"конспект"Атомне ядро. Протонно-нейтронна модель атома. Нуклони. Ізотопи

 Тема уроку: Атомне ядро. Протонно-нейтронна модель атома. Нуклони. Ізотопи.

    Мета: навчальна – поглибити та розширити знання учнів про будову атомного ядра, на основі знань про будову атома розкрити фізичний зміст порядкового номера елемента; формувати вміння характеризувати хімічні елементи за положенням у періодичній системі хімічних елементів, обчислювати кількості протонів, нейтронів і електронів у атомі;

    розвиваюча – ознайомити учнів з історією відкриття протона і нейтрона, формувати уявлення про матеріальну єдність світу й можливість його пізнання;

    виховна – виховувати повагу до праці науковців, переконати учнів у необхідності поглиблювати знання про навколишній світ.

    Тип уроку: комбінований урок.

    Обладнання та наочність: комп’ютерна презентація до уроку, картки із завданнями для роботи в групах.

    Хід уроку

1. Організаційний етап
2. Перевірка домашнього завдання
3. Актуалізація опорних знань

Проводиться у формі гри «Так – Ні». (Вчитель зачитує твердження. Якщо воно вірне учні піднімають зелені картки, якщо хибне – червоні)

1. Атом – найдрібніша частинка речовини. (так)
2. Атом – неподільний  (ні)
3. Заряд електрона негативний  (так)
4. Заряд ядра негативний  (ні)
5. Планетарну модель атома відкрив Томсон   (ні)
6. Розміри ядра набагато менші за розміри атома   (так)
7. Маса атома зосереджена у ядрі   (так)
8. Будова атома була досліджена у 1911 році   (так)

4. Вивчення нового матеріалу.

    Мотивація навчальної діяльності.

    Ви вже добре знаєте, що розміри атомів надзвичайно малі. Розміри ж атомного ядра набагато менші від розмірів відповідного атома. Те саме стосується маси і зарядів електрона та ядер. Однак фізики навчилися вимірювати масу і заряд цих мікроскопічних частинок, більш того, виявили, що і ядро складається з окремих «шматочків». На  сьогоднішньому уроці ми поговоримо про ці шматочки та їх характеристики.

    (Повідомлення  теми та мети  уроку)

    Історична довідка

    Група 1. Відкриття, зроблені наприкінці 19-го і на початку 20-го століття, заклали основу нових і зовсім несподіваних уявлень про будову нашого світу. Для фізики найбільш важливим з них було відкриття радіоактивності 1896 року.

    Послідовне вивчення радіоактивності дозволило вченим «зазирнути» усередину атомів, відкрити закони, що діють у світі атомів, і запропонувати наочні моделі, що дають уявлення про склад і будову атома. У результаті відкрилася можливість створити нові джерела енергії, матеріали з незвичайними властивостями та сучасні комп'ютери; установити вік Землі, хімічний склад зірок і причину їхнього тривалого випромінювання; висунути гіпотези про походження й майбутнє Всесвіту.

    Група 2. У сучасній фізиці є рік, що називають «роком чудес». Це 1932-й рік. Одним з таких «чудес» цього року було відкриття нейтрона й створення нейтронно-протонної моделі атомного ядра. У результаті відбулося виділення з атомної фізики самостійного напрямку, що й досі бурхливо розвивається, — ядерної фізики.

    Ядерна фізика вивчає структуру й властивості атомних ядер. Вона досліджує також взаємоперетворення атомних ядер, що відбуваються в результаті як радіоактивних розпадів, так і різних ядерних реакцій. З ядерною фізикою тісно пов'язана фізика елементарних частинок, фізика і техніка прискорювачів заряджених частинок, ядерна енергетика.

    Будова атома

    Група 3. Історію виникнення найзагальніших уявлень про атом зазвичай ведуть з часів грецького філософа Демокрита (близько 460— 370 до н.е.), що багато розмірковував про найменші частинки, на які можна було б поділити будь-яку речовину.

    Атоми, що спочатку вважалися неподільними, являють собою складні системи. Вони мають масивне ядро, навколо якого в порожньому просторі рухаються електрони. Атоми дуже малі — їхні розміри близько 10^-10-10^-9 м, а розміри ядра приблизно ще в 100 000 разів менше (10^-15-10^-14 м). Тому атоми можна «побачити» тільки у непрямий спосіб, на зображенні з дуже великим збільшенням (наприклад, за допомогою автоелектронного проектора). Але й у цьому випадку атоми не вдається розглянути детально. Наші знання про їхню внутрішню будову засновані на величезній кількості експериментальних даних, що опосередковано, але переконливо свідчать на користь сказаного вище. Це було встановлено Ернестом Резерфордом у 1911 році.

    Вчитель. Після того, як у 1911 році Е. Резерфорд дослідним шляхом встановив будову атома, наступним кроком стало дослідження атомного ядра. Сходинками до цього стали відкриття протона і нейтрона.

    (Прослуховуємо  доповіді учнів)

    Невдовзі після цього радянський фізик Дмитро Дмитрович Іваненко й німецький фізик Вернер Карл Гейзенберг висунули гіпотезу щодо протонно-нейтронної будови атомного ядра. Відтоді наші уявлення про будову ядра залишаються практично незмінними.

    Атомне ядро складається з нуклонів — позитивно заряджених протонів і нейтральних нейтронів, що зв'язані між собою сильною взаємодією. Маса протона і нейтрона приблизно у 1800 разів більша за масу електрона, саме тому практично вся маса зосереджена в ядрі. Протони і нейтрони разом називають нуклонами. 

    Для характеристики атомних ядер уводиться ряд позначень. Число протонів, що входять до складу атомного ядра, позначають символом Z і називають зарядовим числом або атомним номером (це порядковий номер у періодичній таблиці Менделєєва). Одна з основних характеристик атомного ядра – його електричний заряд. (Довідка про вимірювання заряду ядра). Заряд ядра дорівнює Ze, де e — елементарний заряд. Число нейтронів позначають символом N.

    Заряд протона p=1,6*10^-19 Кл, маса m=1,67*10^-27кг.

    Маса нейтрона m=1,67*10^-27кг, нейтрон електрично нейтральний.

    Загальне число нуклонів (тобто протонів і нейтронів) називають масовим числом A: A = Z + N.

    Наприклад (Слайд 6)

    Як же можна визначити розміри ядра? (Слайд 7)

    Ізотопи («однакові за місцем») – атоми того самого хімічного елемента,ядра яких містять однакове число протонів, але різну кількість нейтронів.

    Наприклад, є три ізотопи Гідрогену: ядро найлегшого ізотопу Гідрогену містить 1 протон; ядро атома другого ізотопу Гідрогену – Дейтерію – містить 1 протон і 1 нейтрон; ядро третього ізотопу – Тритію – містить 1 протон і 2 нейтрони. 

5. Закріплення вивченого.

    1. У ядрі атома Карбону міститься 12 частинок. Навколо ядра рухаються 6 електронів. Скільки в ядрі цього атома протонів і нейтронів?

    2. У ядрі атома Бору 5 протонів і 6 нейтронів. Скільки електронів у цьому атомі?

    3. У ядрі атома певного хімічного елемента 31 протон і 39 нейтронів. Що це за елемент?

    4. Задача на слайді (слайд 8)

      5. Повний заряд ядра атома елемента дорівнює 4,8*10^-18 Кл. Визначити номер елемента. Скільки електронів у електронній оболонці цього атома?

    Робота в парах.

Варіант І

Варіант II

Варіант III

Варіант IV

6. Підсумок уроку. 

Атоми дуже малі — їхні розміри близько 10^-10-10^-9 м, а розміри ядра ще приблизно в 100 000 разів менше (10^-15-10^-14 м).

Атомне ядро складається з нуклонів — позитивно заряджених протонів і нейтральних нейтронів, що зв'язані між собою за допомогою сильної взаємодії.

7. Домашнє завдання