются в процессе роста кристаллов
под влиянием теплового движения молекул,
механических воздействий, облучения потоками
частиц, из-за наличия примесей.

Точечные дефекты. Такие дефекты возникают
при замещении одного из атомов кристаллической
решетки атомом примеси (а), внедрения атома между
узлами решетки (б) или в результате образования
вакансий – отсутствия атома в одном из узлов
решетки (в). (Слайд 22). Наличие точечных
дефектов в кристалле сильно влияет на его
свойства.

В настоящее время знания о кристаллах и их
дефектах достигли такого уровня, что можно точно
предсказать, какова может быть прочность
различных материалов. Разработаны принципы
проектирования материалов с заранее заданными
свойствами. А это чрезвычайно важно для создания
сверхзвуковых самолетов, космических ракет,
дешевых и прочных автомобилей, тракторов и т.д.
Появилась возможность повышения прочности
материалов и тем самым уменьшения веса машин и
механизмов, увеличения их надежности.

Применение кристаллов

Применения кристаллов в науке и технике очень
разнообразны. Около 80% всех добываемых природных
алмазов и все искусственные алмазы используются
в промышленности.

Алмазные инструменты применяются для
обработки деталей из самых твердых материалов,
используются в буровых инструментах при
разведке и добыче полезных ископаемых. Алмазы
служат опорными камнями в хронометрах высшего
класса для морских судов и в других особо точных
приборах. На алмазных подшипниках не
обнаруживается никаких следов износа даже после
25 000 000 оборотов. (Слайд 23,24)

Исключительная роль выпала на долю кристаллов
в современной электронике. Большинство
полупроводниковых электронных приборов
изготовлено из кристаллов германия или кремния. (Слайд
25)

Новая область для широкого применения рубинов
в научных исследованиях и в технике открылась с
изобретением рубинового лазера – прибора, в
котором рубиновый стержень служит мощным
источником света, испускаемого в виде тонкого
светового пучка. (Слайд 26)

Сообщения учащихся:

Композиционные материалы (железобетон,
железографит, стеклопластик, коллаген). (Приложение 1).

III. Закрепление материала. (Слайд 27,28)

1. Какими свойствами обладают кристаллические
тела?

2. Какими свойствами обладают аморфные тела?

3. Почему в природе не бывает кристаллов
шарообразной формы? (Вследствие анизотропии
роста.)

4. Почему в таблице температур плавления
различных веществ нет температуры плавления
стекла? (Стекло – аморфное тело и не имеет
определенной точки плавления.)

5. Что называют деформацией?

6. Какого вида деформации испытывают:

А) ножки скамейки (сжатие);

Б) сиденье стула (изгиб);

В) натянутая струна гитары (растяжение);

Г) винт мясорубки (кручение);

Д) сверло (кручение и сжатие);

Е) зубья пилы (сдвиг).

IV. Решение задач. (Слайд29)

Задача:

Какой диаметр должен иметь стальной трос
подъемного крана, если максимальная масса
поднимаемого груза равна 10 т? предел
прочности стальной проволоки 8,5 108 Па, запас
прочности должен быть равен 6.

Ответ: 3 см.

Задача:

Чему равно абсолютное удлинение стального
троса длиной 10 м и площадью поперечного сечения
3см2 при подвешивании на него груза массой 6 т?
Модуль упругости стали равен 2 1011Па.

Ответ: 1 см.

V. Итоги урока. (Слайд 30-33).

VI. Домашнее задание. (Слайд 34).

• Параграфы 73,74. (Мякишев Г.Я. Физика: учеб. для 10 кл.