ПУ Опыт Резерфорда

Раздел долгосрочного плана:

10.4B– Физика атома и ядра

Школа:

Ф.И.О учителя:

Зав. МО физики:

Дата:

Класс:

Количество присутствующих:

Количество отсутствующих:

Тема урока

Строении атома

Цели обучения

10.6.2.1 - описывать, как эксперимент по рассеиванию альфа-частиц свидетельствует о сложном строении атома;

Критерии оценивания

Учащийся:

- может рассказать историю открытия модели атома;

- описать эксперимент по проверке атомной модели;

- может нарисовать траекторию движения альфа-частиц.

Языковые цели

Языковая цель обучения

Учащиеся могут объяснять сложное строение атома

Предметная лексика и терминология

нуклид

ядро атома, ядра

электрон

протон

Серия полезных фраз для диалога/письма

Альфа-частицы не изменили траекторию движения, …

Альфа-частицы отклонили траекторию движения, …

Альфа-частицы полетели в обратную сторону, …

Золотая фольга использовалась …

Привитие ценностей

развивать интерес к предмету, расширить кругозор учащихся, воспитывать стремление к овладению знаниями.

Межпредметные связи

Биология, математика, химия,

Навыки использования ИКТ

Калькуляторы - для сбора, обработки и презентации данных

Предварительные знания

10 класс: молекулярно-кинетическая теория; силы, существующие между заряженными частицами.

Раздел 10.3В Радиоактивность: виды ионизирующего излучения; детекторы излучения; свойства альфа-, бета- и гамма лучей; отклонение от электрических и магнитных полей; произвольный распад; период полураспада; кривые радиоактивного распада

Ход урока

Запланированные этапы урока

Запланированная деятельность на уроке

Ресурсы

Начало урока

0-2 мин

Приветствие учащихся. Приветствие, проверка присутствующих. Объяснение хода урока.

Середина урока

3-10 мин

11-40 мин

41-56 мин

57-60 мин

61-75 мин

Просмотр видео файла опыт резерфорда

                               I.           Подготовительная часть: оргмомент, постановка цели урока.

                            II.           Основная часть:

1. Фронтальный опрос:

- Каковы были взгляды о строении вещества в древности?

- Как переводится с греческого слово «атом»?

- Какое явление стало свидетельством сложного строения атома?

- Кем и в каком году оно было открыто?

- В чем заключается явление радиоактивности?

- Кем и как проводился опыт по изучению состава радиоактивности?

- Как были названы частицы, входящие в состав радиоактивного излучения?

- По рисунку определите заряд и название каждого из трех лучей? Почему вы так считаете?

2. Актуализация знаний.

- Какие заряды существуют в природе?

- Каким образом они взаимодействуют друг с другом?

3. Изучение нового материала.

Слово “атом” придумал очень давно более 2500 лет назад древнегреческий философ Демокрит. С греческого “атом” переводится как “неделимый”. Так ли это?

В истории развития физики одна из самых интересных и увлекательных страниц – это история открытия сложного строения атома. В конце XIX- начале XX в. идеи о строении атома витали в воздухе, различные догадки ученых создавали духовную атмосферу, в которой, в конце концов, и рождалось открытие, ведь в то время ничего о внутреннем строении атома не было известно. После открытия в 1897 г. электрона, входящего в состав атома, был сделан вывод о сложном строении атома. Первая достаточно разработанная модель атома была предложена английским физиком Дж. Дж. Томсоном, открывшим электрон. Согласно этой модели вещество в атоме несет положительный заряд и равномерно заполняет весь объем атома. Электроны “вкраплены” в атом. Первая модель атома сыграла положительную роль. Но она требовала доказательств.

Чтобы проверить гипотезу Дж. Дж. Томсона необходимо провести эксперимент, что и сделал Э. Резерфорд. Он решил проникнуть внутрь атома с помощью α-частиц, которые имели положительный заряд, массу почти в 7300 раз большую чем масса электрона и очень большую скорость (около 20000км/c). С точки зрения Резерфорда α-частицы должны были легко "пробить" атом и тем самым доказать справедливость модели атома Томсона.

Если бы атом был устроен так, как предполагал Дж.Томсон, то Э.Резерфорд увидел бы следующую картину: α- частицы пробивают атом и практически не отклоняясь пролетают сквозь него.

Схему экспериментальной установки Резерфорда вы видите на рисунке.  В цилиндрическом сосуде  с небольшим отверстием находился радиоактивный препарат, испускавший поток α-частиц. Они попадали на золотую фольгу и, проходя через нее, ударялись о люминесцирующий экран. В местах удара частиц на экране возникали вспышки света.

То, что некоторые α-частицы отскакивали от фольги назад, противоречило модели Томсона. Результаты эксперимента настолько удивили Резерфорда, что он воскликнул: "... неправдоподобно так же, как если бы вы выстрелили пятнадцатифунтовым снарядом в папиросную бумагу, а снаряд отскочил бы обратно и убил бы вас самих".

Чтобы объяснить результаты опыта, Резерфорд рассуждал так. Известно, что α-частицы имеют положительный заряд. Если некоторые из них отталкиваются фольгой назад, значит, положительный заряд есть и в атомах фольги. Но поскольку бoльшая часть α-частиц пролетает сквозь фольгу, почти не отклоняясь при этом, значит, этот положительный заряд занимает лишь малую часть каждого атома. Ее назвали ядром атома.

Подсчитывая частицы, отклоняющиеся после пролета фольги на большие и малые углы, определили приблизительные размеры ядра: около 10^{-14 м. Это число оказалось примерно в 10 000- 100 000 раз меньше размеров самого атома. Поэтому свободное пространство в модели атома Резерфорд "заполнил" электронами Он, в частности, говорил, что атом "состоит из центрального электрического заряда, сосредоточенного в точке и окруженного однородным сферическим распределением противоположного электричества равной величины".}

Наблюдавшееся Резерфордом рассеяние заряженных частиц и объясняется таким распределением зарядов в атоме При столкновениях с отдельными электронами α-частицы испытывают отклонения на очень небольшие углы, так как масса электрона мала. Однако в тех редких случаях, когда она пролетает на близком расстоянии от одного из атомных ядер, под действием сильного электрического поля ядра может произойти отклонение на большой угол.

Так как большая часть пространства в атоме пуста, быстрые α-частицы могут почти свободно проникать через значительные слои вещества, содержащие несколько тысяч слоев атомов.

Итак, Резерфорд предложил планетарную модель атома. Согласно этой модели, в центре атома располагается положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома. Атом в целом нейтрален. Вокруг ядра, подобно планетам, вращаются под действием кулоновских сил со стороны ядра электроны. Находиться в состоянии покоя электроны не могут, так как они упали бы на ядро. Размеры. Атом: 10^{-10 м;   ядро: 10-10} – 10^{-14 м. Практически вся масса атома сосредоточена в ядре- 99,95 %.} Из опытов следует, что ядро и отталкивает альфа-частицу, причем тем сильнее, чем ближе к ядру она проходит. По соотношению между общим числом частиц и числом отклонившихся на определенные углы частиц рассчитывается размер ядра и заряд ядра. Оказалось, что радиус ядра имеет порядок 10 ^{- 12 см (10 - 14 м). Заряд же ядра положителен и определяется формулой q = Z•e, где Z - порядковый номер элемента в периодической системе, а е- модуль заряда электрона”.}

       Таким образом, на сегодня известно точно, что... (учитель - на доске, ребята - в тетради составляют схему-таблицу строения атома).

Строение всех атомов зашифровано в периодической системе химических элементов. Порядковый номер химического элемента показывает электрический заряд ядра атома Z , этот заряд численно равен сумме протонов в ядре атома; т.к. атом в целом электрически нейтральная частица, то суммарный положительный заряд атома равен суммарному отрицательному заряду, следовательно, равен числу электронов в оболочке атома. Чтобы вычислить число нейтронов в ядре из массового числа атома вычитаем заряд ядра:

4. Отработка изученного материала проводится с помощью вопросов, предложенных в мультимедийном пособии, а также:

а) Опроверг ли своими опытами Э. Резерфорд модель атома Томсона?

• Какая модель атома вытекает из опытов Э. Резерфорда?
• Что принимается за размер атома в планетарной модели атома?

б) задача с выбором ответа:

 Опыты Резерфорда по рассеянию альфа-частиц показали:

• электрон вращается в атоме по круговой орбите;
• альфа-частицы положительно заряжены;
• атом не взаимодействует с альфа-частицами;
• атом состоит из малого по объему и массивного ядра и легких электронов;
• атом состоит из заряженных частей.

Выберете правильный и исчерпывающий ответ.

в) заполняем таблицу вместе с учащимися

г) фронтальный опрос:

• Чем отличаются протоны и электроны?
• Сходство и различие протонов и нейтронов?
• Какой заряд имеет атом меди?
• Из чего складывается масса атома?
• Предлагаем вашему вниманию сочинение. Как вы думаете, о чём идёт речь в сочинении?

 Таким образом, в результате  опытов по рассеянию α-частиц была доказана несостоятельность модели атома Томсона и выдвинута ядерная модель.

5. Выполнение тестовой работы на два варианта (задания на рабочем листе у каждого учащегося, работы сдаются для проверки)

III.      Закрепление.

- С какой целью проводился опыт Резерфорда?

- Пользуясь рисунком расскажите, как проводился опыт Резерфорда по рассеянию α- частиц?

- Какие результаты были получены в ходе опыта?

- Каковы вывода Резерфорда?

- Что представляет атом согласно ядерной модели, выдвинутой Резерфордом?

- Каковы размеры атома и ядра?

- По рисунку расскажите, как проходят α- частицы сквозь атомы вещества? Почему?

Конец урока

76-80 мин

 Подведение итогов урока. Вопросы учащихся

Дифференциация – каким образом Вы планируете оказать больше поддержки? Какие задачи Вы планируете поставить перед более способными учащимися?

Оценивание – как Вы планируете проверить уровень усвоения материала учащимися?

Здоровье и соблюдение техники безопасности

Рефлексия по уроку

Были ли цели урока/цели обучения реалистичными?

Все ли учащиеся достигли ЦО?

Если нет, то почему?

Правильно ли проведена дифференциация на уроке?

Выдержаны ли были временные этапы урока?

Какие отступления были от плана урока и почему?

Используйте данный раздел для размышлений об уроке. Ответьте на самые важные вопросы о Вашем уроке из левой колонки.

Общая оценка

Какие два аспекта урока прошли хорошо (подумайте, как о преподавании, так и об обучении)?

1: На уроке положительным моментом сказалось то, что учащиеся справились с заданиями по расчетам

2: Для активизации уже имеющихся знаний было предложено ответить в группах на вопросы по поведению молекул в твёрдом, жидком и газообразном состояниях, а также о расположении, скорости молекул.

Что могло бы способствовать улучшению урока (подумайте, как о преподавании, так и об обучении)?

1: Интеграция предметов по химии физике – двух предметов по данной теме способствовало бы не только накоплению имеющихся знаний у учащихся, а также их расширению и углублению.

2: Практическая работа по расчету количества атомов/молекул в образце помогут наглядно представить и подойти к решению задач.

Что я выявил(а) за время урока о классе или достижениях/трудностях отдельных учеников, на что необходимо обратить внимание на последующих уроках?