Конспект уроку

1. 56
Тема 1.2. ТЕПЛОВІ ЯВИЩА (2 частина)
Урок 16/1
ТЕМА. Кристалічні та аморфні тіла
Мета уроку: на основі міжпредметних зв’язків із хімією розкрити
основні властивості кристалічних і аморфних тіл і залежність цих влас-
тивостей від внутрішньої будови тіл; відпрацювати поняття: «кристалічні
решітки», «види кристалічних решіток», «ізотропія і анізотропія», «полі-
морфізм».
Обладнання: 1. Набір мінералів; малюнки кристалів, діапозитиви;
моделі кристалічних решіток, кристали йоду, селітри, пробірки, спиртів-
ка, проекційний ліхтар; кінофільм «Будова і властивості кристалів». 2. Під-
готовлена презентація за темою уроку. 3. ПК із ОС не нижче Windows XР
із мультимедійним проектором; програма PowerPoint. 4. Кристали, виро-
щені учнями.
Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.
ХІД УРОКУ
Оформлення кабінету
На дошці плакати:
1. «І настане час, коли будуть знайдені заховані в надрах Землі
багатства каміння» (Леонардо да Вінчі).
2. «Камінь — диво природи і таємниця її» (Е. Межелайтіс).
ХІД УРОКУ
I. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ
Учням ставлять запитання, які узагальнюють знання із фізи-
ки, хімії.
 Як речовина з газоподібного стану переходить у рідкий?
 Що відбувається з речовиною під час її переходу з газоподібно-
го стану в рідкий?
 Як ви вважаєте, чи не зводиться тверднення до такого самого
процесу? Можливо, під час тверднення молекули зближуються
ще більше?

2. 57Тема 1.2. Теплові явища (2 частина)
 Як пояснити відмінність властивостей твердих тіл і рідин?
 Що таке матерія?
 Які два основні види матерії існують?
 Які є агрегатні стани речовини?
 Які види полів ви знаєте?
 Які види твердих тіл вам відомі?
Для систематизації знань на дошці записують схему:
Матерія
ПолеРечовина
 Гравітаційне,
 електромагнітне,
 ядерне та ін.
 Тверді: кристалічні тіла,
аморфні тіла, полімери.
 Рідкі.
 Газоподібні.
 Плазма
II. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
Переважна більшість використовуваних у сучасній техніці
матеріалів має кристалічну будову. Виняток становить скло —
аморфний матеріал. Тому, кажучи про кристали і маючи на увазі
тільки крупні, красиві, переважно прозорі утворення, знайдені
в природі або виготовлені штучним чином, ми припускаємося по-
милки. Кристали — це не тільки коштовні камені: проста мідна
дротина або алюмінієва вилка утворені з матеріалу, що має крис-
талічну будову. Сталь для машин, алюмінієві сплави для ракет
і літаків, напівпровідникові прилади містять в основі кристали
різного типу і з різними властивостями.
Спираючись на знання з фізики і хімії, учні дають визначення
кристалічного тіла: «Це тіло, атоми і молекули якого розташовані
впорядковано в просторі». Потім учням пропонуємо прочитати ви-
значення кристалічного тіла, дане в підручнику, а також звернути
увагу на приклади кристалів, зображених на рисунках підручника.
Отже, кристали — речовини, у яких найдрібніші частинки
(атоми, іони або молекули) «упаковані» в певному порядку. В ре-
зультаті під час зростання кристалів на їхній поверхні мимоволі
виникають плоскі грані, а самі кристали набувають різноманітної
геометричної форми.
У зошит учнів записують запитання плану уроку.
1. Що таке кристали й аморфні тіла?

3. 58 Уроки фізики. 8 клас. Розділ 1. Теплові явища
2. Які їхні характерні зовнішні ознаки?
3. Фізичні властивості кристалів і аморфних тел.
4. Чим можна пояснити їхні зовнішні ознаки і фізичні властивості?
5. Використання кристалів.
Після цього пропонуємо учням подивитися презентацію теми
на СD за допомогою ПК.
Чим кристали відрізняються від аморфних тіл?
У кристалів дальній порядок в розташуванні молекул і стійкі-
ше їх положення, а у аморфних тіл ближній і температура плав-
лення не постійна. За приклад аморфних тіл може правити скло,
поліетилен.
Тверді тіла перебувають переважно в кристалічному стані. Усі
кристали обмежені плоскими гранями, які мають форму правиль-
них багатокутників. Учням показують різні мінерали, самоцвіти,
дендрити, фотографії сніжинок (або діапозитиви), граніт, метали.
Особливістю кристалів цього роду є незмінність кутів між ребрами
і відповідно між гранями. Правильність зовнішньої форми крис-
талів — наслідок певного закономірного розподілу його части-
нок. Кристали можуть утворюватися із пари і в розчинах певної
речовини. Далі необхідно продемонструвати утворення кристалів
йоду. У пробірку кидаємо декілька кристалів і нагріваємо її на
спиртівці. Йод випаровується і осідає на холодній стінці у вигляді
дрібних кристалів. Їх показуємо в проекції на екран. Утворення
кристалів із розчинів легко показати із розчином селітри, мідного
купоросу або галуну.
Внутрішня будова кристалів підкоряється суворим законам си-
метрії. Центри атомів утворюють кристалічні ґратки, які утворені
з повторюваних частин. Їх можна розбити на цілком однакові па-
ралелепіпеди, зміщені паралельно по відношенню один до одного.
Ця найважливіша властивість кристалів називається симетрією
трансляції (трансляція — паралельне перенесення в просторі на
певну відстань). Таку будову кристалів уперше описав 1783 року
французький абат Р. Ж. Аюї (1743–1822 рр.). Він помітив, що
будь-який кристал ісландського шпату можна розбити на рівні
ромбоедри. Припущення про те, що форма сніжинок — це наслі-
док особливого розташування частинок, із яких вони утворені, ви-
словив ще 1611 року німецький вчений І. Кеплер.
 Найменший паралелепіпед, із якого можна скласти всі кристалічні
ґратки, називається елементарною коміркою.
Найпростіші кристалічні ґратки, всі атоми яких можна отрима-
ти трансляціями лише одного атома, називають решітками Браве. Ця

4. 59Тема 1.2. Теплові явища (2 частина)
назву дали на честь французького морського офіцера, який вперше
побудував теорію тримірних решіток.
Усі кристалічні з’єднання можна розділити на моно- і полікрис-
талічні.
 Монокристалом є моноліт з єдиною непорушеною кристалічною ре-
шіткою.
Природні монокристали великих розмірів трапляються дуже
рідко. Істотною властивістю монокристала є анізотропія.
 Анізотропія — неоднаковість фізичних властивостей речовини
(електричні, механічні і т. д.) у різних напрямках.
Подивіться на лист слюди. Він легко розщеплюється по плос-
кості і в той же час володіє високою міцністю в напрямку, перпен-
дикулярному до плоскості листа.
Більшість кристалічних тіл є полікристалічними, тобто утворе-
ні з безлічі дрібних кристалів (кристалітів), іноді видних тільки
в разі сильного збільшення (наприклад багато гірських порід, тех-
нічні метали і сплави).
Після ознайомлення із різними проявами анізотропії криста-
лів проводять порівняння понять анізотропії і ізотропії.
У кінці XIX ст. були відкриті речовини, які представляли про-
міжний клас речовин між твердим кристалом та ізотропною ріди-
ною. Такий стан речовини було названо мезоморфним (від грец. «ме-
зос» — проміжний), тобто станом із проміжною структурою (якщо
мова йшла про тип структури (фазу) — мезофаза), а речовини — рід-
кими кристалами. Рідкі кристали — це речовини, які за певних тем-
пературних умов проявляють властивості, притаманні як твердим ті-
лам, так і рідинам. Уперше рідкі кристали були описані професором
Львівського університету П. Планером 1861 р. 1888 р. австрійським
ботаніком професором Ботанічного інституту в м. Граці Ф. Рейніце-
ром було синтезовано рідкий кристал — холестерилбензоат, що змі-
нював свої оптичні властивості під час нагрівання. Ф. Рейніцер не
зміг пояснити ці явища і відіслав зразки німецькому фізику О. Лема-
ну, який, дослідивши їх, встановив, що ця рідина має оптичну анізо-
тропію. Такі речовини він назвав «рідкими кристалами».
III. ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ
1. Що ви розумієте під кристалом?
2. Що таке монокристал?
З метою систематизації матеріалу, який вивчають, під час
бесіди учні заповнюють таблицю «Кристалічні й аморфні тіла»
(табл. 1.3).

5. 60 Уроки фізики. 8 клас. Розділ 1. Теплові явища
Табл. 1.3. Кристалічні і аморфні тіла
Ознаки
порівняння
Кристали
Аморфні
тіла
1. Зовнішні
ознаки
Тверде тіло, зберігає форму
і об’єм, плоскі грані,
незмінність кутів між ними,
симетрія
Тверде тіло, має фор-
му, але із часом крис-
талізується
(помутніння скла)
2. Внутрішня
будова
Кристалічна ґратка, щільна
упаковка частинок, наявність
елементарних комірок,
дальній порядок
Ближній порядок,
але нестійкий в часі,
загалом частинки роз-
ташовані хаотично
3. Фізичні
властивості
Анізотропія (теплопровід-
ність, твердість, пружність),
п’єзоелектричний ефект та
інші. Постійна температура
плавлення
Ізотропія, не мають
постійної температури
плавлення
Узагальнюючи практичну мету вивчення кристалів, слід під-
креслити, що знання закономірних зв’язків між внутрішньою бу-
довою кристала і його фізичними властивостями відкриває мож-
ливість впливати на структуру кристала і створювати матеріали
(міцні, жароміцні, напівпровідники, надпровідники) із заздале-
гідь заданими властивостями, що необхідно для сучасної техніки
і народного господарства.
Учні, які досліджували вдома процес вирощення кристалів,
виступають із доповідями. (Завдання отримали заздалегідь.)
IV. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ
1 [26]: вивчити § 10 (с. 44-47); виконати впр № 10 (задачі 1, 2,
5, 7); вивчити за конспектом.
2 [6]: розв’язати задачі.
1.102. Чому під час плавлення або тверднення температура тіл
не міняється?
1.103. Чи існує температура плавлення для аморфних тіл?
1.104. Використовуючи табличні дані, визначте, у якої речови-
ни температура плавлення вища: у цезію або золота?
1.105. Чи можна для вимірювання температури зовнішнього
повітря використовувати термометри із ртуттю?
3 Підготувати доповіді «Застосування кристалів», «Спостере-
ження за вирощуванням кристалів у домашніх умовах».