Физика · 7 класс · занятие 4 · §§ 7–11

Строение вещества: частицы, их движение и взаимодействие

Повторение измерений со шкальными приборами. Молекулярная модель вещества: частицы и промежутки между ними, беспорядочное движение частиц, диффузия, притяжение и отталкивание.

2 урока по 40 минут§§ 7–11Проверочная работа по ДЗ: 12 вопросовИтоговая работа: 12 вопросов

Маршрут занятия

Урок 1
  • 0–12 мин. Проверочная работа по домашнему заданию.
  • 12–20 мин. Повторение: цена деления, показание прибора, погрешность; тренажёр.
  • 20–29 мин. Вещество состоит из частиц.
  • 29–34 мин. Молекулы и атомы.
  • 34–40 мин. Броуновское движение.
Перемена
Отдых по расписанию.
Урок 2
  • 0–13 мин. Диффузия в газах, жидкостях и твёрдых телах.
  • 13–22 мин. Взаимное притяжение и отталкивание частиц.
  • 22–27 мин. Смачивание и несмачивание.
  • 27–32 мин. Практикум.
  • 32–40 мин. Итоговая работа, сводка и домашнее задание.
Планируемый результат. Объяснение наблюдаемых явлений на основе трёх положений: вещество состоит из частиц, между которыми есть промежутки; частицы непрерывно и беспорядочно движутся; частицы взаимодействуют друг с другом. Определение цены деления шкалы, показания прибора и погрешности измерения.

Перед началом

Проверочная и итоговая работы становятся доступны после сохранения имени. Каждая работа сохраняется отдельной кнопкой в виде ZIP-архива.

1. Проверочная работа по домашнему заданию

12 заданий по §§ 4–6: измерение, единицы, шкала прибора, погрешность. Работа выполняется самостоятельно. Ответ можно менять до нажатия кнопки «Завершить работу».

3 страницы × 4 вопроса
00:00
Страница 1 из 3

2. Повторение: шкала, цена деления, погрешность

Цена деления

значение величины, соответствующее промежутку между двумя соседними штрихами шкалы.

  1. Выбираются два соседних подписанных штриха.
  2. Из большего значения вычитается меньшее.
  3. Полученная разность делится на число промежутков между этими штрихами (не на число штрихов).
  4. Показание отсчитывается от ближайшего подписанного штриха: к подписанному значению прибавляется цена деления, умноженная на число делений до указателя.
  5. Погрешность принимается равной половине цены деления; результат записывается в виде A = (a ± Δa) с единицей после скобки.
Типичные ошибки
  • Подсчёт штрихов вместо промежутков: если между подписанными штрихами вместе с ними 6 штрихов, промежутков 5.
  • Цена деления не обязана быть целой: при разности 1 см и 5 промежутках она равна 0,2 см.
  • Погрешность равна половине цены деления, а не самой цене деления.
  • Единица записывается после скобки: V = (48 ± 2) мл.

Тренажёр «Шкалы приборов»

Тренажёр состоит из коротких заданий на шкалах линейки, термометра, мензурки и динамометра. Значения вводятся числом, десятичная дробь записывается через запятую или точку. Результаты не сохраняются и не оцениваются.

3. Вещество состоит из частиц

Частицы вещества невооружённым глазом не видны, однако о них можно судить по результатам опытов. При нагревании размеры большинства тел увеличиваются, а при охлаждении уменьшаются. Это объясняется изменением расстояний между частицами: размеры самих частиц при нагревании не изменяются. Газ в закрытом шприце можно сжать, так как между его частицами есть промежутки.

Модель строения вещества

Все вещества состоят из отдельных чрезвычайно малых частиц, между которыми есть промежутки.

до нагревания шар проходит сквозь кольцо после нагревания шар застревает на кольце размер частиц не меняется, растут промежутки между ними
Схема 1. Опыт с шаром и кольцом. Нагретый металлический шар расширяется и застревает в кольце. На вставках показана модель: при нагревании увеличиваются промежутки между частицами.
+ вода + вода исходный разбавлен ещё раз разбавлен
Схема 2. Малая крупинка красителя содержит огромное число частиц: после многократного разбавления окраска ослабевает, но сохраняется. На вставках: фиолетовые — частицы красителя, голубые — молекулы воды.

4. Молекулы и атомы

Молекула

Мельчайшая частица данного вещества, сохраняющая его химические свойства.

Молекулы одного и того же вещества одинаковы, а молекулы разных веществ различаются. Молекулы состоят из атомов. Молекула воды H2O образована двумя атомами водорода H и одним атомом кислорода O. Размеры молекул чрезвычайно малы, поэтому их нельзя увидеть в обычный оптический микроскоп.

O H H H2O атомкислорода атомводорода цвет и размер шаров условны
Схема 3. Модель молекулы воды: один атом кислорода и два атома водорода.
01 мм2 мм около 10 000 000 молекул воды в один ряд увеличенный фрагмент цепочки
Схема 4. Цепочка примерно из десяти миллионов молекул воды, уложенных вплотную, имела бы длину всего около 2 мм.
Молекулярные схемы изображают модель. Частицы показаны во много раз крупнее и, как правило, дальше друг от друга, чем при соблюдении масштаба.
ПонятиеСмыслПример
ТелоОтдельный предметСосулька
ВеществоТо, из чего состоит телоЛёд (вода)
МолекулаМельчайшая частица данного веществаH2O
АтомЧастица, из которых образуются молекулыH, O

5. Броуновское движение

В 1827 году английский ботаник Роберт Броун наблюдал в микроскоп очень мелкие частицы, взвешенные в воде. Частицы непрерывно и беспорядочно перемещались. В микроскоп видны не молекулы, а значительно более крупные частицы; их движение вызывается ударами молекул жидкости, которые в каждый момент не уравновешивают друг друга.

Броуновское движение

Непрерывное беспорядочное движение мелких частиц, взвешенных в жидкости или газе, под действием ударов молекул.

началоконец Поле зрениямикроскопа положениечерез каждые30 с Между отметкамидвижение так жебеспорядочно
Схема 5. Положения броуновской частицы, отмеченные через равные промежутки времени и соединённые отрезками. Действительная траектория ещё сложнее.
броуновскаячастица смещение слева ударов больше: частица смещается вправо
Схема 6. В каждый момент удары молекул жидкости с разных сторон не уравновешивают друг друга, поэтому частица смещается то в одну, то в другую сторону.
Логика вывода. Молекулы в микроскоп не видны; видна взвешенная частица; её беспорядочное движение объясняется ударами непрерывно движущихся молекул. Следовательно, молекулы движутся непрерывно и беспорядочно.

6. Диффузия

Диффузия

Явление, при котором происходит взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого вследствие их беспорядочного движения.

Диффузия происходит в газах, жидкостях и твёрдых телах. Быстрее всего она протекает в газах, медленнее — в жидкостях, особенно медленно — в твёрдых телах. С повышением температуры скорость движения частиц увеличивается, поэтому диффузия ускоряется.

флакон открытчерез 1 минчерез 10 мин у источникав части комнатыпо всей комнате пахучее веществомолекулы воздуха (показаны не все)
Схема 7. Молекулы пахучего вещества вначале сосредоточены у флакона, а затем вследствие беспорядочного движения распределяются по всей комнате.
вначалечерез 10 сутокчерез 20 суток резкая границаграница размытараствор однороден водачастицы медного купороса
Схема 8. Диффузия в жидкости. Частицы воды и медного купороса беспорядочно движутся и проникают друг между другом через прежнюю границу; через несколько недель раствор становится однородным.
золотосвинец граница через 5 лет пластины плотно сжаты за 5 лет атомы проникают друг в друга примерно на 1 мм
Схема 9. Диффузия в твёрдых телах. У плотно сжатых пластин золота и свинца атомы одного металла медленно проникают в другой металл.
0204060 0204060 холодная водатёплая вода одинаковые капли красителя, фотографии через одинаковое время
Схема 10. При более высокой температуре молекулы движутся быстрее (стрелки длиннее), поэтому диффузия протекает интенсивнее. Показания термометров: 10 °C и 60 °C.
СредаСкорость диффузииПример
ГазВысокаяРаспространение запаха духов по комнате
ЖидкостьЗначительно нижеОкрашивание воды раствором медного купороса за несколько суток
Твёрдое телоОчень низкаяВзаимное проникновение золота и свинца примерно на 1 мм за 5 лет

Модель: сравнение скорости диффузии

Во всех трёх окнах одновременно проходит один и тот же условный промежуток времени. Частицы веществ A и B вначале разделены. Наблюдению подлежит глубина проникновения частиц в другую половину.

Газ

Жидкость

Твёрдое тело

вещество Aвещество B

Модель ускорена и не передаёт реальную продолжительность процесса. В жидкости частицы в основном колеблются около временных положений равновесия и лишь изредка переходят на соседние места. В твёрдом теле такие переходы ещё более редки; заметная диффузия в твёрдых телах занимает годы.

7. Взаимное притяжение и отталкивание частиц

Если бы частицы только двигались, твёрдые тела и жидкости распадались бы на отдельные частицы. Между частицами существует взаимное притяжение. При чрезмерном сближении частиц между ними возникает отталкивание. Притяжение и отталкивание заметны лишь на расстояниях, сравнимых с размерами самих частиц.

Смачивание

явление, при котором жидкость растекается по поверхности твёрдого тела, так как притяжение молекул жидкости к частицам поверхности сильнее их взаимного притяжения.

большое расстояниевзаимодействие практическиотсутствует малое расстояниечастицы притягиваются чрезмерное сближениечастицы отталкиваются
Схема 11. Взаимодействие двух частиц зависит от расстояния между ними. Зелёные стрелки — притяжение, красные — отталкивание.
груз место соединениясвежие ровные срезыплотно прижаты друг к другу свинцовые цилиндры Частицы сблизились на расстояния, при которых заметно притяжение, поэтому цилиндры удерживают груз.
Схема 12. Опыт со свинцовыми цилиндрами. Если прижать цилиндры свежесрезанными торцами, они сцепляются и выдерживают подвешенный груз.

Большое расстояние

Взаимодействие практически отсутствует. Поэтому осколки разбитой чашки не соединяются при простом соприкосновении: неровные поверхности не сближаются на достаточно малое расстояние.

Малое расстояние

Проявляется притяжение. На нём основаны прочность тел, склеивание, сварка и пайка.

Чрезмерное сближение

Проявляется отталкивание. Поэтому жидкости и твёрдые тела очень трудно сжать.

Смачивание и несмачивание

Жидкость смачивает поверхность

Притяжение молекул жидкости к частицам поверхности сильнее, чем притяжение молекул жидкости друг к другу. Капля растекается тонким слоем. Пример: вода на чистом стекле.

малый угол стекло притяжение к стеклусильнее
Жидкость не смачивает поверхность

Молекулы жидкости сильнее притягиваются друг к другу, чем к частицам поверхности. Капля остаётся почти круглой и лишь немного сплющивается. Пример: вода на воске или на листе капусты.

воск большой угол притяжение междумолекулами водысильнее
Единая картина. Наличие промежутков между частицами объясняет тепловое расширение и сжимаемость газов; движение частиц — броуновское движение и диффузию; взаимодействие частиц — прочность, упругость, смачивание и несмачивание.

8. Практикум

Качественные задачи решаются по схеме: наблюдение → свойство частиц (промежутки, движение или взаимодействие) → вывод.

  1. Почему воздух в закрытом шприце можно сжать, а воду практически невозможно?
    ОтветВ газе расстояния между молекулами много больше размеров молекул, поэтому газ легко сжимается. В жидкости молекулы расположены близко; при дальнейшем сближении между ними возникает отталкивание.
  2. Почему летом провода линий электропередачи провисают сильнее, чем зимой?
    ОтветПри нагревании увеличиваются расстояния между частицами металла, поэтому длина провода увеличивается.
  3. Почему запах свежеиспечённого хлеба распространяется по квартире даже при закрытых окнах?
    ОтветВследствие диффузии: молекулы пахучих веществ беспорядочно движутся и проникают между молекулами воздуха.
  4. Почему сахар в горячем чае без размешивания распределяется быстрее, чем в холодном?
    ОтветС повышением температуры скорость движения молекул увеличивается, поэтому диффузия протекает быстрее.
  5. Почему два куска пластилина соединяются при сжатии, а две половинки сломанной линейки не соединяются?
    ОтветПластилин мягок, и при сжатии его частицы сближаются на расстояния, при которых заметно притяжение. Неровные твёрдые поверхности соприкасаются лишь в отдельных точках, и большинство частиц остаётся на слишком больших расстояниях.
  6. Почему вода растекается по чистому стеклу, но собирается в капли на листе капусты?
    ОтветВода смачивает стекло: притяжение молекул воды к частицам стекла сильнее их взаимного притяжения. Поверхность листа капусты покрыта восковым налётом, который вода не смачивает.
  7. Между отметками 20 °C и 30 °C на шкале термометра 5 промежутков. Верхний край столбика жидкости находится на третьем делении выше отметки 30 °C. Определите цену деления, показание термометра и запишите результат с учётом погрешности.
    ОтветЦена деления: (30 − 20) °C : 5 = 2 °C. Показание: 30 °C + 3 · 2 °C = 36 °C. Погрешность: 2 °C : 2 = 1 °C. Результат: t = (36 ± 1) °C.
  8. Между отметками 50 мл и 100 мл на шкале мензурки 10 промежутков. Уровень воды находится на седьмом делении выше отметки 50 мл. Определите цену деления, объём воды и запишите результат с учётом погрешности.
    ОтветЦена деления: (100 − 50) мл : 10 = 5 мл. Объём: 50 мл + 7 · 5 мл = 85 мл. Погрешность: 5 мл : 2 = 2,5 мл. Результат: V = (85 ± 2,5) мл.

9. Итоговая работа по теме «Строение вещества»

12 заданий по §§ 7–11. Работа выполняется самостоятельно после изучения темы. Завершать работу следует после ответа на все вопросы.

3 страницы × 4 вопроса
00:00
Страница 1 из 3

10. Сводка и домашнее задание

ПоложениеКакие явления объясняет
Вещество состоит из частиц, между которыми есть промежуткиТепловое расширение, сжимаемость газов, сохранение окраски при разбавлении
Частицы непрерывно и беспорядочно движутсяБроуновское движение, диффузия, её ускорение при нагревании
Частицы притягиваются и отталкиваютсяПрочность и упругость тел, склеивание и сварка, малая сжимаемость жидкостей, смачивание
Проверочная работа по ДЗещё не завершена
Итоговая работаещё не завершена

Домашнее задание

  1. Повторить §§ 4, 5, 7–11 по учебнику, при необходимости выучить основные определения.
  2. Решить задачи практикума, не решённые на уроке.