Урок по физике по теме

Мета уроку:   вивчити будову атома.   Дидактична:  ознайомлення учнів з будовою атома, ознайомити учнів з гіпотезою Томсона і фундаментальним дослідом Резерфорда, розширення уявлень учнів про фізичну картину світу, синтез зі знаннями, отриманими на уроках хімії; Розвиваюча : відпрацювати навички визначення складу атома, складу ядра атома по періодичній системі хімічних елементів; продовжити розвиток навичок роботи з опорним конспектом, таблицями і схемами; продовжити розвиток навичок роботи з навчальною літературою (виділення головного, виклад матеріалу, розвиток уважності, умінь порівнювати, аналізувати і узагальнювати факти), сприяти розвитку критичного мислення; Виховна: сприяти розвитку допитливості, формувати вміння викладати свою точку зору і відстоювати свою правоту, показати значення досвідчених фактів. Обладнання: комп'ютер, мультимедійний проектор, екран (презентація за темою «Атомна фізика, 11 клас), періодична таблиця Менделєєва Д.І., відеосюжет про будову атома, відеосюжет "Дослід Резерфорда", картки з тестами кожному учневi Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.
Раздел Физика
Класс -
Тип Конспекты
Автор
Дата
Формат doc
Изображения Есть
For-Teacher.ru - все для учителя
Поделитесь с коллегами:








Розробка уроку № 49

тема

Будова атома. Досліди Резерфорда



















Урок розробила

Учитель фiзики

Самойлова Свiтлана Анатоліївна ДЛ № 71






Донецьк 2012

Урок № 49

Тема уроку:

Будова атома. Досліди Резерфорда

Мета уроку:

вивчити будову атома.

Дидактична:

ознайомлення учнів з будовою атома, ознайомити учнів з гіпотезою Томсона і фундаментальним дослідом Резерфорда, розширення уявлень учнів про фізичну картину світу, синтез зі знаннями, отриманими на уроках хімії;

Розвиваюча :

відпрацювати навички визначення складу атома, складу ядра атома по періодичній системі хімічних елементів; продовжити розвиток навичок роботи з опорним конспектом, таблицями і схемами; продовжити розвиток навичок роботи з навчальною літературою (виділення головного, виклад матеріалу, розвиток уважності, умінь порівнювати, аналізувати і узагальнювати факти), сприяти розвитку критичного мислення;

Виховна:

сприяти розвитку допитливості, формувати вміння викладати свою точку зору і відстоювати свою правоту, показати значення досвідчених фактів.

Обладнання:

комп'ютер, мультимедійний проектор, екран (презентація за темою «Атомна фізика, 11 клас), періодична таблиця Менделєєва Д.І., відеосюжет про будову атома, відеосюжет "Дослід Резерфорда", картки з тестами кожному учневi

Тип уроку:

урок вивчення нового матеріалу.

План уроку:

1. Організаційний момент

2. Мотивацiя

3. Пояснення нового матеріалу

4. Закріплення матеріалу

5 Домашнє завдання

6. Підведення підсумків

Конспект уроку:

1. Організаційний момент (слайд 1 -назва великої нової теми)

2. Мотивація (слайд 2)

Епіграфом до уроку хай будуть слова відомого фізика Луї де Бройля: «Кожен успіх наших знань ставить більше проблем, ніж вирішує».

Учитель: На краю Чумацького Шляху, навколо зірки середньої величини, обертається блакитна куля. Це - Земля, а блакить - Океан. На планеті багато речовин і різних хімічних елементів, які відрізняються один від одного найдрібнішими частинками, іменованими молекулами і атомами. Англійський поет і художник Вільям Блейк (1757-1827) у своєму вірші закликав:

В одном мгновенье видеть вечность,

Огромный мир - в зерне песка,

В единой горсти - бесконечность

И небо - в чашечке цветка.

Виявляється, будь-яка піщинка - дійсно, цілий Всесвіт, бо включає в себе майже стільки ж дрібних часток, скільки зірок міститься у всій Метагалактиці.

З цих частинок складається і камінь, самотньо лежить на узбіччі дороги, і маленька квітка, що радує нас своєю красою, і пухнасті хмари, неквапливо пливуть по блакитному небу.

Одного разу американський фізик, блискучий лектор Річард Фейнман задав студентам геніальне питання. Перефразувавши, хочу задати його і вам. Уявіть, що в результаті якої-небудь світової катастрофи виявилися б знищеними всі наукові знання, накопичені людством. Вас попросили б передати людям, які з'являться коли-небудь, фразу, яка допомогла б скоротити їм довгий шлях пізнання на тисячі років і, виходить, швидше стати цивілізованим суспільством.

Що б ви передали?

Відповіді учнів ....

Звичайно, маючи невеликий запас знань, відразу відповісти важко. Як же відповів сам Фейнман?

Слайд 3

«Всі тіла складаються з атомів - маленьких тілець, які знаходяться в безперервному русі, притягаються на невеликій відстані, але відштовхуються, якщо одне з них щільніше притиснути до іншого. В одній цій фразі міститься неймовірна кількість інформації про світ, варто лише прикласти до неї трохи уяви і трохи міркування ».

Значить, знання про внутрішню будову речовини дорогого коштує. Я думаю, що думка авторитетного вченого допоможе вам зацікавитися запропонованої темою, перейнятися важливістю майбутньої розмови.

Скажіть, які явища доводять нам, що будь-яке тіло складається з частинок?

Учні відповідають (явище дифузії, броунівський рух, нарешті, фотографії, отримані за допомогою електронного мікроскопа).

"Що таке ці атоми і молекули? Як вони влаштовані? "- Ці питаннядавно задавала собі людина. І шукала відповіді. І відкрила, що атом - це "Неспокійне господарство" з протонів, нейтронів і електронів. Одного разу Е. Резерфорд сказав: "Тепер я знаю, як виглядає атом". А ви знаєте?

Давайте згадаємо все, що знаємо про атом.

3. Новий матеріал (слайд 4)

Учитель:

Iсторія розвитку атома. А почалася вона 2500 років тому.

В історії вивчення атома можна виділити ключові фігури: Демокріт, Томсон, Резерфорд, Чедвік.

Демокріт - висловив ідею, що всі тіла складаються з неподільних часток - атомів, Томсон - відкрив електрон і запропонував першу модель атома, Резерфорд - планетарна модель атома, Чедвік - відкрив нейтрон, створивши остаточний варіант планетарної моделі атома.

Слайд 4 - основні ідеї вчення Демокріта

Учень робить невелике повідомлення про роль Демокріта у вивченні будови речовини.

Ще в глибоку давнину, 2500 років тому,вчені висловлювали припущення про будову речовини. Грецький вчений Демокріт (460-370 до н.е.) вважав, що всі речовини складаються з найдрібніших, неподільних частинок. По-грецьки atomos означає «неподільний», тому ці частки назвали атомами. За легендою, ідея про існування атомів виникла у її автора, коли він розрізав яблуко. До яких пір можна розсікати яблуко на частини? Думка про те, що існує межа такого поділу, і спонукала назвати дрібні частки матерії атомами - неподільними.

Учитель: В кінці XIX-початку XX в. ідеї про будову атома витали в повітрі, різні здогади вчених створювали духовну атмосферу, в якої, врешті-решт, і народжувалося відкриття, адже в той час нічого про внутрішню будову атома не було відомо.

На початку століття у фізиці були різні і часто фантастичні уявлення про будову атома. Наприклад, ректор Мюнхенського університету Фердинанд Ліндеман в 1905 р. стверджував, що «атом кисню має форму кільця, а атом сірки - форму коржі». Продовжувала жити і теорія «вихрового атома» лорда Кельвіна, згідно з якою атом влаштований подібно до кілець диму, що випускається з рота досвідченим курцем. У 1904 р. Дж. Дж. Томсон запропонував свою модель атома, розвинувши гіпотезу Вільяма Томсона (лорда Кельвіна): всередині позитивного рівномірно зарядженого атома-кулі діа- метром 10-8 см плавають негативні електрони. Електрони здійснюють коливальні рухи, завдяки яким атом випромінює енергію. Число електронів одно заряду кулі, так що в цілому атом виявляється нейтральним, як це і випливає з досвіду. На початку століття майже всі фізики взяли модель Томсона, і лише деякі пропонували інші моделі.

Слайд 5 - слайд, присвячений Томсону Дж.

Учень. Робить невелике повідомлення про моделі атома, запропонованої англійським фізиком Джозефом Джоном Томсоном:

"Атом" в перекладі з грецької - неподільний. Але Дж. Дж. Томсон відкриває в 1897 р. електрон, який входить до складу атома. Тому був зроблений висновок про складну будову атома. Перша достатньо розроблена модель атома була запропонована англійським фізиком Дж. Дж. Томсоном в 1903 році. Її назвали - "пудинг", начинений родзинками, де атом - це однорідний шар з позитивно зарядженого речовини, в якому знаходяться електрони. Сумарний заряд електронів дорівнює позитивному заряду атома, отже, атом має заряд рівний нулю.

Для стійкості атома необхідно, щоб електрони розташовувалися концентричними шарами, в кожному шарі певне число електронів. Томсон за допомогою даної моделі пояснив ряд фізичних явищ.

Наприклад, хороша провідність металів пояснювалася тим, що атоми металів легко втрачають частину електронів. Надалі була використана вірна ідея про шари електронів в атомі, а також про втрату атомами електронів.

Сам Джі-Джі - як його називали учні - ставився до своєї моделі без ентузіазму, а частина фізиків уявляла собі атом зовсім інакше. Серед них були Джонстон Стоней, що передбачав ще в 1891 р., що «електрони рухаються подібно супутникам планет»; японський фізик Хантаро Нагаока, стверджував у 1903 р., що «простору всередині атома надзвичайно величезні в порівнянні з розмірами самих, що утворюють його, електричних ядерець, іншими словами, атом являє свого роду складну астрономічній-мічного систему, подібну до кільця Сатурна», знаменитий французький фізик і математик Анрі Пуанкаре (1854-1912) писав настільки ж виразно: «Всі досліди над провідністю газів ... дають нам підставу розглядати атом як складається з позитивно зарядженого центру, по масі рівного приблизно самому атому, причому навколо цього центру обертаються, тяжіючи до нього, електрони ».

Учитель: Чи згодні ви з цією моделлю? Ваша версія будови атома?

Учні пропонують свою версію, тому з хімії та фізики 8,9 кл. діти вже знають про атом.

Але, жоден прихильник ідеї планетарного атома не міг пояснити головного: стійкості системи, що складається з позитивною серцевини і електронів, які навколо неї обертаються.

Дійсно, на круговій орбіті електрон рухається прискорено і, отже, з теорії Максвелла - Лоренца, повинен втрачати енергію на випромінювання. Це випромінювання настільки інтенсивно, що вже через 10-11 с електрон зобов'язаний впасти на позитивний центр тяжіння. Цей результат, отриманий німецьким вченим Шоттом в 1904 р., надовго стане вирішальним аргументом у всіх суперечках про структурі атома. Нічого схожого в природі не відбувається: реальний атом не тільки стійкий, але і відновлює свою структуру після руйнувань, наче б засвідчуючи тим самим на користь моделі Томсона.

Однак у фізиці прийнято правило: остаточний вибір між гіпотезами вправі зробити тільки дослід.

Слайд 6- Ернест Резерфорд.

Такий дослід поставив в 1909 р. Ернест Резерфорд (1871-1937). Йому допомагають досвідчений дослідник Ганс Гейгер (1882-1945) і двадцятирічний лаборант Ернст Марсден (1889 - 1970). До свого досліду Резерфорд прийшов не відразу. Він разом з хіміком Ф. Содді вивчив явище радіоактивного розпаду атомів радію, відкрите в останні роки XIX ст. у Франції. Відкриття радіоактивних джерел α-частинок дало в руки фізиков потужний інструмент для дослідження внутрішньої будови речовини. Резерфорд був першим, хто зрозумів нові можливості, що відкривалися при використанні а-частинок для вивчення будови атома і прийшов до висновку, що альфа-частинки, що вилітають з радію, являють собою зручні важкі снаряди, якими слід «обстрілювати» атоми інших елементів, щоб спробувати розщепити їх на частини і дізнатися, як вони влаштовані. У 1903р. винайдений спінтаріскоп - прилад, що дозволяє бачити спалаху від одиничних а-частинок, які потрапляли на екран із сірчистого цинку.

Слайд 7 Дослід Резерфорда: установка, рух частинок.

Прилад нескладний: ампула з радієм-С, що випускає а-частинки, діафрагма, яка виділяє з них вузький пучок і направляє його на екран із сірчистого цинку, і мікроскоп, через який спостерігають спалаху а-частинок на екрані. Місце появи чергового спалаху предугадати не можна - вони виникають безладно, але так, що в цілому на екрані виходить досить різке зображення щілини діафрагми.

Якщо на шляху а-частинок поставити металеву фольгу?

Питання класу: - Яких результатів очікував Резерфорд?

Відповіді учнів ....

Виходячи з моделі атома Томсона, в цілому на екрані повинно зберегатися досить різке зображення щілини діафрагми.

Але замість різкого зображення щілини на екрані виникає розмита смуга. Вона лише трохи ширше зображення щілини, одержуваного в першому випадку: частинки відхиляються від прямолінійного шляху в середньому всього на 2 °.

Чому це відбувається?

Давайте подивимось вiдеофрагмент, що розповiсть нам про дослiд Резерфорда.

У пошуках розгадки Резерфорд запропонував Марсдену перевірити: а чи не можуть α-частинки відбиватися від фольги назад, чи можуть частинки розсіюватися на великі кути?? З точки зору моделі Томсона припущення абсолютно безглузде: гарматне ядро не може відбитися від горошини. У ранніх експериментах досліджувалися малі кути розсіяння і було виявлено, що практично всі частинки проходили через мішень, не відхиляючись, як якщо б атоми мішені були абсолютно прозорі для бомбардуючих часток (кут відхилення порядку одного градуса).

І ось в 1909 році настав той зимовий день, коли Марсден зупинив на університетській сходах Резерфорда і зовсім буденно вимовив: "Ви були праві, професор: вони повертаються ..." (Пізніше Резерфорд згадував: "Це було самим неймовірною подією в моєму житті. Воно було настільки ж неймовірним, як якщо б 15-дюймовий снаряд, випущений у шматок цигаркового паперу, відскочив від неї і вдарив би в стріляючого "). "Вони" поверталися рідко: у середньому одна частинка з восьми тисяч.

Зараз нам важко зрозуміти тодішнiй подив людей, по силі розуму рівних Резерфорду.Насправдi, передбачати цей результат на основі моделі Томсона було не можливо.

Учитель: Як можна пояснити такі різні кути відхилення альфа-частинок?

Учень (роздуми - зразок): Результати досвіду можна пояснити таким чином. Альфа-частинки, проходячи через фольгу, проходять крізь атоми золота. Це можливо тому, що легкі електрони майже не впливають на рух важкої альфа-частинки. Так як вони в більшості випадків відхиляються на малі кути, атоми в більшій частині свого об'єму заповнені електронами і лише невелику їх частину займає позитивно заряджену речовину. Ця центральна частина атома отримала назву ядра. З дослідів випливає, що ядро і відштовхує альфа-частинку, причому тим сильніше, чим ближче до ядра вона проходить.

Учитель: При розподілі по всьому атому позитивний заряд не може створити досить інтенсивне електричне поле, здатне відкинути α-частинку назад. α-частинка могла бути відкинута назад лише в тому випадку, якщо позитивний заряд атома і його маса сконцентровані в дуже малій області про­стору.Напруженiсть електричного поля рівномірно зарядженого кулі максимальна на поверхні кулі і спадає до нуля в міру наближення до центру. Тому, чим менше радіус R, тим більше сила, відразлива а-частинки.

Так Резерфорд прийшов до ідеї атомного ядра - тіла малих розмірів, в якому сконцентровані майже вся маса і весь позитивний заряд атома.

Слайд 8 - Модель атома по Резерфорду.

Учитель: 7 березня 1911 Манчестерське філософське товариство - те саме, президентом якого був колись Джон Дальтон, - почуло доповідь Резерфорда, з якого слухачі дізналися, що атом подібний Сонячній системі: він складається з позитивно зарядженого ядра, в якому зосереджена майже вся маса атома і електронів, які обертаються навколо нього. У центрі розташовано позитивно заряджене атомне ядро. Підраховуючи число а-частинок, розсіяних на різні кути, Резерфорд зміг оцінити розміри ядра. Виявилося, що ядро має діаметр близько 10-12-10-13 см (у різних ядер діаметри різні). Розмір же самого атома 10-8 см, тобто в 10 - 100 тис. разів перевищує розміри ядра. Згодом вдалося визначити і заряд ядра У ньому зосереджений весь позитивний заряд атома і майже вся маса атома. В цілому атом нейтральний. Тому число внутрішньоатомних електронів, як і заряд ядра, дорівнює порядковому номеру елемента в періодичній системі. Заряд ж ядра визначається формулою q = Z * e, де Z - порядковий номер елемента в періодичній системі, а е-модуль заряду електрона. Ясно, що покоїться електрони усередині атома не можуть, так як вони впали б на ядро. Вони рухаються навколо ядра, подібно до того, як планети обертаються навколо Сонця. Такий характер руху електронів визначається дією кулонівських сил з боку ядра. (Дивимось вiдеофрагмент «Будова атома»).

Питання класу: - У чому ж заслуга Резерфорда, адже він не придумав нічого нового?

Відповіді учнів ...

Це звичайне і часта помилка походить від нерозуміння відмінностей між наукою і натур-філософією. У науці діє суворе правило: відкрив той, хто довів. А довести що б то не було в науці можна лише за допомогою дослідів і чисел. Всі колишні висловлювання спиралися на чисте умогляд і тому звучали приблизно так: атом, ймовірно, може мати таку-структуру. Тільки Резерфорд мав моральне право сказати: «Так є. Я можу довести це з числами в руках. І кожен, хто захоче, може перевірити їх, якщо повторить мої досліди »

Повідомлення Резерфорда фізики взяли стримано. Сам він протягом двох років також не дуже сильно наполягав на своїй моделі, хоча і був упевнений в безпомилковості дослідів, які до неї призвели.

Причина була все та ж: якщо вірити електродинаміки, така система існувати не може. Через випромінювання енергія електрона повинна безперервно зменшуватися, в результаті чого електрон повинен по спіралі наближатися до ядра і зрештою впасти на нього. За планетарної моделі виходить, що атоми мають бути нестійкі. А це суперечить тому, що ми спостерігаємо навколо. Ще одне важливе заперечення проти планетарної моделі полягає в тому, що вона допускає випромінювання атомами світла будь-якої довжини хвилі, в той час як з досвіду випливає, що конкретні атоми випускають випромінювання тільки строго визначених довжин хвиль.

Становище здавалося зовсім безвихідним навіть для самого Резерфорда. Усі спроби пояснити обертання електронів навколо ядра законами механіки - тими ж, за допомогою яких Ньютон обчислював рух Землі навколо Сонця, - виявилися невдалими. Доводилося вибирати: або електродинаміка, або планетарний атом.

Фізики мовчки вибрали перше. Мовчки, тому що досліди Резерфорда можна було ні забути, ні спростувати. Фізика атома зайшла в глухий кут.

Вихід був знайдений в 1913 р. сміливим і невідомим тоді молодим датським фізиком Нільсом Бором, який змінив планетарну модель так, щоб вона узгоджувалася з дослідами. У результаті була отримана модель сталого планетарного атома: дітище божевільного експерименту і могутньої інтуїції. (Це тема нашого наступного уроку).

4. Закрiплення вивченого матерiалу.

1. Пропоную учням використовуючи текст пiдручника скласти опорну схему

Можливий вигляд

Урок по физике по теме

Урок по физике по темеУрок по физике по темеУрок по физике по теме

Урок по физике по темеУрок по физике по теме

Чедвiк Дж. 1932 р.- нейтрон

Демокрiт

Урок по физике по теме

Томсон Дж.Дж.

1903 рiк

«пудинг з родзинками»

Електрони (e) + ядро (протони «+» (Z) та нейтрони«0» (N))

A=N+Z, e=ZУрок по физике по темеУрок по физике по темеУрок по физике по теме

Довести iдею

Резерфорд Е.

1911 р.

.

Планетарна

модельУрок по физике по темеУрок по физике по теме

Урок по физике по теме

Урок по физике по теме

Дослiд: фольга,спалах, кут

відхилення

Урок по физике по теме

Урок по физике по темеУрок по физике по темеУрок по физике по теме

Урок по физике по теме

Альфа- частка

-Що це?

Урок по физике по теме


2. Слайд 9

Завдання на обчислення кількості протонів, електронів і нейтронів в атомах.

Завдання на слайді, таблиця Менделєєва Д.І.

Заповнити таблицю: заповнюється усіма - після того, як була сказана відповідь.

3. Учнi виконують тест

Тест

Варіант 1

1. До складу ядра атома вуглецю входять 6 протонів. Виберіть правильне твердження.

А. До складу ядра атома вуглецю входять 6 нейтронів.

Б. До складу ядра атома вуглецю входять 6 електронів.

В. Якщо атом вуглецю втратить один електрон, він перетвориться в атом іншого хімічного елемента.

Г. Серед тверджень немає правильного.

2. Чи може атом водню позбутися заряду дорівнює 1,5 заряду електрона? Чому?

3. Атом хлору прийняв один електрон. Як називається отримана частка? Чому дорівнює її заряд?

4. В ядрі атома цинку 65 частинок, з них 30 протонів. Скільки нейтронів в ядрі і скільки електронів обертається навколо ядра цього атома?

5. У якому з нижче наведених випадків можна стверджувати, що ми маємо справу з двома атомами одного і того ж хімічного елемента:

а) в ядрах атомів однакове число часток;

б) в ядрах атомів однакове число протонів;

в) в ядрах атомів однакове число нейтронів.

Варіант 2

1. В атомі кремнію 14 електронів. Виберіть правильне твердження.

А. В ядрі атома кремнію 14 частинок.

Б. В ядрі атома кремнію 14 протонів.

В. Маса позитивного іона кремнію більше маси атома кремнію.

Г. Серед тверджень немає правильного.

2. Чи існують атомні ядра із зарядом меншим, ніж у одного протона? Чому?

3. Чи є нейтральним атом гелію, якщо навколо його ядра звертається один електрон?

4. У ядрі атом срібла 107 часток. Навколо ядра обертаються 47 електронів. Скільки в ядрі цього атома нейтронів і протонів?

5. В результаті тертя скляної палички об шовк їй повідомлений позитивний заряд. Поясніть, чи всі атоми, з яких складається заряджена паличка, нейтральні. Чому? Чи змінилася маса скляної палички після повідомлення їй позитивного заряду? Як? Чому?

5. Домашнє завдання.

6. Підведення підсумків: виставляємо оцінки, дякуємо активним

учням.

Висновки:

Учитель: Але треба зауважити, вироблення нової системи поглядів, здатної замінити закони Ньютона, зайняла довгий час, так як все, що відбувалося на атомному рівні, здавалося дуже дивним. Треба було розлучитися зі здоровим глуздом, щоб уявити собі, що ж відбувається на атомному рівні.

Отже, яка ж будова атома?

Учні: Атом складається з електронів і ядра. електрони рухаються навколо позитивно зарядженого ядра. Ядро складається їх протонів і нейтронів. Заряд протона дорівнює заряду електрона по модулю. нейтрон не має заряду

Учитель: Виникає питання: Як розташовуються електрони навколо ядра?

Учень: (повторення 8,9 класу) Електрони в атомі розташовуються на оболонках. Оболонки позначаються в порядку латинського алфавіту. Перша оболонка, найближча до ядра має ім'я К - на ній завжди розташовується два електрони (крім атома водню, де всього один електрон), друга - L (не більше 8 електронів), третя - M, четверта - N, п'ята - O, шоста - P, сьома - Q. Наприклад: атом N. Число шарів відповідає періоду елемента в таблиці. Число електронів на останньому шарі - групі елементів.

Згадаймо епіграф до сьогоднішнього уроку. Вчений Луї де Бройль, один із творців квантової фізики, говорив: «Кожен успіх наших знань ставить більше проблем, ніж вирішує». І вирішувати ці проблеми буде людина, спираючись на силу свого розуму. Думка - єдина зброя і захист перед явно переважаючими силами неживої природи. Фізика - наука про природу - показує нам, як великий світ, в якому ми живемо, але цей світ пізнати, а значить, фізика дарує людині незвичайну силу. Варто лише проявити винахідливість, терпіння, самовідданість, наполегливість у досягненні мети.

Слайд 10 А закінчити хочеться словами Д.І.Менделєєва: «Меж наукового пізнання і передбачення передбачити неможливо».

© 2010-2022