Методическая разработка по проведению занятия физики

Государственное бюджетное образовательное учреждение

среднего профессионального образования Владимирской области «Владимирский аграрный колледж»

Методическая разработка

по проведению занятия физики

Тема: «Строение атома. Опыты Резерфорда»

Специальность: 36.02.01 Ветеринария

Автор: преподаватель

физики ГБОУ СПО ВО «Владимирский аграрный колледж» Фирсова Ангелина Александровна

Новоалександрово

2015

Рассмотрено на заседании цикловой комиссии общеобразовательных

дисциплин

Протокол № _____ от ____________

Председатель комиссии ___________

Рецензент:

Яблокова Н.Н., преподаватель высшей квалификационной категории ГБОУ СПО ВО «Владимирский аграрный колледж»

Жукова И.Н., преподаватель высшей квалификационной категории ГБОУ СПО ВО «Владимирский строительный колледж»

Рекомендовано к использованию методическим советом

Протокол № _______ от ____________________

Аннотация.

Цель написания методической разработки: совершенствование методики проведения урока физики для специальности 36.02.01 Ветеринария.

Для знакомства обучающихся с биографией Э.Резерфорда, для поиска информации о развитии взглядов на строение атома других ученых, для демонстрации компьютерной модели опыта, эксперимента Резерфорда по рассеянию α - частиц применяются цифровые образовательные Интернет-ресурсы и компьютерные программные средства. Данное занятие изучается в разделе «Строение атома и квантовая физика».

Иллюстрация изучаемого материала, наглядность при изложении нового материала и его закреплении, широкое использование возможности моделирования изучаемых процессов и явлений являются очень важными при изучении данного раздела физики. Это связано с тем, что достаточно сложно вводить наглядные представления при изучении строения атома.

Методически продуманное применение цифровых образовательных ресурсов позволит преподавателю при изучении данной темы сформировать определенные информационно-коммуникативные навыки у обучающихся.

В ходе занятия используется фронтальная, индивидуальная и групповая работы. Занятие сопровождается презентацией. Проверка полученных знаний проводится путем решения задачи, тестирования. В конце занятия происходит рефлексия по самооценке полученных знаний.

Методическая разработка предназначена для преподавателей математических и общеобразовательных дисциплин, рекомендуется для использования при проведении занятий теоретического направления по дисциплине «Физика».

Содержание. стр.

Введение 5

1. Основная часть 7

   1. Методическое обоснование темы 7

   2. Методические рекомендации по проведению занятия 8

   3. План занятия 9

   4. Содержание этапов занятия 12

   5. Дидактический материал к занятию 21

Заключение 24

Список литературы 25

Приложения

Введение.

Физика - фундаментальная наука, имеющая своей предметной областью общие закономерности природы во всем многообразии явлений окружающего мира, наука о природе, изучающая наиболее общие и простейшие свойства материального мира. Она включает в себя как процесс познания, так и результат - сумму знаний, накопленных на протяжении исторического развития общества. Физика имеет большое значение в жизни современного общества и влияет на темпы развития научно-технического прогресса.

Изучение ядерной физики имеет огромное познавательное, воспитывающее и развивающее значение. Ознакомление с методами исследования, применяемыми в ядерной физике, и с достижениями в этой области вводит обучающихся в круг фундаментальных проблем современной физики, выводит их на передний край современного естествознания. Здесь завершается формирование знаний о строении и структуре вещества, иллюстрируется специфика явлений в микромире.

При изучении данного раздела программы обучающиеся убеждаются в том, что процесс познания - это непрерывное углубление и развитие знаний путем перехода от одной относительной истины к другой, более глубокой.

Требования федерального государственного образовательного стандарта - сформированность умения применять полученные знания для объяснения условий протекания физических явлений в природе и для принятия практических решений в повседневной жизни. Для осуществления стандартов образования преподаватель должен владеть современными технологиями развивающего обучения. В связи с этим, преподавателю необходимо овладевать ИКТ - технологиями.

Цель применения компьютера на занятиях физики - создание дидактически активной среды, способствующей продуктивной познавательной деятельности в ходе усвоения нового материала и развитию мышления обучающихся.

Основная часть.

Методическое обоснование темы.

В курсе физики довольно большое значение придается рассмотрению темы «Строение атома. Опыты Резерфорда». Именно опыты Резерфорда являются важными для формирования мировоззрения обучающихся при введении представлений о строении атома. Именно в этой теме рассматриваются взгляды на строение атома.

Предлагаемая методическая разработка урока по теме построена на применении методических приемов различных видов образовательных технологий. Тип урока: изучение нового материала.

Использование слайдов на занятии позволяет акцентировать внимание обучающихся на основных этапах урока, придает уроку эстетичность и наглядность.

Методические рекомендации по проведению занятия.

Лекция - это ведущая форма группового обучения. Методологическое значение лекции состоит в том, что в ней раскрываются фундаментальные теоретические основы учебной дисциплины и научные методы, с помощью которых анализируются жизненные явления.

Использование Интернет-ресурсов для демонстрации во время объяснения нового материала и для самостоятельной работы обучающихся позволит приобрести необходимые знания, умения и навыки.

В результате изучения данной темы обучающиеся:

- узнают о жизни и деятельности Э.Резерфорда;

- получат представление о модели атома Томсона, об опытах Резерфорда;

- узнают о размерах атомного ядра, ядерной (планетарной) модели атома, недостатках модели атома Резерфорда.

План занятия.

ГБОУ СПО ВО «Владимирский аграрный колледж»

Учебно-методическая карта занятия

По учебной дисциплине: Физика

Специальности: 36.02.01 Ветеринария

Составлена в соответствии с ФГОС СПО (федеральными государственными образовательными стандартами среднего профессионального образования) Утвержден приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от « 12 » мая 2014 г. № 504

Группа: 17 Дата проведения:

Тема занятия: «Строение атома. Опыты Резерфорда».

Вид занятия: Лекция

Тип урока: Изучение нового материала

Методы обучения: Рассказ, фронтальная беседа, лекция, демонстрация презентации, Интернет - ресурсы

Цели занятия и формируемые компетенции:

учебная и формируемые ОК - формирование знаний о планетарной модели атома, обеспечить усвоение следующих понятий: модель Томсона, модель Резерфорда;

воспитательная и формируемые ОК - формирование навыков работы в группе; прививать интерес к предмету через различные виды деятельности; ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество;

развивающая - продолжить развитие словесно-логического мышления на основе операций обобщения, синтеза, анализа и аналогии; развивать умение запоминать, сохранять и воспроизводить информацию; умение строить ответ в научном стиле с использованием физических терминов.

Межпредметные связи:

Обеспечивающие - математика

Обеспечиваемые - биология, химия

Обеспечение занятия:

А. Наглядные пособия: презентация, стенды

Б. Раздаточный материал:

В. Технические средства обучения: компьютер, мультимедийный проектор, сеть Internet, CD диск «Виртуальная школа Кирилла и Мефодия»

Г. Учебные места: кабинет физики

Д. Литература: основная - Дмитриева В.Ф. Физика: учебник. - М., 2011.

Дмитриева В.Ф. Сборник задач по физике: учеб. пособие. - М., 2011.

дополнительная: Громов С.В. Шаронова Н.В. Физика, 10-11: Книга для учителя. - М., 2011.

Содержание занятия

Номер элементов урока

Элементы занятия, изучаемые вопросы, методы обучения

Планируе

мое время

1.

Организационный момент

Проверка наличия присутствующих, заполнение журнала

1 мин.

2.

Постановка целей урока и мотивация

3 мин.

3.

Актуализация опорных знаний

Карточки с тестовыми заданиями

17 мин.

4.

Изучение нового материала

Лекция, рассказ, демонстрация презентации, Интернет-ресурсы

1. Экспериментальная установка

2. Опыт Резерфорда по рассеянию альфа-частиц

3. Модель атома Резерфорда

58 мин.

5.

Закрепление учебного материала

Устные упражнения

Выполнение заданий по карточкам, CD диск «Виртуальная школа Кирилла и Мефодия»

30 мин.

6.

Задание на дом.

Дмитриева В.Ф.. Физика, 2011, стр. 387-390.

10 мин.

7.

Подведение итогов занятия, достижение поставленных целей, оценка знаний обучающихся

1 мин.

Преподаватель: Фирсова А.А.

Содержание этапов урока.

1. Организационный этап.

Проверка наличия присутствующих, заполнение журнала.

2. Постановка целей урока и мотивация:

Сообщение темы, целей и задач занятия. Объяснение важности и значимости освоения данного материала.

Ознакомление обучающихся с планом будущей учебной работы.

3. Актуализация опорных знаний.
Перед тем как перейти к изучению новой темы, повторим предыдущий материал. Для этого напишем физический диктант, который состоит из 5 вопросов. После того, как ответите на вопросы, обмениваетесь листочками с соседом по парте и выставляете оценку по приведенным критериям и эталону верных ответов (слайд 3).

1. Отдельная порция электромагнитной энергии, испускаемая атомом, называется:

а) джоулем;

б) электрон-вольт;

в) электроном;

г) квантом;

д) ваттом.

2. Коэффициентом пропорциональности во второй из простых «великих» формул называется постоянной:

а) Фарадея;

б) Авогадро;

в) Планка;

г) Больцмана;

д) Эйнштейна.

3. Явление вырывания электронов из вещества под действием света называют:

а) фотосинтезом;

б) ударная ионизацией;

в) фотоэффектом;

г) электризацией;

д) квантованием.

4. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов …

а) линейно возрастает с увеличением длины волны и мощности излучения;

б) линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности;

в) линейно взрастает с частотой света и его интенсивностью;

г) линейно убывает с частотой света и не зависит от его интенсивности;

д) линейно убывает с частотой света и его интенсивностью.

5. Какое из перечисленных ниже выражений показывает зависимость энергии кванта от работы выхода и кинетической энергии электрона?

а) А+

б) hν;

в)

г)

д)

6. Если электроны, выбитые светом, вылетают за пределы вещества, то фотоэффект называют…

а) внутренним

б) внешним

Из курса физики и химии известно, что все тела состоят из атомов. В центре атома находится ядро, заряженное положительно. Вокруг ядра движутся отрицательно заряженные электроны. Электроны располагаются вокруг ядра на разных расстояниях, образуя электронные слои. Известно также, сколько электронов может находиться в слое и подслое-оболочке. Но до сих пор физические законы, по которым «устроен» атом, не изучались. Наша задача состоит в том, чтобы изучить эти законы.

Еще античные философы предположили, что все вещества состоят из атомов. Первые научные доказательства существования атомов - наименьшего структурного элемента вещества, являющегося носителем его свойств, были установлены химиками в XIX в. Большую роль в развитии атомистической теории сыграл Д.И. Менделеев, разработавший в 1869 г. Периодическую систему элементов, в которой показал периодичность химических свойств и поставил вопрос о единой природе атомов [5]. Вспомним, как зарождалась теория атома (слайд 4,5).

Мы вспомнили важнейшие факты из истории развития атомной физики, рассмотрели первую модель атома - модель Томсона, известная под названием «пудинг с изюмом». Эта модель не могла объяснить периодичность свойств атом, следующую из Периодической системы Д.И. Менделеева, а также закономерности в спектрах атомов. Поэтому её справедливость можно было подтвердить или опровергнуть только с помощью исследования, что и сделал Э.Резерфорд [4].
4. Изучение нового материала:

1.Экспериментальная установка

В 1911 году Эрнест Резерфорд совместно со своими коллегами исследовал рассеяние альфа-частиц в очень тонкой (1мкм) золотой фольге (слайд 6).

2.Опыт Резерфорда по рассеянию альфа-частиц

Источник альфа-частиц помещали внутри свинцовой полости с узким каналом. Все альфа-частицы, кроме движущихся по узкому каналу, поглощались свинцом. Узкий пучок альфа-частиц падал на золотую фольгу перпендикулярно ее поверхности. За фольгой был помещен подвижный экран, покрытый флуоресцирующим веществом; альфа-частицы, прошедшие через фольгу, вызывали вспышки на экране. Такая установка, находящаяся в вакууме, позволяла наблюдать альфа-частицы, рассеянные под углом до 150° (слайд 6).

3.Демонстрация анимации со звуком «Опыт Резерфорда»

Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов:

files.school-collection.edu.ru/dlrstore/85a43aa4-1f7a-455a-ac5a-e1a58587a7ef/9_250.swf (слайд 7).

4.Обсуждение результатов опыта

Полученный результат был совершенно непонятен в рамках модели Томсона, так как положительный заряд атома, распределенный по всему его объему, не мог оказать столь значительного воздействия на массивные и быстрые альфа-частицы.
Наблюдения показали, что большинство альфа-частиц проходят сквозь фольгу без заметного отклонения от первоначального направления, некоторые частицы отклоняются на небольшой угол и лишь немногие частицы претерпевают сильное отклонение. Примерно 1 из 20000 тысяч частиц испытывает отклонение на угол порядка 90⁰, а одна из 70000 - на угол 150⁰. Из результатов исследования можно сделать следующие выводы:

1. Атом не является сплошным.

2. Внутри атома существуют силы, способные отбросить альфа-частицы.
   Этой силой может быть сила взаимодействия летящей частицы с положительно заряженной частью атома. Эта часть должна быть настолько массивной, чтобы смогла отклонить в сторону летящую альфа-частицу. То есть положительный заряд атома и его масса сконцентрированы в весьма малой области пространства. Так Резерфорд пришел к мысли атомного ядра (слайд 8,9).

5. Модель атома Резерфорда

По Резерфорду атом состоит из центрального ядра, в котором сосредоточена практически вся масса атома и весь положительный заряд. Вокруг ядра по круговым орбитам вращаются электроны. Число электронов в каждом атоме таково, что их суммарный отрицательный заряд равен положительному заряду ядра, в связи с этим в целом атом нейтрален (слайд 10,11).

6. Демонстрация видеоролика-анимации «Планетарная модель атома»

Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов:
files.school-collection.edu.ru/dlrstore/bb14a02f-aae7-11db-abbd-0800200c9a66/ch08_08_02.swf

(слайд 12).

5. Закрепление учебного материала.
1.Решите задачу:

Определить частоту света, излучаемого атомом водорода, при переходе электрона на уровень с главным квантовым числом n₁ = 2, если радиус орбиты электрона изменился в 9 раз? [3] (слайд 13)

Задача решается у доски:

Дано:

Решение:

n₁ = 2

r₁/r₂ = 1/9

Частота света, излучаемого атомом водорода, определяется формулой

Ν = R( (1)

R - постоянная Ридберга;

n₂ - номер орбиты, с которой переходит

электрон; n₁ = 2 - номер орбиты, на которую

электрон переходит.

Из формулы r_n = n² для радиуса орбиты

следует, что

Разделив и умножив правую часть равенства (1)

на n₁², получим

Вычисления: ν = 3,29*10¹⁵ с^-1 (1- =

0,73*10⁵ с^-1.

Найти:

ν = ?

Ответ: ν = 0,73*10⁵ с^-1.

2. Ответьте на вопросы.
CD диск «Виртуальная школа Кирилла и Мефодия». Режим тестирования, раздел «Квантовая физика».

Вопросы обсуждаются со всеми обучающимися, выбирается верный ответ, один из обучающихся, сидя за компьютером, вводит вариант правильного ответа.

3.Разгадайте ребус.

То, что провозгласил Эрнест Резерфорд в 1911 году коллегам лаборатории после осуществления опытов по рассеянию альфа частиц? (слайд 14)

(Ответ: «Теперь я знаю как выглядит атом»)

6.Задание на дом.

Дмитриева В.Ф.. Физика, 2011, стр. 387-390 (слайд 15).

7. Подведение итогов занятия, достижение поставленных целей, оценка знаний обучающихся.
Открытие Резерфорда потрясло умы фактически всех физиков. Мало того, что сразу удалось объяснить результаты всевозможных опытов, в том числе и с прохождением альфа-частиц, но, идея Резерфорда была просто красива.
В ходе занятия вы продемонстрировали себя наблюдательными экспериментаторами, умеющими не только подмечать вокруг себя все новое и интересное, но и самостоятельно проводить научное исследование.

Предлагается ответить на «вопросы» (слайд 16,17):

• Сегодня я узнал…

• Было интересно…

• Было трудно…

• Я понял, что…

• Я научился…

• Меня удивило…

• Мне захотелось…, т.е дается оценка своей учебной деятельности на уроке.

Дидактический материал к занятию.

Тестовые задания.

1. Отдельная порция электромагнитной энергии, испускаемая атомом, называется:

а) джоулем;

б) электрон-вольт;

в) электроном;

г) квантом;

д) ваттом.

2. Коэффициентом пропорциональности во второй из простых «великих» формул называется постоянной:

а) Фарадея;

б) Авогадро;

в) Планка;

г) Больцмана;

д) Эйнштейна.

3. Явление вырывания электронов из вещества под действием света называют:

а) фотосинтезом;

б) ударная ионизацией;

в) фотоэффектом;

г) электризацией;

д) квантованием.

4. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов …

а) линейно возрастает с увеличением длины волны и мощности излучения;

б) линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности;

в) линейно взрастает с частотой света и его интенсивностью;

г) линейно убывает с частотой света и не зависит от его интенсивности;

д) линейно убывает с частотой света и его интенсивностью.

5. Какое из перечисленных ниже выражений показывает зависимость энергии кванта от работы выхода и кинетической энергии электрона?

а) А+

б) hν;

в)

г)

д)

6. Если электроны, выбитые светом, вылетают за пределы вещества, то фотоэффект называют…

а) внутренним

б) внешним

Карточки с заданиями.

1. Определить частоту света, излучаемого атомом водорода, при переходе электрона на уровень с главным квантовым числом n₁ = 2, если радиус орбиты электрона изменился в 9 раз?

2. То, что провозгласил Эрнест Резерфорд в 1911 году коллегам лаборатории после осуществления опытов по рассеянию альфа частиц?

Заключение.

Физика является для человека важнейшим источником знаний; непрерывно расширяя и многократно умножая возможности человека, обеспечивает его уверенное продвижение по пути технического прогресса. Физика вносит существенный вклад в развитие духовного облика человека, формирует его мировоззрение, учит ориентироваться в шкале культурных ценностей.

Значение открытия планетарной модели атома Резерфорда огромно. Как писал немецкий ученый Макс Планк: «Из идеи движения электронов, подобно движению планет, возникла атомная физика».

Знание строения атомного ядра позволило разложить по полочкам все, из чего складывалось вещество.

Количество протонов и нейтронов в ядре строго указывает, какой это элемент, каковы его физические и химические свойства.

В ходе занятия предусматривалось использование инновационных и традиционных методов и форм: словесных (информирование, обсуждение), информационно - коммуникационных (работа с заданиями, текстом, формирование умений работать с информацией, принимать оптимальные решения), проектно - исследовательских.

Методическая разработка может использоваться преподавателями как пособие по проведению практического занятия.

Список литературы.

1. Дмитриева В.Ф. Физика: учебник. - М., 2011.

2. Дмитриева В.Ф. Сборник задач по физике: учеб. Пособие. - М., 2011.

3. Мякишев Г.Я. Физика: Учеб. для 10 кл. общеобразовательных учреждений / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н.Сотсикй. -М.: Просвещение, 2012.

4. Рымкевич А.П., Рымкевич П.А. Сборник задач по физике для 8 - 10 классов средней школы. - М.:Просвещение. 2011.

5. Фирсов А.В. Физика для профессий и специальностей технического и естественно - научного профилей:учебник. - М., 2012.

6. Касьянов В.А. Физика. 11 кл.: Учебник для общеобразовательных учебных заведений. - М., 2012.

7. Самойленко П.И., Сергеев А.В. Сборник задач и вопросы по физике: учеб. пособие. - М., 2010.

8. Самойленко П.И., Сергеев А.В. Физика (для нетехнических специальностей): учебник. - М., 2011.

9. Громов С.В. Шаронова Н.В. Физика, 10-11: Книга для учителя. - М., 2011.

10. Касьянов В.А. Методические рекомендации по использованию учебников В.А.Касьянова «Физика. 10 кл.», «Физика. 11 кл.» при изучении физики на базовом и профильном уровне. - М., 2010.

11. Касьянов В.А. Физика. 10, 11 кл. Тематическое и поурочное планирование. - М., 2010.

12. Самойленко П.И., Сергеев А.В. Физика (для нетехнических специальностей): Учебник. - М.: Мастерство, 2012.

13. Гельфгат И.М., Генденштейн Л.Э., Кирик Л.А. «Решение ключевых задач по физике для профильной школы» -2011.