Разработка урока по физике на тему: "Открытие протона и нейтрона"

Открытие протона и нейтрона.

Цели урока: в результате урока учащиеся должны знать характеристики протона и нейтрона, строение ядра.               Воспитание чувства уверенности в своих знаниях, самодисциплины. Развитие умения находить необходимую информацию, ориентироваться в материале. Отработка навыка сосредотачиваться на вопросе, концентрировать внимание.

Ход урока

1.  Орг момент
2. Актуализация знаний – подготовка к основному этапу усвоения учебного материала.

   Одна группа выполняет самостоятельную работу в виде карточек, другая в виде тестов

 Третья отвечает устно

Вопросно – ответная беседа по пункту 55 - 57

1.Какое открытие в  1896 г сделал Беккерель? ( он обнаружил, что уран самопроизвольно излучает неизвестные невидимые лучи)

2.Как называют способность атомов некоторых хим.  элементов самопроизвольному излучению? (явл радиоактивностью)

3.Как были названы частицы входящие в состав радиоактивного излучения? ( альфа-положит, бетта- отриц, гамма-нейтр. частицы)

4. О чем свидетельствовало  явление радиоактивности? ( что атомы вещества имеют сложный состав)

5. Что представлял собой атом согласно модели, предложенной Томсоном?

6. А Резерфордом?

7 Альфа-распад - характерен для ядер тяжелых элементов. Пример:

При альфа-распаде ядро атома испускает два протона и два нейтрона, связанные в ядро атома гелия 42Н, т.е. альфа-частица по массе и заряду аналогична ядру атома гелия.

Таким образом, в результате альфа-распада образуется атом элемента, смещенный на два места от исходного радиоактивного элемента к началу периодической системы И.Д. Менделеева.

Бета-распад (в-распад) - это процесс превращения в ядре атома протона в нейтрон или нейтрона в протон с выбросом бета-частиц,с поглощение одним из протонов ядра атома электрона с ближайшей орбиты. При этом заряд ядра уменьшится на единицу.

Таким образом, в результате бета-распада образуется атом элемента, смещенный на одно место от исходного радиоактивного элемента к концу периодической системы И.Д. Менделеева.

Приведем примеры таких распадов.

1)  α-распад

Правило смещения Содди для α-распада:

.

Пример:

.

В результате α-распада элемент смещается на 2 клетки к началу таблицы Менделеева, массовое число дочернего ядра уменьшается на 4.

        2)   β-распад

Правило смещения Содди для -распада:

Пример:

3. Изучение нового материала.

ОТКРЫТИЕ ПРОТОНА

В 1913 г. Э. Резерфорд выдвинул гипотезу, что одной из частиц, входящих в ядро атома любого химического элемента должно быть ядро атома водорода, т.к. было известно, что массы атомов химических элементов превышают массу атома водорода в целое число раз.

Резерфорд поставил опыт по исследованию взаимодействия альфа-частиц с ядрами атома азота. В результате взаимодействия из ядра атома азота вылетала частица, которую Резерфорд назвал протоном и предположил, что это ядро атома водорода.
Позднее с помощью камеры Вильсона было доказано, что эта частица действительно является ядром атома водорода.

Условное обозначение протона:

- масса протона равна 1а.е.м. и в 1836 раз больше массы электрона
- заряд протона является положительным и равен 1э.э.з., т.е. равен по модулю заряду электрона
- протон стабилен
- физическое представление: напоминает облако с размытой границей, состоящее из рождающихся и аннигилирующих частиц

ОТКРЫТИЕ НЕЙТРОНА

  В 1920 г. Резерфорд высказал предположение, что должна существовать частица массой, равной массе протона, но не имеющая электрического заряда. Однако, обнаружить такую частицу Резерфорду не удалось.

  В 1932г английский ученый Дж. Чедвик выдвинул гипотезу о существовании нейтральных частиц, близких по размерам и массе к протонам. Эти частицы он назвал нейтронами. При прохождении через вещество нейтроны не теряют энергию на ионизацию атомов вещества, поэтому имеют огромную проникающую способность. Масса нейтрона чуть больше массы протона (примерно на 2,5 массы электрона).

Работа с плакатом

Условное обозначение нейтрона:

Свойства нейтрона:

Частица нестабильная

Заряд отсутствует

Масса примерно 1,0067 а.е.м.

Не ионизирует воздух

В среднем за 15 минут свободный нейтрон распадается на протон, электрон и электронное антинейтрино - частицу, не имеющую ни заряда, ни массы. Нейтроны могут быть использованы как "снаряды" в реакциях превращения одних ядер в другие.

О ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦАХ

Из 100 нуклонов во Вселенной, 87 являются протонами и 13 — нейтронами ( входят в состав ядер гелия). Для обеспечения общей нейтральности вещества число протонов и электронов должно быть одинаково. Плотность наблюдаемой массы Вселенной, которая состоит в основном из нуклонов, известна - один нуклон на 0,4 кубического метра. Зная радиус наблюдаемой Вселенной - 13,7 млрд световых лет, можно подсчитать, что число электронов в этом объёме составляет ~10 в степени 80.
___

Нейтрон - английское слово, которое произошло от латинского "neuter", что в переводе означает "ни тот, ни другой". Открыл нейтрон английский физик Чедвик в 1932 г. Благодаря нейтрону получила свое название нейтронная бомба - та, которая "великодушно относится" к зданиям, то есть не разрушает их

Индивидуальное задание: прочитать 4 и 5 абзацы на стр. 193 (§59)

Обсуждение результатов опыта по рис. 141 (§59):

-Какой след оставляли α- частицы, не испытывающие соударение с ядрами атомов азота?

- Что произошло в точке раздвоения?

-  Ядра каких атомов образовались в результате соударения α- частиц с ядром азота?

- Какой трек принадлежит протону?

- Запишите ядерную реакцию взаимодействия ядра азота с α- частицей. Какие законы сохранения выполняются при записи этой реакции?

Работа в парах:  запишите основные характеристики протона (используйте §59)

Ядерный символ –

Заряд –

Масса-

Свойства – отклоняется в электрическом и магнитном поле.

Исследования были продолжены.

Индивидуальное задание.

Прочитайте последний абзац  §59 и скажите, какое предположение относительно состава ядра было сделано Резерфордом?

В 1920 году Резерфорд высказывает еще одно предположение: в состав ядра должны входить нейтральные частицы с массой приблизительно равной массе протона.

На чем основано данное предположение? Ответ  найдите в первой части §60.

Исторические сведения.

В 1930 г. При облучении бериллия α- частицами немецкие ученые Боте и Беккер обнаружили новое излучение, обладающее большой проникающей способностью.

Исследования продолжили Ирен и Фредерик Жолио-Кюри и обнаружили, что неизвестное излучение проходит через очень толстые свинцовые перегородки, которые непроницаемы для ¥-лучей, а если на пути поставить парафиновую перегородку, то она становится источником быстродвижущихся протонов.

В 1932 г. Ученик Резерфорда английский ученый Джеймс Чедвик понял, что неизвестное излучение – это поток нейтронов. Экспериментально проверил это предположение и сообщил об открытии нейтрона.

Работа в парах:  запишите основные характеристики нейтрона (используйте §60)

Ядерный символ –

Заряд –

Масса-

Свойства – не отклоняется в электрическом и магнитном поле, обладает высокой проникающей способностью.

Напишите реакцию, происходящую при бомбардировке 9 4Ве  α- частицами и сопровождающуюся выделением нейтронов.

Нейтрон – нестабильная частица: свободный нейтрон за время приблизительно равное 15 мин. Распадается на протон, электрон и нейтрино- частицу, лишенную массы покоя.

Идея о строении атомных ядер принадлежит русскому ученому Д.Д.Иваненко и немецкому физику В.Гейзенбергу. В 1932 г. Они сформулировали гипотезу о протонно-нейтронном строении ядра.

Число протонов в ядре –Z – зарядовое число (порядковый номер в таблице Менделеева);

Число нейтронов – N,

Суммарное число протонов и нейтронов – А – массовое число (округленная до целого числа относительная атомная масса в таблице Менделеева).

А= Z+ N;  N=А- Z; Zр= Zе

Ядерные частицы назвали нуклонами.

Например. Азот       714 N   А=14, Z=7, N=7

                     Литий       3 7 Li   А=7, Z=3, N=4

Изотопы разновидности данного химического элемента : Z- одинаковые, А и N – разные.

Например. Ядро водорода  11Н  Z=1, А=1, N=0,

Ядро тяжелого водорода  - дейтрон12Н   Z=1, А=1, N=1

Ядро  более тяжелого водорода  - тритий 13Н   Z=1, А=1, N=2, он β-радиоактивен.

Легкие ядра содержат  Zр= Nn,

Тяжелые ядра N>Z,

Если N> >Z,ядро – неустойчивое(радиоактивное).

Фронтальная беседа.

-Какие известные вам силы действуют в ядре между протонами? Протонами и нейтронами? Нейтронами?

Могли ли существовать ядра при наличии только электростатического отталкивания протонов и гравитационного притяжения?

Между нуклонами в ядре действуют особые силы притяжения – ядерные силы – «богатырь с короткими руками».

Индивидуальное задание: прочитайте последний абзац §64 и назовите особенности ядерных сил.

Свойства ядерных сил: 1. Это силы притяжения,

1. В 100 раз > электростатических сил,
2. Не зависят от наличия заряда,
3. Короткодействующие, заметны на расстоянии 10-15м,
4. Взаимодействует ограниченное число нуклонов.

4. Закрепление и применение полученных знаний.

- Сколько нуклонов содержат ядра меди, серебра, свинца.

- Назовите химический элемент, в атомном ядре которого содержатся нуклоны:

А) 7р + 7n, Б) 18р + 22n, В) 33р + 42n, Г) 84р + 126n

- Какие частицы возникают в результате следующих ядерных реакций?

714 N +01 n→105 В+ ?    714 N+  24Не→ 817О+ ?

5. Итоги урока.

6. Домашнее задание§59-60, упр.44,45