Урок физики в 9 классе. Тема урока: Строение атома. Опыт Резерфорда.

ПЛАН – КОНСПЕКТ

ОТКРЫТОГО УРОКА ПО ФИЗИКЕ

СТРОЕНИЕ АТОМА. ОПЫТ РЕЗЕРФОРДА.

.

Отыщи всему начало, и ты многое поймёшь

Козьма Прутков

Тема урока: Строение атома. Опыт Резерфорда.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: стандартный урок.

Цель урока: изучить строение атома; рассмотреть фундаментальный опыт Резерфорда.

Задачи:

Образовательные:

• Изучить планетарную модель атома.

• Познакомить учащихся с гипотезой Томсона и фундаментальным опытом Резерфорда.

Развивающая:

• Развивать интеллектуальные и творческие способности учащихся.

Воспитательные:

• Развивать познавательный интерес к предметам.

• Показать значение опытных фактов.

Оборудование: компьютер, проектор для показа набора слайдов: графические задания, портреты ученых, модели атомов Томсона и Резерфорда, Опыт Резерфорда (фрагмент), наглядные пособия.

Ход урока.

1. Подготовительная часть: оргмомент, постановка цели урока.

2. 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.

Ч тобы 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.

Е сли 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.

С хему 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.

П одсчитывая 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.

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

И так, 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)

1. 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?

З

Атом

аполните схему:

Ядро

Электронная оболочка

протоны

нейтроны

1. Самостоятельная работа (4 – 5 мин).

Вариант 1.

1. В состав ядра атома входят следующие частицы:

А) только протоны; В) протоны и электроны;

Б) нейтроны и протоны; Г) нейтроны и электроны.

2. Какой заряд имеют α – частица, β – частица?

А) α - частица – отрицательный, β – частица – положительный;

Б) α- и β- частицы – положительные;

В) α- частица – положительный, β – частица – отрицательный;

Г) α- и β- частицы – отрицательные.

3. Что такое α – излучение?

А) поток положительных ядер атома гелия;

Б) поток электронов;

В) поток нейтральных частиц;

Г) поток электромагнитного излучения

4. Современная модель структуры атома обоснована опытами:

А) по рассеянию α- частиц;

Б) по сжимаемости жидкости;

В) по электризации;

Г) по тепловому расширению.

5. Кто предложил ядерную модель строения атома?

А) Беккерель; В) Кюри;

Б) Томсон; Г) Резерфорд.

6. По современным представлениям атом – это:

А) маленькая копия молекулы вещества;

Б) мельчайшая частица молекулы вещества;

В) однородный положительный шар с вкраплениями электронов;

Г) положительно заряженное ядро, вокруг которого движутся электроны.

7. С помощью опытов Резерфорд установил, что:

А) положительный заряд распределен равномерно по всему объему атома;

Б) положительный заряд сосредоточен в центре атома и имеет малый объем;

В) в состав атома входят электроны;

Г) атом не имеет внутренней структуры.

Вариант 2.

1. С помощью опытов Резерфорд установил, что:

А) положительный заряд распределен равномерно по всему объему атома;

Б) положительный заряд сосредоточен в центре атома и имеет малый объем;

В) в состав атома входят электроны;

Г) атом не имеет внутренней структуры.

2. Какой заряд имеют γ – частица, β – частица?

А) β- частица – положительный, γ- излучение – отрицательный;

Б) β- частица – отрицательный, γ- излучение – не имеет заряда;

В) γ- и β- частицы – положительный;

Г) β – частица не имеет заряда, γ- излучение – положительный.

3. Кто открыл явление радиоактивности?

А) М. Кюри; В) Э. Резерфорд;

Б) ДЖ. Томсон; Г) А. Беккерель.

4. Что такое β – излучение?

А) поток положительных ядер атома гелия;

Б) поток электронов;

В) поток нейтральных частиц;

Г) поток электромагнитного излучения.

5. Из каких частиц состоят ядра атомов?

А) из протонов;

Б) из нейтронов;

В) из протонов и нейтронов;

Г) из протонов, нейтронов и электронов.

6. Что такое γ – излучение?

А) поток положительных ядер атома гелия;

Б) поток электронов;

В) поток нейтральных частиц;

Г) поток электромагнитного излучения.

7.Современная модель структуры атома обоснована опытами:

А) по рассеянию α- частиц; В) по электризации;

Б) по сжимаемости жидкости; Г) по тепловому расширению.

1. Подведение итогов.

Вернемся к эпиграфу урока: «Отыщи всему начало, и ты многое поймёшь». Я думаю, что на сегодняшнем уроке «начало» мы отыскали. А многое понять и узнать нам предстоит на наших следующих уроках.

На волне открытий строения атома поэт Валерий Брюсов в 1922 году написал стихотворение “Мир электрона”, в котором провел аналогию между строением атома и Солнечной системы.

Мир электрона.

Быть может, эти электроны-
Миры, где пять материков,
Искусства, знанья, войны, троны
И память сорока веков.

Еще, быть может, каждый атом -
Вселенная, где сто планет,
Там все, что здесь, в объеме сжатом,
Но так же то, чего здесь нет.

Их меры малы, но все та же
Их бесконечность, как и здесь,
Там скорбь и страсть, как здесь, и даже
Там та же мировая спесь...

Д/з. § 93.

Приложение 1

Тема урока: "Строение атома"

Рабочий лист

1. Демокрит (др. греч.): 2. Модель Дж. Дж. Томсона: «атом» - « ». (дорисуй модель)

3. Планетарная модель атома:

1. -

2. -

4. Заполни схему: «Состав атома».

5.Заполни таблицу:

6. Ответьте на вопрос: Что произойдёт с атомом, если изменить количество электронов?

₁ H⁰ - 1 → ₁H⁺¹ ? _____________________________

₁ H⁰ + 1 → ₁H^-1 ? ____________________________

Частицы, которые получились при отдаче (потере) и принятии (присоединении) и приобрели заряд, называются ионами.

Атомы одного вида, но имеющие разные числа нейтронов (разные массы), называются изотопами.

___________________

1. З акончи предложение:

Если бы не было открыто строение атома, то _______________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________

10.Домашнее задание § 93.

Заполни таблицу:

химические элементы	ядро		Электроны,
	Протоны, p	Нейтроны, n
О
В
Na
Hg
Al

10