Версия 20:35, 19 марта 2012

Гипермаркет знаний>>Физика и астрономия>>Физика 7 класс. Полные уроки>>Физика: Молекулы и атомы. Полные уроки

Тема. Молекулы и атомы.

Цели урока:

• рассказать ученикам о молекулах и атомах и научить различать их.

Задачи урока:

• обучающие: изучить новый материал по теме «Молекулы и атомы»;

• развивающие:  содействовать развитию мышления и познавательных умений; овладению методами синтеза и анализа;

• воспитательные: воспитание положительной мотивации к обучению.

Основные термины:

Молекула – нейтральная электрически частица, которая состоит из двух и более атомов, связанных ковалентными связями; наименьшая частица вещества, которая обладает его свойствами.

Атом – самая маленькая неделимая химически часть элемента, которая является носителем его свойств; состоит из электронов и атомного ядра. Различное количество разных атомов, связанных межатомными связями, образуют молекулы.

Атомное ядро – центральная часть атома, в которой сосредоточено более 99,9% его массы.

Электрон – отрицательно заряженная, стабильная элементарная частица, одна из структурных единиц вещества.

Ход урока

Проверка домашнего задания.

1. Как доказать, что все вещества состоят из частиц?

2. В чем заключается предположение о строении вещества?

3. Почему не видны частицы, из которых состоит вещество?

4. Как объяснить высыхание белья после стирки?

5. Почему твердые тела, состоящие из частиц, кажутся сплошными?

Молекулы.

Все вещества в разных условиях могут быть подразделены на три состояния: твердое, жидкое и газообразное. Чтобы убедиться в этом, приведите пример различных состояний тел и выполните задание, представленное на рисунке 1.

Рис. 1. Из каких веществ могут состоять твердые вещества.

Всякое вещество состоит из молекул или атомов в различных энергетических состояниях.

Молекула какого-либо вещества — это самая мелкая частица вещества, существующая в обычных условиях и при этом сохраняющая все признаки этого вещества. На рисунке 2 можно увидеть молекулу вещества.

Рис. 2. Молекула вещества

Средняя цифра для размера t молекулы— порядка 1х10-9 м. Весьма трудно наблюдать размеры настолько малые, как 10-9 м. Это означает, что одна тысяча миллионов молекул, помещенных рядом, растянется вдоль однометровой линейки. Тысячу миллионов также почти невозможно пред¬ставить.

Молекула может состоять из группы еще более малых частиц, назы-ваемых атомами. Например, молекула водорода (газа) состоит из двух ато¬мов водорода, соединенных между собой (рисунок 3).

Рис. 3. Молекулы водорода, кислорода, воды, азота, озона и углекислого газа.

На видео представлена динамика молекул воды, аммиака, метана и т.д.:

http://www.youtube.com/watch?v=PsY1Xg8Y5mg 

Молекулы могут состоять из одного атома, как в инертном газе аргоне, из двух одинаковых атомов, соединенных вместе, как в случае с газом кислородом, или же из малой группы атомов, соединенных между собой, как в случае с водой, молекула которой состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода. Очень большие группы атомов тоже могут соединяться друг с другом, образуя полимеры, и т. д.

Кроме того, молекулы любого вещества постоянно двигаются, причем делают это по-разному. Пример движения молекул можно увидеть на рисунке 4.

Рис. 4. Движение молекул.

Молекулы невозможно увидеть невооруженным глазом. Они настолько малы, что их нельзя разглядеть даже с помощью микроскопа, дающего 1000-кратное увеличение.

Биологам известны микроорганизмы (например, бактерии) размером 0,001 мм. Молекулы же в сотни и тысячи раз меньше.

Для определения размеров молекул были проведены разные опыты. Опишем один из них:

В чисто вымытый большой сосуд налили воду и на ее поверхность поместили каплю масла. Масло начало растекаться по поверхности воды, образуя пленку. По мере растекания масла толщина пленки становилась все меньше и меньше. Через некоторое время растекание прекратилось. Если предположить, что это произошло из-за того, что все молекулы масла оказались на поверхности воды, то для определения диаметра молекулы достаточно найти толщину образовавшейся пленки.

Толщина пленки равна отношению ее объема V к площади S: h=V/S.

Объем пленки - это объем той капли, которую поместили на поверхность воды. Его измеряют заранее; для этого пользуются измерительным цилиндром - мензуркой. 

В описываемом опыте капля имела объем V = 0,0009 см3, а площадь образовавшейся из нее пленки была равна S = 5500 см2. Подставив эти значения в формулу, получим h = 0,00000016 см. Этим числом и выражается примерный размер молекулы масла. На рисунке 5 представлен примерный размер молекулы.

Рис. 5. Примерный размер молекулы.

Молекулы одного и того же вещества одинаковы во всех агрегатных состояниях (рисунок 6).

Рис. 6. Молекула воды в различных агрегатных состояниях вещества.

Атомы.

Хотя молекулы и очень маленькие частицы, но и они делимы. Частицы, из которых состоят молекулы, называют атомами. Атомы каждого вида принято обозначать специальными символами. Например, атом кислорода - О, атом водорода - Н, атом углерода - С.

Специальные символы существуют и для обозначения молекул. Например, молекула кислорода состоит из двух одинаковых атомов кислорода, поэтому для ее обозначения применяют следующую химическую формулу: O2. Молекула воды состоит из трех атомов: одного атома кислорода и двух атомов водорода, поэтому ее обозначают H2O.

Атомы очень малы. Их невозможно разглядеть не только простым глазом, но  и с помощью даже самого мощного оптического микроскопа.

Глаз человека не способен разглядеть атомы и промежутки между ними, поэтому  любое вещество кажется нам сплошным.  В  1951 году Эрвин Мюллер изобрёл ионный микроскоп, позволивший в деталях разглядеть атомную структуру металла. Современная же техника позволяет получить фотографии отдельных атомов и молекул. На рисунке 7 приведен снимок атома гелия.

Рис. 7. Атом гелия.

Сами атомы по современным представлениям состоят из трех основных частиц: протонов, нейтронов и электронов. Модель атома можно представить следующим образом: в маленькой сердцевине атома находится ядро, в котором ядерными силами удерживаются протоны и нейтроны; вокруг ядра по своим орбитам вращаются электроны, похожие на планеты, обращающиеся вокруг Солнца. 

Атомы различных химических элементов отличаются друг от друга. Различия атомов химических элементов можно определить по периодической таблице Менделеева.

Давайте посмотрим на видео, с помощью которого постараемся разобраться в структуре атома:

http://www.youtube.com/watch?v=BBmhmB4ans4&feature=related 

Выводы

1. Все вещества в разных условиях могут быть подразделены на три состояния: твердое, жидкое и газообразное.

2. Всякое вещество состоит из молекул или атомов в различных энер-гетических состояниях.

3. Молекула какого-либо вещества — это самая мелкая частица ве-щества, существующая в обычных условиях и при этом сохраняющая все признаки этого вещества.

4. Молекулы одного и того же вещества одинаковы во всех агрегатных состояниях.

5. Частицы, из которых состоят молекулы, называют атомами. Атомы каждого вида принято обозначать специальными символами.

Контролирующий блок.

1. Как называются частицы, из которых состоят вещества?

2. Как называются частицы, из которых состоят молекулы?

3. Опишите опыт, с помощью которого можно определить размер молекулы.

4. Различаются ли молекулы одного вещества в его различных агрегатных состояниях?

5. Что такое атом и из чего он состоит

Домашнее задание.

Попробуйте провести дома опыт по измерению размера молекулы любого вещества.

Интересно знать, что.

Понятие об атоме как о наименьшей неделимой части материи было впервые сформулировано древнеиндийскими и древнегреческими философами. В XVII и XVIII веках химикам удалось экспериментально подтвердить эту идею, показав, что некоторые вещества не могут быть подвергнуты дальнейшему расщеплению на составляющие элементы с помощью химических методов. Однако в конце XIX — начале XX века физиками были открыты субатомные частицы и составная структура атома, и стало ясно, что атом в действительности не является «неделимым».

На международном съезде химиков в г. Карлсруэ (Германия) в 1860 г. были приняты определения понятий молекулы и атома. Атом — наименьшая частица химического элемента, входящая в состав простых и сложных веществ.

Физика атомов и молекул — раздел физики, изучающий внутреннее строение и физические свойства атомов, молекул и их более сложных объединений (кластеров), а также физические явления при низкоэнергетических элементарных актах взаимодействия объектов между собой с элементарными частицами.

При изучении физики атомов и молекул основными являются такие экспериментальные методы как спектроскопия и масс-спектрометрия со всеми их разновидностями, некоторые виды хроматографии, резонансных методов и микроскопии, теоретические методы квантовой механики, статистической физики и термодинамики. Физика атомов и молекул тесно взаимосвязана с молекулярной физикой, в которой изучаются (коллективные) физические свойства тел в различных агрегатных состояниях на основе рассмотрения их микроскопического строения, а также с некоторыми разделами химии. 

Давайте проведем краткий экскурс в историю развития атомно-молекулярной теории:

http://www.youtube.com/watch?v=6OeiqCxu5cM&feature=related 

Список литературы

1. Урок на тему «Молекулы и атомы» С.В. Громов, И.А. Родина, учителя физики.

2. Урок на тему «Строение вещества» Фонин Илья Александрович, Камзеева Елена Евгеньевна, учитель физики, МОУ Гимназия №8, г.Казань.

3. Г. Остер. Физика. Задачник. Ненаглядное пособие.- М.: Росмэн, 1998.

4. Мейяни А.  Большая книга экспериментов для школьников. М.: «Росмен». 2004 г.

5. Global Physics «Атомы и молекулы».

Отредактировано и выслано Борисенко И.Н.

Над уроком работали:

Громов С.В.

Фонин И.А.

Борисенко И.Н.

Поставить вопрос о современном образовании, выразить идею или решить назревшую проблему Вы можете на Образовательном форуме, где на международном уровне собирается образовательный совет свежей мысли и действия. Создав блог, Вы не только повысите свой статус, как компетентного преподавателя, а и сделаете весомый вклад в развитие школы будущего. Гильдия Лидеров Образования открывает двери для специалистов  высшего ранга и приглашает к сотрудничеству в направлении создания лучших в мире школ.