Урок физики "Строение атомного ядра."

Тема урока. Атомное ядро. Нуклонная модель ядра. Энергия связи нуклонов в ядре   Цели урока: раскрыть важнейшие положения теории о строении атомного ядра; расширять представление о том, что зарядовое и массовые числа – одна из основных характеристик  атома и его ядра; дать понятие дефекта масс и энергии связи ядра; формировать  практические навыки в решении задач;  развивать познавательный интерес учащихся, обеспечивая посильное вовлечение их в  активную познавательную деятельность;   воспитание общечеловеческих качеств ­ осознанности восприятия научных            достижений в мире; развития любознательности, выдержки. Тип урока. Изучение нового материала. Вид урока: комбинированный. Ход урока. 1. Орг. момент. 2. Актуализация опорных знаний:   Вспомним, что нам уже известно об атоме из курса физики основной школы. 1. Кто автор планетарной модели атома? 2. В чем сущность планетарной модели атома? 3. Что можно узнать по порядковому номеру элемента? 4. Каков физический смысл массового числа? 5. Что такое ионы? 6. Что называют изотопами? 3.  Изучение нового материала. По современным представлениям протон и нейтрон являются двумя разными состояниями одной и той же частицы – нуклона (ядерная частица). Нуклон в заряженном состоянии является протоном, в нейтральном состоянии – нейтроном.     А = Z+N   Основным   признаком   химического   элемента   является   заряд   ядра.   Существуют разновидности атомов одного элемента, в которых одинаковое число протонов, но разное число нейтронов, их называют изотопами.  Изотопы – атомы, имеющие разные массы из – за разного числа нейтронов в своих ядрах. Наличие кулоновских сил отталкивания между протонами не приводит к разрушению ядра,   атомные   ядра   достаточно   устойчивы.   Это   свидетельствует   о   том,   что   между нуклонами действуют особые ядерные силы.                               Для   полного   расщепления   ядра   на   отдельные   нуклоны   необходимо   совершить   работу против ядерных сил. Минимальную энергию, необходимую для совершения этой работы называют энергией связи. Превышение массы нуклонов над массой ядра, выраженное в энергетических  единицах, называется энергией связи атомного ядра. Очень   точные   измерения   показали,   что   масса   покоя   ядра   всегда   меньше   масс   покоя нуклонов Атом Ядро (нуклоны) Электронная  оболочка Частица Масса Протон 1,672623∙10­27 кг Нейтрон 1,674929∙10­27 кг Электрон 9,1093897∙10­31 кг A = Z+N N= A­Z EСВ = EH­E0 E0 = EH­EСВ ∆ M = (Zmро+Nmho)­Мя Eсв = ∆М c2 ε = Eсв/А 4.Закрепление  (решение вычислительных задач) : 1. Какова суммарная масса нейтронов в ядре атома железа? Массу нейтрона считать равной 1,67∙10­27 = 5,01∙10­26 2. Какова энергия связи ядра трития, масса  которого 4,97∙10­27  кг. массу нейтрона считать равной массе протона и равной 1,67∙10­27 кг.       ∆ m = 0,04∙10­29          Есв = 0,0410­27 (3∙108)2 = 0,36∙1013 = 36∙1011 3. Сколько мегаэлектронвольт на нуклон составляет удельная энергия связи  Li, если энергия связи его ядра 32,67 МэВ  y                 св 7 67,32 7  уд  66,4 Мэв 4.  Если 1 а.е.м. соответствует 931 МэВ, сколько МэВ соответствует 2 а.е.м? 5.  Какова Есв. и Еуд. ядра 12  6С? Ответ получите в МэВ. 6.Ядро,   состоящее   из 92 протонов   и 143 нейтронов,   выбросило α­частицу.   Какое   ядро образовалось при α­распаде? Определить дефект массы и энергию связи образовавшегося ядра.           Решение.    Реакция α­распада имеет вид 235U → 2 92 4He + 90 231X + γ т. е. образовалось ядро тория 90 231Th;    Дефект массы mTh = 231,02944 а.е.м. Δm = Zm1 1 H + (A − Z)mn − mTh; Δm = 90 × 1,00783 + 141 × 1,00867 − 231,02944 = 1,898 (a. e. м.) = 3,15 × 10−27 (кг). 1 Здесь m1    Энергия связи ядра тория H, mn − массы водорода и нейтрона соответственно. Есв = Δmc2 = 3,15 × 10−27 × 9 × 1016 = 2,84 × 10−10 (Дж) = 1775 (МэВ).    Ответ: Есв = 1775 МэВ. 7. Вычислить дефект массы, энергию связи и удельную энергию связи ядра 8 атома водорода m(1 кислорода m(8 16О. Масса H) = 1,00783 а.е.м.; масса нейтрона mn = 1,00867 а.е.м.; масса атома O) = 15,99492 а.е.м.; Z = 8; А = 16. 16 1 Решение.  Дефект массы Δm ядра определяется по формуле Δm = Zmp + (A − Z)mn − mя. (1)    Формулу (1) можно также записать в виде Δm = Zm1 1 H + (A − Z)mn − ma. (2) где ma − масса атома, дефект массы ядра которого определяется.  Подставляя в (2) числовые данные, получим Δm = 8 × 1,00783 а.е.м. + (16 − 8) × 1,00867 а.е.м. − 15,99492 а.е.м. = 0,13708 а.е.м.    Энергия связи ядра определяется по формуле Есв = с2Δm. (3)    Если дефект массы Δm выражать в а. е. м., а энергию связи Есв в МэВ, то формула (3)  примет вид Есв = 931 × Δm. (4) Подставляя в (4) числовые значения, получим Есв = 931 × 0,13708 = 128 (МэВ).    Удельная энергия связи εсв вычисляется по формуле εсв = Есв/A. (5)    Проводя вычисления, получим εсв = 128/16 = 8 (МэВ).  Ответ: Δm = 0,13708 а. е. м.; Есв = 128 МэВ; εсв = = 8 (МэВ). 6. Определить удельную энергию связи ядра 7 3Li. 5.Итог урока: 1. Каков физический смысл массового числа в модели атомного ядра? (ск нуклонов в ядре) 2.Что называют изотопами хим. элемента? (атомы..).. 3.Как называются изотопы водорода? 4.Что называют дефектом массы? (разность между массой всех нуклонов и массой ядра) 5. Какую энергию называют энергией связи ядра? 6. Энергия связи ядра гелия 27МэВ. Какая энергия необходима для его расщепления на  нуклоны? 7.Какая величина характеризует устойчивостью ядра? 8.Если нуклоны способны притягиваться друг к другу, то почему же все ядра до сих пор не слиплись в одно гигантское ядро? 9.Нарушается ли при образовании ядра закон сохранения массы? 6. Д/з. § 8.1­8.3 упр.28