Презентация, доклад по физике на тему Твёрдые тела (10 класс)

Филиппова Н.В.,
учитель физики

г. Смоленск

положения равновесия.

«оседлые»

положения в пространстве, поэтому кристаллы имеют плоские грани

Крупинки поваренной соли имеют
плоские грани, составляющие друг с
другом прямые углы

Геометрически правильная
форма снежинки отражает
правильность внутреннего
строения льда

строения кристалла

Различная механическая прочность кристаллов по разным направлениям

Кусок слюды легко расслаивается
водном из направлений на тонкие
пластинки, но разорвать его в
направлении перпендикулярном
пластинкам гораздо труднее.

кристаллическая решётка графита имеет слоистую структуру. Слои образованы рядом параллельных сеток, состоящих из атомов углерода. Атомы располагаются в вершинах правильных шестиугольников. Расстояние между слоями сравнительно велико – примерно в 2 раза больше, чем длина стороны шестиугольника, поэтому связи между слоями менее прочные, чем связи внутри них.

Графит

направлениях.
От направления зависят и оптические свойства кристаллов.

Так кристалл кварца по-разному преломляет свет в зависимости от направления падающих на него лучей.

Кварц

поваренная соль).

Поликристаллы

металл

Физические свойства:
1)Правильная форма.
2)Постоянная температура плавления
3)Изотропия (т.е. их физические свойства одинаковы по всем направлениям)

атомов (кремнезём, смола, стекло канифоль, сахарный леденец)

Расположение частиц в кристаллическом
и аморфном кварце

Главный признак аморфного (от греческого "аморфос" – бесформенный) состояние вещества – отсутствие атомной или молекулярной решетки, то есть трехмерной периодичности структуры, характерной для кристаллического состояния.

условиях может образоваться неравновесное твердое аморфное (стеклообразное) состояние. В аморфном состоянии могут находиться простые вещества (углерод, фосфор мышьяк, сера, селен), оксиды (например, бора, кремния, фосфора), многие органические полимеры.

Аморфные тела

времени, например, возраст некоторых вулканических стекол исчисляется миллионами лет. Физические и химические свойства вещества в аморфном состоянии могут существенно отличаться от свойств кристаллического вещества. Например, стеклообразный диоксид германия химически более активен, чем кристаллический. Различия в свойствах жидкого и твердого аморфного состояния определятся характером теплового движения частиц: в аморфном состоянии частицы способны лишь к колебательным и вращательным движениям, но не могут перемещаться в толще вещества.

Аморфные тела

состоянии. Это относится к полимерам с нерегулярной последовательностью звеньев.

Переход аморфного вещества из твердого состояния в жидкое не сопровождается скачкообразным изменением свойств.

Физическая модель аморфного состояния до сих пор не создана.

Аморфные тела

их физические свойства одинаковы по всем направлениям
при низких температурах они ведут себя подобно кристаллическим телам, а при высокой подобны жидкостям.

янтарь

парафин

Аморфные тела

электроны которых становятся общими для соседних атомов (ковалентная связь).
Молекулярные – в узлах кристаллической решётки нейтральные молекулы, удерживаемые силами межмолекулярного взаимодействия (эти силы притяжения невелики), тело с такой решёткой легко разрушить.
Ионные – в узлах кристаллической решётки ионы разных знаков. Силы электрического притяжения между положительными и отрицательными ионами больше сил электрического отталкивания между ионами одного знака.
Металлические - в узлах кристаллической решётки – положительные ионы металла, а между ними хаотично движутся свободные электроны, играющие роль «цемента», а положительные ионы не дают электронам покинуть кристаллическую решётку.

Они используются в часах, транзисторных приёмниках, вычислительных машинах, лазерах и многом другом.
Великая лаборатория - природа - уже не может удовлетворить спрос развивающейся техники. На специальных фабриках выращивают искусственные кристаллы, учёные создают твёрдые тела с заданными механическими, магнитными, электрическими и другими свойствами.

- специальная область физики, занимающаяся изучением строения и свойств твёрдых тел и составляющая фундамент современной техники.

твердого тела и жидкости. Подобно жидкостям они текучи, подобно кристаллам обладают анизотропией.

Жидкие кристаллы открыл в 1888 г. австрийский ботаник Ф. Рейнитцер.

микрокалькуляторов и т.д. Нужная цифра или буква воспроизводится с помощью комбинации небольших ячеек, выполненных в виде полосок. Каждая ячейка заполнена жидким кристаллом и имеет два электрода, на которые подается напряжение. В зависимости от величины напряжения, “загораются” те или иные ячейки. Индикаторы можно делать чрезвычайно миниатюрными, они потребляют мало энергии.
Жидкие кристаллы применяются в различного рода управляемых экранах, оптических затворах, плоских телевизионных экранах.

Жидкие кристаллы

изменения, под действием внешних сил, взаимного расположения частиц, из которых состоит тело, и расстояний между ними.

ионы) совершают тепловые колебания около положений равновесия, в которых энергия их взаимодействия минимальна. При увеличении расстояния между частицами возникают силы притяжения, а при уменьшении – силы отталкивания. Силы взаимодействия между частицами обусловливают механические свойства твердых тел.

При изменении расстояния между атомами изменяются силы взаимодействия между ними, которые стремятся вернуть тело в исходное состояния. Поэтому силы упругости имеют электромагнитную природу.

сжатия
сдвига
изгиба
кручения

Пластические – не исчезают после прекращения действия внешних сил

канаты
стяжки между вагонами, тело
человека

При деформации сжатия
Уменьшаются размеры тела
Испытывают: колонны, стены,
фундамент, тело человека

болты, заклёпки

увеличиваются, а другие
уменьшаются
Испытывают: мосты, балки

(х<0) под действием внешней
силы F

,где - внешняя сила, действующая на тело, сила упругости, возникающая при деформации тела

абсолютное
удлинение тела

- относительное
удлинение тела

- начальная длина тела

- конечная длина тела

тела

Механическое напряжение измеряется
в единицах давления.

СИ:

откладывается относительное удлинение ε, а по оси ординат – механическое напряжение σ.

Зависимость σ = σ( ε) - одной из важнейших характеристик механических свойств твердых тел.

Типичный пример диаграммы растяжения для металлов (таких как медь или мягкое железо) представлен на рисунке.

- графическое изображение зависимости σ = σ( ε)

σ = σ( ε) оказывается линейной (участок Oa). При снятии напряжения деформация исчезает. Такая деформация называется упругой. σ = σпр максимальное значение, при котором сохраняется линейная зависимость σ = σ( ε) , называется пределом пропорциональности (точка a). На линейном участке выполняется закон Гука

Упругая деформация –
деформация, исчезающая
при снятии напряжения

σ( ε) становится нелинейной (участок ab). Однако при снятии напряжения деформация практически полностью исчезает, т. е. восстанавливаются размеры тела. Максимальное напряжение на этом участке называется пределом упругости .

у тела сохраняется остаточная деформация εост, то она называется пластическкой (участки bc, cd и de). На участке bc деформация происходит почти без увеличения напряжения. Это явление называется текучестью материала. В точке d достигается наибольшее напряжение σmax, которое способен выдержать материал без разрушения (предел прочности). В точке e происходит разрушение материала.

предел упругости – наибольшее напряжение, при котором
ещё не возникают заметные остаточные деформации

- предел текучести – напряжение , при котором происходит
рост остаточных деформаций образца при практически
постоянной силе

- предел прочности – условное напряжение, соответствующее
Наибольшей силе, выдерживаемой образцом до разрушения

силы (резина, сталь)

Пластичность - свойство тел не восстанавливать форму после снятия внешней силы (пластилин, мокрая глина, воск)

Хрупкость – свойство тел разрушатся при малых деформациях (стекло, фарфор, чугун)

, то

не зависит от размеров и формы тела.

Модуль Юнга показывает напряжение, которое необходимо приложить к телу, чтобы удлинить его в 2 раза.

Для различных материалов модуль Юнга меняется в широких пределах. Для стали, например, E ≈ 2·1011 Н/м2, а для резины E ≈ 2·106 Н/м2.