8. Вирощування кристалів

Зміна кольору рідких кристалів від температури.

За результатами вивчення розділу учень:

називає прізвища творців молекулярно-кінетичного учення про будову речовини, вчених, які зробили вагомий внесок у створення теорії рідин, твердих тіл і матеріалів; наводить приклади рідких кристалів, аморфних і кристалічних тіл та полімерів; розрізняє ідеальний і реальні гази, ізопроцеси,насичену і ненасичену пару, кристалічні і полікристалічні тіла;

може описати гіпотезу Демокрита про атомну будову речовини та основні етапи її розвитку, молекулярну будову рідин і полімерів, кристалічну будову тіл та їх загальні механічні властивості, пояснити визначальну роль взаємного розміщення, руху і взаємодії молекул щодо будови і фізико-хімічних властивостей тіл; тверднення і плавлення тіл на основі атомно-молекулярних і термодинамічних підходів;

здатний спостерігати змочування і капілярність, пароутворення і конденсацію, тверднення та плавлення тіл як фізичних явищ (згідно до відповідного правила-орієнтиру); робити висновки про можливість отримання речовин (матеріалів) з наперед заданими фізико-хімічними властивостями.

Як видно із програми у курсі фізики стандартної школи поняття теплового розширення тіл не вводиться взагалі, вивчається лише така тема як «Будова і властивості твердих тіл. Кристалічні й аморфні тіла. Рідкі кристали та їх властивості. Полімери: їх властивості і застосування».

Тому вивчення теплового розширення тіл можливе тільки в умовах поглибленого, профільного вивчення фізики у школі.

Згідно програм для профільного вивчення фізики ми маємо одну годину часу на вивчення теплових властивостей твердих тіл. А також одну годину часу на вивчення будови та властивостей твердих тіл, де розглядаються поняття кристалічних та аморфних тіл та їх властивості. Проведення лабораторних дослідів по цій темі крім вирощування кристалів та зміни кольору рідких кристалів не передбачено. Провівши аналіз положень програми фізики для профільного навчання можна зробити висновок, що вивчення теплових властивостей твердих тіл доцільно провести згідно наступного плану, який приведено у таблиці 2.

Таблиця 2. Приблизний план вивчення теплових властивостей твердих тіл.

ТЕПЛОВІ ВЛАСТИВОСТІ ТІЛ
Теми занять	Вимоги до знань.
Будова і властивості твердих тіл. Кристалічні й аморфні тіла. Рідкі кристали та їх властивості. Полімери: їх властивості і застосування. (1 год) Теплові властивості твердих тіл. Коефіцієнт лінійного розширення твердих тіл. (1 год) Розв’язування вправ та завдань. (1 год) Лабораторні роботи 1. Визначення коефіцієнта лінійного розширення твердих тіл. (1 год). Демонстрації 1. Вирощування кристалів Зміна кольору рідких кристалів від температури.	За результатами вивчення розділу учень: Розуміти відмінності між кристалічними та аморфними тілами, знати їх основні характерні ознаки та вміти відрізняти ці тіла на практиці; Знати поняття теплового розширення тіл та їх причини, коефіцієнт теплового розширення, сил зв’язку між складовими частинками твердих тіл; Вміти вимірювати коефіцієнт теплового розширення на практиці, розв’язувати завдання та вправи на використання коефіцієнта теплового розширення твердих тіл.

Для якісного вивчення теплового розширення тіл необхідно виділити для вивчення даної теми мінімум три години, одна іх яких буде відведена на проведення лабораторної роботи на тему «Визначення коефіцієнта лінійного розширення твердих тіл», а інші дві години будуть використані на вивчення нового матеріалу. У максимальному випадку потрібно чотири години, одна із яких може бути використана на проведення розв’язування завдань та вправ по темі.

Необхідну к кількість годин можна отримати за рахунок об’єднання тем та використання часу із резерву годин, який для даних класів складає 5 годин.

При викладанні даної теми потрібно широко використовувати демонстраційні досліди, адже це сприятиме покращенню засвоєння матеріалу, вирощування кристалів являється достатньо простим та легким у виконання дослідом, що є достатньо цікавим для учнів, потрібно також при приведенні цих занять використати зразки кристалів із кабінетів географії та хімії, де можна знайти зразки кристалів кварцу, слюди, тощо.

Проведення лабораторної роботи на тему «Визначення коефіцієнта лінійного розширення твердих тіл» дозволить практично визначити коефіцієнт лінійного розширення твердих тіл (металів) та довести практичне використання цього поняття на практиці. Зокрема в точній механіці, тощо. Для проведення лабораторної роботи не потрібно складної апаратури та приладів. Всі необхідні прилади та матеріали можна знайти у шкільному кабінеті фізики та хімії.

Проведення уроку розв’язування завдань та задач на тему «Теплове розширення твердих тіл» дозволить практично закріпити вміння та навики розв’язку завдань та задач, провести підготовку до тематичної атестації по фізиці та покаже практичне використання вивчених понять у фізиці, побуті, науці.

Розділ 2. Кристалічні та аморфні тіла. Теплове розширення тіл.

Розглянемо основні поняття будови речовини та теплового розширення тіл на основі їх будови.

2.1. Кристалічні та аморфні тіла