Методическая разработка урока "Строение вещества. Основные положения МКТ. Масса и размеры молекул. Основное уравнение МКТ идеального газа".

Автономное учреждение

профессионального образования

Ханты-Мансийского автономного округа – Югры

«СУРГУТСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

Кузмауль Мария Сергеевна, преподаватель физики

Тип урока: изучение нового материала, урок с применением технологии критического мышления

Продолжительность урока: 1 час 20 мин.

Приёмы: "Бортовой журнал", "Кластер", «Чтение с пометками»

Цель урока: сформировать у обучающихся представлений о молекулярно- кинетической теории, рассмотреть её основные положения, развить первоначальные знания о молекулярном строении вещества.

Задачи:

• Образовательная: научить студентов применять навыки самостоятельной и коллективной работы для получения знаний, выделять ключевые понятия, законы: виды сил, гравитационная постоянная, закон всемирного тяготения, сила тяжести, вес тела, невесомость, перегрузка, первая космическая скорость.

• Воспитательная: положительного отношения к знаниям; воспитание дисциплинированности; формирование научного мировоззрения.

• Развивающая: развивать умение анализировать, обобщать и выделять главное, делать вывод; развивать познавательный интерес, коммуникативные способности.

Оборудование: мультимедийный проектор, презентация, доска, учебник физики, раздаточный материал (тексты).

Формы организации учебной деятельности: фронтальная; индивидуальная; групповая.

Ход урока:

1. Мякишев, Г. Я. Физика. 10 класс : учебник для общеобразоват. учреждений с прил. на электрон. носителе: базовый и профил. уровни / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский ; под ред. В. И. Николаева, Н. А. Парфентьевой. – М. : Просвещение, 2014. - 416 с. : ил. – (Классический курс).

2. Мякишев, Г. Я. Физика. 10 класс : учебник для общеобразоват. учреждений с прил. на электрон. носителе: базовый уровень / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский ; под ред. В. И. Николаева, Н. А. Парфентьевой. – 21-е изд. – М. : Просвещение, 2012. - 366 с. : ил. – (Классический курс).

Дополнительные источники:

1. Загашеев И.О., Заир-Бек С.И., Муштавинская И.В. Учим детей мыслить критически. – СПб, 2003 – 179с.

2. Халперн Д. Психология критического мышления. – СПб., 2000. – 126с.

Интернет-ресурсы:

1. http://infofiz.ru.

2. http://ext.spb.ru.

1. Изучите текст.

2. Сделайте в тетради опорный конспект, в соответствии с пометками "+" - это новое для меня.

3. Закрепление: заполните таблицы, ответьте на вопросы

1. Заполните таблицу:

   Название величины	Обозначение	Формула	Единица измерения
   Относительная молекулярная масса
   Количество вещества
   Постоянная Авогадро
   Молярная масса
   Число молекул вещества

2. Ответьте на вопросы

• Какое движение называется броуновским?

• Как объяснить броуновское движение частиц?

Домашнее задание:

1. Выучить §56, 63, конспект.

2. Заполнить таблицу "Строение газообразных жидких и твердых тел" (§60)

Молекулярная физика – раздел физики, в котором изучаются физические свойства тел в различных агрегатных состояниях на основе рассмотрения их молекулярного строения, силы взаимодействия между частицами, образующими тела и характеры теплового движения этих частиц.

Молекулярная физика исходит из того, что любое тело – твердое, жидкое или газообразное – состоит из громадного числа молекул, которые находятся в беспорядочном движении, интенсивность которого зависит от температуры. При изучении молекулярной физики Вы познакомитесь со строением, структурой и свойствами некоторых материалов, с особенностями агрегатных изменений, рассмотрите зависимости количественных характеристик от физико-механических свойств веществ и их строения.

Молекулярная физика служит научной основой современного материаловедения, вакуумной технологии, порошковой металлургии, холодильной техники.

Представления о том, что все вещества состоят из мельчайших частиц - атомов, впервые появились в трудах древнегреческих ученых философов Левклиппа, Демокрита и Эпикура, живших V-III веках до нашей эры. Все явления природы они пытались объяснить движением этих невидимых частиц.

Учение о том, что все тела состоят из отдельных частиц – атомов, возникло в Древней Греции в IV в. до н.э. Основоположником атомистической теории был философ Демокрит.

В основе МКТ лежат три важных положения, подтвержденные экспериментально и теоретически.

1. Все тела состоят из мельчайших частиц.

2. Эти частицы беспорядочно (хаотически) движутся.

3. Частицы взаимодействуют друг с другом.

Эти положения подтверждаются опытным путем.

Опытное обоснование 1 положения: все тела состоят из мельчайших частиц. Во-первых, об этом говорит возможность деления вещества (все тела можно разделить на части).

Наиболее ярким экспериментальным подтверждением представлений молекулярно-кинетической теории о беспорядочном движении атомов и молекул является броуновское движение. Оно было открыто английским ботаником Р. Броуном (1827 г.). В 1827 году англ. ботаник Броун, изучая внутреннее строение растений с помощью микроскопа обнаружил, что частички твердого вещества в жидкой среде совершают непрерывное хаотическое движение. Тепловое движение взвешенных в жидкости (или газе) частичек получило название броуновского движения. Броуновские частицы движутся под влиянием беспорядочных ударов молекул. Из-за хаотического теплового движения молекул эти удары никогда не уравновешивают друг друга. В результате скорость броуновской частицы беспорядочно меняется по модулю и направлению, а ее траектория представляет собой сложную зигзагообразную кривую. Теория броуновского движения была создана А. Эйнштейном (1905 г.). Экспериментально теория Эйнштейна была подтверждена в опытах французского физика Ж. Перрена (1908–1911 гг.).

Причиной броуновского движения является непрерывное хаотическое движение молекул жидкости или газа, которые , беспорядочно ударяясь со всех сторон о частичку, приводят её в движение. Причина броуновского движения частицы в том, что удары молекул о неё не компенсируются. Значит броуновское движение является еще и опытным обоснованием 2 положения МКТ.

Непрерывное движение молекул любого вещества (твердого, жидкого, газообразного) подтверждается многочисленными опытами по диффузии. Диффузией называют явление самопроизвольного проникновения одного вещества в другое. Если пахучее вещество (духи) внести в помещение, то через некоторое время запах этого вещества распространится по всему помещению. Это свидетельствует о том, что молекулы одного вещества без воздействия внешних сил проникают в другое. Диффузия наблюдается и в жидкостях, и в твердых телах.

При изучении строения вещества было установлено, что между молекулами одновременно действуют силы притяжения и отталкивания, называемые молекулярными силами. Это силы электромагнитной природы.

Атомы и молекулы взаимодействуют и значит обладают потенциальной энергией. Атомы и молекулы находятся в постоянном движении, и значит, обладают кинетической энергией.

Масса и размеры молекул

Большинство веществ состоит из молекул, поэтому для объяснения свойств макроскопических объектов, объяснения и предсказания явлений важно знать основные характеристики молекул.

Молекулой называют наименьшую устойчивую частицу данного вещества, обладающую его основными химическими свойствами. Молекула состоит из ещё более мелких частиц – атомов, которые в свою очередь , состоят из электронов и ядер. Атомом называют наименьшую частицу данного химического элемента. Размеры молекул очень малы.

Порядок величины диаметра молекулы 1*10^-10 м

Порядок величины объёма молекулы 1*10^-20 м³

О том что размеры молекул малы можно судить и из опыта. В 1 л (м³ ) чистой воды разведем 1 м³ зеленых чернил, тете разбавим чернила в 1 000 000 раз. Увидим, что раствор имеет зеленую окраску и вместе с тем однороден. Это говорит о том, что даже при разбавлении в 1 000 000 раз в воде находится большое количество молекул красящего вещества. Этот опыт показывает, как малы размеры молекул.

В 1 см³ воды содержится 3,7*10^-8 молекул.

Порядок величины массы молекул 1*10^{-23 г = 1*10-26}кг

В молекулярной физике принято характеризовать массы атомов и молекул не их абсолютными значениями (в кг), а относительными безразмерными величинами относительной атомной массой и относительной молекулярной массой.

По международному соглашению в качестве единичной атомной массы m₀ принимается 1/12 массы изотопа углерода ¹²С (m_0С):

m₀ =1/12 m_0С=1,66 *10^-27

Относительную молекулярную массу можно определить, если абсолютное значение массы молекулы (m_мол в кг) разделить на единичную атомную массу.

M₀ = m_мол / 1/12 m_0С

Относительная молекулярная (атомарная) масса вещества (из таблицы Менделеева)

⁷₁₄N Азот           M_0N = 14         M_0N2 = 28

Относительное число атомов или молекул, содержащихся в веществе характеризуется физической величиной, называемой количеством вещества.

Количество вещества ע – это отношение числа молекул (атомов) N в данном макроскопическом теле к числу молекул в 0,012 массы углерода N_A

Количество вещества выражают в молях

Один моль – это количество вещества, в котором столько же молекул (атомов), сколько атомов содержится в 0,012 кг углерода.

Моль любого вещества содержит одинаковое число молекул. Это число называют постоянной Авогадро N_A =6, 02 * 10²³моль ^-1

Масса одного моля вещества называется молярной массой.

Число молекул в данной массе вещества: 

Масса вещества (любого количества вещества): 

Определение молярной массы: 

Идеальный газ – это газ, у которого взаимодействие между молекулами пренебрежимо мало.

Основные отличия идеального газа от реального газа:

1. Частицы идеального газа - сферические тела очень малых размеров, практически материальные точки.
2. Между частицами отсутствуют силы межмолекулярного взаимодействия.
3. Соударения частиц являются  абсолютно упругими.

   Реальные разреженные газы действительно ведут себя подобно идеальному газу.

Основное уравнение МКТ:

P = · n·Ек,     где  Ек = m_o·v² /2, n - концентрация молекул

Давление идеального газа пропорционально произведению концентрации молекул и средней кинетической энергии поступательного движения молекул.

10