Введение

Строение веществ - сквозная тема школьных курсов физики и химии. Учащиеся получат более глубокие и прочные знания о строении веществ, изучая эту тему в систематической, конкретной связи обоих курсов. При этом тема станет более доступной учащимся.

При изучении химии учащиеся овладевают знаниями о строении веществ на двух уровнях: в VII классе - на уровне атомно-молекулярной теории, в VIII классе - на основе учения о сложном строении атомов. Наибольшие трудности связаны с переходом с первого уровня усвоения на второй, так как на данном этапе обучения познакомить учащихся с волновыми свойствами электронов не представляется возможным.

1. Изучение строения веществ в курсе химии с опорой на курс физики

Атомно-молекулярная теория

В VI классе, изучая на уроках физики тему «Первоначальные сведения о строении веществ», учащиеся впервые получают экспериментально обоснованные знания о молекулярном строении веществ: вещества состоят из отдельных мельчайших частиц - молекул, молекулы одного и того же вещества одинаковы, молекулы разных веществ отличаются друг от друга, молекулы непрерывно движутся, между ними существует взаимное притяжение, при большом сближении они отталкиваются друг от друга, известны массы молекул всех веществ. Учащиеся узнают также (см. § 9 учебника физики), что молекулы веществ состоят из атомов, например молекулы воды - из атомов водорода и кислорода. Приступая к изучению строения веществ в курсе химии, учащиеся сначала воспроизводят знания, полученные на уроках физики (полезно вновь обратиться к соответствующему материалу учебника физики).

Учитель химии на первых же уроках, определяя содержание химических наук, подчеркивает, что как физика, так и химия изучают вещества, их свойства и превращения, но физики ведут свои исследования на уровне молекулярного строения веществ, а химики - на атомном уровне. Таким образом формируются правильные теоретические представления о родстве физики и химии и о дифференциации этих наук (не на различии эффектов, сопровождающих физические и химические явления). Эти самые первые представления играют большую роль в формировании у учащихся материалистического мировоззрения.

Из курса химии, используя большой экспериментальный материал, учащиеся узнают, что атомы одного и того же вида одинаковы, но отличаются от атомов других видов, атомы могут различным образом соединяться друг с другом, образуя молекулы простых и сложных веществ. При химических реакциях происходит перегруппировка атомов, но сами атомы не изменяются: атомы - это химически неделимые частицы. Их массы очень малы. Важно, чтобы все эти знания не были книжными, чтобы учащиеся овладевали ими постепенно, проводя, по возможности самостоятельно, многочисленные химические реакции и привыкая обдумывать, что стоит за внешними проявлениями, сопоставлять их с явлениями, происходящими в микромире. Только при этом условии начинается формирование химического мышления учащихся.

Материал, изученный в курсах физики и химии, используется при изучении химических свойств кислорода, водорода и ряда других веществ, классификации веществ. Постепенно, углубляясь в познание атомно-молекулярной теории, учащиеся в VIII классе подводятся к выводу (по возможности самостоятельному) периодического закона химических элементов в той формулировке, которая дана Д.И. Менделеевым.

Первый этап изучения химии заканчивается - химия предстает перед учащимися как наука теоретическая, глубоко проникающая в тайны мироздания, сочетающая методы теоретического исследования (пример - подвиг Д.И. Менделеева) с экспериментальным изучением веществ, с количественными расчетами. Следующий этап должен привести учащихся к познанию периодического закона химических элементов на уровне учения о сложном строении атомов.

Строение атомов

Так же как изучение в курсе химии атомно-молекулярного учения, изучение строения атомов начинается с воспроизведения знаний, полученных учащимися в VII классе при изучении темы «Электричество» в курсе физики (особенно важны § 117-120 учебника физики).

Учащиеся узнали, что существуют частицы вещества, во много раз меньше атомов водорода, - электроны: масса электрона равна 9,1-10^-28 г. Масса электрона в 1837 раз меньше массы атома водорода. Эта частица вещества имеет самый маленький заряд электричества, далее уже неделимый, а именно минус 1,6-10^-19 Кл.

Важно из урока химии вспомнить знаменитый опыт Эрнеста Резерфорда, рассмотренный учащимися при изучении физики. Именно этим опытом было установлено, что в центре атома любого вещества находится ядро, несущее положительный заряд, вокруг ядра движутся отрицательно заряженные частицы - электроны. Все ядра атомов данного элемента имеют одинаковый заряд. Химические элементы отличаются друг от друга зарядом ядер атомов.

Заряды ядер атомов многих элементов определены посредством изучения рентгеновских лучей в 1913 г. английским физиком Генри Мозли. Оказалось, что элементы в периодической системе Д.И. Менделеева расположены в порядке возрастания зарядов ядер атомов. Следовательно, заряд ядра определяет индивидуальное данного элемента, все его химические свойства. Заряд ядра, выраженный в единицах заряда электрона, называется порядковым или атомным номером элемента и обозначается символом Z. В периодической системе элементов рядом с знаком элемента кроме относительной атомной массы записывается порядковый номер элемента. Всех химических элементов известно сейчас 105. Их порядковые номера растут от 1 у водорода до 105 у нильсбория.

Атомы электронейтральны. Следовательно, ядра атомов окружены таким числом электронов, каков положительный заряд ядра. Они образуют электронную оболочку атома. Учащиеся вычисляют, сколько электронов входит в состав электронной оболочки атома, если заряд ядра равен, например, 32-10~^1в Кл.

Из курса физики учащиеся также знают, что электроны движутся вокруг ядра. Однако ошибочно утверждение, что они движутся подобно планетам солнечной системы по траекториям, которые можно установить. С таким представлением учащимся трудно будет расстаться, если оно укоренится в их сознании при первом ознакомлении со строением атомов. Можно описать движение электронов следующим образом: электроны не находятся все время на одном расстоянии от ядра-они движутся и по направлению к ядру, и от него. Скорость движения электронов также непостоянна. Однако электрон в каждый момент времени находится в конкретной точке пространства. Область пространства, вероятность пребывания электрона в которой достигает, согласно расчетам, 90%, называют орбиталью.

Конкретизировать эти представления о строении атомов и об электронах целесообразно на примере наиболее просто устроенного атома водорода.

Учащиеся конструируют модель атома водорода, используя изложенную выше теорию строения атомов. Пользуясь таблицей элементов, они отвечают на следующие вопросы: какова относительная атомная масса водорода? Каков порядковый номер атома водорода? Каков заряд ядра атома водорода? Сколько электронов в электронной оболочке атоме водорода?

Ставится вопрос: какова вероятность пребывания электрона в околоядерном пространстве на различных расстояниях от ядра?

Ответить на последний вопрос помогает рис. 1, на котором показана вероятного пребывания электрона в пространстве в зависимости от расстояния от ядра. На определенном расстоянии от ядра эта вероятность наибольшая, убывая как по направлению к ядру, так и в противоположном направлении.

Какова в связи с полученными данными модель атома водорода? Она показана в разрезе на рис. 2. Область наиболее вероятного пребывания электрона, обозначенная темной окружностью, находится на определенном расстоянии от ядра, приблизительно 10~⁸ см.

Изучив строение атома водорода, учащиеся переходят к рассмотрению строения многоэлектронных атомов, сопоставляя его с уже известными свойствами химических элементов.

Из курсе физики учащиеся узнали, что ядра атомов имеют, в свою очередь, сложное строение: в % х состав входят протоны - частицы, несущие положительный заряд, и электрически нейтральные частицы - нейтроны. Относительная масса протона равна округленно 1, масса нейтрона немного больше массы протона (за единицу принята ^1/12 массы атома углерода).

Сопоставив относительные атомные массы элементов с их порядковыми номерами, учащиеся самостоятельно приходят к выводу, что по этим данным можно ориентировочно установить состав ядер, указать, какое число нейтронов входит в состав ядер рассматриваемого элемента.

Далее их внимание привлекается к вопросу о соотношении числа нейтронов к числу протонов в атомах разных элементов. Относительная атомная масса углерода 12,001, порядковый номер 6. Следовательно, ядро атома углерода содержит 6 протонов и 6 нейтронов. В ядрах атома золота (относительная атомная масса 196,97, порядковый номер 79) содержится 79 протонов и 118 нейтронов. Ответ ясен. Перед учащимися ставится вопрос: почему атомные массы многих элементов выражаются дробными числами, несмотря на то что массы протонов и нейтронов близки к единице. Их внимание обращается, например, на атомную массу хлора 35 (453. Учащиеся подводятся к мысли, что атомы одного и того же элемента с одним и тем же зарядом ядра (одинаковым числом протонов) могут содержать разное число нейтронов. Действительно, ядра природного хлора, например, содержат 18 или 20 нейтронов.

Разновидности атомов одного и того ж* элемента называются изотопами. Сумма чисел нейтронов и протонов в атоме называется массовым числом изотопа. Массовые числа изотопов хлора 35 и 37. Природный хлор представляет собой смесь изотопов.

Водород существует в виде трех изотопов; протия с массовым числом 1, дейтерия с массовым числом 2 и трития с массовым числом 3. 99,98% природного водорода состоят из протия, вот почему относительная атомная масса водорода близка к 1. Более глубоко проблемой состава ядер и превращения ядер одних элементов в ядра других занимается ядерная физике.

2. Теоретическая поддержка темы: "Состав и строение атома"

Слово «атом» переводится с древнегреческого языка как» неделимый» Так и предполагалось почти до конца XIX века. В 1911 г. Э. Резерфорд обнаружил, что в атоме существует положительно заряженное ядро. Позже было доказано, что оно окружено электронной оболочкой.

Таким образом, атом представляет собой материальную систему, состоящую из ядра и электронной оболочки.

Атомы очень маленькие - так, по толщине бумажного листа укладываются сотни тысяч атомов. Размеры атомных ядер - еще в сто тысяч раз меньше размеров атомов.

Ядра атомов заряжены положительно, но состоят они не только из протонов. Ядра содержат еще и нейтральные частицы, открытые в 1932 году и названные нейтронами. Протоны и нейтроны вместе носят название нуклоны - то есть ядерные частицы.

Любой атом в целом электронейтрален, а это значит, что число электронов в электронной оболочке атома равно числу протонов в его ядре.

Таблица 1. Важнейшие характеристики электрона, протона и нейтрона

Характеристика	Электрон	Протон	Нейтрон
Год открытия	1897	1919	1932
Первооткрыватель	Джозеф Джон Томсон	Эрнест Резерфорд	Джеймс Чедвик
Символ	е-	p+	no
Масса: обозначение значение	m (e-) 9,108. 10-31 кг	m(p+) 1,673. 10-27 кг	m(no) 1,675. 10-27 кг
Электрический заряд	-1,6. 10-19 Кл = -1е	+1,6. 10-19 Кл = +1е	0
Радиус	?	10-15 м	10-15 м

· Название «электрон» происходит от греческого слова, означающего» янтарь».

· Название «протон» происходит от греческого слова, означающего» первый».

· Название «нейтрон» происходит от латинского слова, означающего» ни тот, ни другой» (имеется в виду его электрический заряд).

· Знаки «-»,» +» и» 0» в символах частиц занимают место правого верхнего индекса.

· Размер электрона столь мал, что в физике (в рамках современной теории) вообще считается некорректным говорить об измерении этой величины.

Между всеми заряженными частицами атома действуют электрические (электростатические) силы: электроны атома притягиваются к ядру и вместе с тем отталкиваются друг от друга. Действие заряженных частиц друг на друга передается электрическим полем.

Вам знакомо уже одно поле - гравитационное. Подробнее о том, что такое поля, и о некоторых их свойствах вы узнаете из курса физики.

Все протоны в ядре заряжены положительно и за счет электрических сил отталкиваются друг от друга. Но ядра же существуют! Следовательно, в ядре, кроме электростатических сил отталкивания, действует еще какое-то взаимодействие между нуклонами, за счет сил которого они притягиваются друг к другу, причем это взаимодействие - значительно сильнее электростатического. Эти силы называются ядерными силами, взаимодействие - сильным взаимодействием, а поле, передающее это взаимодействие - сильным полем.

В отличие от электростатического, сильное взаимодействие ощущается только на коротких расстояниях - порядка размеров ядер. Но силы притяжения, вызванные этим взаимодействием (F_я). во много раз больше электростатических (F_э). Отсюда - «прочность» ядер во много раз больше» прочнсти» атомов. Поэтому в химических явлениях изменяется только электронная оболочка, а ядра атомов остаются неизменными.

Общее число нуклонов в ядре называется массовым числом и обозначается буквой А. Число нейтронов в ядре обозначается буквой N, а число протонов - буквой Z. Эти числа связаны между собой простым соотношением: A=Z+N/

Плотность вещества ядер огромна: она примерно равна 100 миллионам тонн на кубический сантиметр, что несоизмеримо с плотностью любого химического вещества.

При химических peaкцияx атомы могут терять часть своих электронов, а могут и присоединять «лишние». При этом из нейтральных атомов образуются заряженные частицы - ионы. Химическая сущность атомов при этом не меняется, то есть атом, например, хлора не превращается в атом азота или в атом какого-нибудь другого элемента. Физические воздействия довольно большой энергии могут вообще» сорвать» с атома всю электронную оболочку. Химическая сущность атома при этом также не изменится - отняв электроны у каких-нибудь других атомов, ядро снова превратится в атом или ион того же элемента. Атомы, ионы и ядра обобщенно называются нуклидами.

Для обозначения нуклидов используют символы элементов (вы помните, что они могут обозначать и один атом) с левыми индексами: верхний равен массовому числу, нижний - числу протонов. Примеры обозначения нуклидов: в общем случае .

Теперь мы можем сформулировать окончательное определение понятия «химический элемент».

Так как заряд ядра определяется числом протонов, то химическим элементом можно назвать совокупность нуклидов с одинаковым числом протонов. Вспомнив сказанное в начале параграфа, мы можем уточнить один из важнейших химических законов. При химических реакциях (и при физических взаимодействиях, не затрагивающих ядра) нуклиды не возникают, не исчезают и не превращаются друг в друга.

А	Z	N
112	50	62
114	50	64
115	50	65
116	50	66
117	50	67
118	50	68
119	50	69
120	50	70
122	50	72
124	50	74

Итак, массовое число равно сумме числа протонов и числа нейтронов: А = Z + N. У нуклидов одного элемента заряд ядра одинаков (Z = const), а число нейтронов N? У нуклидов одного элемента число нейтронов в ядре может быть одинаковым, а может и отличаться. Поэтому и массовые числа нуклидов одного элемента могут быть разными. Примеры нуклидов одного элемента с разными массовыми числами - различные устойчивые нуклиды олова, характеристики которых приведены в табл. 12. У нуклидов с одинаковыми массовыми числами масса одинакова, а у нуклидов с разными массовыми числами - разная. Отсюда следует, что атомы одного элемента могут отличаться по массе.

Следовательно, у нуклидов одного изотопа одинаковое число протонов (так как это один элемент), одинаковое число нейтронов (так как это один изотоп) и, естественно, одинаковая масса. Такие нуклиды совершенно одинаковы и потому принципиально неразличимы. (В физике под словом «изотоп» иногда подразумевают и один нуклид данного изотопа)

Нуклиды разных изотопов одного элемента отличаются массовыми числами, то есть числами нейтронов, и массой.

Примеры:

Изотопы элемента водорода	Изотопы элемента кислорода	Изотопы элемента хлора

Общее число известных ученым нуклидов приближается к 2000. Из них устойчивы, то есть существуют в природе, около 300. Элементов в настоящее время, включая искусственно полученные, известно 110. (Среди нуклидов физики выделяют изобары - нуклиды с одинаковой массой независимо от заряда).

Многие элементы имеют по одному природному изотопу, например, Be, F, Nа, Al, P, Mn, Co, I, Au и некоторые другие. Но большинство элементов имеют по два, по три и более устойчивых изотопа. Для описания состава атомных ядер иногда рассчитывают доли протонов или нейтронов в этих ядрах.

где D_i - доля интересующих нас объектов (например, седьмых),

N₁ - число первых объектов,

N₂ - число вторых объектов,

N₃ - число третьих объектов,

N_i - число интересующих нас объектов (например, седьмых),

N_n - число последних по счету объектов.

Для сокращения записи формул в математике знаком обозначают сумму всех чисел N_i, от первого (i = 1) до последнего (i = n). В нашей формуле это означает, что суммируются числа всех объектов: от первого (N₁) до последнего (N_n).

Пример. В коробке лежат 5 зеленых карандашей, 3 красных и 2 синих; требуется определить долю красных карандашей.

N₁ = n_з, N₂ = N_к, N₃ = n_c;

Доля может выражаться простой или десятичной дробью, а также в процентах, например:

Из количественных характеристик атома вам уже знакомы массовое число, число нейтронов в ядре, число протонов в ядре и заряд ядра.

Так как заряд протона равен элементарному положительному заряду, то число протонов в ядре (Z) и заряд этого ядра (q_я), выраженный в элементарных электрических зарядах, численно равны. Поэтому, как и число протонов, заряд ядра обычно обозначают буквой Z.

Число протонов одинаково для всех нуклидов какого-либо элемента, поэтому оно может использоваться как характеристика этого элемента. В этом случае оно называется атомным номером.

Так как электрон «легче» любого из нуклонов почти в 2000 раз, масса атома (m_o) сосредоточена прежде всего в ядре. Ее можно измерять в килограммах, но это очень неудобно.

Например, масса самого легкого атома - атома водорода - равна 1,674^.10 - ²⁷ кг, и даже масса самого тяжелого из существующих на Земле атомов - атома урана - равна всего лишь 3,952^.10 - ²⁵ кг. Даже используя самую маленькую десятичную долю грамма - аттограмм (аг), мы получим значение массы атома водорода m_o(H) = = 1,674^.10- ⁹ аг. Действительно, неудобно.

Поэтому в качестве единицы измерений масс атомов используется специальная атомная единица массы, для которой знаменитый американский химик Лайнус Полинг (1901-1994) предложил название «дальтон».

Атомная единица массы с точностью, достаточной в химии, равна массе любого нуклона и близка к массе атома водорода, ядро которого состоит из одного протона. В 11_м классе из курса физики вы узнаете, почему она в действительности несколько меньше массы любой из этих частиц. Из соображений удобства измерений атомная единица массы определяется через массу нуклида самого распространенного изотопа углерода.

Методические разработки по теме: Интегрированный урок по физике на тему: «Первоначальные сведения о строении вещества»

Цель урока:

- обобщить и систематизировать знания учащихся по теме: «Основы молекулярной физики. Строение вещества»;

- закрепить выработанные умения и навыки при решении расчётных и практических задач;

- показать взаимосвязь предметов: физики, химии и литературы;

- экологическое воспитание школьников;

- способствовать воспитанию всесторонне развитой личности ребёнка.

Задачи урока:

1. Закрепить основные положения МКТ строения вещества.

2. Заложить первые представления о познаваемости явлений природы, опираясь на жизненный опыт учащихся, элементы русского народного творчества.

3. Учить работать индивидуально, в группах, в парах.

4. Закрепить с учащимися знание основных физических величин (масса, объём, плотность), и их единиц измерения.

Оборудование:

1. Картинки для физического диктанта с надписями: «Диффузия», «Смачивание», «Несмачивание», «твёрдое тело», «жидкость», «газ», «Н₂О», «О», «Н».

2. Карточки с индивидуальными расчётными задачами и практическими заданиями.

3. Рычажные весы, деревянный брусок, измерительный цилиндр, набор малых тел.

4. Три домика, вырезанные из плотной бумаги.

Этапы урока:

I. Организационный этап.

II. Актуализация знаний.

III. Обобщение и систематизация знаний.

IV. Заключительный этап.

V. Домашнее задание.

Ход урока.

I. Организационный этап (2 мин.)

1. Обращение учителя к ученикам с приветствием и сообщение темы данного урока: «Основы молекулярной физики. Строение вещества».

2. Ознакомление с планом урока:

- для чего нужно знать строение вещества;

- выстраивание логической цепочки;

- мы слушаем сказки о строении вещества и делаем необходимые выводы;

- элементы народного фольклора и объяснение отражённых в них явлений на основе знаний основных понятий МКТ о строении вещества;

- использование химических символов для обозначения атомов и молекул;

- физический диктант;

- «строительство» домов для физических величин (работа в группах);

- работа по индивидуальным карточкам;

- оценка работы учащихся;

- домашнее задание.

Тема урока и план урока заранее написаны на доске.

II. Актуализация знаний учащихся (10 мин.)

Учитель: Дорогие ребята, на нашем уроке сегодня мы вспомним всё, что изучали по теме: «Основы молекулярной физики. Строение вещества».

Сегодня мы обобщим, систематизируем и закрепим свои знания и приобретённые умения и навыки.

Для чего нужно знать строение вещества?

Как ответ на этот вопрос читаются слова М.В. Ломоносова, написанные на доске: «Если бы я захотел читать, еще не зная букв, это было бы бессмыслицей. Точно так же, если бы я захотел судить о явлениях природы, не имея никакого представления о началах вещей, это было бы такой же бессмыслицей».

Знание строения вещества необходимо для того, чтобы понимать все физические явления в природе.

Многие учёные задумывались, из чего состоят все вещества, все окружающие нас тела. Давайте построим цепочку, ответив на вопросы:

1. Как называются окружающие нас предметы? - Все окружающие нас предметы называются физическими телами.

2. Из чего состоят все окружающие нас физические тела? Все физические тела состоят из вещества

3. Что можно сказать о строении вещества? Все вещества состоят из молекул.

4. Делимы ли молекулы? Молекулы состоят из атомов.

На доске выписывается цепочка из ключевых слов: физические тела-вещества-молекула-атом

Учитель: Эта связь была известна древнегреческому ученому Демокриту. В 460 г. до н.э. он написал: «Атомы бесчисленны по величине и многообразию, носятся они во Вселенной, кружась в вихре, и таким образом рождается все сложное: огонь, вода, воздух, земля».

Атомы и молекулы - это строители, которые носятся во Вселенной и создают окружающее нас многообразие тел: камень, лежащий у дороги, красивый цветок, пушистые облака на голубом небе.

Сейчас мы послушаем три сказки, которые позволят нам сделать очень важные выводы. Затем вы услышите несколько пословиц и поговорок, которые отражают ряд физических явлений. Эти явления вы должны будете отгадать и назвать.

Сказка «Молекуляндия»

В 985_м царстве, 2597_м государстве жил-был король Энергиус, Он управлял страной Молекуляндией, где жили молекулы. Молекулы - суетливый народ, постоянно куда-то спешат, бегают, сталкиваются и никогда не извиняются. Если они столкнуться меньше 2000 раз в секунду, то температура в стране понизится, наступит зима, А это Энергиусу ни к чему, так как в Молекуляндии курортный сезон, туристы из всех соседних стран диффундируют туда, а если наступит зима, то туристы продиффундируют обратно. И в стране не будет денег на прокорм такого количества жителей. Иногда полиция поймает молекулу и начнёт её трясти, та сразу увеличивает свою энергию, Вот так в Молекуляндии поддерживается лето.

Вопросы учителя к ученикам:

1. Кто жил в стране Молекуляндии, какими были её жители?

2. Почему молекулы должны сталкиваться 2000 раз в секунду?

Ученики отвечают на вопросы, после которых делают вывод: молекулы непрерывно движутся, а их движение поддерживается температурой.

Сказка «Молекула». (эту сказку рассказывает другой ученик).

Жила-была на свете маленькая-премаленькая молекула Узнавайка, она всё время пыталась что-нибудь узнать. Она жила в газообразном состоянии и поэтому бегала везде, её не могла остановить ни одна молекула. У неё был сосед по имени Узнавай. Однажды они решили побывать в жидком и твёрдом состояниях. Друзья сначала хотели побывать в твёрдом состоянии и побежали к первому попавшемуся камню. Они еле-еле начали залезать внутрь. Там теснота, все обитатели очень ленивы и не пытались бегать, а только колебались на своей жилплощади. Нашим друзьям стало неудобно. Вдруг кто-то начал тереть этот камень о другой. Температура внутри него подскочила, внутренняя энергия тоже. Друзьям стало не по себе. Они решили во чтобы то ни стало выбраться, а выбравшись, так обрадовались своему родному дому, что не захотели лететь в жидкое состояние.

Вопросы учителя к ученикам:

1. В каких состояниях могут жить все молекулы?

2. Каков характер движения молекул в газах и твёрдых телах?

3. Как располагаются молекулы в газах и твёрдых телах?

После ответов учеников делают выводы: в твёрдых телах молекулы расположены очень близко друг к другу, они движутся около положения равновесия, оставаясь на одном месте; в газах молекулы движутся свободно во всех направлениях, расстояние между молекулами очень большие, молекулы практически не взаимодействуют друг с другом.

Учитель: Ребята, мы слышали в сказке, что друзья не захотели побывать в жидком состоянии. Можете ли вы объяснить, почему? Связано ли это с тем, как располагаются и движутся молекулы жидкости? Какое свойство жидкости отражено в поговорке «У воды гибкая спина»?

Дети объясняют, что в жидком состоянии молекулы тоже близко располагаются друг к другу, но это расстояние больше, чем у твёрдых тел; молекулы колеблются около своих положений, но могут иногда их покидать и переходить в другие положения; жидкость обладает текучестью, т.е. может принимать форму сосуда, поэтому говорят «У воды гибкая спина»,

Сказка о маленькой молекуле и доброй фее по имени «МКТ».

На одной из далёких планет существовало великое государство. Им правила добрая и справедливая королева Физика. Все её подданные были равны, могли двигаться могли говорить, работать, дружить. Главным достоинством жителей был их размер. Чем больше габариты жителя, тем большим уважением он пользовался. На окраине города жила маленькая Молекула. Она была такая маленькая, что жители её просто не замечали. А ей хотелось быть значимой!

Но однажды злые монстры-инопланетяне Вакуум и Хаос захотели уничтожить всех обитателей этой планеты. Они применили страшное оружие. В первую очередь стали погибать самые крупные существа.

Маленькая Молекула очень хотела помочь своей планете, но не знала как… И вот однажды к ней явилась добрая фея по имени МКТ. Она обещала спасти планету и наделила маленькую Молекулу тремя важными свойствами:

- пусть все тела на планете будут состоять из маленьких частиц (молекул);

- эти маленькие молекулы будут всё время двигаться, и ни один враг не сможет их уничтожить;

- эти маленькие молекулы будут взаимодействовать между собой и смогут дать любой отпор.

Маленькая Молекула и её друзья вступили в битву с инопланетными монстрами. Как только Вакуум и Хаос пытались уничтожить любой предмет на планете, он тут же рассыпался на маленькие молекулы и снова возникал на новом месте. А в самих молекул невозможно было попасть, так как они постоянно двигались. Но в нужный момент они собирались вместе и атаковали противника. Монстры покинули планету. Все обитатели были благодарны маленькой Молекуле. А королева Физика издала указ, который состоял из трёх пунктов:

- отныне все тела на планете состоят из частиц;

- частицы будут везде беспорядочно двигаться (это движение назовут хаотичным, в память о страшном монстре);

- эти маленькие частицы всегда будут взаимодействовать между собой.

Да будет королевский указ вечен и неизменен!

Мудрая фея МКТ стала фрейлиной королевы Физики и ее первой помощницей.

Учитель: Ребята, какой указ доброй феи МКТ является вечным и неизменным?

Ученики повторяют основные положения МКТ. Учитель: Какие явления отражаются в народных пословицах и какое положение МКТ они подтверждают?

1. Нарезанный лук пахнет и жжёт глаза сильнее.

2. На мешке с солью и верёвка солёная.

3. Овощной лавке вывеска не нужна.

4. Волка нюх кормит?

Учащиеся объясняют, что во всех пословицах говорится о диффузии и что причиной этого явления является движение молекул, другим доказательством этого положения МКТ является броуновское движение.

5. Как из воды сухим выйти?

6. Без сала дёгтя не отмоешь.

7. Как с гуся вода.

В этих пословицах ученики называют такие явления как смачивание и несмачивание, причиной которых является взаимодействие молекул жидкости и твёрдых тел или молекул различных жидкостей.

Учитель: Ребята, давайте поговорим о значении явлений «диффузия», «смачивание и несмачивание, капиллярность» в нашей жизни. Ученики рассказывают, что диффузия играет большую роль в круговороте веществ в природе, в быту (приготовление пищи), в образовании ветров, в солевом обмене ряда обитателей морей (крокодиловы слёзы) и снабжении кислородом организма человека и животных.

Это явление имеет и отрицательную сторону: вредные вещества могут проникать в почву и загрязняют грунтовые воды, распространяются по воздуху выбросы промышленных предприятий, по рекам переносятся вредные химические соединения, отравляя рыбу.

Капиллярность обеспечивает поднятие питательных веществ от корней к листьям деревьев, впитывание влаги в почву. Несмачивание позволяет выживать птицам в холодную погоду, т.к. смазывая перья жиром, они защищают своё тело от холода и попадания воды. Загрязнение вод нефтепродуктами приводит к их гибели, так как происходит смачивание.

Из всего сказанного ученики делают выводы, что нужно многое знать, изучать и понимать, чтобы правильно использовать явления природы и не наносить ей вред, природа - это наш с вами дом.

Учитель предлагает ученикам посмотреть на таблицу Менделеева, которая у них на столе. В этой таблице символы атомов химических элементов простых веществ. Как буквы в алфавите помогают составлять слова, так и атомы простых химических элементов составляют молекулы сложных химических веществ.

Ученикам предлагается назвать несколько атомов и молекул простых и сложных веществ. Они называют атомы водорода, кислорода, углерода, их молекулы, состоящие из двух атомов. Многие знают, что молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода.

Учитель предлагает послушать загадку, отгадать её и объяснить. Я и туча, и туман, и ручей, и океан Я летаю, я бегу, я стеклянной быть могу. Ученики называют отгадку - ВОДА - и объясняют, что вода, как и любое другое вещество, может быть твёрдой - стеклянная, жидкой - ручей и океан, газообразной - туман.

III. Обобщение и систематизация знаний. (10 мин.)

1. Физический диктант. У ученика на парте лежит карточка контроля с фамилией ученика, номером варианта (I, II, III,) и цифрами от 1 до 5. Это номера вопросов диктанта, рядом с которыми ученики будут ставить + или - за правильные и неправильные ответы. У каждого на столах и карточки с названиями: твёрдое тело, жидкость, газ, смачивание, несмачивание, диффузия, вода, кислород, водород. Я задаю вопросы и показываю картинки, а ученики поднимают соответствующие карточки и ставят «+» или «- «.

Вопросы диктанта:

1. Я показываю изображения в виде синих и красных кружков молекулы воды - I вариант, кислорода - II вариант, водорода - III вариант. Спрашиваю «Молекула какого вещества?»

Каждый ученик должен показать карточку с правильным названием вещества.

После показа я поворачиваю свои карточки обратной стороной, где написаны названия молекул, а ученики проверяют правильность своих карточек и ставят «+» или «- «около цифры 1. в карточках контроля. Аналогичную проверку заданий провожу после каждого ответа, что позволяет учащимся проверить правильность своих ответов и объективно оцен6ить свой результат.

Вода - I вариант кислород - II вариант водород - III вариант

Рисунок 1

2. Какое физическое явление изображено на рисунке? Показываю картинки с плавающем гусём, чернильной кляксой, сахаром в воде. Ученики должны показать карточки с надписями «Несмачивание», «диффузия», «смачивание».

несмачивание - I вариант диффузия - II вариант смачивание - III вариант

Рисунок 2

3. По характеру расположения молекул определите состояние вещества и поднимите карточку с его названием.

твёрдое тело - I вариант жидкость - II вариант газ - III вариант

Рисунок 3. Характер расположения молекул

4. По характеру движения определите состояние вещества и покажите карточку с названием этого вещества.

Жидкость - I вариант твердое тело - II вариант газ - III вариант

Рисунок 4

5). Я показываю карточки, на которых написаны основные свойства твёрдого тела, жидкости и газа. Дети на каждую мою карточку должны показать мне свои карточки с ответами.

Сохраняет Сохраняет Не имеет объём объём, но легко постоянного объёма и форму. меняет форму. и собственной формы.

Твёрдое тело - I вариант. Жидкость - II вариант Газ - III вариант.

У детей на столах в конвертах карточки для ответов:

ВОДА	КИСЛОРОД	ВОДОРОД
СМАЧИВАНИЕ	НЕСМАЧИВАНИЕ	ДИФФУЗИЯ
ТВЁРДОЕ ТЕЛО	ЖИДКОСТЬ	ГАЗ

Предлагаю детям посчитать количество «+» и «- «и поставить соответствующую оценку. (по пятибалльной системе).

2. Строительство домов на улице «Физических величин».

На доске прикреплены три домика, вырезанные из ватмана. Объясняю детям, что эти домики нужно заселить: в один нужно поселить массу, в другой - плотность, а в третий - объём. Домики четырёхэтажные. На первом этаже нужно написать буквенное обозначение физической величины, на втором - единицы измерения, на третьем - прибор для измерения и на четвёртом - расчётную формулу для определения данной величины. Детям предлагается разбиться на три группы.

Карточка 2.

Канистра, заполненная машинным маслом, имеет массу 19,5 кг. Масса пустой канистры 1,5 кг. Определить объём канистры.

Плотность масла 0,9 кг/м³

После выполнения этого задания работа детей в группах оценивается по правильности и быстроте выполнения.

3. Работа с индивидуальными карточками.

Карточка 1.

В аквариум длиной 40 см и шириной 20 см налита вода до высоты 35 см. Определить массу налитой воды.

Плотность воды 1г/см³

Карточка 2.

Канистра, заполненная машинным маслом, имеет массу 19,5 кг. Масса пустой канистры 1,5 кг. Определить объём канистры.

Плотность масла 0,9 кг/м³

Карточка 3.

Кусок металла имеет массу 461,5 г., его объём 65 см³.

Что это за металл? (прилагается таблица плотностей твёрдых тел)

Карточка 4.

Определить экспериментально объём тел правильной формы.

Оборудование: кубики, параллелепипеды, линейка.

Карточка 5.

Определить экспериментально плотность тела неправильной формы. Из чего сделано это тело?

Оборудование: тело неправильной формы, мензурка с водой, табл. плотностей

Карточка 6.

Чугунный шар массой 800 г. Имеет объём 150 см³.

Сплошной шар это или полый

Карточка 7.

В карьере за сутки добыто 500 м³ песка. Сколько железнодорожных платформ грузоподъёмностью 10 т нужно для его перевозки?

Карточка 8.

В банку объёмом 3 л положили 2 кг огурцов и залили рассолом объёмом 0,9 л. Определить плотность огурцов.

Все результаты работы дети записывают на индивидуальных конвертах, которые сдают по окончании своей работы.

Количество карточек может быть приготовлено по количеству учащихся в классе

IV. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЙ ЭТАП. (2 мин)

После того, как учащиеся сдадут выполненные задания, подводится итог урока: какие знания по теме «Строение вещества» мы обобщили и закрепили, как работали дети на уроки. Объясняю, что за диктант они поставили себе оценки сами, а за задания на карточках узнают нга следующем уроке

V. ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ. (1 мин).

Сделать рисунки к сказкам, услышанных на уроке.

Контролирующие задания по теме: «Строение атома»

1) Какова доля атомов водорода в молекуле воды? На этом примере докажите, что «доля не зависит от порции», то есть, что доля атомов водорода в любой порции воды равна доле атомов водорода в одной молекуле этого вещества.

2) Какова доля а) атомов кислорода в оксиде азота N₂O₅; б) атомов серы в серной кислоте? 5) Принимая атомную массу нуклида численно равной массовому числу, рассчитайте атомную массу бора, если природная смесь изотопов бора содержит 19% изотопа ¹⁰В и 81% изотопа ¹¹В.

3) Принимая атомную массу нуклида численно равной массовому числу, рассчитайте атомные массы следующих элементов, если доли их изотопов в природной смеси (изотопный состав) составляют:

а)²⁴Mg - 0,796 ²⁵Mg - 0,091 ²⁶Mg - 0,113

б)²⁸Si - 92,2% ²⁹Si - 4,7% ³⁰Si - 3,1%

в) ⁶³Cu - 0,691 ⁶⁵Cu - 0,309

4) Определите изотопный состав природного таллия (в долях соответствующих изотопов), если в природе встречаются изотопы таллий_207 и таллий_203, а атомная масса таллия равна 204,37 Дн.

5) Природный аргон состоит из трех изотопов. Доля нуклидов ³⁶Аr составляет 0,34%. Атомная масса аргона - 39,948 Дн. Определите, в каком соотношении встречаются в природе ³⁸Аr и ⁴⁰Аr.

6) Природный магний состоит из трех изотопов. Атомная масса магния - 24,305 Дн. Доля изотопа ²⁵Mg - 9,1%. Определите доли остальных двух изотопов магния с массовыми числами 24 и 26.

7) В земной коре (атмосфере, гидросфере и литосфере) атомы лития_7 встречаются примерно в 12,5 раз чаще, чем атомы лития_6. Определите атомную массу лития.

8) Атомная масса рубидия - 85,468 Дн. В природе встречаются ⁸⁵Rb и ⁸⁷Rb. Определите, во сколько раз легкого изотопа рубидия больше, чем тяжелого.

Литература

1. Сорокин В.В. «Методика обучения химии на основе деятельностной теории учения» - М.: Изд-во МГУ, 1992. - 221 с.

2. «Совершенствование содержания и методов обучения химии в средней школе» - под ред. Герцена Л.А., Л.ЛГПИ, 1983. - 120 с.

3. Ожерельев Д.И. «Формирование научного мировоззрения учащихся при изучении химии» - М.: Высшая школа, 1982. - 168 с.

4. Чернобельская Г.М. «Основы методики обучения химии: Учеб. пособие для пед. ин-тов по спец. №2122 «Химия».М.: Просвещение, 1987.-256 с.

5. Куимова O.K. «Исследование как метод изучения нового материала» // Химия в школе. - 2001. - №1. - С. 26-28.

6. Немерещенко Л.В., Чайка A.M. Актуальная тема: Организация проектной деятельности. // Химия в школе. - 2005. - №5. - С. 2-5.

7. Грабецкий А.А. «Использование средств обучения по химии» - М.: Просвещение, 1988.-160 с.