Урок по физике: Радиоактивность как свидетельство сложного строения атомов. Модели атомов. Опыт Резерфорда

Тема урока: "Радиоактивность как свидетельство сложного строения атомов. Модели атомов. Опыт Резерфорда"

Цели урока:

1. Образовательные:

• Ввести понятия о радиоактивности и видах излучения;

• ознакомить учащихся с планетарной моделью атома;

• дать представление о научных экспериментах, которые привели к построению данной модели.

2. Развивающие:

• развить у учащихся информационные умения, т.е. умения извлекать информацию из разных источников (текст, рисунок, таблица,);

• продолжить формирование умений анализировать экспериментальные факты, делать логические заключения, выводы и обобщения на их основе.

3. Воспитательные - содействовать в ходе урока формированию мировоззренческих понятий (причинно-следственные связи, познаваемость природы).

Тип урока - урок изучения нового материала, с использованием новых информационных технологий.

Форма изучения нового материала - лекция учителя с активным привлечением обучающихся.

Методы урока - словесные, наглядные, практические

Оборудование: компьютер, проектор, презентация "Радиоактивность как свидетельство сложного строения атомов"

Ход урока

I. Организационный момент (приветствие, проверка готовности обучающихся к уроку)

II. стадия вызова

Узнать настроение

Учитель: (слайд 1) Ребята, вам знаком этот знак? (знак радиоактивной опасности).

А что вы знаете о радиоактивности?

Знаний об этом явлении недостаточно.

А нужны вам знания о радиоактивности?

Где мы можем получить знания?

Откройте учебник, исследуйте стр.226. Скажите, как называется новая глава?

Сформулируйте тему нашего урока.

Тема урока: "Радиоактивность как свидетельство сложного строения атомов. Модели атомов. Опыт Резерфорда." (Слайд №2)

Какие задачи поставим перед собой сегодня на уроке?

Дети: - получить новые знания о радиоактивности как свидетельстве сложного строения атомов;

- закрепить полученные знания

При помощи чего мы будем достигать эти задачи? Какими источниками информации воспользуемся?

( с помощью учебника, учителя, дополнительной литературы).

Определим круг вопросов необходимых для изучения, составим план урока:

- открытие Беккереля

- альфа-, бета, гамма-распад;

- модели атомов;

- опыт Резерфорда.

- закрепление (слайд 3)

Итак, приступим к работе.

На столах у вас лежат опорные конспекты, которые вы в ходе урока должны будете заполнить.

Стадия осмысления

1 .История открытия явления радиоактивности.

Окунемся в историю середины 19 века.

Сейчас вы получите тексты, изучив которые познакомитесь с историей открытия явления радиоактивности.

Прочтите текст. Найдите в тексте ответы на вопросы, которые даны на карточке.

Беккерель -слайд 5

Кюри - слайд 6

Уч-ся работают с текстом. Отвечают на вопросы.

Мы узнали о том, что в середине 19 века многие ученые занимались изучением радиоактивности. Знали ли они о вреде радиоактивности? Можно ли сказать, что ученые пожертвовали своей жизни ради открытий? Зачитайте отрывки о самоотверженности ученых.

Выполните задание в опорном конспекте «История открытия»

1. Ученый открывший явление радиоактивности - Анри Беккерель

2. В каком году сделано открытие- 1896

3. Как назвали супруги Кюри способность атомов испускать лучи- радиоактивностью

4. Какие новые элементы открыли супруги Кюри - полоний и радий.

5. Свидетельство сложного строения атома - открытие радиоактивности.

Посоветуйтесь друг с другом, исправьте ошибки, если они есть.

Так что же такое радиоактивность?

2. Сформулируем определение радиоактивности.

Какими источниками информации воспользуетесь?

Откройте учебник на стр 226 и найдите определение радиоактивности.

Запишите определение в ОК.

Впоследствии было установлено, что все химические элементы с порядковым номером более 83 являются радиоактивными.

3. В 1899 году под руководством английского ученого Э. Резерфорда, был проведен опыт, позволивший обнаружить сложный состав радиоактивного излучения. (Слайд №7)

Рассмотрите, как проводился этот опыт на стр 227 учебника: рис.167 а

На рисунке изображен толстостенный свинцовый сосуд с крупицей радия на дне. Пучок радиоактивного излучения радия выходит сквозь узкое отверстие и попадает на фотопластинку (излучение радия направлено во все стороны, но сквозь толстый слой свинца оно пройти не может). После проявления фотопластинки на ней обнаруживалось одно темное пятно - как раз в том месте, куда попадал пучок.

Потом опыт изменяли, создали сильное магнитное поле, действовавшее на пучок. В этом случае на проявленной пластинке возникало три пятна: одно, центральное, было на том же месте, что и раньше, а два других - по разные стороны от центрального.

Скажите, а почему лучи в электромагнитном поле могли отклониться? (заряженные),

Если лучи отклоняются в разные стороны? ( имеют разные заряды)

а если не луч не отклоняется? (значит не имеет заряда)

Действительно. Если два потока отклонились в магнитном поле от прежнего направления, значит, они представляют собой потоки заряженных частиц. Отклонение в разные стороны свидетельствовало о разных знаках электрических зарядов частиц. В одном потоке присутствовали только положительно заряженные частицы, в другом - отрицательно заряженные. А центральный поток представлял собой излучение, не имеющее электрического заряда.

Положительно заряженные частицы назвали альфа-частицами,

отрицательно заряженные - бета-частицами,

а нейтральные - гамма-частицами. Слайд 8

Давайте выясним природу этих излучений. Пользуясь текстом учебника, слайдом, дополнительным текстом заполните таблицу в опорном конспекте (выберите себе 1 излучение) слайд 9,10,11

Вид частицы

Природа излучения

Скорость частиц

Проникающая способность

Проникающая способность в воздухе

Альфа-частица

Атом гелия

20000км/с

Слой бумаги 0.1 мм, непрозрачная

До 10см

Бета-частица

электрон

Со скоростью света

Задерживает алюминиевая пластина толщиной несколько мм

До 20м

Гамма-частица

Короткое электромагнитное излучение

300000км/с

Бетонная плита

На сотни м

Озвучим данные (уч-ся зачитывают свои результаты, остальные записывают)

Итак, что доказывало открытие радиоактивности?

Вывод: явление радиоактивности, т.е. самопроизвольного излучения веществом α -, β - и γ - частиц, наряду с другими экспериментальными фактами, послужило основанием для предположения о том, что атомы вещества имеют сложный состав.

4. Учитель. В истории развития физики одна из самых интересных и увлекательных страниц - это история открытия сложного строения атома. На протяжении веков люди думали о строении вещества. ( слайд12)

О том, что вещество состоит из частиц, знали давно. Около 2500 лет назад греческий учёный, философ Демокрит поддержал гипотезу о том, что материя состоит из крошечных неделимых частиц. По-гречески atomos означает «неделимый», поэтому эти частицы назвали атомами. Долгое время считали атом неделимой частицей.
(Слайд 13)

Основные элементы его картины природы таковы:

• все тела состоят из атомов;

• атомы имеют форму правильных многогранников: куба («атомы земли»), тетраэдра («атомы огня»), октаэдра («атомы воздуха»), икосаэдра («атомы воды»). (Слайд 14)

Прошло более 20 столетий, прежде чем были получены экспериментальные подтверждения идеи атомистического строения вещества.
В России идеи о мельчайших частицах вещества развивал Михаил Васильевич Ломоносов (1711-1765). Различая два вида частиц материи, он дает им названия "элементы" (равные понятию "атом") и "корпускулы" (равные понятию "молекула"). (Слайд 15)
По Ломоносову, "элемент есть часть тела, не состоящая из каких-либо других меньших частиц", а "корпускула есть собрание элементов в одну небольшую массу". (Слайд 16)

Учитель. Выстраивалась следующая логическая цепочка:

Оставалось ответить только на один вопрос: как устроен атом? (Слайд 17)

В конце XIX в. появились факты, свидетельствующие, что атом имеет сложное строение. Особенно это стало очевидно после того, как французский учёный А. Беккерель в 1896 г. обнаружил, что соли урана являются источником неизвестного в то время излучения.

Модель Томсона.

Первая достаточно разработанная модель атома была предложена английским физиком Джозефом Джоном Томсоном. Согласно этой модели вещество в атоме несет положительный заряд и равномерно заполняет весь объем атома. Электроны "вкраплены" в атом, словно изюм в булку. Суммарный заряд электронов равен положительному заряду атома. Поэтому атом в целом электрически нейтрален. Модель так и назвали "ПУДИНГ С ИЗЮМОМ". (Слайд 18)

Первая модель атома сыграла положительную роль: в дальнейшем была использована верная идея о слоях электронов в атоме, о потере электронов атомами. Однако скоро обнаружилось несоответствие модели реальной действительности.

Опыт Резерфорда. (Слайд 19)

Ошибочность модели Томсона вскоре доказал английский физик Эрнест Резерфорд. Основные работы Резерфорда относятся к физике атома и ядра. В 1908-1911 годах под его руководством были выполнены опыты по рассеянию альфа-частиц (ядер гелия, имеющих положительный заряд) металлической фольгой. Идея опыта была проста. Если модель атома Томсона соответствует действительности, то, пропуская через очень тонкую металлическую фольгу узкий пучок быстрых альфа-частиц, экспериментаторы не должны обнаружить сколь-либо заметного отклонения этих частиц. (Слайд 20)
Установка и схема опыта Резерфорда приведены на слайде (Слайд 21). Альфа-частицы от радиоактивного источника, пройдя через диафрагму, попадают на тонкую металлическую фольгу из золота. Она имеет толщину около микрона, т.е. состоит приблизительно из 3000 атомных слоев. При попадании альфа-частицы на экран возникает свечение люминесцентного слоя.
Наблюдения из опыта показали, что альфа-частицы разделились на три группы:

• большинство альфа-частиц легко проходит через фольгу, не отклоняясь;

• некоторое количество альфа-частиц отклоняется на небольшие углы;

• есть альфа-частицы, отклоняющиеся от фольги на углы более 90 частицы были отброшены назад. (Слайд 22)

Попробуйте сами объяснить результаты опыта.

Учащиеся. Большинство альфа-частиц легко проходит через фольгу не отклоняясь, значит, на своём пути они не встречали препятствий.

Учитель. Тот факт, что многие альфа-частицы пролетают через тысячи атомов золота, не взаимодействуя с ними, говорит о том, что атом не является сплошным, в нём есть пустоты. (Модель атома Томсона не подтверждается).

Учащиеся. Некоторое количество альфа-частиц отклоняется на небольшие углы, так как положительные частицы притягиваются к отрицательным, следовательно, в фольге есть отрицательные частицы.

Учитель. Это возможно потому, что легкие электроны почти не влияют на движение тяжелой альфа-частицы. Так как альфа-частицы отклоняются на малые углы, атомы в большей части своего объёма заполнены электронами и лишь небольшую их часть занимает положительно заряженное вещество.

Учащиеся. Альфа-частицы, отклоняющиеся от фольги на углы более 90 , столкнулись с положительной частицей, а одноимённые заряды отталкиваются, и начинают двигаться в противоположную сторону.

Учитель. Правильно. Эта частица, которая находится в центре атома и имеет положительный заряд, получила название ядро атома.
Последнего результата никто не ожидал, так как все в то время придерживались модели Томсона, согласно которой атомы представлялись настолько "рыхлыми", что не были способны вызвать столь значительные отклонения частиц. Много позже Резерфорд рассказывал: "Это было самым невероятным событием, которое мне пришлось пережить. Это было почти столь же невероятно, как если бы вы выстрелили 15-дюймовым снарядом в листок папиросной бумаги, и он вернулся бы назад и угодил бы в вас". (Слайд 23)

Модель атома Резерфорда.

Проанализировав результаты опытов, Резерфорд пришёл к выводу:

• В центре атома находится массивное положительно заряженное ядро, занимающее малый объем атома;

• вокруг ядра движутся электроны, масса которых значительно меньше массы ядра;

• атом электрически нейтрален, т.к. заряд ядра равен модулю
  суммарного заряда электронов. (Слайд 24)

Такова электронно-ядерная модель атома по Резерфорду (Слайд 25) (иногда ее называют планетарной за сходство со строением Солнечной системы). (Слайд 26)
На основании результатов выше описанных опытов Резерфорд сумел оценить размеры атомных ядер. Оказалось, что радиус ядра в десятки и даже в сотни тысяч раз меньше атома.
Вывод: Таким образом, в результате опытов по рассеянию альфа-частиц была доказана несостоятельность модели атома Томсона, выдвинута ядерная модель строения атома и определен порядок диаметров атомных ядер. (Слайд 27)

Закрепление изученного материала. (Слайд 28)

Интерактивный тест (слайды № 29-33)

Задание 1.

Составьте логическую схему из следующих слов: ядро, материя, электроны, вещество, атом, поле, молекула. (Слайд 34)
Правильный ответ показан на слайде. (Слайд 35)

Задание 2.

Прочитайте текст, вставляя пропущенные слова, подходящие по смыслу.
В 1911 году английский физик __________ поставил опыт по исследованию_______ и_______ атома. В своих опытах он использовал:

• Источник______________;

• Очень тонкую ________________фольгу;

• Экран, способный ______________под действием ____________частиц.

Ученый пришел к ______________о том, что _______напоминает по строению нашу Солнечную систему. Подобно тому, как планеты движутся вокруг массивного_____________,_____________ в атоме движутся вокруг массивного_____________ . Модель атома созданную _______назвали__________.
Пропущенные слова (в именительном падеже): солнце, атом, вывод, ядро, Эрнест Резерфорд, светиться, опыт, состав, планетарная, строение, металлическая, заряженные, альфа-частицы, электроны. (Слайд 36)
Правильный ответ показан на слайде. (Слайд 37)

Рефлексия: Давайте вернемся к плану нашего урока. Все ли вопросы мы разобрали? Выполнили план урока?

Говорят «день прошел не зря, если узнал что-то новое»

Как вы думаете для вас день прошел не зря?

Каждый ученик вытягивает себе бумажку с фразой, которую надо продолжить.

• Вы, знаете, что сегодня на уроке я…

• Больше всего мне сегодня запомнилось…

• Самым интересным было…

С каким настроением вы уходите с урока?

Комментарии к оценкам и выставление их в дневники обучающимся.

V. Домашнее задание: параграф 65-66, ОК,, интернет источники:

1. htt://dic.academic/ru

2. htt://razvlekon.h1/ru

3. htt://sesii.net/militarysciene/