Тема уроку: Будова атома. Досвід Резерфорда.
Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.
Вид уроку: стандартний урок.
Мета уроку: вивчити будову атома; розглянути фундаментальний досвід Резерфорда.
- Вивчити планетарну модель атома.
- Ознайомити учнів з гіпотезою Томсона і фундаментальним досвідом Резерфорда.
- Розвивати інтелектуальні та творчі здібності учнів.
- Розвивати пізнавальний інтерес до предметів.
- Показати значення досвідчених фактів.
Обладнання: комп'ютер, проектор для показу набору слайдів: графічні завдання, портрети вчених, моделі атомів Томсона і Резерфорда, Досвід Резерфорда (фрагмент), наочні посібники.
- Підготовча частина. оргмомент, постановка мети уроку.
- Основна частина :
1. Фронтальне опитування:
- Які були погляди про будову речовини в давнину?
- Як перекладається з грецької слово «атом»?
- Яке явище стало свідченням складної будови атома?
- Ким і в якому році воно було відкрито?
- В чому полягає явище радіоактивності?
- Ким і як проводився досвід з вивчення складу радіоактивності?
- Як були названі частки, що входять до складу радіоактивного випромінювання?
- За малюнком визначте заряд і назва кожного з трьох променів? Чому ви так вважаєте?
2. Актуалізація знань.
- Які набої існують в природі?
- Яким чином вони взаємодіють один з одним?
3. Вивчення нового матеріалу.
Слово "атом" придумав дуже давно більше 2500 років тому давньогрецький філософ Демокріт. З грецького "атом" перекладається як "неподільний". Чи так це?
В історії розвитку фізики одна з найбільш цікавих і захоплюючих сторінок - це історія відкриття складної будови атома. В кінці XIX- початку XX ст. ідеї про будову атома витали в повітрі, різні припущення вчених створювали духовну атмосферу, в якій, врешті-решт, і народжувалося відкриття, адже в той час нічого про внутрішню будову атома не було відомо.
Після відкриття в 1897 р електрона, що входить до складу атома, був зроблений висновок про складну будову атома. Перша досить розроблена модель атома була запропонована англійським фізиком Дж. Дж. Томсоном, який відкрив електрон. Відповідно до цієї моделі речовину в атомі несе позитивний заряд і рівномірно заповнює весь обсяг атома. Електрони "вкраплені" в атом. Перша модель атома зіграла позитивну роль. Але вона вимагала доказів.
Якби атом був влаштований так, як припускав Дж.Томсон, то Е. Резерфорд побачив би наступну картину: α- частинки пробивають атом і практично не відхиляючись пролітають крізь нього.
Схему експериментальної установки Резерфорда ви бачите на малюнку. У циліндричній посудині з невеликим отвором знаходився радіоактивний препарат, що випускав потік α-частинок. Вони потрапляли на золоту фольгу і, проходячи через неї, вдарялися об люминесцирующий екран. У місцях удару частинок на екрані виникали спалахи світла.
Те, що деякі α-частинки відскакували від фольги назад, суперечило моделі Томсона. Результати експерименту настільки здивували Резерфорда, що він вигукнув: ". Неправдоподібно так само, як якщо б ви вистрілили пятнадцатифунтовим снарядом в цигарковий папір, а снаряд відскочив би назад і вбив би вас самих".
Щоб пояснити результати досвіду, Резерфорд міркував так. Відомо, що α-частинки мають позитивний заряд. Якщо деякі з них відштовхуються фольгою тому, значить, позитивний заряд є і в атомах фольги. Але оскільки більша частина α-частинок пролітає крізь фольгу, майже не відхиляючись при цьому, значить, цей позитивний заряд займає лише малу частину кожного атома. Її назвали ядром атома.
Підраховуючи частки, що відхиляються після прольоту фольги на великі і малі кути, визначили приблизні розміри ядра: близько 10 -14 м. Це число виявилося приблизно в 10 000- 100 000 разів менше розмірів самого атома. Тому вільний простір в моделі атома Резерфорд "заповнив" електронами Він, зокрема, говорив, що атом "складається з центрального електричного заряду, зосередженого в точці й оточеного однорідним сферичним розподілом протилежної електрики рівної величини".
Спостерігалося Резерфордом розсіювання заряджених частинок і пояснюється таким розподілом зарядів в атомі При зіткненнях з окремими електронами α-частинки відчувають відхилення на дуже невеликі кути, так як маса електрона мала. Однак в тих рідкісних випадках, коли вона пролітає на близькій відстані від одного з атомних ядер, під дією сильного електричного поля ядра може відбутися відхилення на великий кут.
Оскільки велика частина простору в атомі порожня, швидкі α-частинки можуть майже вільно проникати через значні шари речовини, що містять кілька тисяч шарів атомів.
Отже, Резерфорд запропонував планетарну модель атома. Відповідно до цієї моделі, в центрі атома розташовується позитивно заряджене ядро, в якому зосереджена майже вся маса атома. Атом в цілому нейтральний. Навколо ядра, подібно до планет, обертаються під дією кулонівських сил з боку ядра електрони. Перебувати в стані спокою електрони не можуть, так як вони впали б на ядро. Розміри. Атом: 10 -10 м; ядро: 10 -10 - 10 -14 м. Практично вся маса атома зосереджена в ядре- 99,95%. З дослідів випливає, що ядро і відштовхує альфа-частинку, причому тим сильніше, чим ближче до ядра вона проходить. За співвідношенням між загальним числом частинок і числом відхилилися на певні кути частинок розраховується розмір ядра і заряд ядра. Виявилося, що радіус ядра має порядок 10 - 12 см (10 - 14 м). Заряд ж ядра позитивний і визначається формулою q = Z • e, де Z - порядковий номер елемента в періодичній системі, а е-модуль заряду електрона ".
Таким чином, на сьогодні відомо точно, що. (Вчитель - на дошці, хлопці - в зошити складають схему-таблицю будови атома).
Будова всіх атомів зашифровано в періодичній системі хімічних елементів. Порядковий номер хімічного елемента показує електричний заряд ядра атома Z. цей заряд чисельно дорівнює сумі протонів в ядрі атома; тому атом в цілому електрично нейтральна частинка, то сумарний позитивний заряд атома дорівнює сумарному негативному заряду, отже, дорівнює числу електронів в оболонці атома. Щоб обчислити число нейтронів в ядрі з масового числа атома віднімаємо заряд ядра:
4. Відпрацювання вивченого матеріалу проводиться за допомогою питань, запропонованих в мультимедійному посібнику, а також:
а) Спростував чи своїми дослідами Е. Резерфорд модель атома Томсона?
- Яка модель атома випливає з дослідів Е. Резерфорда?
- Що приймається за розмір атома в планетарної моделі атома?
б) завдання з вибором відповіді:
Досліди Резерфорда по розсіюванню альфа-частинок показали:
- електрон обертається в атомі по круговій орбіті;
- альфа-частинки позитивно заряджені;
- атом не взаємодіє з альфа-частками;
- атом складається з малого за обсягом і масивного ядра і легких електронів;
- атом складається з заряджених частин.
Виберете правильний і вичерпну відповідь.
в) заповнюємо таблицю разом з учнями
г) фронтальне опитування:
- Чим відрізняються протони й електрони?
- Подібність і відмінність протонів і нейтронів?
- Який заряд має атом міді?
- З чого складається маса атома?
- Пропонуємо вашій увазі твір. Як ви думаєте, про що йде мова в творі?
Таким чином, в результаті дослідів з розсіювання α-частинок була доведена нез з тоятельность моделі атома Томсона і висунута ядерна модель.
5. Виконання тестової роботи на два варіанти (завдання на робочому аркуші у кожного учня, роботи здаються для перевірки)
- З якою метою проводився досвід Резерфорда?
- Які результати були отримані в ході експерименту?
- Які виведення Резерфорда?
- Що являє атом згідно ядерної моделі, висунутої Резерфордом?
- Які розміри атома і ядра?
Підписи до слайдів:
Вчені давнини про будову речовини Давньогрецький вчений Демокріт 2500 років тому вважав, що будь-яка речовина складається з найдрібніших частинок, які згодом були названі «атомами», що в перекладі на російську мову означає «неподільний» Довгий час вважалося, що атом є неподільною часткою.
Факти, що вказують на складність будови атома. В кінці 19-го століття з'явилися дані, що вказують на складність будови атома: Відкрито електрон Відкрито явище фотоефекту Відкрито лінійчатих спектри Відкрито явище радіоактивності і т.д. світло Електрон З п е к т р Фотоефект
Моделі будови атома Вченими було запропоновано безліч моделей будови атома. англійський учений Томсон вважав, що атом є якоюсь позитивно заряджену матерію, в яку як «родзинки» в булочках вкраплені електрони, що мають негативний заряд. Всі моделі були умоглядними і не були результатом проведення експерименту.
Досвід Резерфорда англійський фізик Резерфорд вперше поставив досвід, що дозволив встановити будова атома. Він направив вузький пучок -частинок на світиться екран і бачив, що світяться точки розташовувалися купчасто.
Досвід Резерфорда Але коли на шляху -частинок він поставив золоту фольгу, то крапки, що світяться розсіювалися по всьому екрану. Це означало, що -частинки розсіювалися атомами золота, а деякі з них (одна з 200) відкидалися назад.
Причини розсіювання -частинок -частинка Електрон Електрон, що входить до складу атома не міг розсіювати -частинки, так як маса -частинок приблизно в 8000 разів більше маси електрона. Значить -частинки розсіювалися позитивним зарядом атома в якому зосереджена вся маса.
Механізм розсіювання. -частинка має позитивний заряд, тому відштовхується від позитивного заряду, розташованого десь всередині атома. При цьому чим ближче буде проходити траєкторія -частинки до позитивного заряду атома - тим більше сила діюча на неї, тим сильніше зміниться її траєкторія.
Будова атома Ядро З досвіду Резерфорда слід, що атом влаштований таким чином: у центрі атома розташоване позитивно заряджене ядро розмір якого від 10 000 до 100 000 разів менше розміру атома, а по орбіті навколо ядра обертаються електрони. Дана модель будови атома називається планетарної. Заряд ядра за величиною дорівнює заряду всіх електронів, тому атом нейтральний
Заповніть: Загальне число протонів і нейтронів в ядрі виражається масовим числом A = Z p + N.