Программа "Кристаллы и жизнь"

Дмитрий
20/2/2007 11:55:40
Автор: Басова Т.В., МОУ "Большеврудская СОШ" Волосовский р-он

Пояснительная записка к программе по выбору для предпрофильной подготовки учащихся 9х классов по теме “Кристаллы и жизнь”

Элективный курс “Кристаллы и жизнь” разработан таким образом, чтобы у учащихся на базе основных физических понятий, законов и принципов был сформирован естественнонаучный взгляд на окружающий мир, мир живой и неживой природы, что помогло бы повысить интерес к изучению физики, покажет связь физики с другими науками, ее значение в изучении тайн природы и использование полученных знаний в жизни.

Кристаллы обычно служат символом неживой природы, однако, грань между “живым” и “неживым” установить очень трудно и понятие “кристалл” и “жизнь” не являются взаимоисключающимися. Простейшие живые организмы – вирусы – могут соединяться в кристаллы. Конечно в кристаллическом состоянии они не обнаруживают никаких признаков живого, так как сложные жизненные процессы в кристаллах протекать не могут. Но при изменениях внешних условий на благоприятные (такими для вирусов являются условия внутри клеток живого организма) они начинают двигаться и размножаться.

Кристалл и живой организм представляют собой осуществление крайних возможностей в природе. В кристалле неизменными остаются не только сами атомы и молекулы, но также их взаимное расположение в пространстве.

В живом организме не только он существует сколько-нибудь постоянной структуры в расположении атомов и молекул, но ни на одно мгновение не остается неизменным его химический состав.

Носители “программы ” процессов, происходящих в живой клетке, являются молекулы ДНК, которые не только управляют процессами жизнедеятельности, но и несут в себе полную информацию о строении и развитии всего живого организма из одной только клетки. Молекула ДНК представляет собой двойную спираль из небольшого числа простых молекулярных соединений, повторяющихся в строго определенном для данного вида порядке. Диаметр молекулы 2*10-9м, длина может достигать нескольких сантиметров.

С точки зрения физики такие молекулы могут рассматриваться как особый вид твердого тела – одномерные апериодические кристаллы.

Следовательно кристаллы – это не только символ неживой природы, но и основа жизни на земле.

В данном элективном курсе акцент сделан на вопросы строения кристаллов, их роста, получение монокристаллов и применение кристаллических тел.

Мир кристаллов – удивительный мир многогранников, привлекающий совершенством и красотой геометрических форм. Но красота и правильность внешней огранки не обязательные свойства кристаллов. Главное, что их внутреннее строение подчиняется строгим законам симметрии. Всестороннее изучение строения кристаллов, их свойств привело к многообразному применению кристаллов в науке и механике, к повышению пределов прочности таких широко используемых в технике материалов, как сталь, чугун, алюминий, медь и др. исключительная роль выпала на долю кристаллов в современной электронике.

Применение кристаллов в науке и технике так многочисленны и разнообразны, что их трудно перечислить и по достоинству оценить.

В элективном курсе “кристаллы и жизнь” акцент сделан на вопросах строения кристаллов, симметрии и механизм роста кристаллов, дефектов в кристаллах, методах исследования кристаллов, применение кристаллов в науке и технике.

Данный элективный курс решает задачи:

улучшение знаний о строении вещества
развитие познавательных интересов, творческих способностей учащихся в процессе приобретения знаний с использованием различных источников информации
повышение интереса к изучению физики, проведению физического эксперимента, создание положительной мотивации обучения
формирование научного мировоззрения учащихся
воспитание у учащихся уважения к жизни и труду ученых, исследователей, изобретателей
овладение умениями проводить наблюдение, выполнять эксперименты, объяснять их результаты
самоопределение учащихся в выборе профиля дальнейшего обучения в в выборе профессии

Курс построен с опорой на знания и умения учащихся, полученными при изучении физики в основной школе, на расширение этих знаний, на развитие способностей к самостоятельному приобретению знаний через различные источники информации.

Практические работы рассчитаны на использование типового оборудования кабинета физики школы.

Элективный курс рассчитан на учащихся 9х классов на 16 часов.

Учебно-тематический план программы по выбору “Кристаллы и жизнь”.

№ Наименование темы курса Кол-во часов В том же Теоретические занятия Практические занятия 1 Вступительное занятие 1 1 2 Возникновение атомной теории строения вещества 1 1 3 Строение кристаллов. Симметрия кристаллов. 5 3 2 4 Механизм роста кристаллов 3 1 2 5 Дефекты в кристаллах Методы исследования кристаллов 2 2 6 Применение кристаллов 3 3 7 Обобщающее занятие 1 1 16 12 4

Содержание программы «Краисталлы и жизнь».

I. Возникновение атомной теории строения

Создателями учения об атомном строении вещества считаются древние греческие философы Левкипп и его ученик Демокрит, жившие в V в. до н.э.
Экспериментательные подтверждения идеи атомного строения вещества
Размеры и форма атома
Модели атома, предложенные Д.Гломсоном и Э.Резерфордом
Опыты Резерфорда как основа для создания ядерной модели атома
Современное представление о строении атома
Ядерная модель атома, характеристика частиц, входящих в его состав

II. Кристаллы. Строение кристаллов.

Симметрия кристаллов

определение кристаллических тел
анизотропия физических свойств, примеры анизотропии кристаллов
многообразие геометрических форм кристаллов и гипотеза французского ученого Г.Глюк о строении кристаллов
пространственная решетка – как наглядное представление внутренней структуры кристаллов
основа кристаллической решетки, элементарная ячейка, последовательным переносом которой можно построить весь кристалл
подсчет числа ионов, входящих в состав одной элементарной ячейки каменной соли
симметрия кристаллов. изучение симметрии кристаллов для объединения их физических свойств
количественная оценка степени симметричности кристаллов, элементы симметрии: оси, плоскости и центр симметрии
работы русского кристаллографа Е.С.Федорова о существовании 230 различных кристаллических решеток

III. Механизм роста кристаллов.

предположения о послойном росте кристаллов, наращивание слоя за слоем, доказательство данного предположения фактами существования плоских граней у кристаллов
соотношение механизма застройки атомных плоскостей и скорости роста кристаллов
опытные данные по выращиванию кристаллов из паров с перенасыщением
расхождение теоретических расчетов и опытных данных о росте кристаллов, их обоснование

IV. Дефекты кристаллов.

объяснение расхождения теории и практики исследования роста кристаллов
дефекты структуры реальных кристаллов, не обладающих правильной кристаллической решеткой, нарушения в расположении атомов реальных кристаллов
знание условий образования дефектов кристаллов и способы их устранения – как одно из важнейших условий использования кристаллов на практике
самые простые дефекты в идеальной кристаллической решетке, их образование

V. Методы исследования кристаллов.

исследование строения кристаллов методом дифракции ренгеновских лучей и нейтронов
прямое наблюдение кристаллов в электронных микроскопах
изучение и исследование строения кристаллов для получения кристаллов с заданными свойствами, их использование в науке и технике

VI.Применение кристаллов

многообразие и многочисленность областей в науке, технике, медицине, где применяются кристаллы
применение самого твердого и самого редкого из природных минералов – алмаза, его добыча, использование в промышленности и в современной технике природных и искусственных алмазов
применение рубина – кристалла, уступающего несколько по твердости алмазу, но соревнующегося с алмазом по техническому применению
применение рубинов в рубиновых лазерах – мощных источников излучения, испускаемого в виде тонкого светового луча
применение кристаллов германия и кремния в большинстве полупроводниковых приборах
способы повышения прочности твердых тел. Работы академика А.Ф.Иоффе по измерению прочности кристаллов каменной соли на разрыв
влияние внутренних и внешних дефектов кристаллов на механические свойства твердых тел
способы получения материалов с высокой прочностью на разрыв и сдвиг, т.е. с большим сопротивлением пластической деформации
современные методы упрочения материалов, состоящие в искажении кристаллической структуры путем создания в ней различного рода дефектов, например, легирование сталей

VII. Заключение. Кристаллы и жизнь.

Кристалл – символ неживой природы
Кристалл и живой организм – пример осуществления крайних возможностей в природе
Кристалл – это не только символ неживой природы, но и основа жизни на земле

Формы контроля и оценки работы учащегося.

Защита проектов по следующим темам:

Строение кристаллов
Механизм роста кристаллов
Дефекты в кристаллах
Исследование кристаллов
Применение кристаллов

Отчет о результатах лабораторных исследований по шагам

Наблюдение процесса кристаллизации под микроскопом
Определение скорости роста кристаллов

Литература

Учебник “Физика 8”, авт. Перышкин А.В.,Москва “Дрофа” 2002
Хрестоматия по физике под редакцией Б.И. Сласского, Москва, “Просвещение”, 1978
Факультативный курс физики О.Ф.Кабардин, С.И.Кабардина, Москва, “Просвещение”, 1982
Факультативный курс физики под редакцией А.В.Перышкина, Москва, “Просвещение”, 1976
Мир физики, составитель Ю.И.Смирнов, С-Петербург, “МиМ-экспресс”, 1995
А.П.Рыженков “Физика. Человек. Окружающая среда”, “Просвещение”, 1999
Учебник “Физика-10” авт. Касьянов В.А., Москва “Дрофа”, 2005
Энциклопедический словарь юного физика, Москва, “Педагогика-“Пресс””, 1999

Презентация 1.1Мб File: articles_121_prezentats.ppt

ХОР

ФИЗИКА

Инструменты

Персональный раздел

Категории