Цель урока: Изучить сущность процесса диффузии и показать значение явления диффузии в природе, технике и быту.
Задачи:
образовательные:
сформировать представление о диффузии как о явлении самопроизвольного смешивания веществ, вследствие движения молекул;
выяснить от каких физических величин зависит скорость протекания диффузии;
сформировать представление о том, что диффузия наблюдается в твердом, жидком и газообразном состояниях вещества;
рассмотреть применение диффузии.
воспитательные:
воспитать умения и навыки коллективной работы;
выработать умение слушать учителя и одноклассников;
воспитание наблюдательности;
формирование умения использовать теоретические знания для понимания сущности явлений происходящих в природе.
развивающие:
научить логически правильно выражать свои мысли средством физико-математического языка;
развить познавательный интерес к физике;
формировать умение делать выводы на основе наблюдений;
развивать интерес учащихся к физике при анализе жизненных ситуаций;
формировать умение применять знания на практике.
Формы организации познавательной деятельности учащихся: фронтальная, групповая.
Этапы урока:
Организационный момент (2 мин).
Подготовка к основному этапу занятия (7 мин).
Изучение нового материала (25 мин).
Физкультминутка (2 мин).
Закрепление нового материала. Работа в группах (5 мин).
Итоги урока. Домашнее задание (2 мин).
Рефлексия (2 мин).
Ход урока:
Организационный момент.
Приветствие, проверка присутствующих, внешнего состояния класса и готовности учеников к уроку.
Сообщить цель урока и объяснить хода урока.
На уроке начинаем изучение новой темы, которая называется «Диффузия».
В тетрадях записать сегодняшнее число и тему сегодняшнего урока.
Подготовка к основному этапу занятия.
Активизации ранее полученных знаний
Задачи:
Установить правильность и осознанность выполнения домашнего задания учениками.
Устранить в ходе проверки обнаруженные пробелы в знаниях.
Проведение физического диктанта.
Физический диктант «Веришь – не веришь»
1. Стальной шарик при нагревании увеличивается в объеме, так как промежутки между молекулами становятся больше (да)
2. Атом – мельчайшая частица вещества (нет)
3. Молекулы воды точно такие же, как и молекулы льда (да)
4. Атомы состоят из молекул (нет)
5. Объем жидкости при охлаждении уменьшается, так как промежутки между молекулами становятся меньше (да)
6. Молекула – мельчайшая частица вещества (да)
7. При сжатии газа уменьшается объем молекул (нет)
Изучение нового материала.
Задачи:
В ходе поисковой беседы сформулировать понимание о диффузии.
Выяснить от каких физических величин зависит скорость протекания диффузии.
Все вещества состоят из мельчайших частичек – ионов, атомов, молекул, которые пребывают в постоянном движении. Именно это движение и становится причиной, по которой возникает процесс диффузии.
Диффузия (от лат. diffusio – распространение, растекание), взаимное проникновение соприкасающихся веществ друг в друга вследствие теплового движения частиц вещества.
3.1. Диффузия. Диффузия – это процесс, заключающийся во взаимном проникновении молекул веществ в промежутки между молекулами в других веществах.
Молекула – частица вещества, образованная определенным количеством атомов и способная к самостоятельному и стабильному существованию.
Давайте более подробно рассмотрим диффузию в различных агрегатных состояниях.
Агрегатное состояние вещества – это состояние вещества, которое можно охарактеризовать набором определенных свойств (например, сохранение или неспособность к сохранению объема, формы и т.д.).
3.2. Диффузия в газах. Давайте вместе приведем примеры процесса диффузии в газах. Варианты проявления этого явления могут быть: распространение запаха цветов; слезы из-за нарезания лука; шлейф духов, который можно почувствовать в воздухе.
Промежутки между частицами в воздухе довольно большие, частицы двигаются хаотично, поэтому диффузия газообразных веществ происходит достаточно быстро.
3.3. Диффузия в жидкостях. Частички веществ в жидкостях, а это чаще всего ионы веществ, взаимодействуют между собой достаточно сильно. В то же время, расстояние между ионами достаточно большое, что позволяет частичкам легко смешиваться.
На картинке видно, как проходит процесс диффузии в жидкостях. Частички краски, попадая на поверхность воды, легко диффундируют, то есть – проникают в воду.
3.4. Диффузия в твердых телах. Твердые тела могут иметь различное строение и состоять из молекул, атомов или ионов, образуя кристаллическую решетку. Частицы твердого тела взаимодействуют друг с другом очень сильно. Все частицы движутся – колеблются, но эти движения очень незначительны. Промежутки между частицами маленькие, поэтому другим веществам трудно проникнуть между ними. Процесс диффузии в твердых телах проходит очень медленно и незаметно для невооруженного глаза.
Вывод: молекулы веществ, находящихся в любом агрегатном состоянии, непрерывно двигаются.
3.5. История открытия диффузии. Броуновское движение. Беспорядочное движение частиц жидкостей впервые было доказано ботаником, Почетным хранителем ботанического отделения Британского музея шотландцем Робертом Броуном в 1827 году. Рассматривая в микроскоп пыльцу, размешанную с водой, он увидел непрерывно хаотично двигающиеся темные точки. Те, что были покрупнее, двигались медленнее, не спеша меняли свое направление. Более мелкие – прыгали беспорядочно, случайно, бросаясь из стороны в сторону.
Ученый задумался: «Почему?» частички пыльцы двигались под действием ударов, наносимых им движущимися молекулами воды.
Броун был настоящим ученым, столкнувшись с непонятным явлением, он его добросовестно исследовал. Он наблюдал движение не только «живых» частичек пыльцы, но и движение «мертвых» частичек глины. Он обнаружил, что в горячей воде частицы двигаются быстрее, чем в холодной. Убедился, что путь их совершенно случаен и не зависит от лондонских кэбов, громыхающих по мостовой. Чтобы убедиться в этом, он потратил немало времени, наблюдая ту же картину в сельской тиши …
Явление движения взвешенных частичек в жидкости или газе сейчас называют броуновским движением. Это явление есть еще одно яркое доказательство движения молекул веществ.
3.6. Скорость протекания диффузии в различных агрегатных состояниях вещества. Молекулы газов свободны, так как расстояние между молекулами много больше размеров молекул, двигаются с большими скоростями.
Молекулы жидкостей расположены так же беспорядочно, как и в газах, но значительно плотнее друг к другу и поэтому взаимодействуют друг с другом сильнее, чем в газах. Каждая молекула, находясь в окружении соседних молекул, «как бы топчется на одном месте» и медленно перескакивает с места на место внутри жидкости.
Молекулы твердых веществ расположены в строгом порядке, образовывая пространственную решетку, чем обеспечивается сохранение формы и объема твердого тела. Частицы твердого тела совершают колебания около положения равновесия, которое остается неизменным очень продолжительное время. Примером служат отшлифованные пластины свинца и золота, если их положить одна на другую и сжать грузом, то при обычной комнатной температуре (около 20°С) за 5 лет золото и свинец взаимно проникнут друг в друга на расстояние всего около 1 мм.
Вывод: Диффузия протекает в веществах находящихся в различных агрегатных состояниях, но с разной скоростью. Наиболее быстро диффузия происходит в газах, медленнее в жидкостях и медленнее всего в твёрдых телах. Скорость протекания диффузии зависит от того, в каком агрегатном состоянии находятся вещества.
3.7. Зависимость диффузии от температуры вещества. Мы знаем, что частички веществ начинают двигаться быстрее с увеличением температуры. Значит ли это, что и процесс диффузии будет ускоряться при повышении температуры?
Проведём опыт (демонстрация). В два одинаковых стеклянных сосуда наливаем одинаковое количество воды, но различной температуры. Сверху помещаем несколько крупинок растворимого кофе. Пронаблюдаем, что является диффузией в этом опыте? Почему?
Что вы можете сказать о скорости протекания диффузии в первом и втором сосудах?
Сейчас в обоих сосудах в диффузии участвуют одни и те же вещества, находящиеся в одних и тех же агрегатных состояниях. Значит, скорость протекания диффузии должна быть одинакова? Но результат опыта свидетельствует об обратном. Почему?
[Подпись: 2. Чем быстрее будут двигаться молекулы соприкасающихся веществ, тем быстрее происходит диффузия.] [Подпись: 1. В ходе диффузии молекулы каждого из соприкасающихся веществ проникают в промежутки между молекулами другого вещества.]
[Подпись: 3. Из опытов следует, что диффузия проходила быстрее в том сосуде, где температура выше.] [Подпись: 4. В теле с более высокой температурой молекулы движутся быстрее.]
Скорость диффузии увеличивается с ростом температуры, так как молекулы
взаимодействующих тел начинают двигаться быстрее. Это утверждение справедливо для веществ находящихся в любом агрегатном состоянии.
Интенсивность диффундирования одного вещества в другое также зависит и от концентрации этих веществ, и от внешних воздействий (например, если просто капнуть раствор йода в воду и если его еще и перемешать, то скорость приобретения раствором однородного цвета будет разной).
3.8. Применение диффузии.
1. Диффузия в жизнедеятельности человека. Диффузия имеет большое значение в процессах жизнедеятельности человека, животных и растений. Благодаря диффузии кислород из легких пpoникaeт в кровь человека, а из крови – в ткани.
2. Диффузии в технике:
На явлении диффузии основана диффузионная сварка металлов (в основном в электронной и полупроводниковой промышленности, точном машиностроении).
Существенную роль в работе ядерных реакторов играет диффузия нейтронов, то есть распространение нейтронов в веществе, сопровождающееся многократным изменением направления и скорости их движения в результате столкновения с ядрами атомов.
В результате диффузии носителей в полупроводниках возникает электрический ток.
На явлении диффузии основан процесс металлизации – покрытия поверхности изделия слоем металла или сплава для сообщения ей физических, химических и механических свойств, отличных от свойств металлизируемого материала.
3. Диффузии в повседневной жизни (солка и засахаривание, смешивание различных ингредиентов при приготовлении пищи, склеивание поверхностей).
3.9. Отрицательное проявление диффузии. Необходимо отметить вредные проявления явления диффузия.
Дымовые трубы предприятий выбрасывают в атмосферу углекислый газ, оксиды азота и серы. В настоящее время общее количество эмиссии газов в атмосферу превышает 40 миллиардов тонн в год. Избыток углекислого газа в атмосфере опасен для живого мира Земли, нарушает круговорот углерода в природе, приводит к образованию кислотных дождей. Процесс диффузии играет большую роль в загрязнении рек, морей и океанов. Годовой сброс производственных и бытовых стоков в мире равен примерно 10 триллионов тонн.
Загрязнение водоёмов приводит к тому, что в них исчезает жизнь, а воду, используемую для питья, приходится очищать, что очень дорого. Кроме того, в загрязненной воде происходят химические реакции с выделением тепла. Температура воды повышается, при этом снижается содержание кислорода в воде, что плохо для водных организмов. Из-за повышения температуры воды многие реки теперь зимой не замерзают.
Для снижения выброса вредных газов из промышленных труб, труб тепловых электростанций устанавливают специальные фильтры. Для предупреждения загрязнения водоемов необходимо следить за тем, чтобы вблизи берегов не выбрасывался мусор, пищевые отходы, навоз, различного рода химикаты.
Вывод: значение диффузии в неживой природе велико, а существование живых организмов было бы невозможно, если бы не было этого явления. К сожалению, приходится бороться с отрицательным проявлением этого явления, но положительных факторов намного больше и поэтому, мы говорим об огромном значении диффузии в природе.
IV. Физкультминутка. Несколько учащихся играет роль молекул одного вещества, а другая часть учащихся – молекул другого вещества. Задается модель (газ, жидкость, твёрдое тело) и учащиеся моделируют своим движением проникновение молекул одного вещества в промежутки между молекулами другого вещества.
. Закрепление нового материала. Работа в группах.
Задачи:
закрепить полученные на уроке знания;
ответит на вопросы учителя:
1. Агрегатное состояние вещества – …
(это состояние вещества, которое можно охарактеризовать набором определенных свойств (например, сохранение или неспособность к сохранению объема, формы и т.д.) при определенных условиях. Не только вода может находиться в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном. Это присуще всем веществам).
* Агрегатное состояние вещества (лат. aggrego «присоединяю») – состояние одного и того же вещества в определённом интервале температур и давлений, характеризующееся определёнными, неизменными в пределах указанных интервалов, качественными свойствами:
способностью (твёрдое тело) или неспособностью (жидкость, газ, плазма) сохранять объём и форму,
наличием или отсутствием дальнего (твёрдое тело) и ближнего порядка (жидкость), и другими свойствами.
Изменение агрегатного состояния может сопровождаться скачкообразным изменением свободной энергии, энтропии, плотности и других физических величин.[1].
2. Диффузия – это …
(процесс, заключающийся во взаимном проникновении молекул веществ в промежутки между молекулами в других веществах).
3. От чего зависит скорость диффузии?
Скорость диффузии зависит от температуры, концентрации, внешних воздействий, агрегатного состояния вещества.
VI. Итоги урока. Домашнее задание.
Задачи:
подвести итоги урока и выставление оценок;
сообщить учащимся о домашнем задании;
разъяснить методику его выполнения.
VII. Заключительный этап урока – рефлексия.
Прием “Синквейн”. Учащиеся пересматривают то, что они знали, узнали новое и систематизируют все знания. Способность резюмировать информацию, излагать сложные идеи, чувства и представления в нескольких словах – важное умение. Оно требует вдумчивой рефлексии, основанной на богатом понятийном запасе. Синквейн – это стихотворение, которое требует синтеза информации и материала в коротких выражениях. Синквейн (от фр. cinquains, англ. cinquain) — пятистрочная стихотворная форма, возникшая в США в начале XX века под влиянием японской поэзии.
Правила написания синквейна:
В первой строчке тема называется одним словом (существительным).
Вторая строчка – это описание темы в двух словах (два прилагательных).
Третья строка – описание действия в рамках темы тремя глаголами.
Четвертая – это фраза из четырех слов, показывающая отношение к теме.
Синоним из одного слова, который повторят суть темы.
Синквэйны являются быстрым и мощным инструментом для рефлексирования, синтеза и обобщения понятий и информации.
Пример синквейна по теме «Диффузия»
Диффузия
Быстрая, броуновская
Проникать, смешивать, диффундировать
Скорость диффузии зависит от температуры
Распространение или растекание.
Домашнее задание:
Физика. Учебник для 7 класса. Автор: Генденштейн Л.Е., 2007, параграф 9 (с. 70-74).
По желанию выполнить домашнюю лабораторную работу.
Подготовить сообщение на 3 мин.
Тема «Роберт Броун – британский (шотландский) ботаник, морфолог и систематик растений, первооткрыватель «броуновского движения».
ДОМАШНЯЯ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
(ПРЕДЛАГАЕТСЯ ДОМА УЧАЩИМСЯ ВЫПОЛНИТЬ ОПЫТ)
Тема: Изучение явления диффузии.
Цель: Наблюдение за явлением диффузии при различных температурах.
Оборудование: два стеклянных стакана, вода, марганец.
Ход работы:
В два стеклянных стакана наливает одинаковое количество воды.
Добавляем равное количество марганца.
Ставим первый стакан в холодильник, второй – вблизи источника тепла.
Через 12 часов наблюдаем и фиксируем изменения; сравниваем.
Еще спустя 12 часов фиксируем изменения, повторяем наблюдения в течение 3 дней.
Делаем выводы.
Вывод. В ходе изучения явления диффузии наблюдали ее при различных температурах. Установили, что в теплых условиях марганец распределяется равномерно по всему объему, а находясь в холоде – образуется два слоя: нижний – насыщенный, верхний – более прозрачный. Исходя из опыта, с течением времени ситуация почти не меняется.
Использованная литература:
Агрегатные состояния // Физическая энциклопедия / Д.М. Алексеев, А.М. Балдин, А.М. Бонч-Бруевич, А.С. Боровик-Романов, Б.К. Вайнштейн, С.В. Вонсовский, А.В. Гапонов-Грехов, С.С. Герштейн, И.И. Гуревич, А.А. Гусев, М.А. Ельяшевич, М.Е. Жаботинский, Д.Н. Зубарев, Б.Б. Кадомцев, И.С. Шапиро, Д.В. Ширков; под общ. ред. А.М. Прохорова. – М.: Советская энциклопедия, 1988 – 1999.
Песин А.И. Физика. 7 класс: Методика преподавания. – Х.: Веста: Издательство «Ранок», 2007. – 192 с. – (Мастер-класс).
3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА ДАННОГО УРОКА:
1. Тип урока: комбинированный.
2. Формы организации познавательной деятельности учащихся: фронтальная, групповая.
3. Девиз урока: «Не учить физику, а исследовать, открывать и познавать мир».
4. Педагогические технологии, используемые на уроке:
4.1. здоровьесберегающие технологии;
4.2. элементы истории развития физики;
4.3. элементы УДЕ (Укрупненная дидактическая единица – это локальная система понятий, объединенных на основе их смысловых логических связей и образующих целостно усваиваемую единицу информации, П.М. Эрдниев)
