Відкритий урок на тему: "Будова атома"

УРОК 52(1)

Атом і атомне ядро. Дослід Резерфорда. Ядерна модель атома

Мета: ознайомити учнів із класичними уявлен­нями про будову атома та дослідами Резерфорда; сформувати знання про ядерну модель атома; роз­вивати пізнавальний інтерес, логічне мислення; виховувати зацікавленість учнів фізикою.

Основні поняття: атом, атомне ядро, електрон, протон, нейтрон.

Обладнання: таблиця «Досліди Резерфорда».

Тип уроку: засвоєння нових знань.

У математиці правильність інтуїтивної здо­гадки перевіряється логічно; у фізиці ж, що вивчає світ речей, верховний суддя – експеримент. Необов'язково щоразу звертатися до нього для пе­ревірки теорії, найчастіше теорія спростовується або підтверджується при ретельному аналізі ви­конаних раніше експериментів або співвідношень, що випливають із них.

А. Мігдал

Хід уроку

І. Розминка

Зачитування та аналіз епіграфа уроку, вислов­лення думок учнів щодо його змісту.

ІІ. Актуалізація опорних знань

1. Аналіз контрольної роботи

2. Вправа «Мозковий штурм»

Учні називають поняття, які асоціюються з ка­тегорією «Атомна енергетика»:

           Ядерний реактор         Чорнобильська катастрофа               Атом

          Радіоактивне випромінювання                                    Променева хвороба

III. Мотивація навчальної діяльності

У попередній вправі ви назвали свої асоціації, які виникли від словосполучення «ядерна енер­гетика». Для того, щоб познайомитися з ядерною енергетикою, треба розпочати з найелементарні­шого: з'ясувати будову атома. З попередньо вивче­ного матеріалу ви знаєте, з чого складається атом, а сьогодні ми з вами поглибимо свої знання з цього питання.

IV. Сприйняття та засвоєння нового матеріалу

1. Модель Томсона

Перша спроба створення моделі атома на основі накопичених експериментальних даних належить Дж. Томсону (1903). Він вважав, що атом є електрично нейтральною системою кулястої форми радіусом приблизно 10^-10 м. Позитивний заряд атома рівномірно розподілений по всьому об'єму кулі, а негативно заряджені електрони знаходяться всередині нього.

Через кілька років великий англійський фізик Е. Резерфорд довів своїми дослідами, що модель Томсона хибна.

2. Досліди Резерфорда

Перші безпосередні експерименти з дослідження внутрішньої структури атомів були виконані Е. Ре­зерфордом і його співробітниками Е. Марсденом і Ґ. Гейгером у 1909-1911 pp. Резерфорд запропо­нував застосувати зондування атома за допомогою α-частинок, які виникають при радіоактивному розпаді радію і деяких інших елементів. Маса α-частинок приблизно в 7300 разів більша, ніж маса електрона, а позитивний заряд дорівнює подвоєному елементарному заряду. У своїх до­слідах Резерфорд використовував речовину, із якої вилітали α-частинки з дуже великою швид­кістю – приблизно 10⁷ м/с, але все-таки значно меншою, ніж швидкість світла, α-частинки – це позитивно заряджені частинки, вони були відкриті Резерфордом в 1899 р. при вивченні явища радіоактивності. Помістивши цю речовину в свинцевий контейнер із невеликим отвором, дослідники отримали вузький пучок α-частинок. Цими час­тинками Резерфорд бомбардував тонку фольгу з досліджуваного матеріалу (золото, срібло, мідь та ін.). Після розсіювання α-частинки потрапляли на напівпрозорий екран, вкритий сульфідом цинку. Зіткнення кожної частинки з екраном супроводилося спалахом, який можна було спостерігати в мікроскоп. Увесь прилад містився в посудині, з якої було викачано повітря.

У результаті дослідів було з'ясовано, що пере­важна більшість α-частинок проходить крізь фоль­гу, причому деякі з них відхиляються від початко­вої траєкторії. І цілком несподівано виявилося, що невелика кількість α-частинок (приблизно одна з двох тисяч) відхилялась на кути, більші 90°.

Пізніше Резерфорд зізнався, що він і не споді­вався отримати такий результат. «Це майже так само неймовірно, – говорив Резерфорд, – ніби ви вистрелили 15-дюй-мовим снарядом у клапоть тонкого паперу, а снаряд повернувся б до вас і вдарив вас».

Електрони, що входять до складу атомів, вна­слідок своєї малої маси не можуть помітно змінити траєкторію α-частинки. Розсіювання, тобто зміна напрямку руху α-частинок, може спричиняти лише важка позитивно заряджена частина атома. Схема досліду Резерфорда представлена на рисунку:

Резерфорд зрозумів, що α-частинка може від­кидатися назад тільки тоді, коли позитивний заряд атома і його маса сконцентровані в дуже малій частині простору. Так Резерфорд прийшов до ідеї атомного ядра – тіла малих розмірів, в якому сконцентровані майже вся маса і весь позитивний заряд атома.

3. Планетарна модель атома

Після цих дослідів Резерфорд у 1911 р. висунув планетарну модель будови атома. Згідно з цією мо­деллю атом складається з позитивно зарядженого ядра, оточеного зарядженими частинками – елек­тронами. При цьому ядро займає лише невеликий об'єм усередині атома, але в ньому зосереджена чи не вся маса атома. Електронна оболонка займає майже весь об'єм атома, але її маса є незначною по­рівняно з масою атома.

Ядро, в свою чергу, містить частинки двох ви­дів: протони (позитивно заряджені) і нейтрони (частинки, що не мають заряду). Протони і нейтро­ни називають нуклонами. Сумарну кількість про­тонів і нейтронів у атомі називають нуклоновим (масовим) числом та позначають символом А.

Атом є електрично нейтральним, тобто сумар­ний заряд протонів, що міститься у ядрі, дорівнює сумарному заряду електронів, що обертаються на­вколо ядра. А оскільки заряд протона за модулем дорівнює заряду електрона, то в атомі кількість протонів дорівнює кількості електронів.

Кількість протонів у ядрі називають протоновим числом та позначають символом Z. Порядковий номер елемента у періодичній таблиці Д. І. Менделєєва відповідає кількості протонів у ядрі. Кількість нейтронів у ядрі (N) можна визна­чити так:

N=A - Z. Для прикладу розглянемо будову літію.

4. Ізотопи

Ядра атомів того самого хімічного елемен­та можуть відрізнятися кількістю нуклонів. Ізотопи – різновиди атомів одного хімічного елементу із різною кількістю нейтронів в ядрі. Більшість хімічних елементів має по кілька різновидів – ізотопів, які відрізняються значенням масового числа А.

Ізотопи Гідрогену: протій, дейтерій, тритій. В ізотопів даного хімічного елемента однакові як хімічні властивості, так і ті фізичні властивості, які обумовлені головним чином структурою елек­тронної оболонки. Що стосується фізичних влас­тивостей, обумовлених структурою ядра (масове число, радіоактивність, густина), то вони помітно відмінні між собою.

V. Осмислення об'єктивних зв'язків

1. Заслуховування повідомлення  «Життя та діяль­ність Резерфорда».

2. Використовуючи періодичну системі хіміч­них елементів Менделєєва, опишіть будову атомів Алюмінію, Ванадію, Хлору, Радону.

3. У ядрі деякого атома міститься 55 протонів. Який це елемент?

Чим відрізняються ядра ізотопів Урану-238 та Урану-235?

3. Назвіть хімічний елемент, якщо в його ядрі знаходиться

а) 7p + 7n; б) 51p + 71n ( а) азот, б) сурма )

VI. Узагальнення знань

Складання O.K.

Атом

                              Ядро                                                 Електрони

           Протони               Нейтрони

VII. Підсумки уроків

Вправа «Мікрофон»

Закінчити речення:

Сьогодні на уроці мені сподобалося ...

Я зрозумів...

VIII. Домашнє завдання

1. § 40, 42(1ч)  (підручник Шут М.І. Мартинюк М.Т.). 

2. Записати   будову   атомів   Цинку, Аргону, Нікелю.