Физика твердого тела Раздел физики, изучающий структуру и свойства твердых тел. Ломановская Т.В. Учитель физики. - презентация

1 Физика твердого тела Раздел физики, изучающий структуру и свойства твердых тел. Ломановская Т.В. Учитель физики

2 Цели урока 1. Раскрыть основные свойства кристаллических и аморфных тел и зависимость этих свойств от внутреннего строения тел; отработать понятия «изотропия и анизотропия», «полиморфизм». 2. Рассмотреть количественные характеристики механических свойств тел. 3. Ознакомить учащихся с различного вида деформациями твердого тела и их характеристиками. 4. Сформулировать закон Гука. 5. Объяснить физический смысл модуля упругости.

3 Виды твердых тел твердые Кристаллические Монокристаллы Кварц, алмаз Поликристаллы Металлы, сахар, соль Аморфные (стекло, бетон, пластмассы)

4 Кристаллы – твердые тела, имеющие форму правильных многогранников Главное отличие кристаллов от других твердых тел – наличие кристаллической решетки- совокупности периодически расположенных атомов, молекул или ионов. Главное отличие кристаллов от других твердых тел – наличие кристаллической решетки- совокупности периодически расположенных атомов, молекул или ионов. с Связи в кристаллах

5 Многообразие кристаллов Галлит Галлит 1

6 Многообразие кристаллов Галлит 2 Медный купорос

7 Многообразие кристаллов Пирит Поваренная соль

8 Многообразие кристаллов Флюорит Флюорит 1

9 Коллекция уральских камней

10 Кристаллы могут иметь форму различных призм, основанием которых могут быть правильный треугольник, квадрат, параллелограмм и шестиугольник. Кристаллы могут иметь форму различных призм, основанием которых могут быть правильный треугольник, квадрат, параллелограмм и шестиугольник.

11 Для кристаллических тел характерна анизотропия. Анизотропия - неодинаковость свойств(механических, тепловых, электрических и т.д.) кристаллов по разным направлениям. Анизотропия - неодинаковость свойств(механических, тепловых, электрических и т.д.) кристаллов по разным направлениям. Например, теплопроводность, скорость роста кристаллов, оптические свойства. Например, теплопроводность, скорость роста кристаллов, оптические свойства.

12 Полиморфизм Графит и алмаз – модификации углерода

13 Аморфные тела Признаком аморфного тела является неправильная форма поверхности при изломе. Признаком аморфного тела является неправильная форма поверхности при изломе. Аморфные тела - изотропны. Аморфные тела - изотропны. Изотропия – одинаковость свойств по всем направлениям. Изотропия – одинаковость свойств по всем направлениям. например: стекло, янтарь. стекло стекло

14 Какое бывает стекло Стеклом называют все аморфные тела, получаемые путем переохлаждения расплава, независимо от их химического состава и температурной области затвердевания, обладающие в результате постепенного увеличения вязкости механическими свойствами твердых тел, причем процесс перехода из жидкого состояния в стеклообразное должен быть обратимым. Стеклом называют все аморфные тела, получаемые путем переохлаждения расплава, независимо от их химического состава и температурной области затвердевания, обладающие в результате постепенного увеличения вязкости механическими свойствами твердых тел, причем процесс перехода из жидкого состояния в стеклообразное должен быть обратимым. Стекло поддается механической обработке: его можно пилить циркулярными пилами с алмазной набивкой, обтачивать победитовыми резцами, резать алмазом, шлифовать, полировать. В пластичном состоянии при град С стекло поддается формованию. Его можно выдувать, вытягивать в листы, трубки, волокна, можно сваривать Стекло поддается механической обработке: его можно пилить циркулярными пилами с алмазной набивкой, обтачивать победитовыми резцами, резать алмазом, шлифовать, полировать. В пластичном состоянии при град С стекло поддается формованию. Его можно выдувать, вытягивать в листы, трубки, волокна, можно сваривать

15 Свойства аморфных тел Нет кристаллической структуры; Нет кристаллической структуры; Нет определенной температуры плавления; Нет определенной температуры плавления; При повышении температуры текут; При повышении температуры текут; При низких температурах – свойства твердых тел; При низких температурах – свойства твердых тел; При высоких температурах – свойства жидкостей. При высоких температурах – свойства жидкостей.

16 Монокристаллы Крупные одиночные кристаллы Крупные одиночные кристаллы Монокристалл кварца Кристаллы алмаза Физические свойства: -Правильная геометрическая форма -Постоянная температура плавления -Анизотропия

17 Поликристаллы Кристаллы, состоящие из многочисленных сросшихся между собой кристалликов (монокристаллов) Кристаллы, состоящие из многочисленных сросшихся между собой кристалликов (монокристаллов) Аметист (разновидность кварца) Физические свойства: -Правильная геометрическая форма -Постоянная температура плавления -Изотропия

18 Деформации Деформация - изменение размеров и формы тела под действием внешних сил. Деформация - изменение размеров и формы тела под действием внешних сил. Виды деформации: Виды деформации: Растяжение (тросы, канаты, цепи); Растяжение (тросы, канаты, цепи); Сжатие (колонны, стены, фундамент); Сжатие (колонны, стены, фундамент); Кручение (гайки, валы, оси); Кручение (гайки, валы, оси); Изгиб (или прогиб); Изгиб (или прогиб); Сдвиг (болты, заклепки). Сдвиг (болты, заклепки).

19 Деформация растяжения

20 Закон Гука σ = |ε|Е При малых деформациях механическое напряжение прямо пропорционально относительному удлинению. σ = F/S – механическое напряжение, ε – относительное удлинение, Е – модуль Юнга.

21 Диаграмма растяжения

22 Дефекты в кристаллах 1)Точечные дефекты 2)Линейные дефекты (дислокации) а) б) в)

23 Использование алмазов Так выглядят алмазные резцы для обработки контактных линз. В промышленности часто используются инструменты, покрытые алмазным порошком. Прочность алмаза делает его наиболее подходящим материалом, который применяется при изготовлении тонкой проволоки, в частности нитей накаливания электрических лампы. Алмазные буры

24 ов Использование алмазов Алмазный стеклорез Два ребра кристалла сходятся под острым углом. Этим требованиям лучше всего отвечают два ребра ромбододекаэдра. Хотя почти все драгоценные камни царапают стекло, успешно отрезать полоску стекла можно только алмазом.

25 Многие кристаллы не являются хорошими проводниками электричества, как металлы, но их нельзя отнести и к диэлектрикам, т.к. они не являются и хорошими изоляторами. Это полупроводники. 4/5 массы земной коры: германий, кремний, селен и др., множество минералов, различные оксиды, сульфиды - являются полупроводниками. Применение кристаллов

26 Лазер (англ.) – это усиление света в результате вынужденного излучения. Основа лазера - рубиновый стержень. Торцы его строго параллельны друг другу. Работает в импульсном режиме на длине волны 694 мм (темно- вишневый свет), мощность излучения может достигать в импульсе 106–109 Вт.

27 Применение кристаллов Внимательно посмотрите на рисунки и поставьте рядом с ними порядковые номера кристаллических тел, используемых при создании изображенных объектов: Внимательно посмотрите на рисунки и поставьте рядом с ними порядковые номера кристаллических тел, используемых при создании изображенных объектов: 1. Алмаз 2. Жидкие кристаллы 3. Кремний 4. Кварц 1. Алмаз 2. Жидкие кристаллы 3. Кремний 4. Кварц 5. Рубин 6. Графит 7. Вольфрам 8. Молибден 5. Рубин 6. Графит 7. Вольфрам 8. Молибден 9. Полупроводники 9. Полупроводники

28 Закрепление материала 1. Какими свойствами обладают кристаллические тела? 2. Какими свойствами обладают аморфные тела? 3. Почему в природе не бывает кристаллов шарообразной формы? 4. Почему в таблице температур плавления различных веществ нет температуры плавления стекла? 5. Что называют деформацией? 6. Какого вида деформации испытывают: А) ножки скамейки; Б) сиденье стула; В) натянутая струна гитары; Г) винт мясорубки; Д) сверло; Е) зубья пилы.

29 Задачи Какой диаметр должен иметь стальной трос подъемного крана, если максимальная масса поднимаемого груза равна 10 т? Предел прочности стальной проволоки 8, Па, запас прочности должен быть равен 6. Чему равно абсолютное удлинение стального троса длиной 10 м и площадью поперечного сечения 3 см 2 при подвешивании на него груза массой 6 т? Модуль упругости стали равен Па.

30 Уваровит Название: уваровит (назван в честь графа С.С Уварова, президента Российской Академии наук). Название: уваровит (назван в честь графа С.С Уварова, президента Российской Академии наук). Цвет: изумрудно-зеленый. Практическое значение: применяется в ювелирном деле, но применение ограничивается мелкими размерами кристаллов. Месторождения: пос. Сараны Пермской области (Россия) Цвет: изумрудно-зеленый. Практическое значение: применяется в ювелирном деле, но применение ограничивается мелкими размерами кристаллов. Месторождения: пос. Сараны Пермской области (Россия)

31 Аурипигмент киноварь 1)Название: аурипигмент (лат. "аурум" золото, "пигментом" краска). Цвет: лимонно-желтый, часто с буроватым красноватым оттенком. Практическое значение: аурипигмент был известен уже древним римлянам и издавна использовался как краска. 1)Название: аурипигмент (лат. "аурум" золото, "пигментом" краска). Цвет: лимонно-желтый, часто с буроватым красноватым оттенком. Практическое значение: аурипигмент был известен уже древним римлянам и издавна использовался как краска. 2)Название: киноварь (название происходит предположительно из Индии, где этим словом обозначают красную смолу; букв. "кровь дракона"). Цвет: красный, багряный, стально-серый, иногда наблюдается свинцово-серая побежалость. Практическое значение: киноварь важнейшая руда ртути. 2)Название: киноварь (название происходит предположительно из Индии, где этим словом обозначают красную смолу; букв. "кровь дракона"). Цвет: красный, багряный, стально-серый, иногда наблюдается свинцово-серая побежалость. Практическое значение: киноварь важнейшая руда ртути.

32 Лазурит Название: лазурит (назван по интенсивной синей окраске). Цвет: лазурно-синий, темно-синий. Практическое значение: декоративный и поделочный камень: с древних времен и по сей день применяется для изготовления всевозможных украшений.

33 Родонит Название: радонит (греч. "радон" роза). Название: радонит (греч. "радон" роза). Цвет: розово-красный, малиновый, красновато- бурый, красновато-серый. Цвет: розово-красный, малиновый, красновато- бурый, красновато-серый. Практическое значение: находит применение как руда Mn и в качестве поделочного и облицовочного камня. Практическое значение: находит применение как руда Mn и в качестве поделочного и облицовочного камня. Месторождения: Урал (Россия); близ Эльбингероде, Лаутенталь в Гарце (Германия). Месторождения: Урал (Россия); близ Эльбингероде, Лаутенталь в Гарце (Германия).

34 Домашнее задание § 73,74. Задачи 609, 610, 611, 612. Экспериментальное д/з: вырастить кристалл Приготовьте дома насыщенный раствор поваренной соли. Профильтруйте его и поставьте на несколько дней в теплое место. Из образовавшихся на дне сосуда кристаллов выберите наиболее крупный и прозрачный. Раствор еще раз профильтруйте и положите в него один выбранный кристалл для дальнейшего выращивания. Приготовить сообщение на тему: «Жидкие кристаллы», «Применение жидких кристаллов».

35 Спасибо за внимание!