Интегрированный урок по физике и химии." Строение атома. Объяснение электрических явлений"

МБОУ СОШ № 60 г. Пензы

Коклюшкина Ольга Петровна, учитель физики

высшей квалификационной категории

Предмет : физика и химия

Тема :« Строение атома. Объяснение электрических явлений»

Класс- 8

Продолжительность занятия -2 учебных часа.

Тип урока: урок формирования новых знаний.

Форма урока: проблемный урок (урок-исследование)

Структура урока:  организационный этап, этап постановки цели, этап оперирования знаниями и способами деятельности в стандартных и нестандартных ситуациях, этап подведения итогов и формулирования выводов.

Цель урока - более глубокое усвоение знаний, высокий уровень обобщения, систематизации знаний учащихся о строении атома. Погружение в мир электрических явлений, с химической точки зрения.

Планируемые образовательные результаты (Предметные .Метапредметные . Личностные) :

• образовательные: обобщить знания полученные на уроке химии для формирования целостного представления об атоме, познакомить со строением атома; способствовать развитию знания об атоме, пробудить у учащихся интерес к изучению предпосылок к открытию конкретных явлений ,закрепит знания об электризации тел, вспомнить опыты свидетельствующие о сложном строении атома; активизировать познавательную активность.

• воспитательные: воспитывать общую культуру, эстетическое восприятие окружающего; создать условия для реальной самооценки учащихся, реализации его как личности.

• развивающие: развивать пространственное мышление, умение классифицировать, выявлять связи, формулировать выводы; развивать коммуникативные навыки при работе в группах, развивать познавательный интерес; развивать умение объяснять особенности:, закономерности:, анализировать:, сопоставлять:, сравнивать.

Решаемые учебные проблемы: отработка элементов дедуктивного метода познания. Развитие эмоций учащихся путем создания в ходе урока состояния удивления, занимательности, парадоксальности. Повышение ИКТ-компетентности учащихся.

Медиаресурс: образовательные интернет – ресурсы:

http://school-collection.edu.ru/ - единая коллекция ЦОР; http://fcior.edu.ru/ - Федеральный центр информационно-образовательных ресурсов.

Оборудование: интерактивная доска, проектор, компьютер , презентация..

.. Урок имеет самые большие возможности интеграции и реализации межпредметных связей ,т.к. интегрированные уроки — один из путей реализации ФГОС  ООО .

Данный урок проводятся при изучении крупных тем программы или в конце учебной четверти, года (итоговый урок). На уроке выполнятся большая проектная (исследовательская работа). На таких уроках выигрывает каждый: и химик, и физик, и, в первую очередь сам обучающийся, которому предоставляется возможность проявить свои знания в целостном подходе к окружающему миру.

Методическое назначение средств ИКТ: Повышение интереса учащихся к обучению, усиление обучающего эффекта, увеличение плотности урока и объёма предъявляемой информации.

ХОД УРОКА:

общие законы

химия -----физика

природа

Учитель физики. Сегодня на необычном уроке химии и физики мы на примере строения атома покажем, что между физикой и химией существуют перекрёстки, которые можно и нужно уметь объяснять на основе общих законов природы.

Учитель физики. Что называют электризацией? Что вам известно об электризации?

Обучающиеся. Тела, состоящие из различных веществ, могут быть наэлектризованы, т.е. приобрести электрический заряд

Учитель физики. Каждому ли телу можно сообщить заряд любого знака?

Обучающиеся. Да.

Учитель физики. Откуда берутся электрические заряды? Каковы ваши предположения?

Обучающиеся. Возможно, атом имеет сложное строение.

Учитель физики. Заряд любого тела связан с зарядом электрона, а, значит, электроны должны быть в любом теле. Но все тела состоят из атомов и молекул. В состав, каких же частиц входят электроны?

Учитель физики. Тема урока «Строение атома. Объяснение электрических явлений». «Мыслящий ум не чувствует себя счастливым, пока ему не удастся связать воедино разрозненные факты, им наблюдаемые». Д. Хевеши.

Как устроен мир? Казалось бы тривиальный, почти детский вопрос. А ответ на него люди ищут более 2 тысяч лет. Сегодня на уроке мы постараемся объединить многочисленные сведения из химии, физики, для того, чтобы хотя бы в общих чертах представлять себе как устроен мир, в котором мы живём.

Вопрос о том, какое место в веществе занимают электрические заряды и какую роль в строении вещества они играют, долгое время оставался неясным. Во второй половине 19 века было открыто много явлений, указывающих на сложное строение атома.

Учитель химии.

1.Возможность проведения химических реакций; образование молекул из атомов, перестройка молекул при химических реакциях - доказательство, что между атомами действуют силы притяжения, следовательно, в атомах присутствуют разноименные электрические заряды. 2. Работы Д.И. Менделеева в 1869 г наглядно выявили периодичность свойств химических элементов, которую можно было объяснить только повторяемостью комбинаций в расположение электрических зарядов внутри атомов. 3.Открытые М. Фарадеем законы электролиза, показали, что в веществе должны находится неделимые эл. заряды, которые, по-видимому, одинаковые для всех атомов.

Учитель физики. Французский ученый А. Беккерель в 1896 г. установил, что урановые руды создают излучение, имеющее сложный состав, а позднее английский ученый Э.Резерфорд доказал, что оно состоит из 3 видов лучей, получивших название положительно заряженные (α-частицы – ядра гелия), отрицательно заряженные (β-частицы – электроны) и нейтральные (γ-частицы – кванты коротковолнового электромагнитного излучения). Магнитное поле позволяет разделить эти частицы.

1897г английский физик Томсон экспериментально доказал существование мельчайшей частицы, которая в 2000 раз меньше атома. Он определил массу и заряд электрона. Определил заряд и массу отдельного «атома электричества». Одни и те же открытия помогали и физикам и химикам одновременно, т.к. между явлениями природы существуют объективные связи.

Учитель физики. Мы с вами люди 21 века, сейчас уже многое знаем об атоме. Стоит ещё раз рассмотреть в историческом плане, кто из ученых ближе всего подошёл к разгадке строения атома. Рассмотрим следующие модели атомов.

Модели атомов / ресурс/ http://school-collection.edu.ru/ - единая коллекция ЦОР,http://fcior.edu.ru/ - Федеральный центр информационно-образовательных ресурсов

1. атом по Дальтону

2. атом по Томсону

3. атом по Резерфорду-Бору

Учитель физики. Как распределен внутри атома положительный заряд и как в нем расположены электроны. Но ведь для этого надо проникнуть внутрь атома! Разве это возможно? Чтобы проникнуть внутрь атома, нужны частицы таких же или меньших размеров. Такие частицы и были обнаружены при изучении явления радиоактивности. Их назвали α,β,γ-частицами.

Учитель физики. Какие частицы вы выбрали бы в качестве снарядов для проникновения в атом? Обоснуйте свой выбор.

Учитель физики. Чтобы узнать, как внутри атома распределен электрический заряд, нужны заряженные частицы. Электроны имеют очень маленькую по сравнению с атомом массу. А масса α – частиц примерно такая же, как у самых легких атомов. Поэтому в качестве снарядов были выбраны α – частицы.

Атом по Резерфорду. Резерфорд поставил опыт по зондированию атома α-частицами. Цель: исследовать распределение «+» заряда и массы внутри ядра.

Результат: «Это столь же невероятно, как если бы мы стреляли из пушки по листу папиросной бумаги, а снаряды отскакивали назад». 1 частица из 8000 отскакивала назад.

Выводы:

• m ядра ≈ 99,4 % m атома

• R ядра

• R ядра ῀ 10¯¹⁵м

• R атома ῀ 10¯¹0м

• q ядра =z*|e|

• планетарная модель атома

Учитель физики. Оставался открытым вопрос о количестве электронов в атоме и о том, что же представляет собой ядро атома. Для решения последнего вопроса потребовалось ещё 20 лет новых исследований и поисков. В середине 1930-х независимо друг от друга советский физик Д.Д. Иваненко и немецкий физик В. Гейзенберг выдвинули гипотезу, что атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. В 1932 Г Чедвик, англ. ученый, обнаружил частицы, которые отличаются от протонов электрическими свойствами, но очень близки к ним по массе и размеру. Он назвал эти частицы нейтронами. Т. о., ядра атомов тоже оказались делимыми. Они состоят из протонов и нейтронов, которые связаны между собой мощным ядерным взаимодействием. Пройдут годы, прежде чем появилась внутренне согласованная – квантовая – теория строения атома. Эта теория развивается до сих пор, а экспериментальная физика помогает ученым совершенствовать модель атома.

Учитель химии. Модель атома .Заполняется таблица.

Частица и её обозначение	Масса	Заряд	Примечание	Входит в состав ядра атома
Протон
Нейтрон
Электрон

qядра =+ Ze q элекронов=- Ze

Проектная работа по изготовлению бумажных моделей различных химических элементов. Моделируют различные химические элементы, изотопы, ионы, ведут беседу о распределении электронов на уровни и подуровни.

Учитель физики. Давайте устроим «Электрический театр», в котором плясать будут необычные танцоры - клоуны, лягушки, изящные балерины различных цветов и видов. Для этого возьмите кусок оргстекла; фигурки танцоров, изготовленных из обычной бумаги и фольги; комочек бумаги или сухую тряпочку.

Что надо уметь объяснять?

Явление	Объяснение
Тело электрически нейтрально.	Сумма всех отрицательных зарядов в теле равна по абсолютному значению сумме всех положительных зарядов и тело в целом не имеет заряда. Оно электрически нейтрально.
Электриза-ция тел трением: тело заряжено положительно (отрицательно).	У тела имеется избыток электронов (недостаток).
При электризации трением два тела заряжаются равными по модулю и противоположными по знаку зарядами.	Благодаря контакту одно тело теряет электроны, а другое их же приобретает. Поэтому на одном теле появляется избыток электронов (отрицательный заряд), а на другом - недостаток (положительный заряд).
Как объясняется явление электростатической индукции? (лат. "индукцио"– наведение). 4а Объяснение механизма притяжения к наэлектризованному телу только проводящих незаряженных тел 4б Объяснение механизма притяжения к наэлектризованному телу незаряженных диэлектриков	Выясним механизм притяжения к оргстеклу фигурок вырезанных из фольги. Дело в том, что в фольге есть свободные электроны. Как только фольга окажется в электрическом поле, электроны придут в движение под действием сил поля. Так как оргстекло заряжено положительно, то электроны перейдут на тот конец фигурки, который расположен ближе к оргстеклу. Эта часть фигурки окажется заряженной отрицательно, а на противоположной части фигурки будет недостаток электронов, и эта часть окажется заряженной положительно. Отрицательно заряженная часть фигурки ближе к оргстеклу, поэтому фигурка притянется к ней. Выясним механизм притяжения к оргстеклу фигурок вырезанных из бумаги. Бумага является диэлектриком. Под действием внешнего электрического поля, в данном случае поля заряженной пластинки, диэлектрики поляризуются. Это означает, что центры распределения положительных и отрицательных зарядов в их молекулах (или атомов) смещаются в противоположные стороны. Такая молекула, имеющая два электрических полюса, называется диполем , а воображаемая линия , соединяющая ее полюсы ,-осью диполя. В поляризованном диэлектрике оси диполей ориентированы вдоль линий действия сил внешнего поля. В результате такой ориентации на более близкой к заряженной пластинке кусочков бумаги появляется связанный заряд, противоположный по знаку заряду пластинки. Благодаря этому и возникает притяжение между пластинкой и диэлектриком (несмотря на то, что бумага в целом нейтральна)
Как объясняется существование в природе проводников и диэлектриков?	В проводниках некоторые электроны слабо связаны с ядром атома и могут перемещаться от атома к атому. Такие электроны называются свободными. Именно они обеспечивают перенос заряда (проводимость). В диэлектриках практически нет свободных электронов, некому переносить заряд, следовательно, практически нет проводимости.
Момент касания тел.	Фигурки из фольги. Когда фигурка коснется пластинки, то часть электронов с неё перейдет на положительно заряженную пластинку. На фигурке останется положительный заряд. Фигурки из бумаги. Кусочки бумаги будут притягиваться к ней, образуя цепочки. Представьте, что маленькие кусочки – молекулы. Когда такие «молекулы» приближаются к положительно заряженному телу, электроны смещаются в направлении этого тела, не покидая своих «молекул». Внутри «молекул» возникают индуцированные заряды, при этом вся «молекула» остается электрически нейтральной. Положительные заряды отталкиваются, а отрицательные – притягиваются к положительно заряженному телу. «Молекулы» образуют цепочки благодаря взаимодействию, возникающему между отдельными зарядами. После соприкосновения бумажка заряжена одноименным знаком с пластинкой и отталкивается.

Вывод. Сегодня у нас был не совсем обычный урок. Урок, на котором мы изучили, обобщили и закрепили знания о строении атома с двух сторон химии и физики. Объяснили электрические явления особенностей строения атома, используя законы природы. Действительно, удивительное рядом. Надо любить, уважать и знать окружающий нас мир. Границ научному познанию и предсказанию предвидеть невозможно.

Всем спасибо за урок!

В ходе урока заполняется обучающимися таблица

ФИ_____________________________

общие законы

химия-----физика

природа

1.Тема урока________________________________________________________________

2.Модели атомов.

Атом по Дальтону	Атом по Томсону
Атом по Резерфорду-Бору

3.Заполни таблицу по химии.

Частица и её обозначение	Масса, а.е.м.	Масса, кг	заряд	Заряд, Кл.	Примечание	Входит в ядро атома

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

1. Объяснение электрических явлений.

Что надо уметь объяснять, опираясь на строение атома?

Явление	Объяснение
Тело электрически нейтрально
Тело заряжено отрицательно (положительно)
Электризация тел трением
Изменится ли общий заряд тел при электризации?
Как объясняется существование в природе проводников и диэлектриков?
Как объясняется явление электростатической индукции?

5 Выполните тестовое задание.

6. Сделайте общий вывод:____________________________________________

Выполни тестовое задание. Электронно-ионная теория. 1 блок заданий

А.	Атомы кальция …
Б.	Атомы серы …
В.	Атомы натрия …
Г.	Атомы хлора …
Д.	Атомы фосфора …
1.	Принимают 2eˉ
2.	Отдают 1eˉ
3.	Отдают 2eˉ
4.	Принимают 3eˉ
5.	Принимают 1eˉ

2 блок заданий

А.	Движутся вокруг ядра атома –
Б.	Являются отрицательно заряженными частицами –
В.	Являются положительно заряженными частицами –
Г.	Являются незаряженными частицами –
Д.	Образуются при электризации –
1.	нейтроны.
2.	протоны.
3.	электроны.
4.	ионы.

3 блок заданий

А.	Все тела поддаются электризации потому, что …
Б.	При электризации масса тел почти не изменяется потому, что …
В.	Слабая связь электронов с ядром атома подтверждается тем, что …
1.	протоны и нейтроны образуют ядро атома.
2.	электроны имеются в любых атомах.
3.	только электроны одного тела могут переходить к другому телу.
4.	электрон гораздо легче ядра атома.

4 блок заданий

А.	Стекло, потертое о шелк, заряжается положительно, так как …
Б.	Шелк, потертый о стекло, заряжается отрицательно, так как …
В.	При электризации тела заряжаются всегда разноименно потому, что …
1.	только электроны одного тела могут переходить к другому телу.
2.	в первом теле электронов становится больше, чем протонов.
3.	из атомов и молекул образуются ионы.
4.	в первом теле протонов становится больше, чем электронов.

5 блок заданий

А.	К⁺
Б.	К⁰
В.	Clˉ
Г.	Cl⁺
Д.	Ca²⁺
1.	Катион кальция
2.	Атом хлора
3.	Анион хлора.
4.	Катион калия
5.	Атом калия

Ответы: А3 Б1 В2 Г1Д4
А3 Б3 В2 Г1 Д4
А2 Б4 В3
А4 Б2 В1
А4Б5 В4 Г2 Д1

Задание из ЕГЭ ПО ФИЗИКЕ.

1. Какая из строчек таблицы правильно отражает структуру ядра ⁴⁸ Са

р-число протонов	n-число нейтронов
48	68
48	20
20	48
20	28

2. Состоящее из 2х соприкасающихся частей А и В незаряженное тело внесли в электрическое поле положительного заряда Затем эти части тела раздвинули .какими электрическими зарядами будут обладать эти части после разделения?

1. А- ПОЛОЖИТЕЛЬНО, В- ОТРИЦАТЕЛЬНО

2. А- ОТРИЦАТЕЛЬНО, В- ПОЛОЖИТЕЛЬНО

3. А и В ОСТАНУТСЯ НЕЙТРАЛЬНЫМИ

4. . А и В ОТРИЦАТЕЛЬНЫ