Конспект интегрированного урока на тему: "Строение атома"

Интегрированный урок: химия и физика по теме: "Строение атома" (провели Черванева Елена Фёдоровна – учитель химии и Шапорова Юлия Михайловна – учитель физики МБОУ СОШ №32 г. Хабаровска)

Другого ничего в природе нет
ни здесь, ни там, в космических глубинах:
все — от песчинок малых до планет —
из элементов состоит единых.

(С. Щипачёв)

Тип урока: урок изучения нового материала (физика), повторение и обобщение (химия).

Вид урока: интегрированный урок (физика, химия) 8 класс.

Цель урока: изучить строение атома, показать единство законов химии и физики.

Задачи:

Образовательные:

• Изучить планетарную модель атома.

• Познакомить учащихся с гипотезой Томсона и фундаментальным опытом Резерфорда.

• Углубить представления об элементарных частицах атома: электронах, протонах, нейтронах.

Развивающие:

• Продолжить развитие навыков работы с опорным конспектом, таблицами и схемами.

• Развивать интеллектуальные и творческие способности учащихся.

• Развивать познавательный интерес к химии и физики.

Воспитательные:

• Воспитывать умения работать коллективно

• Воспитывать культуру поведения, общения друг с другом в процессе учебной деятельности.

Оборудование: мультимедийные пособия по физике и химии; таблица периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева; бланк опорного конспекта (у каждого учащегося, см. Приложение).

План урока:

1. Повторение материала.

2. Вступительное слово учителя химии, постановка цели урока.

3. Изложение нового материала.

4. Закрепление изученного материала.

5. Подведение итогов. Домашнее задание.

1. Фронтальный опрос проводит учитель физики.

• Как показать на опыте, что электрический заряд можно разделить?

• Имеет ли электрический заряд предел делимости?

• Можно ли разделить элементарный электрический заряд на 4?, 3?, 2?

• Что можно сказать о величине заряда любого заряженного тела?

• Можно ли передать телу заряд величиной 1,6 • 10 ^{– 20} Кл?; 48 •10 ^{– 20} Кл?

2. Учитель химии. Всем известно, что на одну и ту же проблему или какой-либо факт, можно взглянуть с различных точек зрения, что вы порой и делаете, даже не подозревая об этом, на уроках химии, физики, биологии, географии. Сегодня мы решили объединить уроки химии и физики, чтобы раскрыть строение одной очень маленькой частички - атома. Слово “атом” придумал очень давно более 2500 лет назад древнегреческий философ Демокрит. С греческого “атом” переводится как “неделимый”. Так ли это?

3. Учитель физики. 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, в то время ничего о внутреннем строении атома не было известно.

Понятие атома существует уже по край ней мере 25 столетий.

        Мнение Демокрита на строение атома  (460 – 370 гг. до нашей эры) – происходил из богатого и знаменитого рода в  Северной Греции. Все доставшиеся в наследство деньги он потратил на путешествия, где приобрел обширные знания. Горожане признали его мудрецом.        Демокрит был убежденным атомистом. Основные элементы его картины природы таковы:

- все тела состоят из атомов, которые неделимы и имеют неизменную форму; - число атомов бесконечно, число различных типов атомов  тоже бесконечно;

-атомы обладают различными выступами, углублениями, крючками, что позволяет им образовывать устойчивые соединения;

-атомы находятся в постоянном движении.

В России  теорию о мельчайших частицах вещества развивал Михаил Васильевич Ломоносов. Различая два вида частиц материи, он дает им названия  «элементы» - атомы и «корпускулы» - молекулы.

 « Элемент есть часть тела , не состоящая из каких-либо других частиц, а «корпускула» есть собрание элементов в одну большую массу»

Так прозвучала мысль о том, что молекула состоит из атомов.

         Однако к концу 19-го века появляются неопровержимые факты, которые свидетельствуют о сложном строении атома. Наиболее серьезный удар по привычным представлениям об атомах нанесло открытие электрона – частицы, входящей в состав атома и последовавшая после этого первая попытка создания модели атома.

         Итак, Джозеф Джон Томсон.

Учащийся. (Делает небольшое сообщение о модели атома, предложенной английским физиком Дж. Дж. Томсоном)

“Атом” в переводе с греческого - неделимый. Но 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. Предполагалось, что их очень много. В целом атом электрически нейтрален. Для устойчивости атома необходимо, чтобы электроны располагались концентрическими слоями, в каждом слое определенное число электронов. Томсон с помощью данной модели объяснил ряд физических явлений. Например, хорошая проводимость металлов объяснялась тем, что атомы металлов легко теряют часть электронов.

Первая модель атома сыграла положительную роль: в дальнейшем была использована верная идея о слоях электронов в атоме, о потере электронов атомами. Однако скоро обнаружилось несоответствие модели реальной действительности. В частности, модель атома Томсона оказалась в противоречии с результатами опыта Резерфорда”.

Учитель физики. Чтобы проверить гипотезу Дж. Дж. Томсона необходимо провести эксперимент. (Просматривается фрагмент об опыте Э.Резерфорда).

“В 1909 - 1911 гг. Резерфорд экспериментально доказал, что у атомов есть ядра. В мае 1911 г. на страницах лондонского “философского журнала” он изложил результаты экспериментальных и теоретических поисков в области строения атома. Ядро занимает в атоме ничтожную часть объема, оно положительно заряжено, и в нем сосредоточена почти вся масса атома, так как электроны по сравнению с атомом очень легкие частицы. Электроны движутся вокруг ядра.

Альфа-частицы от радиоактивного источника, пройдя через диафрагму, попадают на тонкую фольгу из золота. Она имеет толщину около микрона, т.е. состоит приблизительно из 3000 атомных слоев. Большая часть альфа-частиц легко проходит через фольгу, мало отклоняясь. Но некоторые, редкие альфа-частицы отклоняются на значительные углы и даже на углы, близкие к 180°, т.е. отбрасываются назад.

Результаты опыта можно объяснить следующим образом. Альфа-частицы, проходя через фольгу, проходят сквозь атомы золота. Это возможно потому, что легкие электроны почти не влияют на движение тяжелой альфа-частицы. Так как они в большинстве случаев отклоняются на малые углы, атомы в большей части своего объема заполнены электронами и лишь небольшую их часть занимает положительно заряженное вещество. Эта центральная часть атома получила название ядра. 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”.

Учитель химии.

Из каких элементарных частиц состоит атом? Давайте вспомним.

Он бежит по проводам,

Он бывает тут и там.

Свет зажёг, нагрел утюг

…….наш лучший друг.

Если в атом он попал-

То, считай, почти пропал:

Он с утра и до утра носится вокруг ядра ( электрон)

Зарядом я похвастать не могу,

А потому сижу в ядре и ни гу-гу.

А то ещё подумают шпион…

А я нейтральный и зовусь……. (нейтрон)

Очень положительный,

С массою внушительной.

А таких, как он, отряд

Создаёт в ядре заряд,

Лучший друг его нейтрон…

Догадались? Он …! (протон)

Таким образом, известно точно, из каких частиц состоит атом (1 ученик на доске, ребята - в тетради составляют схему-таблицу строения атома).

Учитель химии. Строение всех атомов зашифровано в периодической системе химических элементов. Порядковый номер химического элемента показывает заряд ядра атома Z , этот заряд численно равен числу протонов в ядре атома; т.к. атом в целом нейтральная частица, то число протонов равно числу электронов в оболочке атома. Чтобы вычислить число нейтронов в ядре из округлённого значения

относительной атомной массы вычитаем заряд ядра: n⁰ = Ar – p⁺

заполняем таблицу, пользуясь ПСХЭ , вместе с учащимися:

Химические элементы	ядро		оболочка
	p+	n0	e
Zn	30	35	30
Mn	25	30	25
Hg	80	121	80
Fe	26	30	26
Ag	47	61	47

Когда из элементарных частиц мы начинаем «конструировать» атомы, то придётся

Собрать, сколько надо, частиц всех сортов,

И атом, пожалуйста, вот он, готов!

Но в общее дело их вклады неравны…

Так, кто же из этих частиц самый главный?

Пузатый протон, флегматичный нейтрон,

А может быть, юркий малец электрон?

Если для нас самое главное хим. свойства вещества, то самыми важными являются электроны. Но атом должен быть элекроотрицательным. Значит, сколько электронов - столько и протонов. И все атомы, у которых одинаковое число протонов, считаются атомами одного и того же хим. элемента: хим. свойства у них тоже одинаковые. Значит, каждый элемент состоит из атомов с одинаковым зарядом ядра. А зачем же тогда нужны нейтроны? Нейтроны утяжеляя ядро атома, придают ему больше прочности. При этом в ядре атома одного и того же хим. элемента может содержаться разное число нейтронов. О чем идёт речь? Что такое изотопы?

( Разновидности атомов одного и того же хим. элемента с одинаковым числом протонов и разным числом нейтронов или одинаковым зарядом ядра и разной массой.)

Так какая же из частиц самая главная в атоме?

4. Закрепление изученного материала

а) фронтальный опрос:

Учитель химии: Где сосредоточена масса атома?

Ученики: В ядре атома.

Учитель химии: Что собой представляет масса атома?

Ученики: Сумму протонов и нейтронов.

Учитель химии: Чему равно число протонов?

Ученики: Порядковому номеру.

Учитель химии: Как найти число нейтронов?

Ученики: От относительной атомной массы отнять число протонов.

Учитель химии: Какой заряд имеет атом?

Ученики: Атом имеет заряд 0, т.е. электронейтрален.

Учитель химии: Почему?

Ученик: количество электронов равно количеству протонов

• Чем отличаются протоны и электроны?

• Чем отличаются протоны и нейтроны?

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?

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

2. Вывод по уроку. Что узнали? Чему научились? С какой бы точки зрения, химической или физической, мы не рассматривали мир, он един и в нём действуют одинаковые законы.

Подведение итогов: (выставляем оценки, благодарим активных учащихся, ребят, подготовивших интересные сообщения.)

7. Домашнее задание:

по физике: §30;

по химии: §6,7

Предлагаем ребятам по желанию творческое задание (записано на доске):

1. Используя изученные на уроке термины: атом, ядро, оболочка, протон, нейтрон, электрон; фамилии ученых: Томсон, Резерфорд, составить кроссворд.

2. Сочинить историю в любом жанре (сказка, басня, детектив и т.д.) по теме: «Приключения атома».

Тема урока: "Строение атома"

опорный конспект

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

3. Планетарная модель атома:

1. - ;

2. - ;

4. Заполни схему: «Состав атома».

1. химические элементы	ядро		Электроны,
   	Протоны, p+	Нейтроны, n0
   Zn
   Mn
   Hg
   Fe
   Ag

   Заполни таблицу:

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

_________________________________________________________________________________

7. Как называются положительные и отрицательные ионы? Как образуются положительные и отрицательные ионы?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Фамилия, имя______________________________________

8. Тест

Вариант 1

1. В состав ядра атома углерода входят 6 протонов. Выберите правильные утверждения.

А. В состав ядра атома углерода входят 6 нейтронов.

Б. В состав ядра атома углерода входят 6 электронов.

В. Если атом углерода потеряет четыре электрона, он превратится в ион С^+4.

Г. Относительная атомная масса углерода равна 6.

2. Может ли атом водорода лишиться заряда равного 1,5 заряда электрона? Почему?__________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

3. Атом хлора принял один электрон. Как называется полученная частица? Чему равен её заряд?____________________________________________________________

__________________________________________________________________________

4. В ядре атома мышьяка 75 частиц, из них 33 протона. Сколько нейтронов в ядре и сколько электронов обращается вокруг ядра этого атома?

__________________________________________________________________________

5. В каком из ниже приведённых случаев можно утверждать, что мы имеем дело с двумя атомами одного и того же химического элемента:

а) в ядрах атомов одинаковое число частиц;

б) в ядрах атомов одинаковое число протонов;

в) в ядрах атомов одинаковое число нейтронов.

8. Выводы:

1. Рефлексия. Закончи предложение:

Если бы не было открыто строение атома, то

Фамилия, имя___________________________________

Тест

Вариант 2

1. В атоме кремния 14 электронов. Выберите правильные утверждения.

А. В ядре атома кремния 28 нейтронов.

Б. В ядре атома кремния 14 протонов.

В. Масса положительного иона кремния Si⁺⁴ больше массы атома кремния Si⁰

Г. Относительная атомная масса кремния равна 14.

2. Существуют ли атомные ядра с зарядом меньшим, чем у одного протона? Почему?

__________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

3. В ядре атома золота 197 частиц. Вокруг ядра обращаются 79 электронов. Сколько в ядре этого атома нейтронов и протонов?

__________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

4. В результате трения стеклянной палочки о шёлк ей сообщён положительный заряд. Объясните, все ли атомы, из которых состоит заряженная палочка, нейтральны. Почему? Изменилась ли масса стеклянной палочки после сообщения ей положительного заряда? Как? Почему?

__________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

8. Выводы:

1. Рефлексия. Закончи предложение:

Если бы не было открыто строение атома, то _______________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________

9