Какими свойствами обладают твердые тела 3 класс
Применение технологий критического мышления
на уроках окружающего мира
Карнажицкая Ольга Геннадьевна,
учитель начальных классов
МОБУ СОШ № 10
Арсеньевского городского округа
Современная жизнь требует использования новых информационных и педагогических технологий, позволяющих формировать инновационное поведение человека, которое способствует его креативной деятельности, позволяет ему эффективно адаптироваться к быстро изменяющимся условиям окружающей среды, экономики, менять профессии и т. д. Поэтому ученику важно не только получать знания, но и уметь сопоставлять, сравнивать различные точки зрения; связывать жизненный опыт с новой информацией, размышлять над смыслом, который вкладывали писатели, учёные в свои труды.
Одной из такой технологией является технология развития критического мышления. Критическое мышление — это способ добывать знания, умение анализировать, оценивать, выносить обоснованное суждение, вырабатывать собственное мнение по изучаемой проблеме и умения применять знание, как в стандартной, так и нестандартной ситуации.
Данная технология предполагает использование на уроках трёх этапов (стадий): стадии вызова, смысловой стадии и стадии рефлексии.
Стадия вызова. Пробуждение интереса к предмету
Задачи:
Актуализировать имеющиеся у учащихся знания и смыслы в связи с изучаемым материалом.
Пробудить познавательный интерес к изучаемому предмету.
Помочь учащимся самим определить направление в изучении темы.
Стадия реализации смысла. Осмысление материала во время работы над ним.
Задачи:
Помочь активно воспринимать изучаемый материал.
Помочь соотнести старые знания с новыми.
Стадия рефлексии. Обобщение материала, подведение итогов.
Урок окружающего мира. 3 класс
Тема: «Свойства тел и веществ».
Цель: формирование представлений о телах и веществах; определения детьми основных свойств тел с помощью критического мышления.
Задачи:
— обучения: помочь детям выяснить, какими свойствами обладают вещества.
— развития: развивать познавательный интерес, познавательную активность детей, умение наблюдать, сравнивать, обобщать и делать выводы.
— воспитания: содействовать формированию личности ученика, поддерживать потребности и мотивы узнавать «новое»; прививать уважительное отношение друг к другу; формировать эмоционально-положительное отношение к предмету.
Планируемые результаты:
Личностные УУД:
формировать мотивацию к обучению и целенаправленной познавательной деятельности;
быть толерантным к чужим и собственным ошибкам, другому мнению и проявлять готовность к их обсуждению.
Метапредметные УУД.
Регулятивные УУД:
совместно с учителем обнаруживать и формулировать учебную проблему;
после предварительного обсуждения самостоятельно формулировать тему урока;
оценивать учебные действия в соответствии с поставленной задачей.
Познавательные УУД:
ориентироваться в своей системе знаний;
извлекать и перерабатывать информацию для открытия новых знаний;
делать выводы в результате работы своей группы.
Коммуникативные УУД:
оформлять свои мысли в речевой форме и доносить свою позицию до других: высказывать свою точку зрения и пытаться её обосновать, приводя аргументы;
слушать других, пытаться принимать другую точку зрения, быть готовым изменить свою точку зрения.
Предметные УУД:
формировать начальные представления о телах и веществах;
знать взаимосвязь между веществом и температурой, воздействующей на него.
Методы:
словесный
наглядный
практический
проблемный
поисковый
Оборудование:
1. Слайдовая презентация.
2. Картинки с заданием.
3. Металлический и пластмассовый мячи, коробки с различными телами.
4. Оборудование для практических работ.
Ход урока:
I. Организационный момент.
Звучит песня «Всё это называется природа», музыка Ю. Чичкова, слова М. Пляцковского (слайдовая презентация, состоящая из картинок, на которой изображена природа)
II. Актуализация знаний. Сстадия вызова)
1. — Какая замечательная песня. У вас настроение улучшилось? Почему? (Потому что эта песня о природе)
— А что такое природа? (Это то, что нас окружает)
— Что нас, ещё окружает? (Дома, машины и т. д.)
— А как, это назвать одним словом? (Тела)
На кластере появляется слово тела
2. – А вы верите, что это тела? (в руках шары металлический и пластмассовый)
Поиграем в игру «Верите ли вы?».
На партах лежат листочки для этой игры с номерами вопросов. Учитель говорит утверждения, а учащиеся, если согласны с данным утверждением, то ставят «+», если нет – «-».
а) Верите ли вы, что это кубики?
б) Верите ли вы, что эти тела разного цвета?
в) Верите ли вы, что в одной руке у меня шар, а в другой куб?
г) Верите ли вы, что это шары?
д) Верите ли вы, что они одинаковой массы?
(Проверка)
Возвращаемся к шарам.
— Давайте проверим. Почему у шаров разная масса? (Они сделаны из разного материала)
— А как называется то, из чего сделаны шары?
На кластере появляется слово вещество.
3. На парте лежат коробочки. В них находятся твёрдые тела.
— Можем мы их взять? Возьмите в руки. Какие они?
— Все ли тела мы можем взять?
— А почему не можем? (Ученики делают выводы о том, что тела бывают жидкие)
— Что вы назвали? (Свойства)
— Хотите узнать свойства разных тел?
— Давайте поставим задачу.
Задача. Рассмотреть свойства тел и веществ
— Сформулируйте тему урока. (Высказывания учеников) После высказываний учеников тема читается с экрана. (Тема урока «Свойства тел и веществ»)
Перед следующим заданием учитель делает вывод
— Тела состоят из веществ и имеют свойства этих веществ.
4. — Вернёмся к кубикам. К какому телу определим кубики? (Твёрдому)
– А воду? (Жидкому)
На кластере появляются слова жидкие и твёрдые.
III. Формирование новых знаний. (Стадия реализации смысла)
– А сейчас мы будем учёными-исследователями. Каждая группа будет работать в своей научной лаборатории. Прежде чем приступим к выполнению практической работы, повторим правила техники безопасности. Как надо обращаться с оборудованием?
Практическая работа (строго следуем инструкции и делаем выводы)
1. Налейте в один стакан немного воды, а в другой положите камешек. Перелейте воду в одну колбу, а камешек положите в другую. Что заметили? (Ученики делают вывод)
Вывод: твёрдые тела сохраняют форму, а жидкие не сохраняют.
На кластере появляются слова — сохраняют форму, не сохраняют форму.
2. Налейте стакан до краёв водой и поставьте его на блюдце. Опустите в стакан с водой камешек. Вы видите, что вода выливается из стакана. Её место занял камешек. Сделайте вывод, почему так происходит. (Ученики самостоятельно делают вывод)
Вывод: каждое тело занимает место, текучесть – это существенное свойство жидкости.
На кластере появляются слова — занимает место, текучесть.
— Молодцы! Из вас получились настоящие исследователи.
Физкультминутка (музыкальная зарядка)
– Вы уже достаточно много узнали о телах и веществах. Думаю, что следующее задание вам будет по плечу. У вас лежат картинки.
— Что вы видите? Чем они отличаются?
Проблемный вопрос.
— Объясните, почему зимой провода натянуты, а летом нет. (Рассуждения учеников)
— Давайте, попробуем ответить на этот вопрос, проделав опыт.
1. Опыт с монетой.
На деревянной дощечке укрепим два гвоздя так, чтобы между ними легко проходила монета. Затем возьмём её пинцетом и нагреем. Попробуем продвинуть нагретую монету между гвоздями. Она не проходит. Почему? (Ученики делают выводы)
Через несколько минут монета остынет. Попробуем снова продвинуть её между гвоздями. Монета снова легко проходит между гвоздями. Почему? (Ученики делают вывод)
Вывод: все твёрдые тела при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются.
На кластере – при нагревании расширяются, при охлаждении сжимаются.
Возвращаемся к проблемному вопросу. (Картинка на экране)
2. Опыт с водой
Нальём подкрашенную воду в колбу с длинной трубкой. Отметим на трубке место, до которого дошла вода. Поставим колбу в посуду с горячей водой. Что мы видим? (Ученики делают вывод, что при нагревании жидкие тела расширяются)
Теперь поставим колбу в посуду с холодной водой. Что произошло? (Ученики делают вывод, что при охлаждении жидкие тела сжимаются)
Вывод: все жидкие тела при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются.
На кластере – при нагревании расширяются, при охлаждении сжимаются.
IV. Итог (Стадия рефлексии)
— Молодцы!
— О чём сегодня говорили? Что нового узнали? (Ученики работают с кластером)
Тела
вещество
жидкие твёрдые
не сохраняют форму сохраняют форму
текучесть
при нагревании при охлаждении
расширяются сжимаются
при нагревании при охлаждении
расширяются сжимаются
V. Рефлексия (ученики составляют синквейн)
Тело
Жидкое, твёрдое
Расширяется, сжимается, сохраняет
Тело состоит из вещества
Предмет
— Вы все очень хорошо работали. В нашей школе каждый год проходит Фестиваль наук. Я приглашаю вас на этот Фестиваль.
VI. Домашнее задание
— Вы любите отгадывать загадки?
— А что вам помогает отгадать загадку? (Сочиняя загадки, используют существенные признаки предметов или явлений)
— Придумайте загадку о любом теле.
— Спасибо за урок!
Твердое тело является одним из трех основных состояний материи, наряду с жидкостью и газом. Материя — это вещество вселенной, атомы, молекулы и ионы, которые составляют все физические вещества. В твердом теле, эти частицы плотно упакованы вместе и не могут свободно перемещаться внутри вещества. Молекулярное движение для частиц в твердом теле ограничено очень малыми колебаниями атомов вокруг их фиксированных положений; поэтому твердые тела имеют фиксированную форму, которую трудно изменить. Твердые тела также имеют определенный объем, то есть они сохраняют свой размер независимо от того, как вы пытаетесь их изменить.
Твердые вещества делятся на две основные категории: кристаллические твердые вещества и аморфные твердые вещества, основанные на том, как расположены частицы.
Кристаллические твердые вещества
Кристаллические твердые вещества или кристаллы рассматриваются как настоящие твердые тела. Минералы представляют собой кристаллические твердые вещества. Обычная поваренная соль является одним из примеров такого твердого вещества. В кристаллических твердых телах атомы, ионы или молекулы расположены упорядоченно и симметрично во всем кристалле. Самая маленькая повторяющаяся структура твердого тела называется элементарной ячейкой, которая похожа на кирпич в стене. Элементарные ячейки объединяются в сеть, называемую кристаллической решеткой. Существует 14 типов решеток, называемых решетками Браве (названных в честь Августа Браве, французского физика 19-го века), и они классифицируются на семь кристаллических систем, основанных на расположении атомов — кубическую, гексагональную, тетрагональную, ромбоэдрическую, орторомбическую, моноклинную и триклинную.
Кроме регулярного расположения частиц, твердые тела обладают несколькими другими характерными свойствами. Они, как правило, вообще несжимаемы, а это означает то, что их нельзя сжать в более мелкую форму. Из-за повторяющейся геометрической структуры кристалла, все связи между частицами имеют равную силу. Это значит, что кристаллическое твердое тело будет иметь определенную точку плавления, поскольку применение тепла одновременно разрушит все связи.
Кристаллические твердые вещества также проявляют анизотропию. Это означает, что такие свойства, как показатель преломления (сколько света изгибается при прохождении вещества), проводимость (насколько хорошо он проводит электричество) и прочность на растяжение (сила, необходимая для его разрыва), будут варьироваться в зависимости от направления, от которого была применена сила. Кристаллические твердые вещества также проявляют свойство расщепления — при разрыве части будут иметь выровненную поверхность или прямые края.
Типы кристаллических твердых веществ
Существует четыре типа кристаллических твердых тел: ионные твердые тела, молекулярные твердые тела, сетевые ковалентные твердые тела и металлические твердые тела.
Ионные твердые тела
Ионные соединения образуют кристаллы, которые состоят из противоположно заряженных ионов — положительно заряженного катиона и отрицательно заряженного аниона. Из-за сильного притяжения между противоположными зарядами требуется много энергии для преодоления ионных связей. Это означает, что ионные соединения имеют очень высокую температуру плавления, часто между 300 и 1000 градусов по Цельсию.
Хотя сами кристаллы являются твердыми, хрупкими и непроводящими, большинство ионных соединений можно растворить в воде, образуя раствор свободных ионов, который будет проводить электричество. Они могут быть простыми двойными солями, такими как хлорид натрия NaCl или поваренная соль, где один атом металлического элемента — натрия, связан с одним атомом неметаллического элемента — хлора. Они также могут состоять из многоатомных ионов, таких как нитрат аммония NH4NO3. Многоатомные ионы представляют собой группы атомов, которые разделяют электроны — это называется ковалентная связь, они функционируют в соединении, как если бы они составляли один заряженный ион.
Молекулярные твердые вещества
Молекулярные твердые вещества состоят из ковалентно связанных молекул, притягиваемых друг к другу электростатическими силами — это называется Силы Ван—дер—Ваальса. Поскольку ковалентная связь предполагает совместное использование электронов, а не прямой перенос этих частиц, общие электроны могут проводить больше времени в электронном облаке более крупного атома, вызывая слабую или смещающуюся полярность. Это электростатическое притяжение между двумя полюсами — диполями, значительно слабее, чем ионное или ковалентное связывание, поэтому молекулярные твердые тела, как правило, мягче, чем ионные кристаллы, и имеют более низкие точки плавления — многие из них будут плавиться при температуре менее 100°C. Большинство молекулярных твердых веществ неполярны. Эти неполярные молекулярные твердые вещества не будут растворяться в воде, но будут растворяться в неполярном растворителе, таком как бензол и октан. Полярные молекулярные твердые вещества, такие как сахар, легко растворяются в воде. Молекулярные твердые тела являются непроводящими.
Примеры молекулярных твердых веществ — лед, сахар, галогены, такие как твердый хлор Cl2, соединения, состоящие из галогена и водорода, такие как хлористый водород HCl. Фуллерены также являются молекулярными твердыми веществами.
Ковалентные твердые вещества
В сплошной структуре твердого тела нет отдельных молекул. Атомы ковалентно связаны в непрерывной сети, что в свою очередь приводит к кристаллической структуре. Каждый атом ковалентно связан со всеми окружающими атомами. Ковалентные твердые тела обладают свойствами, аналогичными свойствам ионных твердых тел. Они очень твердые с чрезвычайно высокими температурами плавления, обычно выше 1000 градусов по Цельсию. В отличии от ионных соединений, они не растворяются в воде и не проводят электричество.
Примеры ковалентные твердых веществ — алмазы, аметисты и рубины.
Металлические твердые вещества
Металлы представляют собой непрозрачные, блестящие твердые вещества, которые являются пластичными. Они мягкие и могут быть сформированы или спрессованы в тонкие листы, или даже втянуты в провода. Валентные электроны не передаются и не распределяются, поскольку находятся в ионной и ковалентной связи. Электронные облака соседних атомов перекрываются, так что электроны становятся делокализованными. Электроны перемещаются с относительной свободой от одного атома к другому по всему кристаллу.
Металл можно описать как решетку положительных катионов в «море» отрицательных электронов. Эта подвижность электронов означает, что металлы обладают высокой проводимостью тепла и электричества. Металлы, как правило, имеют высокие точки плавления, хотя заметными исключениями являются ртуть, температура плавления которой составляет минус 38,8 градуса по Цельсию, и фосфор с температурой плавления 44 градуса по Цельсию.
Сплав представляет собой твердую смесь металлического элемента с другим веществом. Хотя чистые металлы могут быть чрезмерно податливыми и тяжелыми, сплавы являютсяболее используемыми. Бронза — сплав меди и олова, а сталь — сплав железа, углерода и других добавок.
Аморфные твердые вещества
В аморфных твердых телах («твердые тела без формы») частицы не имеют повторяющейся структуры решетки. Примерами аморфных твердых веществ являются стекло, резина, гели и большинство пластмасс. Аморфное твердое вещество не имеет определенной температуры плавления. Оно плавится постепенно в определенном диапазоне температур, потому что связи не разрываются все сразу. Аморфное твердое вещество расплавится в мягкое, податливое состояние (свечной воск или расплавленное стекло), прежде чем полностью превратиться в жидкость.
Аморфные твердые тела не имеют характерной симметрии, поэтому они не имеют ровных плоскостей при разрезании — края могут быть изогнуты. Они называются изотропными, поскольку такие свойства, как показатель преломления, проводимость и прочность на растяжение, равны независимо от направления, в котором применяется сила.
???? ???? ????
Твердые тела обладают рядом специфических признаков и свойств. Они определяются различными параметрами и характерными чертами. В основе изучения этих свойств лежит познавательный процесс всего окружающего нас мира. Это входит в фундаментальные основы физики. Исследование сегодня проводятся не только на макроуровне, но и постигаются признаки привычных нам твердых тел, из которых состоит практически все вокруг.
Рисунок 1. Основные свойства твердых тел. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Типы твердых тел
Все твердые тела делятся на два основных типа:
- аморфные тела;
- тела с кристаллической структурой.
Твердые тела состоят из многообразия бесконечных молекулярных связей. Без использования различных твердых тел, которые обладают отличными друг от друга специфическими свойствами невозможно сегодня представить себе развитие науки и техники. В настоящее время металлы и другие диэлектрики активно используются в электротехники, электронике различного уровня.
В основе такого оборудования лежат полупроводники, которые обладают уникальными свойствами, позволяющими совершать научно-технический прогресс ускоренными темпами. Это и различные магниты, сверхпроводники, иные новые материалы с полезными характеристиками. Поэтому изучение физики твердого тела напрямую связано с дальнейшим развитием науки и технологий.
Готовые работы на аналогичную тему
Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Узнать стоимость
Взаимодействие частиц порождают появление особенных свойств у твердых тел с кристаллической структурой внутреннего строения. Коллективные свойства электронов могут определять степень электропроводности различных твердых тел. Характер коллективного колебания атомов при взаимодействии определенной температурой позволяет говорить о способности к теплоемкости. Оно возникает в том случае, когда тела могут поглощать тепло в определенных пределах. Одни твердые тела более предрасположены к поглощению тепла и нагреваются сильнее, другие – нет.
В кристаллах внутренняя структура вещества предполагает наличие кристаллической решетки. В таких твердых телах молекулы или атомы выстраиваются совершенно определенным и упорядоченным образом в пространстве. Кристаллы имеют плоские грани, а также строгую периодичность расположения узлов и элементов всей конструкции. По-иному устроены твердые тела аморфного типа. Они состоят из большого и беспорядочного скопления атомов.
Кристаллические тела обладают свойствами анизотропности, что предполагает зависимость физических свойств от направления внутри кристалла. Все металлы имеют кристаллическую структуру, поэтому именно их человечество сегодня использует в качестве основного материала для строительства. Однако металлы в обычном своем состоянии не обнаруживают свойств анизотропности.
Есть случаи, когда одно и то же вещество может находиться в аморфном и кристаллическом состоянии.
Свойства аморфных тел
Аморфные твердые тела имеют признаки изотропности. Иными словами, физические свойства таких тел будут иметь одинаковые показатели по всем направления изучения. К таким телам часто относят стекло, смолу, леденцы. При определенном уровне внешних силовых воздействиях такие твердые тела преобразуются в иное состояние или приобретают иные признаки. К основным свойствам аморфных тел относят:
- упругость;
- текучесть.
Упругость при этом подобно основным параметрам всех твердых тел, а текучесть имеет признаки жидкости. Такие тела при кратковременном силовом физическом воздействии ведут себя как твердые тела, обладая упругостью. Однако при более сильных и активных воздействиях могут расколоться на части. Если взаимодействия происходят интенсивно и на протяжении большого количества времени, тогда твердые тела подвержены текучести.
Рисунок 2. Особые свойства твердых тел. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Молекулы и атомы аморфных тел, как и в жидкостях имеют определенное время колебаний около положения равновесия. Время такого положения в отличие жидкости не такое большое, поэтому их по внутренним свойствам приближают к кристаллическим. Атомы не перестраиваются из одного положения в другое постоянно и надолго. Состояние равновесия атомов сохраняется практически без изменений. Аморфные тела при низких температурах полностью соответствуют свойствам твердых тел. Если температура стремится к повышению, связи на молекулярном уровне также изменяются. Эти тела приближенно напоминают свойства жидкостей.
Аморфные тела занимают промежуточное положение между кристаллическими твердыми телами и жидкостями. Их атомы или молекулы располагаются в относительном порядке. Если происходит понимание свойств указанных веществ, то можно создавать такие материалы, которые будут соответствовать определенным характеристикам и свойствам.
Пластичность и хрупкость
Существуют такие материалы, которые испытывают пластичные деформации при относительно небольшом воздействии внешних факторов. Свойства пластичности характерны для аморфных твердых тел. Если тело способно разрушаться при небольших деформациях, тогда стоит говорить о твердых телах со свойствами хрупкости. Это специфическое физическое свойство имеет более важное значение на практике, чем упругость и пластичность.
В качестве наиболее хрупких материалов можно привести в пример изделия из фарфора. Все знают, что посуда может разбиваться на куски во время падения с высоты. Мрамор, чугун и янтарь также можно причислить к материалам, которые обладают довольно большой степенью хрупкости. Остальные металлы обычно не предполагают наличия таких свойств и выдерживают серьезные нагрузки до момент деформации или разрушения.
Специалисты неохотно делят твердые тела на пластичные и упругие, поскольку это деление носит условный характер. Это означает, что один и тот же материал способен приобретать те или иные свойства исходя из внешних факторов. Один материал может обладать свойствами упругости и пластичности в зависимости от возникающих напряжений.
Также у различных материалов есть собственный предел прочности. Он возникает в момент, когда напряжение в материале значительно превышает предел упругости. В этом случае, подверженный нагрузкам предмет не принимает исходных размеров и остается в деформированном виде.
При увеличении нагрузки на твердое тело процесс деформации происходит с новой силой и быстрее. При достижении максимума в определенной точке происходит разрыв материала. Напряжение в этот отрезок времен достигает предельного максимального значения. Деталь растягивается без увеличения внешней нагрузки до полного или частичного разрушения. Подобная величина будет зависеть от определенного материала и качества его обработки.