ФОРМИРОВАНИЕ ПОЗНАВАТЕЛЬНОГО ИНТЕРЕСА УЧАЩИХСЯ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ТЕМЫ «АГРЕГАТНЫЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА
учебно-методический материал по физике на тему

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ОДИНЦОВСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №9 им.М.И.НЕДЕЛИНА

Реферат на тему:

«ФОРМИРОВАНИЕ ПОЗНАВАТЕЛЬНОГО ИНТЕРЕСА УЧАЩИХСЯ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ТЕМЫ «АГРЕГАТНЫЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА»

ПОДГОТОВИЛА    учитель физики МБОУ СОШ №9 им. М.И.Неделина

МУНТЯН ТАТЬЯНА ВЕНЕДИКТОВНА

г. Одинцово

ПЛАН РЕФЕРАТА

1. Введение      __________________________________________3
2. Основной раздел   ______________________________________4

а)  изучение темы в 7 классе;  _______________________________4

б)  изучение темы в 8 классе;   _______________________________6

в)  изучение темы в 10 классе;  ______________________________10

3. Заключение  ___________________________________________16

4. Список литературы  _____________________________________18

ВВЕДЕНИЕ

В стандарте основного общего образования по физике сказано, что изучение физики в основной школе направлено на достижение следующих целей:

- освоение знаний о тепловых явлениях;

-овладение умениями проводить наблюдения, описывать и обобщать результаты;

-использование полученных знаний и умений для решения практических задач повседневной жизни, обеспечения безопасности своей жизни, рационального природопользования и охраны окружающей среды.

В обязательном минимуме содержания основного общего образования по физике в главе «Молекулярная физика. Термодинамика» изучаются модели газа, жидкости и твердого тела, дискретное строение вещества.

Поскольку с этими понятиями приходится сталкиваться в 7-ом классе при изучении главы «Первоначальные сведения о строении вещества», в 8-ом классе при изучении тепловых явлений, в 10-ом классе при изучении молекулярно-кинетической теории, мне хотелось проанализировать, в чем различия при изучении темы «агрегатные состояния вещества».

Изучение темы в 7-ом классе:

СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА МОЛЕКУЛЫ

Атом (atomos (греч.)- неделимый) – мельчайшая частица химического элемента, носитель его свойств.

Молекула (moles(лат.)- масса) – наименьшая частица вещества, обладающая его химическими свойствами, состоит из атомов.

Историческая справка:

Греческий ученый Демокрит (460-370 до н.э.) считал, что мир состоит из бесчисленного множества частиц (атомов) и пустоты. Атомы – плотные образования, различающиеся лишь по форме и размерам и не имеющие тех разнообразных свойств, которыми обладают тела – различные сочетания этих атомов.

ДВИЖЕНИЕ ЧАСТИЦ ВЕЩЕСТВА

Частицы любого вещества находятся в постоянном беспорядочном движении. Чем быстрее движутся частицы, тем выше температура вещества. Явление диффузии, когда вещества смешиваются сами собой, подтверждает движение частиц.

ВЗАИМНОЕ ПРИТЯЖЕНИЕ И ОТТАЛКИВАНИЕ МОЛЕКУЛ.

Частицы любого вещества находятся на вполне определенном расстоянии друг от друга, притягиваются друг к другу, но не могут сблизится, потому что при этом возрастает их отталкивание.

Таблица 1.

Три состояния вещества

Изучение темы в 8-ом классе:

При изучении тепловых явлений обязательно проводятся примеры: нагревание воды, охлаждение камня. Вводится понятие теплового движения и температуры как меры степени нагретости тел. На первых уроках идет повторение строения вещества, нужно вспомнить о движении молекул в твердых телах, жидкостях и газах. Обратить внимание учащихся на связь между скоростью движения молекул и температурой тела. Необходимо объяснить зависимость внутренней энергии от температуры тела, агрегатного состояния вещества и степени деформации тела.

Внутренняя энергия тела не зависит от механического движения тела и от положения тела относительно других тел. Если говорить о расположении, характере движения и взаимодействии молекул в разных в агрегатных состояниях, обязательно следует опираться на понятие кинетической энергии.

Например, в твердых телах и жидкостях средняя кинетическая энергия молекул меньше работы по преодолению сил молекулярного притяжения, поэтому молекулы и не удаляются друг от друга.

В газах молекулы разлетаются, так как притяжение молекул газа мало вследствие большого значения средней кинетической энергии молекул газа, да и расстояние между молекулами много больше размера самих молекул.

При изучении плавления и отвердевания кристаллических тел важно обратить внимание учащихся на наличие горизонтальных участков графика плавления и отвердевания, на симметричность графика. Вещество плавится и отвердевает при одной и той же температуре – она называется температурой плавления (t пл.). сначала вещество нагревается, а потом начинает плавиться. Сначала вещество отвердевает, потом охлаждается.

ГРАФИК 1    (рис 16,  стр.33  учебник Пёрышкин А.В. Физика 8)

ГРАФИК 2  (рис 270, В.И.Лукашик , Сборник задач по физике)

ГРАФИК 3  (рис. 269, В.И. Лукашик, Сборник задач по физике)

Ряд веществ не имеет определенной температуры плавления, например: стекло, асфальт, воск, парафин. Это аморфные тела. Температуру плавления для кристаллических тел указывают в таблицах, для аморфных тел – нет.

Лабораторный опыт: отливка копии печати.

1. На куске пластилина оставить вмятину от игрушечной печати (можно использовать рельефный выпуклый значок).
2. Наполнить расплавленным парафином свечи заготовку. Прокомментировать изменение агрегатного состояния парафина.
3. После застывания капель жидкости аккуратно вытащить полученную копию.
4. Дать объяснение, как изменяется состояние вещества при застывании жидкости.

Испарение – переход вещества из жидкого состояния в газообразное.

Конденсация – переход вещества из газообразного состояния в жидкое.

Примеры конденсации: появление тумана, выпадение росы, образование осадков. Одна из причин – понижение температуры.

ДЕМОНСТРАЦИИ

1. Испарение капли воды и подсолнечного масла с листа бумаги. Зависимость скорости испарения от температуры, рода жидкости, площади поверхности.
2. Охлаждение жидкости при испарении (охлаждение руки, если на нее подуть) ; наблюдения за показаниями сухого и влажного термометров психрометра.

  Кипение – процесс парообразования по всему объему жидкости. Обратить внимание на постоянство температуры при кипении жидкости. Образование пузырьков с водяным паром интересно наблюдать в электрочайнике с подсветкой.

ДЕМОНСТРАЦИЯ

Если капнуть воды на горячий утюг, то, казалось бы, капля должна быстро испариться, но этого не наблюдается.

Образовав маленький шарик, шипя и подпрыгивая. Капля очень медленно превращается в пар. Почему?

Под капелькой образуется упругий слой пара. Он является плохим проводником теплоты, поэтому капля медленно испаряется.

В качестве домашнего задания можно предложить учащимся  подготовиться к игре по теме « Изменение агрегатного состояния вещества ».

Рекомендуется подготовить рисунки, подтверждающие основные положения пройденной темы.

Для закрепления материала можно выбрать пять важных явлений: плавление, кристаллизация, испарение, кипение, конденсация. Карточки-рисунки можно подготовить к упражнениям, предложенным в сборнике задач Лукашика В.И. для 7-9 классов.

Как потом использовать карточки-рисунки?

Когда учащиеся составляют рассказ по картинке, они развивают логическое мышление, тренируются в составлении связного научного рассказа. Можно использовать карточки, выполненные учащимися на занятиях с отстающими учениками.

Изучение темы в 10-ом классе.

В 10-ом классе тема «Агрегатные состояние вещества» изучается уже после прохождения электрических явлений в 8-ом классе, строения атома и атомного ядра в 9-ом классе, поэтому уместно вводить понятие плазмы – четвертого состояния вещества.

Фазовый переход – переход системы из одного агрегатного состояния в другое.

При фазовом переходе скачкообразно изменяется какая-либо физическая величина (внутренняя энергия, плотность). Состояние вещества зависит от соотношения кинетической и потенциальной энергии молекул, входящих в его состав.

ГАЗ.

Поскольку в 10-ом классе вводится понятие идеальный газ, и изучаются газовые законы, можно задать вопрос: « А кто придумал слово «газ»? »

Старинный голландский химик и врач Гельмонт (1577-1644 г.г.), современник Галилея, произвел «газ» от греческого слова «хаос», открыв, что воздух состоит из двух частей, из которых одна поддерживает горение и сгорает, другая же не обладает этими свойствами, Гельмонт писал: «Такой пар я назвал газ, потому что он почти не отличается от хаоса древних            (в древности «хаос» - сияющее пространство)». Потом слово «газ» не употреблялось до 1789 года. Его возродил Лавуазье. Оно получило широкое распространение, когда всюду заговорили о полетах братьев Монгольфье на первых воздушных шарах.

Ломоносов в своих сочинениях употреблял другое название для газообразных тел – «упругие жидкости».  Откуда взялась такая характеристика газов? Да потому что газы легко сжимаемы, т.к. при сжатии изменяется лишь расстояние между молекулами. В газах расстояние между атомами (молекулами) во много раз превышает размеры самих молекул. Многочисленные удары о стенки сосуда создают давление газа:

ЕК>|EP|

ЖИДКОСТЬ

Жидкость  состоит из подвижных молекул, совершающих колебательные движения около положения равновесия. Молекулы близко расположены друг к другу, поэтому жидкости так трудно сжать. Жидкости легко меняют форму, потому что «перескоки» постоянно «скачущих» молекул легче происходят в направлении действия сил.

Электрически нейтральные молекулы, казалось бы, не должны взаимодействовать. Но на малых расстояниях взаимодействуют электроны одних молекул с ядрами других. Силы взаимодействия могут быть как силами притяжения, так и силами отталкивания. На малых расстояниях молекулы отталкиваются, поэтому жидкости мало сжимаемы.

Взаимодействием молекул обеспечивается в жидкостях поверхностное натяжение, которое «обнимает» жидкость. В свободном состоянии жидкость принимает форму, при которой для данного объема площадь поверхности минимальна. А такой формой является шар – сфера. Жидкость не только текуча, но и принимает форму сосуда.

ЕК≤|EP|

Из-за непрерывного движения энергия меняется, поэтому время оседлой жизни молекулы (когда она не колеблется) с повышением температуры уменьшается.

ТВЕРДОЕ ТЕЛО.

В земных условиях многие тела находятся в твердом состоянии. Молекулы притягиваются друг к другу на расстоянии порядка нескольких молекулярных радиусов и отталкиваются на очень близких расстояниях. Это взаимодействие обеспечивает твердым телам прочность и упругость. Молекулы колеблются около положения равновесия. Вот почему они сохраняют форму и объем тела. Если соединить центры положения равновесия атомов (молекул) твердого тела, получим правильную пространственную решетку, которая называется кристаллической

ЕК<<|EP|

ПЛАЗМА.

ПЛАЗМА – частично или полностью ионизированный газ.

Плазма – квазинейтральная система заряженных частиц, т.е. частично или полностью ионизированный газ, в котором объемные плотности положительных ρ+ и отрицательных ρ- зарядов практически одинаковы по абсолютному значению.

ρ+  = |ρ-| или   ρ+ + ρ- = 0

В общем случае можно считать, что плазма представляет собой смесь трех компонент: свободные электроны, положительные и отрицательные ионы и нейтральные атомы (или молекулы).

Плазма соответствует такому состоянию, когда число электронов и ионов настолько велико, что даже небольшое изменение электронной компоненты по сравнению с ионной невозможно из-за  сильных электрических полей, возникающих при нарушении равенства между         ρ+ и ρ-

Плазма – наиболее распространенное состояние вещества в природе. Внешняя часть земной атмосферы покрыта плазменной оболочкой – ионосферой. В околоземном пространстве находятся радиационные пояса – плазменные образования. Солнце и звезды – сгустки горячей плазмы. Плазма заполняет всю Вселенную в виде очень разреженного газа. В земных условиях в лаборатории и в технике с плазмой мы встречаемся при различных газовых разрядах: молния, искра, дуга.

Применение: лампа-вспышка для  рубинового лазера. Рабочее тело для газовых лазеров, резец для плазменной резки, в двигателях для разгона космических кораблей.

Свойства: если поместить в электрическое поле, в нейтральной плазме будет электрический ток.

Будущее: овладение энергией управляемого термоядерного синтеза.

Для домашнего задания можно предложить самостоятельное составление тестов на тему «Изменение агрегатных состояний вещества» с выбором ответов. Предложить к каждому тестовому вопросу по три ответа на выбор, один из ответов – правильный. Эти тесты можно использовать при работе с отстающими учениками, а правильность составления вопросов можно проверить на уроке при устном опросе.

ДЕМОНСТРАЦИЯ.

 Замерзание кипящей воды.

Стакан с небольшим объемом воды поставить под колокол воздушного насоса. Если откачать воздух из-под колокола, вода закипит, а потом замерзнет. Почему?

Происходящий при пониженном давлении процесс кипения сопровождается поглощением теплоты, чем объясняется понижение температуры воды и её замерзание.

Развить мыслительную активность учащихся, задав вопрос: « Что будет с морями, океанами Земли, если атмосфера будет разреженной, или исчезнет вовсе?»

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Еще с незапамятных времен древние мыслители считали, что мир состоит из четырех простых стихий: земли, воды, воздуха и огня. Можно сказать, что тем самым они как бы предвосхитили представления современной науки о четырех состояниях вещества: твердом, жидком, газообразном и плазменном.

Для каждого состояния любого вещества характерен определенный интервал температур. Например, при отрицательных (по Цельсию)температурах вода находится в твердом состоянии (лед). В интервале температур от 0°С до 100°С – жидкость. Если температура превышает 100°С, вода превращается в водяной пар (газ). А при значительно более высоких температурах атомы и молекулы нейтрального газа теряют часть своих электронов и становятся положительными ионами. Когда температура достигает 104 °С , то газ представляет собой плазму. При температурах выше 104 °С все вещества находятся в своем четвертом состоянии – состоянии плазмы. Масса плазмы составляет 99% массы Вселенной.

Я считаю, что выбранная мной тема реферата является актуальной для основного курса физики для средней школы. Я пыталась ступенчато, с усложнением, подойти к четырем агрегатным состояниям вещества. Показать специфику изучения этой темы в разных классах, выделить главное с моей точки зрения. Рассмотреть разные итоговые задания по этой теме: таблицы, карточки, вопросы.

В процессе обучения важно сформировать интерес к знаниям. Обучение нужно строить так, чтобы ученик понимал и принимал цели поставленные учителем и был активным участником их реализации.

В своем реферате мне хотелось показать как на, казалось бы, простой и понятной теме не приневолить, а приохотить к учению недругов физики. Как писал Я.И. Перельман.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. В.А.Волков, Поурочные разработки по физике. 10 класс. М.: Вако.2006 г. С 198-200.
2. Л.А.Горев. Занимательные опыты по физике. М.: Просвещение. 1985г. С.39,40
3. Н.В.Гулиа. Удивительная физика. М.: Н Ц ЭНАС. 2005. С.186-188
4. А.Е.Гуревич, Д.А.Исаев. Л.С.Понтак. Физика и химия 5-6 класс. Просвещение. 1994 г. С.17, 22-27, 74-76.
5.  Е.М.Гутник, Е.В.Рыбакова, Е.В.Шаронина. Тематическое и поурочное планирование к учебнику А.В.Перышкина Физика 8 класс. М.: Дрофа. 2001. С.5, 16, 20-21.
6. В.А.Коровин. Программно-методические материалы. Физика 7-11 классы. М.: Дрофа. 2001. С.14-15, 21.
7. И.Я.Ланина. 100 игр по физике. М.:Просвещение. 1995. С. 70, 74, 75.
8. В.И.Лукашик. Е.В.Иванова. Сборник задач по физике 7-9-кл. М.:Просвещение. 2002. С.8-12.
9. Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотский. Физика 10 кл. М.:Просвещение. 2003. С.149-153.
10. С.М.Новиков. Аттестация учителей физики. Методические рекомендации. М.: Аерис-пресс. 2006 С.22-25, 7-20, 55.
11. В.А.Орлов,С.В.Дорожкин. Плазма – четвертое состояние вещества. Учебное пособие. М.: Бином. Лаборатория знаний. 2005. С.46-48.
12. Я.И.Перельман. Занимательная физика. Книга 2. М.: Наука. 1986.С.95.
13. А.В.Перышкин. Физика 7 класс. М.: Дрофа. 2002. С.16-29.
14. А.В.Перышкин. Физика 8 класс. М.: Дрофа. 2002. С.3-7, 30-31, 33, 42-44.
15. А.И.Сёмке. физика. Занимательные материалы к урокам. 7 класс. М.: НЦ ЭНАС. 2006. С.12.
16. В.А.Шевцов, Поурочные планы по физике. 10 класс. М.: Учитель. 2001. С.4-5.