Урок " Дослід Резерфорда. Протонно - нейтронна модель атома"

  9  клас

 Тема.  Дослід Резерфорда.  Протонно – нейтронна  модель атома.

Мета: ознайомити учнів із дослідами Резерфорда та новим видом взаємодії між компонентами ядра атома – ядерними силами, ввести поняття стійкості ядер ; поглибити та розширити знання учнів про будову атома ;  формувати у учнів інформаційну компетентність; розвивати творчий потенціал учнів, вміння аналізувати науковий матеріал ; виховувати  культуру спілкування.

Міжпредметні зв’язки: математика, хімія, інформатика.

Тип уроку.  Урок засвоєння нових знань та умінь.

Обладнання та наочність: відеофільм « Дослід Резерфорда», інтерактивні симуляції з фізики PhET, періодична таблиця хімічних елементів, пластилінові кульки червоного та синього кольору для моделювання ядер атомів,  освітня платформа  « На Урок»

Формування ключових компетентностей:

  *Математична грамотність

  *Компетентності в природничих науках і технологіях

  *Уміння навчатися впродовж життя

                                               Хід  уроку

І. Організація початку уроку.

Створення психологічної атмосфери уроку. Привітання.   Ознайомлення учнів з планом проведення уроку.

ІІ.  Актуалізація опорних знань

1. Інтерактивна вправа «  Фізичне доміно’’Закінчи фрази’’ »

Скласти речення  з словами «атом», «ядро» користуючись знаннями попередніх класів. 

Атом складається з …

Всі атоми хімічних елементів розміщщені у …

Ядро складється з …

Заряд атома…

Позитивний йон…

2. Розшифруй анаграми

ІІІ.Мотивація навчальної діяльності.

  Алхіміки середньовіччя мріяли про філософський камінь, що перетворював би всі речовини на золото. «Сучасна  алхімія» -  так назве  Е.Резерфорд свою книгу про перетворення атомних ядер.  Про те, як змінюється ядро під час радіоактивного випромінювання і за якими законами відбувається цей процес, дізнаємось згодом. А сьогодні ми проаналізуємло дослід  Резерфода і удосконалимо знання про будову атома.

Оголошення теми та мети уроку

ІV. Вивчення нового матеріалу.

1.  Повідомлення   учня (Історична довідка )

Історію виникнення загальних уявлень про атом починається з часів грецького філософа Демокріта( близько 460- 370 р. до нашої ери), який багато розмірковував про найменшу частинку речовини. « Всі тіла складаються з найдрібніших, невидимих і вічно рухомих частинок- атомів»

  Джозеф Джон Томсон відкрив електрон ще в 1897 році. Виходячи з того, що атом електрично нейтральний, вчений створив модель: атом складається з позитивно зарядженої кулі, заряд якої рівномірно розподілений по всьому об’єму, і негативно заряджених електронів, розкиданих по об’єму. Її назвали « Модель пудинга».

Виходячи з моделі атома Томсона, можна було пояснити явища йонізації  атомів, електролізу, періодичну систему елементів.

Німецький фізик Ф. Ленард у 1903 р. запропонував модель “порожнього” атома, в середині якого літають нейтральні частинки, складені із взаємно зрівноважених позитивних і негативних зарядів.

    Розв’язанню проблеми будови атома присвятили своє життя видатні вчені світу Е. Резерфорд, Х. Гейгер, Н. Бор та інші.

У 1908–1911 рр. під керівництвом Ернеста Резерфорда досвідчений дослідник Ганс Ґейґер (1882–1945) і молодий аспірант Ернест Марсден (1889– 1970) проводили серію дослідів щодо з’ясування структури атома. Для дослідів учені використали речовину, із якої з великою швидкістю вилітали позитивно заряджені частинки — так звані α-частинки (альфа-частинки).

     Вузький пучок α-частинок зі свинцевого контейнера спрямовувався на тонку золоту фольгу, а далі потрапляв в екран, покритий шаром кристалів цинку сульфіду. Якщо на такий екран влучала α-частинка, то в місці її влучання відбувався слабкий спалах світла.

2) Перегляд  та обговорення відеофільму « Дослід Резерфорда».

Результати досліду:

1. Більшість α-частинок проходила крізь фольгу, не змінюючи напряму або відхилившись на невеликий кут.
2. Деякі α-частинки відхилялись на кут 135⁰-150⁰; одна із 20000 α-частинок поверталася назад.

Резерфорд: «Це було так неймовірно, ніби ви вистрілили 15-дюймовим снарядом в аркуш папіросного паперу, а снаряд повернувся б назад і потрапив у вас».

Методичний прийом «Мікрофон»

Які б висновки ви зробили із досліду Резерфорда?

• В атомі є пустоти;
• α-частинка проходить біля якихось заряджених частинок;
• α-частинка взаємодіє із позитивно зарядженою частинкою, але більшої маси.

На основі цього Резерфорд запропонував  планетарну модель атома:

1. Атом складається з позитивно зарядженого ядра, у якому сконцентрована майже вся маса атома. Розміри ядра порядку 10-14-10-15м (атом—10-10м).
2. Навколо масивного ядра по замкнених орбітах рухаються легкі електрони, загальний негативний заряд яких дорівнює позитивному заряду ядра атома.

  Але подальші  дослідження  показали, що  ядро  теж  має  складну будову.

3. Будова атома

• Ядро складається з позитивно заряджених частинок(протонів - р) і нейтральних частинок (нейтронів - п). Протони і нейтрони, що входять до складу ядра атома, називають нуклонами, ядра атомів узагальнено називають нуклідами. Сумарну кількість протонів і нейтронів в атомі називають нуклонним (або масовим) числом та позначають символом А.

• Кількість протонів у ядрі називають протонним (або зарядовим)

числом та позначають символом Z. Його легко визначити, скориставшись “Періодичною системою хімічних елементів Д. І. Менделєєва”. Порядковий номер хімічного елемента у періодичній таблиці відповідає кількості протонів у ядрі (протонному числу).

При позначенні ядра атома (нукліда) хімічного елемента перед символом елемента вгорі вказується нуклонне число А, а внизу - протонне число Z.

Види атомів одного хімічного елемента, ядра яких містять однакову кількість протонів, але різну кількість нейтронів, називають ізотопами даного хімічного елемента.

Наприклад, елемент Гідроген має три ізотопи: Протій, Дейтерій, Тритій.

Розвязати задачі.

1.Визначити кількість протонів та нейтроні у атомах  ₆¹² С;   ₇₃ ¹⁰⁸Та

2. Ядро атома  містить 6 протонів та 7 нейтронів. Який це елемент?

3. Загальна кількість нуклонів у ядрі Оксигену  16. Скільки електронів рухаються навколо ядра?

      4)  Моделювання

 Записати у зошиті кількість протонів, нейтронів та електронів для Берилію ₄ ⁹Ве та Літію ₃ ⁷Li

Два учні збирають біля дошки моделі з різнокольорових пластилінових кульок

       5)   Робота з комп’ютером

На платформі   PhET у фізичних симуляціях знайти « Будуємо атом».

    Завдання 1

Змоделювати такі атоми  Бору B  та  Нітрогену N використовуючи символи :

1. Нейтральний атом
2. Позитивний йон
3. Негативний йон

Завдання 2.

У розділі « Гра» виконати тестові завдання 2 та 4.

6) Сильні взаємодії

Сили, які утримують частинки в ядрі, називають ядерними силами.

Основні властивості ядерних сил

1. є тільки силами притягання;
2. є близькодіючими: вимірювання показали, що ядерні сили між нуклонами виявляються лише на відстанях, які приблизно дорівнюють розмірам нуклона;
3. не залежать від заряду: на однаковій відстані сили, що діють між двома протонами, між двома нейтронами або між протоном і нейтроном, є однаковими;
4. мають властивість насичення: нуклон виявляється здатним до ядерної взаємодії одночасно лише з невеликою кількістю

нуклонів-«сусідів».

V. Запитання на закріплення.

    1.Як визначити кількість протонів і нейтронів у ядрі? Наведіть приклад.

  2.Що таке нуклід?

  3.Які нукліди називають ізотопами? Назвіть ізотопи Гідрогену.

    4.  Використання освітньої платформи «На Урок».

Виконання самостійної роботи « Дослід Резерфорда. Будова атота»            у реальному часі.

Д/з  : вивчити п. 22,   виконати  впр. 22 №( 1-4)

                                  високий рівень №5