Урок Основы МКТ

Основные положения молекулярно- кинетической теории (МКТ) 

Цели урока: 

Образовательные: сформулировать основные положения МКТ; раскрыть научное и мировоззренческое значение броуновского движения; установить характер зависимости сил притяжения и отталкивания от расстояния между молекулами; учиться решать качественные задачи; 

Развивающие: 
    развивать: умение применять знания теории на практике; наблюдательность, самостоятельность; мышление учащихся посредством логических учебных действий. 

Воспитательные: 
продолжить формирование представлений о единстве и взаимосвязи явлений природы. 

Планируемые результаты: 

Знать: основные положения молекулярно кинетической теории и их опытные обоснования; понятия диффузии, броуновского движения. 

Уметь: формулировать гипотезы и делать выводы, решать качественные задачи. 

Оборудование: 

1.мультимедийный проектор,

 2.компьютер,

 3.экран,

 4.колба с покрашенной водой,

 5.2 мензурки со спиртом и водой,

 6.мензурка (пустая),

7.раствор аммиака,

 8.свинцовые цилиндры,

 9.марганцовка. 

Межпредметные связи: 
химия,информатика 

Ход урока: 
Сообщение ученика

Задолго до нашей эры народы Древнего Востока накопили множество естественнонаучных и технических знаний. В связи с необходимостью строить здания, храмы, пирамиды, потребностями измерения земельных участков и т.д. накапливались первоначальные сведения о свойствах различных материалов, о технике математических вычислений, о движении небесных светил.

Сейчас мало осталось людей, для которых реальность существования атомов менее очевидна, чем движение Земли вокруг Солнца. Почти у каждого с этим понятием связано представление о чем-то маленьком неделимом.

Основателем идеи атома принято считать Демокрита, хотя в истории упоминаются также его учитель Левкипп, и древнеиндийский философ Канаду.

Легенда рассказывает, что Демокрит сидел на камне у моря, держал в руке яблоко и размышлял. “Если я сейчас это яблоко разрежу пополам, то у меня останется половина, если я эту половину снова разрежу на две – останется четверть. Но если и дальше продолжать, всегда ли у меня в руке будет оставаться часть яблока? Или же в какой-то момент оставшаяся часть уже не будет обладать свойствами яблока?” философ пришел к выводу, что деление такое бесконечно не существует и назвал эту последнюю, уже неделимую частицу атомом.

Организационный момент (мотивация учебной деятельности) 

Введение в молекулярную физику

Все вы на уроках физики изучали физические явления, такие как механические, электрические и оптические, но кроме этих явлений в окружающем нас мире столь же распространены – тепловые явления. Тепловые явления изучает молекулярная физика. Кроме того, до сегодняшнего дня мы изучали физику так называемых «макроскопических» тел (от греч. – «макрос» - большой). Теперь нас будет интересовать и то, что происходит внутри тел.

    Таким образом, мы приступаем к изучению молекулярной физики – будем рассматривать строения и свойства вещества на основе МКТ.

Согласитесь! Мир удивителен и многообразен. Еще с древних времен люди пытались представить его в воображении, на основании фактов, полученных в результате наблюдений или опытов. Сегодня мы с вами вслед за учеными сделаем попытку заглянуть в него.

Собщение 2 ученика

В России развитие идей древних ученых о строении вещества продолжил М.В. Ломоносов. Многие идеи Ломоносова более чем на 100 лет опередили науку того времени. Он считал, что наименьшие неделимые частицы – атомы – входят в состав более крупных частиц – молекул. Разнообразие тел зависит от того, какие атомы, в каком количестве и каким образом соединены в молекулы.

Изучая строение вещества, М.В. Ломоносовым была создана молекулярно-кинетическая теория, которой успешно пользуются как физики, так и химики.

С основными положениями этой теории мы сегодня с вами и познакомимся.

Изучение нового материала 

В основе МКТ строения вещества лежат три основных положения. 

I положение МКТ (Все тела состоят из вещества)

- В каких агрегатных состояниях могут находиться вещества?

- Приведите примеры. 
- Из чего состоит вещество? 
( Вещество состоит из частиц) 
Вот мы и сформулировали I положение МКТ 
Все вещества состоят из частиц(I). 
- Из чего состоят частицы? 
- Мы сформулировали I положение, но все предположения должны быть доказаны.

Доказательства:

1.Механическое дробление (мел) (демонстрация опыта)

2.Растворение вещества (марганцовка, сахар) 

3.Ну, и прямое доказательства – электронные и ионные микроскопы 

II положение МКТ

Получим II положение МКТ.

1) Проведем опыт. Насыплем немного марганцовки в колбу с водой. Что мы наблюдаем? (вода постепенно окрашивается)

- Почему вода окрасилась?

2) Что произойдет через некоторое время, если я открою пузырек с пахучим веществом? 
- Почувствуем запах.

Вывод: Запах пахучего вещества распространится по всей комнате и перемешается с воздухом.

- Как называется это явление? 
- Диффузия

Определение: Диффузия – процесс взаимного проникновения различных веществ, обусловленный тепловым движением молекул.

- В каких телах возникает диффузия? 
- Диффузия возникает в газах, жидкостях и твердых телах. 
- Приведите примеры диффузии (приводят примеры). 
- У каких тел скорость движения молекул будет самой наибольшей? Наименьшей? 
-V_газ>V_жид>V_{тв.телах.}

    Однажды, в 1827г., английский ученый- ботаник Роберт Броун рассматривал в микроскоп взвешенные в воде споры плауна и обнаружил необычное явление: споры плауна без видимых на то причин скачкообразно двигались. Броун наблюдал это движение несколько дней, однако так и не смог дождаться его прекращения. Впоследствии это движение было названо броуновским. (Примеры: муравьи в блюде, игра “Пушбол”, частички пыли и дыма в газе).

Попробуем объяснить это движение. Как вы думаете, в чем причина движения «неживых» частичек?

Объяснить это явление можно, если предположить, что молекулы воды находятся в постоянном, никогда не прекращающемся движении. Они беспорядочно сталкиваются друг с другом. Наталкиваясь на споры, молекулы вызывает их скачкообразные перемещение. Количество ударов молекул о спору с разных сторон не всегда одинаково. Под действием «перевеса» удара с какой– нибудь стороны, спора будет перескакивать с места на место.

Определение: Броуновское движение – тепловое движение взвешенных в жидкости или газе частиц.

Причина движения: удары молекул о частицу не компенсируют друг друга. 

II положение МКТ – частицы вещества непрерывно и беспорядочно (хаотически) движутся. 
Доказательства:

- Диффузия.

- Броуновское движение. 

III положение МКТ

Проведем опыт. В одну мензурку нальем 100 мл воды, а в другую – 100 мл подкрашенного спирта. Перельем жидкости из этих мензурок в третью. Удивительно, но объем смеси получится не 200 мл, а меньше: около 190 мл. Почему же так происходит?

Ученые установили, что вода и спирт состоят из мельчайших частиц, называемых молекулами. Они настолько малы, что не видны даже в микроскоп. Тем не менее известно, что молекулы спирта в 2-3 раза крупнее молекул воды. Поэтому при сливании жидкостей их частицы перемешиваются, и более мелкие частицы воды размещаются в промежутках между более крупными частицами спирта.Заполнение этих промежутков и способствует уменьшению общего объема веществ.

Т.е. между частицами вещества имеются промежутки.

- Скажите пожалуйста, можем ли мы на примере явления диффузии доказать, что между частицами имеются промежутки? (Доказательство)

Итак, III положение МКТ – между частицами вещества имеются промежутки

IV положение МКТ

Мы знаем, что тела и вещества состоят из отдельных частиц, между которыми есть промежутки. Почему же тогда тела не рассыпаются на отдельные частицы, подобно гороху в разорвавшемся пакете?

Проделаем опыт. Возьмем два свинцовых цилиндрика. Ножом или лезвием зачистим их торцы до блеска и плотно прижмем друг к другу. Мы обнаружим, что цилиндрики "сцепятся". Сила их сцепления настолько велика, что при удачном проведении опыта цилиндрики выдерживают тяжесть гири в 5 кг.

Из опыта следует вывод: частицы веществ способны притягиваться друг к другу. Однако это притяжение возникает лишь тогда, когда поверхности тел очень гладкие (для этого и понадобилась зачистка лезвием) и, кроме того, плотно прижаты друг к другу.

Опыт. Смачиваю две стеклянные пластинки и прижимаю их друг к другу. После пытаюсь их отсоединить, для этого прилагаю некоторые усилия. 

Частицы веществ способны отталкиваться друг от друга. Это подтверждается тем, что жидкие, а особенно твердые тела очень трудно сжать. Например, чтобы сдавить резиновый ластик, требуется значительная сила! Ластик гораздо легче изогнуть, чем сдавить. 

Притяжение или отталкивание частиц веществ возникает лишь в том случае, если они находятся в непосредственной близости. На расстояниях, чуть больших размеров самих частиц, они притягиваются. На расстояниях, меньших размеров частиц, они отталкиваются. Если же поверхности тел удалены на расстояние, заметно большее, чем размер частиц, то взаимодействие между ними не проявляется никак. Например, нельзя заметить никакого притяжения между свинцовыми цилиндриками, если их сначала не сжать, то есть не сблизить их частицы. 

Возникновение силы упругости. Сжимая или растягивая, изгибая или скручивая тело, мы сближаем или удаляем его частицы. Поэтому между ними возникают силы притяжения-отталкивания, которые мы и объединяем термином "сила упругости". 

Взгляните на рисунок. На нем мы условно изобразили частицы резины изгибаемого ластика. Вы видите, что около верхней грани ластика частицы резины сближаются друг с другом. Это приводит к возникновению между ними сил отталкивания. Вблизи нижней грани ластика частицы удаляются друг от друга, что приводит к возникновению между ними сил притяжения. В результате их действия ластик стремится выпрямиться, то есть вернуться в недеформированное состояние. Другими словами, в ластике возникает сила упругости, направленная противоположно силе, вызвавшей деформацию. 
Вывод: Частицы притягиваются и отталкиваются. 
- Сформулируйте IV положение МКТ 
Частицы, взаимодействуют друг с другом, притягиваются и отталкиваются 
Опытные обоснования:

- склеивание; 
- смачивание; 
- твердые тела и жидкости трудно сжать, деформация.

    Преподаватель. Если бы между молекулами не существовало сил притяжения, то вещество бы при любых условиях находилось в газообразном состоянии, только благодаря силам притяжения молекулы могут удерживаться около друг друга и образовывать жидкости и твердые тела.

Если бы не было сил отталкивания, то мы свободно могли бы проткнуть пальцем толстую стальную плиту. Более того, без проявления сил отталкивания вещество не могло бы существовать. Молекулы проникли бы друг в друга и сжались бы до объема одной молекулы. 
Вывод: 
1.силы притяжения и отталкивания действуют одновременно; 

2.силы имеют электромагнитную природу. 

Закрепление:

- Сформулируйте основные положения МКТ.

- Какие опытные факты подтверждают I положение МКТ?

- Какие опытные факты подтверждают II положение МКТ?

- Какие опытные факты подтверждают III положение МКТ?

- Какие опытные факты подтверждают IV положение МКТ?

Решение качественных задач 

1.На каком физическом явлении основан процесс засолки овощей, консервирования фруктов? 

2.В каком случае процесс происходит быстрее – если рассол холодный или горячий? 

3.Почему сладкий сироп приобретает со временем вкус фруктов? 

4.Почему сахар и другие пористые продукты нельзя хранить вблизи пахучих веществ? 

5.Как можно объяснить исчезновение дыма в воздухе? 

6.Почему стол, стул не совершают броуновского движения? 

7.Почему из осколков разбитого стакана невозможно собрать целый стакан, а хорошо отшлифованные цилиндры плотно прилипают друг к другу? 

Домашние задание    1). §58, 60.

Подведение итогов.