Урок фізики в 9 класі "Сучасна модель атома. Протонно-нейтронна модель ядра атома."

Про матеріал
В конспекті уроку розглядається сучасна модель атома, протонно-нейтронна модель ядра атома, приклади розв'язування задач
Перегляд файлу

 

Тема уроку: Сучасна модель атома. Протонно-нейтронна модель ядра атома.

 

Мета уроку: сформувати уявлення про атом і атомне ядро, ознайомити учнів з   

                        дослідом Резерфорда, розглянути планетарну модель атома;  

                        розвивати логічне мислення, вчити робити висновки та  

                        узагальнення;

                        виховувати почуття відповідальності за збереження  

                        навколишнього середовища.

 

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

 

Обладнання:  модель досліду Резерфорда;

                          періодична таблиця елементів Д. І. Менделєєва;

                          портрети видатних вчених: Менделєєва, Томсона, Резерфорда;

                          дидактичний  матеріал .

 

ХІД УРОКУ

 

І. Мотивація навчальної діяльності. Повідомлення теми і мети уроку.                                     Методичний прийом «Здивуй!»

      Багато-хто з вас чув про запуск осінню  2008 р.  потужної  фізичної  установки  - великого адронного колайдера . Витрати на його створення були величезними: Німеччина, Франція, Японія  об'єднали свої зусилля, щоб побудувати це диво техніки.
 

Великий андронний колайдер. фото

 

Про те, навіщо розщеплювати атомні ядра і чому уряди різних країн у великих обсягах фінансують досліджування першооснови матерії, ви дізнаєтеся при вивченні цієї теми.
       На початку 20-го століття з'ясувалося, що складним є не тільки атом, але й атомне ядро: воно складається з протонів і нейтронів. А в другій половині 20-го століття встановили, що й ці частки є складними: вони складаються з часток, названих кварками. Ці частки з дробовим електричним зарядом не існують у вільному стані. Вивчення атомного ядра відкрило перед людством нові джерела енергії, і сьогодні в багатьох країнах світу працюють атомні електростанції. Однак відкриття таємниць атомного ядра принесло й нові проблеми, які можна вирішити, тільки об'єднавши зусилля всього людства. Мирний атом 26 квітня 1986 р. з усією гостротою поставив питання про відповідальність учених, про такі поняття, як совість, людяність, про те, чи маємо ми право заради сьогоднішніх ілюзій ризикувати здоров'ям і життям майбутніх поколінь. Про атом сьогодні й піде мова на нашому уроці. Але, перш ніж перейти безпосередньо до вивчення теми, пригадаємо, що ж ми знаємо про це поняття.

 

ІІ. Актуалізація опорних знань.   

 

Згадаємо будову атомного ядра та атомного ядра
Відомо, що атом складається з ядра та електронної хмари навколо. Ядро, у свою чергу, містить частинки двох видів: протони, які мають позитивний електричний заряд, і нейтрони - частинки, які не мають заряду. Маса протона приблизно дорівнює масі нейтрона і майже у 2000 разів більша за масу електрона. Протони й нейтрони, що входять до складу ядра атома, називають нуклонами. Сумарну кількість протонів і нейтронів в атомі називають нуклонним (або масовим) числом та позначають символом А.
Атом є електронейтральним, тобто сумарний заряд протонів, що містяться у ядрі, дорівнює сумарному заряду електронів, що обертаються навколо ядра. А оскільки заряд протона за модулем дорівнює заряду електрона, то зрозуміло, що в атомі кількість протонів дорівнює кількості електронів.
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 елемента у періодичній таблиці відповідає кількості протонів у ядрі (протонному числу).


zXА

Знаючи протонне (Z) і нуклонне (А) числа ядра хімічного елемента, можна визначити кількість нейтронів (N) у ядрі цього елемента: N=А-Z.
При позначенні ядра атома хімічного елемента перед символом елемента вверху вказується нуклонне число А, а внизу — протонне число Z. Наприклад, 13АІ27 - ядро Алюмінію, що має нуклонне число 27 та протонне число 13. Цей запис означає,  що в ядрі атома Алюмінію міститься 27 нуклонів: 13 протонів і 27-13 = 14 нейтронів.

Фронтальне опитування .Методичний прийом «ланцюжок».

1.Що означає слово «атом»?

2.Хто ввів це поняття у фізику?

3.Скільки видів атомів зараз відомо вченим?

4.Що таке електрон?

5.Який його заряд?

6.Який заряд ядра?

7.Як взаємодіють заряджені частинки?

 

ІІІ. Вивчення нового матеріалу

 

Дізнаємося про ядерну фізику
      Ядерна фізика - це розділ фізики який вивчає структуру і властивості атомного ядра, процеси, що в ньому відбуваються, та механізми його перетворень.       Атомарне вчення пройшло довгий і складний шлях. Пригадаємо деякі основні етапи.

      У перекладі з грецької «атом» означає «неподільний». Довгий час вчені вважали атоми неподільними «цеглами  світобудови». Передбачалося, що всі речовини  складаються з декількох десятків різних типів атомів.

       Важливу роль  у розумінні природи атома відіграв періодичний закон, відкритий у 1868 р. Д. Менделєєвим, який свідчить про складність атомів елементів.

 

Відкриття електрона Дж. Дж. Томсоном                                                             

       Вчення про неподільність атома виявилося під сумнівом, коли наприкінці 19-го століття англійський фізик Дж. Дж. Томсон відкрив електрон. Маса електрона виявилася приблизно у дві тисячі разів менше  атома, а це означало, що електрони якимось чином входять до складу атомів, тобто атоми повинні бути складними об'єктами. Відкриття електрона було одним з найважливіших досягнень фізики кінця 19-го століття, і воно безпосередньо пов'язане з ім'ям Томсона, відзначеного за нього в 1906 році Нобелівської премії. У тім же 1897 році, коли було зареєстроване відкриття електрона, Томсон звернувся до проблеми атома. Він прийшов до переконання, що, всупереч своїй назві, атом не є неподільним, Томсон запропонував його модель. По цій моделі атом виступав у вигляді позитивно зарядженої «краплі», усередині якої «плавали» маленькі негативно заряджені кульки - електрони. Сумарний негативний заряд електронів дорівнює позитивному заряду кулі, тому атом загалом нейтральний.

http://shkola.ostriv.in.ua/images/publications/4/13107/content/image004.gifМодель атома Дж. Томсона.

 

 

Класичний дослід Резерфорда                                                                           

       Досліди, проведені згодом у тій ж кавендишевській лабораторії спадкоємцем Томсона, Э. Резерфордом змусили відмовитися від цієї моделі на користь «планетарної» моделі, тому що Резерфорд відкрив, що усередині атома є дуже мале ядро, у якому зосереджена практично вся маса атома. В 1908-1911 рр. під його керівництвом були виконані досліди з розсіювання α-частинок металевою фольгою.

http://shkola.ostriv.in.ua/images/publications/4/13107/content/image005.gif 

 Схема досвіду Резерфорда по розсіюванню α-часток. K - свинцевий контейнер з радіоактивною речовиною, Э - екран, покрита сірчистим цинком, Ф - золота фольга, M - мікроскоп.

Результати досліду:

  1.               Більшість α-частинок проходила крізь фольгу, не змінюючи напряму або відхилившись на невеликий кут.
  2.               Деякі α-частинки відхилялись на кут 135о-150о; 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 сформувалася планетарна модель атома:

1.Атом складається з позитивно зарядженого ядра, у якому сконцентрована майже вся маса атома. Розміри ядра порядку 10-14-10-15м (атома -10-10м).

2.Навколо масивного ядра по замкнених орбітах рухаються легкі електрони, загальний негативний заряд яких дорівнює позитивному заряду ядра атома.

http://shkola.ostriv.in.ua/images/publications/4/13107/content/image006.gif
 

Планетарна модель атома Резерфорда.

 

З'ясуємо будову ядра атома:

                   Ядро складається з позитивно заряджених частинок (протонів-p) і нейтральних частинок (нейтронів-n), які називаються нуклонами. Їх число відповідає масовому числу елемента в таблиці Менделєєва - А.

                   Порядковий номер у таблиці Менделєєва вказує на заряд ядра-кількість протонів та кількість електронів в атомі в нормальному стані - Z.

                   Нейтронів в атомі: N = A - Z.

Ядра хімічних елементів позначають символом ZХА, де X – хімічний символ елемента. Наприклад, 1Н1 – водень, 2Не4– гелій, 8О16– кисень.


Сильні  взаємодії
Вам уже відомо, що електрони маючи негативний заряд, утримуються навколо позитивного ядра завдяки електромагнітній взаємодії. Але яким чином у складі одного ядра і на дуже близькій відстані один від одного утримуються протони, адже однойменно заряджені частинки відштовхуються?
Фізики з'ясували, що всі частинки всередині ядра притягуються одна до одної, причому байдуже які: протон до протона, протон до нейтрона, нейтрон до нейтрона. І це відбувається завдяки взаємодії іншого виду, яка набагато сильніша, ніж електромагнітне відштовхування протонів. Саме тому взаємодію нуклонів називають сильною взаємодією.

ІV. Закріплення нових знань

Розв’язування  задач:

1.  Скільки нуклонів, протонів і нейтронів міститься в ядрах наступних елементів:

        13Al27                  A = 27,   Z = 11 ,    N = 27 –13= 14;

 

             4B 9                           A = 9.      Z = 4,      N = 9 – 4 = 5:

 

           82Pb207               A = 207, Z = 82,     N =207 – 82 = 125 .

 

2 . Чим відрізняються наступні елементи :

 

               8О17   і  8О16                      92U235   і   92U239

 

 

V. Підведення підсумків уроку

      Сьогодні суспільна значущість ядерної фізики полягає в можливості забезпечити людство високоефективними джерелами енергії на тривалий період.
      У результаті дослідів, проведених під керівництвом Е. Резерфорда, було висунуто ядерну модель будови атома, згідно з якою атом містить позитивно заряджене важке ядро, що займає невеликий об'єм усередині атома, і негативно заряджені електрони. При цьому електронна хмара займає майже весь об'єм атома, але її маса є незначною порівняно з масою атома.
Ядра атомів складаються з нуклонів — протонів і нейтронів. Кількість протонів у ядрі атома даного елемента дорівнює порядковому номеру цього елемента в періодичній системі хімічних елементів.  У ядрі нуклони втримуються разом завдяки сильній взаємодії, яка значно сильніша за електромагнітну.

      Результати досліджень ядерної фізики  втілилися  сьогодні  в радіаційних технологіях, які застосовуються в медицині, геології, сільському господарстві та в інших галузях. Проте найважливіша сфера застосування досягнень ядерної фізики - отримання енергії. За короткий проміжок часу в розвинутих країнах світу частка електричної енергії, що одержують за рахунок розщеплення атомних ядер, стала дорівнювати десяткам відсотків, а в деяких країнах, у тому числі в Україні, сягнула половини загального видобутку енергії.
Стрімкий розвиток ядерної енергетики пов'язаний з високою ефективністю ядерного «палива».   На думку фізиків, коли будуть розгадані таємниці будови мікрочастинок, які входять до складу ядра, відкриються ще більші можливості.
 

VІ. Повідомлення домашнього завдання

Домашнє завдання: опрацювати § 22, визначити склад ядра й атома декількох хімічних елементів.

 


 

docx
Пов’язані теми
Фізика, 9 клас, Розробки уроків
До підручника
Фізика 9 клас (Бар'яхтар В.Г., Довгий С.О., Божинова Ф.Я., Кирюхіна О.О. (за редакцією Баряхтара В.Г., Довгого С.О.))
До уроку
Розділ 4. Атомне ядро. Ядерна енергетика
Додано
21 січня
Переглядів
257
Оцінка розробки
Відгуки відсутні
Безкоштовний сертифікат
про публікацію авторської розробки
Щоб отримати, додайте розробку

Додати розробку