Конспект урока физики на тему: Атомное ядро. Нуклонная модель ядра. Изотопы. Энергия связи нуклонов в ядре.

Заплани-

рованные этапы урока, время

Деятельность, запланированная на уроке

Ресурсы

Начало урока

Орг. момент.

Проверка домашнего задания.

1.      Фронтальный опрос.

Протон – стабильная элементарная частица, ядро атома водорода.

Нейтрон – элементарная частица, не имеющая заряда.

Протонно-нейтронная модель ядра Гейзенберга-Иваненко: ядро любого атома состоит из положительно-заряжённых протонов и электронейтральных нейтронов.

Массовое число – сумма числа протонов Z и числа нейтронов N в ядре.

Нуклоны – протоны и нейтроны в составе атомного ядра.

Изотопы – разновидность данного химического элемента, различающиеся по массе атомных ядер, т. е. числом нейтронов.

Презентация

Середина урока

https://docs.google.com/document/d/13AF0MtPCehJV05EmmSpYQOCuA8tsHEVaWBZfgtrfqbI/edit

Ядерные силы – это силы притяжения между нуклонами в ядре.

Дефект масс – разность масс нуклонов, составляющих ядро, и массы ядра

В 1919 году Резерфорд открыл протон при бомбардировке ядра атома азота α-частицами.

Это была первая ядерная реакция, проведённая человеком. Превращение одних атомных ядер в другие при взаимодействии их с элементарными частицами или друг с другом называют ядерной реакцией.

Протон – стабильная элементарная частица, ядро атома водорода. Свойства протона:

 или  – символ протона.

Нейтрон был открыт в 1932 г. Д. Чедвиком при облучении бериллия α-частицами. Нейтрон - элементарная частица, не имеющая заряда. Свободный нейтрон, который находится вне атомного ядра, живёт 15 минут. Потом он превращается в протон, испуская электрон и нейтрино – безмассовую нейтральную частицу.

Свойства нейтрона:

 – символ нейтрона

В 1932 году советский физик Д. Д. Иваненко и немецкий физик В. Гейзенберг выдвинули гипотезу о протонно-нейтронном строении ядра. Справедливость этой гипотезы была доказана экспериментально. Согласно этой модели ядра состоят из протонов и нейтронов. Так как атом не имеет заряда, т.е. электрически нейтрален, число протонов в ядре равно числу электронов в атомной оболочке. Значит, число протонов в ядре равно порядковому номеру химического элемента Z в периодической таблице Менделеева.

Сумму числа протонов Z и числа нейтронов N в ядре называют массовым числом и обозначают буквой А:

Ядерные частицы – протоны и нейтроны – называют нуклонами.

Радиус ядра находится по формуле:

Изотопы – разновидность данного химического элемента, различающиеся по массе атомных ядер, т. е. числом нейтронов.

Устойчивость ядер зависит от отношения числа нейтронов к числу протонов.

Ядерные силы – это силы притяжения между нуклонами в ядре. Это самые мощные силы в природе, их ещё называют «богатырь с короткими рукавами». Они относятся к сильным взаимодействиям.

Свойства ядерных сил:

1) это силы притяжения;

2) примерно в 100 раз больше кулоновских сил;

3) зарядовая независимость;

4) короткодействующие, проявляются на расстояниях порядка 10^-12 -10^-13 см;

5) взаимодействуют с конечным числом нуклонов.

Масса любого атомного ядра всегда меньше, чем масса составляющих его частиц:

Дефект масс - разность масс нуклонов, составляющих ядро, и массы ядра:

Энергия связи – это минимальная энергия, необходимая для полного расщепления ядра на отдельные частицы:

Удельная энергия связи – это полная энергия связи ядра, деленная на число нуклонов:

Дефект масс.

а.е.м. – это 1/12 часть изотопа углерода .

Масса всего атома углерода  составляет 12 а.е.м. Ядро состоит из 12 нуклонов, а каждый из них имеет массу большую, чем 1 а.е.м.:

m_n  ~1,00866 а.е.м.

m_p~1,00728 а.е.м.

Если сложить массу всех нуклонов, которые содержатся в ядре:

6* m_p+ 6* m_n  = 6*1,00728+6*1,00866 = 12,09546 > 12

Это связано с тем, что при объединении нуклонов в ядро, происходит выделение энергии. Это выделение энергии приводит к уменьшению общей массы. Так получается дефект масс (Δm).

Δm = Z* m_p+(M-Z)* m_n- m_я

m_я = m_атома – Z* m_e, где m_e= 0,00055 а.е.м.

Δm = Z* m_p+(M-Z)* m_n- m_атома + Z* m_e

Зная дефект масс, можно вычислить энергию связи атомного ядра:

E_св = Δm*с² [Дж]=931* Δm [МэВ]

с – скорость света

Ссылка 1.

Презентация

Закрепление:

Пример №1

   ^_ Z = 6, M – Z = 6

Δm = 6*1,00783+6*1,00866-12 = 0,09894 а.е.м.

E_св = 931*0,09894 = 92,1 МэВ – столько энергии выделяется при образовании ядра атома углерода.

1[МэВ]=1,6 *10^-13[Дж]

Удельная энергия связи – это энергия связи ядра, рассчитанная на 1 нуклон. Для разных ядер она имеет разные значения.

Два способа получения ядерной энергии:

1. Синтез легких ядер (осуществляется на Солнце).

2. Деление тяжелых ядер.

Примеры и разбор решения заданий

1. Заполните пропуски в таблице:

Решение:

Медь: N = 35, A = 64, Z = A – N, Z = 64 – 35 = 29;

Бор: Z = 5, A = 11, N = A – Z, N = 11 – 5 = 6;

Цинк: Z = 30, N = 35, A = Z + N, A = 30 + 35 = 65.

Ответ: медь: Z = 29; бор: N = 6; цинк: A = 65.

2. Соедините попарно элементы двух множеств:

Заряд частицы:

1) заряд протона;

2) заряд нейтрона;

3) заряд электрона.

Величина заряда:

1) 0;

2) 1,6 ∙ 10^-19 Кл;

3) 2 ∙ 10^-16 Кл;

4) - 1,6 ∙ 10^-19 Кл.

Правильный вариант:

заряд протона = 1,6 ∙ 10^-19 Кл;

заряд нейтрона = 0;

заряд электрона = - 1,6 ∙ 10^-19 Кл.

Презентация

Конец урока

Рефлексия

Рефлексия «+, -, интересно».

- Понравился ли вам урок?

- Что было трудным для вас?

- Что вам больше понравилось?

Слайд

Домашнее задание:

1.      Написать конспект.

2.      Заполнить таблицу.

3.      Подготовить сообщение на тему «Изотопы».

Слайд 

№

Выполненное задание:

Баллы

1.       

Написать конспект.

30

2.       

Заполнить таблицу.

30

3.       

Подготовить сообщение на тему «Изотопы».

40

Химический элемент

Число

протонов

Число

нейтронов

Массовое число

Алюминий

Кремний

Железо

Фосфор

Вольфрам