Конспект урока физики по теме "Делимость электрического заряда. Строение атомов" (8 класс)

Урок физики в 8 классе Тема: « Делимость электрического заряда. Строение атомов». Тип урока: Урок изучения нового материала Формы работы учащихся: групповая работа, индивидуальная работа Цели урока  Образовательная:  дать   представление  об  электроне,  как  частице   с  наименьшим электрическим  зарядом;   убедить   учащихся   в  делимости  электрического   заряда; познакомить   учеников   со  строением  атома,  планетарной   моделью  атома  по  Томсону   и Резерфорду.  Развивающая:  систематизировать   и   обобщить   знания   учащихся   о   понятии “электрический заряд”, “сила тяжести”; развивать внимание и любознательность путём выполнения опытов при объяснении нового материала;  развивать правильную речь, использовать в своей речи физические термины; формировать умения объяснять окружающие явления, происходящие в природе. Воспитательная:  способствовать привитию культуры умственного труда, создать условия для повышения интереса к изучаемому материалу; достичь высокой активности в организации работы класса. Демонстрации: 1. 2. пробного шарика. Делимость электрического заряда. Перенос  заряда  с   заряженного  электроскопа   на  незаряженный   с  помощью План урока  1. 2. 3. 4. 5. 6. Организационный момент Повторение изученного Изучение нового материала Закрепление изученного  Рефлексия Домашнее задание Ход урока  I.Организационный момент (2 минуты) Здравствуйте, ребята! Сегодня мы продолжим изучение электрических явлений.  II. Повторение изученного материала. Как   взаимодействуют   между   собой   тела,   имеющие   разноименные  заряды? Повторим   материал,   изученный   на   предыдущем   уроке.  Проведем   краткую самостоятельную работу. Вы отвечаете на заданные вопросы .  Я вам раздам  карточки, а вы на листах напишите свои фамилии и инициалы. У вас  3 минуты.  Вариант 1 1. Приведите примеры. 2. Вариант 2 1. тел? Ответ обоснуйте. Можно ли при электризации трением зарядить только одно из соприкасающихся Как взаимодействуют между собой две стеклянные палочки, натертые шелком? 2. Отрицательно   заряженное   тело   притягивает   подвешенный   на   нити   шарик,   а положительно заряженное тело ­ отталкивает. Можно ли утверждать, что шарик заряжен? Если да, то каков знак заряда? Как называется прибор? Разгадаем   кроссворд   и   узнаем,   о   чём   мы   сегодня   будем   говорить   на   уроке.   (2 минуты)  Способ сообщения телу электрического заряда. Вещество, которое не проводит электричество. Вещество, которое хорошо проводит электричество. Прибор, служащий для обнаружения и измерения электрического заряда. III. Изучение нового материала План изложения нового материала: 1. 2. 3. 4. 5.  Делимость   электрического   заряда . Электрон. Модели  атома, существовавшие до начала XIX в. Опыты Резерфорда. Ядерная модель  атома  Резерфорда. 1. Зарядим электроскоп и при помощи металлической проволоки соединим его с незаряженным электроскопом. (опыт) Что произошло? Почему? (Половина заряда первого шара перешла на второй, заряд разделился на две равные части)   Повторим   опыт.   Заряд   первого   шара   уменьшился   ещё   в   два   раза.   На   первом электроскопе  заряд уменьшился,  значит, электрический заряд может делиться. Как вы думаете, можно ли заряд делить бесконечно?  Почему? Существует ли предел деления заряда? (Выслушиваются предположения учащихся.) На доске написать тему: « Делимость электрического заряда. Электрон.  Строение атома». Возникают вопросы: как долго можно дробить первоначальный заряд? Существует ли предел подобного деления?    Школьные   электрометры ­ не очень чувствительные приборы. Довольно скоро их заряд   настолько   уменьшится,   что   электрометр   перестанет   его   фиксировать.   Чтобы ответить на эти вопросы нужно проводить более сложные и точные опыты. Их провели два  физика –   российский   физик   Абрам   Федорович   Иоффе   и   американский   физик   Роберт Милликен.  Изучая действие  электрического  поля на мельчайшие заряженные пылинки цинка, которые   можно   было   наблюдать   только   в   микроскоп,   установили   очень   важную закономерность ­   заряд  пылинок изменялся только в целое число раз (в 2, 3, 4 и т. д.) от какого­то   наименьшего   его   значения.   Этот   результат   можно   объяснить   только   так:   к пылинке цинка присоединяется или от нее отделяется только наименьший заряд (или целое число таких зарядов). Вопрос  классу : ­   Так   могут   ли   тела   или   частицы   иметь   заряд   в   1,5   раза   больше   или   меньше наименьшего  заряда ? 2. Электрон.  Из этого опыта был сделан вывод о существовании в природе частицы, имеющей наименьший   заряд , который более не делился. Эту частицу назвали электроном. Электрон обладает массой и энергией. Масса электрона составляет 9,1 • 10~­31 кг.  Заряд   принято обозначать буквой  q. За единицу   электрического    заряда   принят один кулон  (обозначается  1 Кл). Эта единица названа в честь французского   физика   Шарля Кулона, открывшего основной закон взаимодействия  электрически  заряженных тел.  Значение  заряда  электрона определил американский ученый Роберт Милликен. Он установил, что электрон имеет отрицательный заряд, равный 1,6* 10­19Кл.  Мы знаем, что все тела состоят из молекул, а молекулы из  атомов.  Значит, внутри атома   находится   электрон.   Должен   же   он   где­то   находиться!   А   если   внутри  атома находится   электрон,   то   какой  заряд будет   иметь  атом ?   Правильно   ­     отрицательный. Возможно   ли   такое???   А   мы   с   вами   установили   что   имеется   два   рода   заряда   – отрицательный   и   положительный.   И   при   этом   одноименные   отталкиваются,   а разноименные притягиваются. Так, если  атом  будет иметь отрицательный  заряд,  то что будет? Правильно­ все  атомы  будут отталкиваться друг от друга! Такого молекулярного  строения  бы не было!! А должен ли быть заряжен  атом ? Нет. Так что вы думаете, только один   электрон   ли   там   сидит   внутри   атома ?   Нет,   конечно!   Каждому   действию   есть противодействие.   Отрицательному   заряду   есть   противодействие   положительного  заряда .   И   чему   должен   быть   равен   положительный   заряд ,   чтобы   итого   атом   был нейтральным, т. е. не имел   заряда ? Правильно,   заряд   положительной частицы должен быть равен +1,6*10­19Кл. А как, интересно, устроен  атом ?  3. Понятие «атом» существует  уже  более 2500  лет со времен греческого ученого Демокрита,  который считал , что все вещества состоят из  мельчайших частиц . Им была выдвинута атомистическая гипотеза, согласно которой, все в мире состоит из атомов , различающихся своей формой, порядком и ориентацией в теле; между атомами находится пустота( легенда о яблоке). Слово  «атом» означает  « неразрезаемый », «нерассекаемый». В   России     М.В.Ломоносов   говорил   о   мельчайших   частицах   вещества.   Он   считал,   что существует два вида материи­ «элементы» ( атом), «корпускулы» ( молекулы).   Вначале в  физике  бытовали самые разные и часто фантастические представления о  строении   атома . Например,   ректор   Мюнхенского   университета   Фердинанд   Линдеман   в   1905   г. утверждал, что « атом  кислорода имеет форму кольца, а  атом  серы ­форму лепешки». Продолжала жить и теория «вихревого  атома » лорда Кельвина, согласно которой,  атом  устроен подобно кольцам дыма, выпускаемым изо рта опытного курильщика. Английский физик Джон Дальтон ввел понятие атомной массы, атом представлен как мельчайшая неделимая частица.  Однако к концу 19 века появились факты о сложном строении   атома.   Открытие   электрона,   частицы,   входящей   в   состав   атома,   нанесло серьезный  удар  по  представлениям  об атоме.  Но большинство   физиков   склонялись  к мысли, что прав Дж. Дж. Томсон:   атом   ­ равномерно положительно заряженный  шар диаметром 10­ 8  см, внутри которого плавают отрицательные электроны, размеры которых 10­11 см. Сам Томсон относился к своей модели без энтузиазма.  Джон   Стоней еще в 1891. г. предполагал, что электроны движутся вокруг  атома  подобно спутникам планет. Японский   физик   Хантаро Насаока  в 1903 г. говорил,  что  атом   представляет   своего   рода   сложную   астрономическую   систему,   подобно   кольцу Сатурна. Вопрос о  строении   атома  изучали и русские  физики: Петр Николаевич Лебедев и известный ученый­народник Николай Морозов. Ни один из сторонников идеи планетарного  атома  не мог подтвердить это опытом. Такой опыт в 1909 г. поставил Эрнест Резерфорд.  4. Опыты Резерфорда. Английский   физик   Эрнест Резерфорд, исследуя излучение радиоактивных веществ, особое внимание уделил излучению, состоящему из положительно заряженных частиц, называемых альфа ­частицами. Он установил, что каждая а­частица, попадая   на  экран   из   сернистого   цинка,  вызывает   вспышку   света.   Испытав   рассеяние   в золотой   фольге,   а­частицы   ударялись   затем   в   экран   и   регистрировались   с   помощью микроскопа. Согласно   предложенной   Томсоном   модели   атома ,   а­частицы   должны   были   бы свободно проходить сквозь   атомы   золота и только отдельные а­частицы могли слегка отклоняться в  электрическом  поле электрона. Поэтому следовало ожидать, что пучок а­ частиц при прохождении через тонкую фольгу слегка расплывется на небольшие углы. Такое рассеивание на малые углы действительно наблюдалось, но совершенно неожиданно оказалось, что примерно одна а­частица из 20 000, падающих на золотую фольгу толщиной всего лишь 4 • 10­5 см, возвращается назад в сторону источника. Резерфорду   понадобилось   несколько   лет,   чтобы   окончательно   понять   столь неожиданное   рассеяние   а­частиц   на   большие   углы.   Он   пришел   к   выводу,   что положительный  заряд   атома  сосредоточен в очень малом объеме в центре  атома , а не распределен по всему  атому , как в модели Томсона. 5. Резерфорд предложил ядерную («планетарную») модель  атома  : ­  атомы  любого элемента состоят из положительно заряженной части, получившей название ядра;  Рассмотрим строение атома ­ в состав ядра входят положительно заряженные элементарные частицы ­ протоны (позднее было установлено, что и нейтральные нейтроны) ­вокруг   ядра   вращаются   электроны,   образующие   так   называемую  электронную оболочку.  Почему модель атома называют   планетарной?   В чем ее сходство с Солнечной системой? Ответы учащихся  Число   электронов   равно   числу   протонов,   значит   заряд   ядра   равен   по   модулю   заряду электронов, следовательно, атом нейтрален. Массы протона и нейтрона во много раз больше массы электрона, поэтому масса атома сосредоточена в ядре. Атомы   разных   элементов   отличаются   друг   от   друга   числом   протонов,   нейтронов   и электронов. Найдите в таблице Менделеева алюминий.  Чему равен порядковый номер алюминия? Чему равна его атомная масса? Определите состав атомов водорода, гелия, лития. Модель какого атома изображена на рисунке?  Почему атом нейтрален? Атом, потерявший один или несколько электронов, будет иметь положительный заряд. Его называют положительным ионом. Атом, присоединивший один или несколько электронов, будет иметь отрицательный заряд. Его называют отрицательным ионом. IV Закрепление изученного материала: Проверим, как вы усвоили тему сегодняшнего урока.  В центре атома находится ______ Вокруг ядра движутся ___________ Ядро атома состоит из ____________________ Ядро имеет _______________ заряд. Электроны имеют ______________ заряд. Протоны имеют _______________ заряд. Нейтроны имеют _______________ заряд. Атом имеет _______________ заряд. Атом, потерявший один или несколько электронов, называется ________________ Атом, присоединивший один или несколько электронов, называется _____________ V . Рефлексия  У вас на столах лежат листки бумаги со ступеньками. Внизу ступенек написано слово «не понял». Первая ступенька – «немного понял», вторая – «понял», третья – «хорошо понял», четвертая – «отлично понял». Поставьте любой знак рядом со ступенькой, наиболее точно, по – вашему мнению, отражающую степень вашего понимания материала урока. V I. Домашнее задание 1. 2. Упражнение 11 № 1,2. §29,30 учебника; ответить на вопросы к параграфу. Материал для учителя Роберт Эндрус Милликен (1868­1953 гг.) Предложение заняться преподаванием   физики   в подготовительной школе Огайо застало Милликена врасплох. С одной стороны, дополнительный заработок казался совсем не лишним, а с другой ­ его знания в области физики были весьма скудными. Тем не менее, предложение было принято, и с 1891 по 1893 гг. Милликен преподавал физику, восполняя пробелы в своих знаниях по учебникам. Абердинский колледж присудил ему за этот курс степень магистра, а конспекты занятий, посланные руководством в Королевский колледж, принесли Милликену стипендию, благодаря чему Роберт смог продолжить образование. Одно лето он провел в Чикагском университете у Альберта Майкельсо­на, тонкого знатока   физического   эксперимента.   После   этого   Милликен   окончательно   решил   стать физиком. После защиты диссертации на соискание ученой степени доктора философии  по  физике   Милликен   отправился   в   Европу.   После   поездки   в   Америку   Роберт   стал ассистентом Майкельсона и работал в Чикагском университете. Именно тогда он создал для средних школ и колледжей первые американские учебники физики. Вскоре   Милликена   захватила   интереснейшая,   но   необычайно   трудная   задача   по определению   заряда   электрона,   открытого   в   1897   г.   английским   физиком   Джозефом Джоном   Томсоном   (1856­1940),   который   сумел   найти   только   отношение   заряда   этой частицы к ее массе. Построив мощную батарею для создания сильного электрического поля, Милликен разработал   метод   «заряженной   капли».   Ему   удалось   «подвесить»   между   обмотками конденсатора несколько капель масла и удержать их в течение 45 с до полного испарения. В 1909 г. Милликен установил, что заряд капли равен одной и той же величине е ­ заряду электрона. За свои заслуги Милликен был удостоен Нобелевской премии. Абрам Федорович Иоффе (1880­1960) Трудно   представить   какого­либо   ученого,   который   сыграл   бы   в   организации отечественной науки роль более значительную, чем академик Иоффе. Он создал школу, соизмеримую с теми, которые в разные годы были созданы Н. Борном и Э. Резерфордом. Им было воспитано несколько поколений российских физиков  XX  века, среди которых такие   светила,   как   П.   Капица,   И.   Семенов,   И.   Курчатов,   А.   Александров.   Вполне обоснованно его называли в официальных публикациях «отцом советской физики». Абрам   Федорович   родился   29   октября   1880   года   в   городе   Ромны   Полтавской губернии.   В   1897  году,   закончив   Роменское   реальное   училище,   он   поступает   в  Санкт­ Петербургский технологический институт. Получив диплом инженера­технолога, юноша решает   продолжить   образование   и   в   1901   г.   отправляется   для   приобретения   опыта   в постановке экспериментов к В. Рентгену в г. Мюнхен. Лаборатория Рентгена поразила его. Эксперименты, которые он там проводит, успешны, а результаты настолько впечатляющи, что Абрам Иоффе задерживается в Мюнхене до 1908 года, хотя первоначально планировал стажироваться   в   течение   одного   года.   Средства   к   существованию   дает   ему   работа ассистента на кафедре физики. По возвращении на родину Абрам Иоффе начинает свой трудовой путь старшим лаборантом в Санкт­Петербургском политехническом институте. В течение девяти лет защищает   сначала   магистерскую,   а   затем   и   докторскую   диссертацию.   В   1913­1915   гг. молодой   исследователь   избирается   профессором   физики,   параллельно   с преподавательской работой в политехническом, периодически читает  лекции в Горном институте по физике. Одновременно он ведет научную работу. Именно   под   его   руководством   создается   знаменитый   Физико­технологический институт. Большая часть российских физиков XX века, оставившая след в этой науке, прямо или косвенно, ученики Иоффе или ученики его учеников. Благодаря своей необычайной общительности и открытости Абрам Федорович находился в приятельских отношениях со многими   мировыми   светилами.   Так,   например,   англичанин   Д.   Чедвик,   впоследствии Нобелевский лауреат, открыв в 1932 году нейтрон, телеграфировал об этом Иоффе. О своих  многочисленных  встречах с  зарубежными  коллегами Абрам Федорович написал прекрасные воспоминания, которые, к сожалению, были опубликованы уже после смерти. Скончался   академик,Иоффе   14   октября   1960   года.   Герой   Социалистического труда, орденоносец, почетный член Академии наук и физических обществ многих стран мира, Абрам Иоффе, прежде всего, был Учителем с большой буквы. Эрнест Резерфорд Эрнест   родился   30   августа   1871   г.   вблизи   г.   Нелсон   (Новая   Зеландия)   в   семье переселенца из Шотландии. Эрнест был четвертым из 12 детей. Мать работала сельской учительницей. Отец организовал деревообрабатывающее предприятие. Под руководством отца мальчик получил хорошую подготовку для работы в мастерской, что впоследствии помогало ему при конструировании и постройке научной аппаратуры. Окончив школу в Хавелоке,   где   в   это   время   жила   семья,   он   получил   стипендию   для   продолжения образования в колледже Нелсон, куда поступил в 1887 г. В колледже на него оказали боль­ шое влияние его учителя: преподаватели физики, химии и математики. Его магистерская работа касалась обнаружения высокочастотных волн. В 1891 г., будучи студентом 2­го курса, Эрнест выступил в кружке с докладом «Эволюция элементов». Название доклада удивило всех слушателей. Он заявил, что все атомы ­ сложные вещества и построены из одних и тех же составных частей. Большинство участников   кружка   посчитало   доклад   лишенным   здравого   смысла.   Но   через   12   лет молодой ученый уже имел первые неопровержимые экспериментальные доказательства. В 1903 г. его избирают членом Лондонского Королевского общества, а в 1907 г. Эрнест   возвращается   в   Англию   и   занимает   должность   профессора   кафедры   физики Манчестерского университета. В университете Резерфорд вместе с Гейгером развернул работы по подсчету А­частиц с помощью сцинтилляционного метода. В 1908 г. Резерфорд становится Нобелевским лауреатом за исследование радиоактивных элементов. С 1925­1930 гг. Эрнест Резерфорд ­ президент Королевского общества, а в 1931 г. получил титул барона и стал лордом. Школа Резерфорда становится самой большой в Манчестере. В 1937 г. 19 октября умер Эрнест Резерфорд. Его смерть стала огромной утратой для науки. «С   уходом   из   жизни   Эрнеста   закончился   путь   одного   из   величайших   людей, работавших в науке. Безграничный энтузиазм и неутомимое дерзание Резерфорда вели его от открытия к открытию», говорил про Эрнеста Н. Бор.