Урок: Движение молекул. Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах.
план-конспект урока по физике (7 класс) на тему

Урок: Движение молекул. Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах.

Цели урока: дать представление о диффузии, как о явлении самопроизвольного смешивания веществ в твердом, жидком и газообразном состояниях, непрерывном и хаотичном движении молекул; сформировать представления о значении диффузии в природе, в быту.

Методические цели урока:

Образовательные: вызвать объективную необходимость изучения нового материала; способствовать овладению знаниями по теме «Движение молекул. Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах».

Развивающие: развивать умения анализировать ход эксперимента, на его основе проводить сравнение, выделять главное, формулировать логические выводы; содействовать развитию речи, мышления, познавательных умений; содействовать овладению методами научного исследования: анализа и синтеза; формировать логическое мышление, умение обобщать.

Воспитательные: формировать добросовестное отношение к учебному труду, положительной мотивации к учению, коммуникативных умений, способствовать воспитанию гуманности, дисциплинированности, эстетического восприятия мира, развивать познавательный интерес учащихся, формировать умения использовать теоретические знания для понимания сущности явлений происходящих в природе, в быту.

Тип урока: комбинированный

Демонстрации:

1. Освежитель воздуха "Кофе", (или любой другой освежитель, на котором подписано название "Лимон", "Апельсин", "Хвойный")
2. Диффузия аммиака. (Аммиак, фенолфталеин)
3. Диффузия в жидкости. (Сосуды, раствор марганцовки)
4. Интерактивная модель броуновского движения.
5. Пшено и горох.
6. Микроскоп для наблюдения броуновского движения частиц туши в молоке.
7. Таблицы: "Диффузия в природе", "Цементация"

Ход урока

1. Организационный этап

Приветствие учителя. Проверка наличия учебных принадлежностей. Проверка присутствующих. Запись домашнего задания.

2. Повторение изученного материала

1. У доски:

Строение вещества. (№49 Лукашик).

Молекулы. (№50 Лукашик).

2. На местах все:

Физический диктант "Продолжи фразу"

На столе листы с текстом физического диктанта. Ученики записывают продолжение фразы.

1. Все вещества состоят из …
2. Между частицами есть …
3. При сближении частиц объем тела …, а при удалении частиц объем тела …
4. При нагревании объём тела …
5. При охлаждении объем тела …
6. Молекула - …
7. Молекулы одного и того же вещества …
8. Частицы, из которых состоят молекулы, называются …
9. Размеры молекул очень…
10. Молекул в теле огромное …

3. Этап  постановки целей и задач урока

Проблемная ситуация.

Ежедневно вокруг нас происходят различные явления, и в большинстве случаев можете предсказать, чем закончатся эти явления.  

Например, предскажите, чем закончатся следующие события:

• если бельё разного цвета замочить вместе, то оно …окрасится.
• если огурцы на несколько дней положили в рассол, то они …станут солеными.
• если распылить освежитель воздуха, то…запах распространится по комнате.
• если бросить несколько крупинок марганцовки в стакан с водой,  то…вода окраситься.

Скажите, пожалуйста, какие знания вы использовали  для  того,  чтобы  ответить на поставленные вопросы?

Итак, давая свои ответы, вы  опирались на  знания, полученные на уроках природоведения и наблюдения из повседневной жизни. Но чтобы объяснить эти явления нам необходимо знать не только строение вещества, но и как движутся молекулы, от чего зависит скорость движения молекул. 

Тема нашего сегодняшнего урока «Движение молекул. Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах».

• Как вы думаете, какая цель будет стоять перед нами на этом уроке?

Цель, которую мы ставим сегодня перед собой: получить представление о движении молекул, установить, что влияет на скорость движения молекул, что такое диффузия.

Откройте свои рабочие тетради и запишите тему сегодняшнего урока «Движение молекул. Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах».

4. Этап получения новых знаний 

1. Диффузия

• в газах.

Опыт 1.

Распылим освежитель.

• Что произойдёт через некоторое время?  
• Что вы почувствуете?
• Как это произошло? (Частицы освежителя проникли  между частицами  воздуха)
• Какой вывод можно сделать из этих опытов?

В беседе учащиеся подводятся к выводам: жидкость, освежитель, превращается в пар; молекулы газа находятся в движении; скорость молекул газа значительна; между молекулами газов, из которых состоит воздух, имеются промежутки; вещества способны перемешиваться по причине движения молекул.

Опыт 2.

Диффузия газов: к внутренним стенкам высокого цилиндрического сосуда прикрепляю смоченные фенолфталеином полоски белой бумаги. Цилиндр закрыть сверху картоном с прикрепленным к нему кусочком ваты, смоченной нашатырным спиртом. Газ аммиак диффундирует вниз. Если аммиак и воздух перемешиваются, то рано или поздно полоски бумаги окрасятся в ярко-малиновый цвет. Предлагаю также следить за их цветом.

• в жидкостях

Опыт 3.

У меня на столе в высокий стакан налита вода, в которую добавляем раствор марганцовки в нижнюю часть, сверху – вода; между ними граница.

• Что произойдёт через некоторое время?  
• Как это произошло? (Частицы марганцовки проникли  между частицами  воды)
• Какой вывод можно сделать из этих опытов?

Если раствор марганцовки и вода способны самопроизвольно смешаться, то граница между ними должна исчезнуть. Предлагаю ученикам следить за этой границей между жидкостями.

А в это время рассказываю об эксперименте со смешиванием твердых тел.

• в твердых телах

Хорошо очищенные и плотно прижатые друг к другу пластины из золота и свинца диффундируют на глубину 1мм за 5 лет.

Опыт 4.

Демонстрация диффузии кристаллов йода на стекле под слоем парафина.

(парафин около кристалликов йода окрасился в коричневый цвет)

Обратимся к опытам №2 (фенолфталеином и аммиаком) и №3 (вода и раствор марганцовки). Итак, что же произошло за это время в первых двух экспериментах?

• Граница между жидкостями не изменилась, а листочки окрасились, т.е. аммиак и воздух перемешались в сосуде.

Однако смотрите, что получилось в стакане, куда аккуратно налили купорос и воду неделю назад.

• Граница размыта, раствор марганцовки и воды перемешались.

Сформулируйте ответ, вытекающий из наблюдений и опытов.

• Если привести в соприкосновение твердые тела, жидкости или газы из разных веществ, то они сами собой смешиваются.

Мы познакомились с новым явлением, в физике оно известно под названием диффузия.

(Работа с учебником, запись определения в тетрадь.)

Явление, при котором происходит самопроизвольное взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого, называют диффузией

Перед учениками ставлю вопросы:

• Какие свойства молекул обусловливают смешивания веществ?
• Почему возможна диффузия?
• Какие невидимые процессы происходят с молекулами при диффузии?
• Как объяснить явление проникновение одного вещества в другое?
• Могло бы оно происходить, если бы молекулы были неподвижны, и между ними не было промежутков?

Фронтальный эксперимент.

Демонстрация явления диффузии на модели:

1. В стаканчик насыпать не доверху горох
2. Досыпать стаканчик с горохом пшеном
3. Слегка встряхнуть стаканчик.

(Достаточно эффектно видно, как проникают крупинки пшена в промежутки между горошинами)

После проведенного эксперимента и беседы с учащимися подчеркиваю, что явление диффузии происходит без вмешательства извне, за счет движения самих молекул, т.е. может быть объяснено только тем, что молекулы непрерывно и беспорядочно движутся и сталкиваются.

Как будет вести себя маленькая частичка нерастворимого вещества в жидкости, если окружающие ее молекулы жидкости непрерывно и беспорядочно движутся?

Молекулы, окружающие частицу, движутся в разных направлениях, часть из них ударяются о частицу. Поскольку частица маленькая, она может двигаться под действием этих ударов. Т.к. молекулы движутся беспорядочно, то число ударов с разных сторон в один и тот же момент различно, и частица будет двигаться то в одну, то в другую сторону, беспорядочно.

(демонстрация с помощью прибора "Модель броуновского движения")

Явление беспорядочного движения взвешенных нерастворимых частиц вещества в жидкости или газе называют броуновским движением.

Откуда такое название, вы узнаете дома из учебника. Пронаблюдать броуновское движение можно под микроскопом, на перемене это каждый сможет сделать.

2. Зависимость диффузии от температуры.

• Диффузия ускоряется с повышением температуры: с повышением температуры увеличивается скорость движения молекул.

Ответьте на вопросы: где быстрее растворится кусочек сахара: в холодной или горячей воде? Почему растворение происходит по-разному?

Различие в скорости протекания диффузии твердых тел, жидкостей и газов объясняют ученики.

• Газы – самые быстрые молекулы.
• Жидкости – скорость молекул меньше, чем в газах.
• Твердые тела – молекулы колеблются около своего положения равновесия.

3. Значение диффузии в природе и производственной практике.

• Вследствие диффузии газа состав воздуха у поверхности Земли однороден;
• Диффузия имеет существенное значение в питании растений и других организмов;
• Явление диффузии используют на сахарных заводах при извлечении сахара из свеклы;
• На явлении диффузии основаны соление овощей, варка варения, получение компотов и многие другие технологические процессы;
• Диффузию молекул твердых тел используют в технике: для придания железным и стальным деталям значительной твердости их поверхностный слой подвергают диффузному насыщению углеродом (цементация).

5. Этап обобщения и закрепления  нового  материала

Итак, вы теперь знаете, как движутся молекулы, от чего зависит скорость движения молекул. Глядя на свой опорный конспект в тетради или на доску (где висят плакаты с выводами) сделайте обобщающий вывод о движении молекул, диффузии в различных веществах.

А  теперь постарайтесь применить знания о движении молекул, диффузии в различных веществах, полученные на  сегодняшнем уроке, к решению качественных задач.

Объясните почему:

1. Бельё разного цвета, замоченное вместе, окрасилось?
2. Огурцы через несколько дней после того, как их положили в рассол, стали солеными?
3. Природный газ при неправильной эксплуатации может разорвать баллон, в котором он находится?
4. Шарик раздувается при наполнении его газом?
5. При составлении гербария растения высушиваются?

 6. Заключительный  этап

1. Что мы узнали о молекулах?
2. Что такое диффузия?
3. В каких телах происходит диффузия? 

7. Рефлексия

• Что вам понравилось на сегодняшнем уроке?
• Что не понравилось?
• А теперь давайте выставим оценки.

Домашнее задание:  §9, Л.№ 65, экспериментальное задание №2(1). 

Творческое задание: доклад на тему: "Использование явления диффузии в технике и повседневной жизни".

Модель броуновского движения http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/88f2ea3f-1732-4c72-8513-3dba9b8ae057/7_20.swf 

А знаете ли вы, что ...

... разведя 1 мл чернил в 1 л воды, а затем 1 мл этого раствора – в ещё одном литре воды, мы получим разбавление в миллион раз? Несмотря на это, получившийся раствор будет иметь вполне заметную окраску. Отсюда следует, что объём частичек чернил намного меньше, чем миллионная часть миллилитра!

... сохранилось описание одного исторического опыта, в котором в свинцовый шар налили воду и прочно его запаяли? По шару ударили молотом, надеясь, что он сплющится и сожмёт воду. И что же? Шар сплющился, но вода не сжалась, она просочилась сквозь стенки шара. Молекулы воды были продавлены через промежутки между частицами свинца.

... молекулы воздуха в твоей комнате мчатся со скоростью примерно полкилометра в секунду? Это составляет около 2000 км/ч – быстрее звука! Только имей в виду, что эта скорость средняя, ведь скорости всех молекул неодинаковы.

... диффузия веществ очень распространенное явление. Диффузия происходит при засолке овощей, копчении рыбы, поступлении питательных веществ из желудка в кровь, всасывании влаги корнями растений, проникновении сахара внутрь ягод при варке варенья и др.

... оконные стекла в зданиях прошлого века в нижней части заметно толще, чем в верхней. Так происходит потому, что стекло, как и всякое аморфное тело, обладает текучестью.

... кристаллические тела тоже могут обладать текучестью. Например, горные ледники медленно стекают в долины. Текучесть кристаллов объясняется дефектами их кристаллической решётки.

... чтобы метровый столб воды или спирта сжать на 1 см, нужно большое давление – около 200 атмосфер? Но чтобы так же сжать стержень из металла, нужно давление уже в 10 тысяч атмосфер!

... установлено, что молекулы воды совершают около 100 миллиардов перескоков в секунду.

... слово «газ» придумано учёными? Оно произведено от греческого слова «хаос» – беспорядок. Виден намёк на характер движения частиц газа.

... литр воздуха можно сжать до объёма напёрстка.

... каждая молекула воздуха испытывает ни много ни мало четыре миллиарда столкновений в секунду со своими соседками.

... с поверхности всех водоёмов на Земле ежесуточно испаряется около 7000 км3 воды? Бассейн с таким количеством воды имел бы размеры 80х90 км при километре глубины!

... в учебниках физики и химии прошлого века встречаются слова «летучая» жидкость и «возгонка» вещества. Эти термины считаются устаревшими. Сейчас вместо них говорят «легко испаряющаяся» жидкость и «сублимация» вещества (сублимировать могут только кристаллы).