Дидактический материал к уроку физики в 10 классе по теме «Броуновское движение»


Дидактический материал к уроку физики в 10 классе по теме «Броуновское движение»
Автор: Брендина Наталья Владимировна, заместитель директора по УВР, учитель физики (brennata71@mail.ru)
Место работы: МБОУ СОШ №56 города Кирова
Прочитайте текст
Известно, что концентрация молекул газа в атмосфере уменьшается с высотой. Если бы не было теплового движения, то все молекулы упали бы на Землю и атмосфера исчезла бы. Однако если бы не было притяжения к Земле, то за счёт теплового движения молекулы покидали бы Землю, так как газ способен к неограниченному расширению. В результате действия этих противоположных факторов устанавливается определённое распределение молекул по высоте, т.е. концентрация молекул довольно быстро уменьшается с высотой. Причём, чем больше масса молекул, тем быстрее с высотой убывает их концентрация.
Броуновские частицы участвуют в тепловом движении. Так как их взаимодействие пренебрежимо мало, то совокупность этих частиц в газе или жидкости можно рассматривать как идеальный газ из очень тяжёлых молекул. Следовательно, концентрация броуновских частиц в газе или жидкости в поле тяжести Земли должна убывать по тому же закону, что и концентрация молекул газа.
В опыте, проведенном в 1908 году, Жан Батист Перрен исследовал поведение частичек гуммигута, взвешенных в глицерине, содержащем 12% воды в гравитационном поле Земли. Гуммигут – сгущенный сок (смола) некоторых тропических деревьев (он используется и как желтая акварельная краска). Он использовал изобретенный в 1902 ультрамикроскоп, который позволял обнаруживать мельчайшие частицы благодаря рассеянию на них света от мощного бокового осветителя. Экспериментальная установка проецировала изображения частиц на большой экран, допускала как вертикальное, так и горизонтальное расположение кюветы с частицами.
-323851384935Вооружившись секундомером, Перрен отмечал и потом зарисовывал (конечно, в сильно увеличенном масштабе) на разграфленном листе бумаги положение частиц через равные интервалы, например, через каждые полминуты. Соединяя полученные точки прямыми, он получал замысловатые траектории, некоторые из них приведены на рисунке (они взяты из книги Перрена Атомы, опубликованной в 1920 в Париже). Такое хаотичное, беспорядочное движение частиц приводит к тому, что перемещаются они в пространстве довольно медленно: сумма отрезков намного больше смещения частицы от первой точки до последней. Последовательные положения через каждые 30 секунд трех броуновских частиц – шариков гуммигута размером около 1 мкм. Одна клетка соответствует расстоянию 3 мкм. Если бы Перрен смог определять положение броуновских частиц не через 30, а через 3 секунды, то прямые между каждыми соседними точками превратились бы в такую же сложную зигзагообразную ломаную линию, только меньшего масштаба. Используя теоретическую формулу и свои результаты, Перрен получил достаточно точное для того времени значение числа Авогадро Nа=6,8.1023. Более того, полученные для Nа выражения не зависели от размеров частичек смолы, что подтверждало ее универсальный характер. Также Перрен нашел массы молекул воздуха, которые оказались порядка 0,5*1022г. Результаты, полученные Перреном, подтвердили теоретические выводы Эйнштейна.
Кроме того, выяснилось, что как при горизонтально, так и при вертикально расположенной установке, концентрация частиц экспоненциально убывает с высотой. Это подтверждало распределение молекул по высоте (отличие только в том, что за счёт большой массы частиц убывание происходит очень быстро).
Фактически, Перрен получил основные величины, характеризующие микроскопические масштабы молекулярно-кинетической теории: число Авогадро, характерные массы молекул.
Источники: http://novmysl.finam.ru/ThermoStat/Perrin.html,
http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/fizika/BROUNOVSKOE_DVIZHENIE.html?page=0,2 учебник Физика, 10 кл Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н.
Озаглавьте текст, отразив его общий смысл
В какой из книг вы могли бы прочитать данный текст:
1. Словарь по физике
2. Физическая энциклопедия
3. Справочник физических величин
4. Опираясь на содержание текста, сконструируйте определение.
Ультрамикроскоп - ______________________________________________________________ ______________________________________________________________________
5. Опыт Перрена помог:
Подтвердить отличие твёрдых тел, жидкостей и газов
Подтвердить убывание концентрации броуновских частиц с высотой
Подтвердить увеличение концентрации броуновских частиц с высотой
6. Перрен использовал гуммигут, потому что…
1. Гуммигут растворяется в воде
2. Гуммигут не растворяется в воде
3. Можно выделить частички гуммигута разной массы

Приложенные файлы

  • docx rabota135
    Брендина Н.В.
    Размер файла: 58 kB Загрузок: 3