Методическое пособие на тему «Строение вещества» (6–8 класс)

МУНИЦИПАЛЬНОЕ АВТОНОМНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЦЕНТР ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА ВЛАДИКАВКАЗА»

 

 

 

 

 

СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА

 

 

Методическое пособие

к авторской учебной программе

«От электрической лампочки до автоматизированных систем»

 

 

 

 

 

Автор-составитель:

педагог дополнительного образования

Рудин Виталий Александрович

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Владикавказ

2023

 

АННОТАЦИЯ

 

Методическое пособие к авторской учебной программе «От электрической лампочки до автоматизированных систем» может быть полезно для учащихся 7 – 9 классов общеобразовательных школ, увлекающихся наукой электроникой.

В пособии подробно рассматриваются строение вещества, элементарные частицы и их взаимодействием друг с другом.

Для удобства запоминания материала методическое пособие выполнено в виде вопросов и ответов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Микромир – мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых микрообъектов. Микромир, как матрёшка, состоит из молекул, молекулы – из атомов, атомы – из электронов и ядер, в свою очередь, внутри ядра атома – протоны и нейтроны, а внутри них — кварки и глюоны.

В этой брошюре мы познакомимся со строением вещества, элементарными частицами и их взаимодействием друг с другом.

 

 

ЯВЛЕНИЯ ПРИРОДЫ

 

Вопрос 1.

Что такое явления природы?

 

В природе постоянно происходят изменения, которые называются природными явлениями.

Человек, наблюдая за явлениями природы, изучает окружающий мир.

 

Вопрос 2.

Что такое электрические явления?

 

Электрические явления – это явления, которые возникают при появлении, существовании, движении и взаимодействии электрических зарядов (электрический ток, телеграфирование, молния при грозе).

 

Вопрос 3.

Что такое магнитные явления?

 

Магнитные явления – это явления, связанные с возникновением у физических тел магнитных свойств (притяжение магнитом железных предметов (рис. 1), поворот стрелки компаса на север (рис. 2).

 

ОКРУЖАЮЩИЙ МИКРОМИР

 

Вопрос 4.

Что такое окружающий мир?

 

Всё что окружает человека называется окружающим миром.

 

Вопрос 5.

Как условно человек разделил окружающий мир?

 

Условно человек окружающий мир разделил на три части: мегамир (рис. 3), макромир (рис. 4) и микромир (рис. 5).

 

 

К мегамиру относятся объекты космических размеров. Например: галактика, солнечная система, туманность.

Макромир – это обычные физические объекты: автомобиль, дерево.

Микромир – это физические объекты которые мы не видим: молекула, атом.

 

Вопрос 6.

Что такое физическое тело?

 

Это видимые и невидимые предметы, которые нас окружают (рис. 6).

 

Вопрос 7.

Что такое вещество?

 

Вещество – это то из чего состоит физическое тело (рис. 7).

 

Рисунок 6. Физическое тело: автомобиль, книга.

 

Рисунок 7. Вещество: металл, бумага.

 

Вопрос 8.

Какие бывают состояния вещества?

 

Существуют три агрегатные состояния вещества: твёрдое, жидкое, газообразное (рис. 8).

 

Рисунок 8. Три состояния вещества.

 

В твёрдом веществе молекулы плотно прижаты друг к другу, между ними существует сильное притяжение. В таком состоянии они не могут свободно двигаться, только колеблются. Именно поэтому твёрдое тело хорошо сохраняет свои форму и объём.

Жидкость – это состояние вещества, при котором молекулы чувствуют себя более свободными, могут двигаться с места на место. Любая жидкость принимает форму сосуда, может перетекать из одного сосуда в другой.

Газообразное вещество – это вещество, в котором частицы движутся свободно, хаотично. Связи между молекулами газа очень слабы, они могут находиться на далеком расстоянии друг от друга, заполняя большое пространство.

 

Вопрос 9.

Что такое молекула?

 

Все вещества в природе состоят из очень маленьких частиц, называемых молекулами. Эти частички в веществе постоянно взаимодействуют между собой. Невооруженным взглядом нельзя их увидеть.

На рис. 9 представлена молекула воды.

Рисунок 9. Молекула воды.

 

Вопрос 10.

Как обозначаются заряженные и незаряженные частицы?

 

В природе существуют много разнообразных частиц. Эти частицы могут быть как заряженными, так и незаряженными. Если частица заряжена положительно, то она обозначается, как показано на рис. 10, a, если отрицательно на рис. 10, б. Если не имеет заряда, то на рис. 10, в.

 

               а).                                             б).                                             в).

 

Рисунок 10. Обозначение частиц: а). положительный заряд;

б). отрицательный заряд; в). нейтральный заряд.

 

Вопрос 11.

Как могут взаимодействовать частицы?

 

Взаимодействовать друг с другом могут только заряженные частицы. Если они имеют разные заряды (разноименные), то они притягиваются. Если одинаковые заряды (одноимен­ные), то отталкиваются. Нейтральные частицы не взаимодействуют друг с другом и с заря­женными частицами (рис. 11).

 

 

Рисунок 11. Действие частиц друг на друга.

 

 

Вопрос 12.

Что такое атом?

 

Атом – это мельчайшая частица химического элемента, сохраняющая его свойства. Атом бесконечно мал. Его не видно даже в микроскоп. Миниатюрная булавочная головка — и та содержит миллионы атомов. По своему строению атом похож на Солнечную систему: в центре — тяжёлое неподвижное ядро, вокруг движутся электроны, образующие электронные оболочки. Это похоже на спутники, вращающиеся вокруг своей планеты (рис. 12).

 

 

Рисунок 12. Планетарная модель атома.

 

Химические свойства атома определяются в основном количеством его электронов. В атоме водорода всего один электрон, у гелия два, а вот атом урана содержит 92 электрона. Различные сочетания атомов образуют окружающую нас материю, то есть всё то, из чего состоит мир.

 

Вопрос 13.

Как расположены атомы в веществе?

 

Вещество в молекуле занимает лишь небольшую часть её объ­ёма. Расстояние между атомами примерно в десять раз больше их диаметра.

Почему же вещество не распадается? Потому, что между атомами существует сильная связь (так называемое сцепление), которая и держит их вместе (рис. 13).

 

Вопрос 14.

Что такое свободный электрон?

 

Электроны, которые покинули свой атом назы­ваются свободными электронами (рис. 14.).

 

Рисунок 13. Расположение атомов в веществе.

 

Рисунок 14. Свободный электрон.

 

Вопрос 17.

Как образуются свободные электроны?

 

Как уже отмечалось выше, между атомами существует сильная связь и они удержива­ют друг друга. Электроны удерживаются на орбите благодаря двум противоположным си­лам: электрической (направленной к ядру) и центробежной (направленной от ядра).

Так как электроны находятся на нескольких орбитах, то, чем дальше они находятся от ядра, тем меньше они притягиваются к нему. Значит электроны, которые находятся на внешней (незаполненной) орбите притягиваются слабее, чем электроны на внутренних орбитах.

Под действием тепла, света, радиации (рис. 15) электроны на орбитах получают дополнительную энергию достаточную для преодоления электрических сил притяжения, что позволяет электронам с последних орбит покидать свой атом (рис. 16).

 

 

Рисунок 15. Причины вызывающие образование свободных электронов.

Вопрос 15.

Как движутся свободные электроны в веществе?

 

Свободные электроны двигаются между атомами хаотично (беспорядочно) (рис. 16).

 

 

Рисунок 16. Движение свободных электронов в веществе.

 

 

Рисунок 17. Свободные электроны перемещаются по проводнику.

 

Вопрос 16.

Как могут перемещаться свободные электроны?

 

Свободные электроны могут перемещаться по телу (рис. 17) и переходить с одного тела на другое (рис. 18).

 

Вопрос 17.

Что такое электрическое поле?

 

Пространство вокруг электрических зарядов заполнено электрическим (говорят также, статическим) полем или иначе, любая точка пространства, окружающего заряд, обладает тем свойством, что если поместить в ней пробный заряд, то на него будет действовать сила (рис. 19).

 

 

Вопрос 18.

Когда могут двигаться заряженные частицы?

 

Заряженные частицы могут двигаться, если они попадают в зону действия электрического поля (см. рис. 20).

 

 

Рисунок 20. Заряженная частица, попадая в зону действия электрического поля, начинает двигаться.

 

Вопрос 19.

Как по количеству свободных электронов делятся вещества?

 

По количеству свободных электронов все вещества делятся на три группы:

1. Металлы (проводники) – свободных электронов много.

Металлы, применяемые в электротехнике.

МЕДЬ (лат. Cuprum), Cu (читается «купрум»), химический элемент с атомным номером 29, атомная масса 63,546. Латинское название меди происходит от названия острова Кипра (Cuprus), где в древности добывали медную руду.

Простое вещество медь – красивый розовато-красный пластичный металл (рис.21).

АЛЮМИ́НИЙ (лат. Aluminium), Al (читается «алюминий»), химический элемент с атомным номером 13, атомная масса 26,98154.

Простое вещество алюминий – мягкий лёгкий серебристо-белый металл (рис. 22).

 

 

2. Полупроводники – свободных электронов мало.

 

ГЕРМАНИЙ (лат. Germanium), Ge, порядковый номер 32, атомная масса 72,59. Твёрдое вещество серо-белого цвета с металлическим блеском (рис. 23).

КРЕМНИЙ  (лат. Silicium), Si, атомный номер 14, атомная масса 28,086 (рис. 24).

 

 

3. Диэлектрики (изоляторы) – свободных электронов нет.

 

Изоляторы.

Стекло. Фарфор. Полимеры.

 

 

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Родина Н. А.: Строение вещества в курсе физики 6 – 7 классов. — М.:

Просвещение, 1973 г.

2. Ландау Л. Д.: Молекулы. — М.: Наука, 1978 г.

3. Астафуров В. И.: Строение вещества. — М.: Просвещение, 1983 г.

 

4. Физика. 7 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений/А. В. Пёрышкин. –

14-е изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2010 г.

 

5. Большая иллюстрированная энциклопедия школьника. — М.: Махаон,

2000 г.

6. Книга вопросов и ответов. Что? Где? Почему? — М.: ЭКСМО, 2002 г.