Разработка урока: «Модели атомов. Опыт Резерфорда»

Тема урока: Модели атомов. Опыт Резерфорда.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: стандартный урок. Класс: 9. Учитель: Санжарова О.А. 2014-15 уч.г.

Цели урока:

1. Личностные:

содействовать в ходе урока формированию мировоззренческих понятий (причинно- следственные связи, познаваемость природы).

2. Метапредметные:

развить у учащихся информационные умения, т.е. умения извлекать информацию из разных источников (текст, рисунок, таблица,);

продолжить формирование умений анализировать экспериментальные факты, делать логические заключения, выводы и обобщения на их основе.

3. Предметные:

закрепить знания о радиоактивности и видах излучения;

ознакомить учащихся с планетарной моделью атома;

дать представление о научных экспериментах, которые привели к построению данной модели.

Оборудование: компьютер, проектор, презентация в Microsoft PowerPoint.

Ход урока

Отыщи всему начало, и ты многое поймёшь

Козьма Прутков

1. Орг. момент.

Учитель: На краю Млечного Пути, вокруг звезды средней величины, вращается голубой шар. Это – Земля. На планете много веществ и различных химических элементов, которые отличаются друг от друга мельчайшими частицами. Из этих частиц состоит и камень, одиноко лежащий на обочине дороги, и маленький цветок, радующий нас своей красотой, и пушистые облака, неторопливо плывущие по голубому небу. Скажите, какие явления

доказывают нам, что любое тело состоит из частиц?

Учащиеся отвечают: (явление диффузии, броуновское движение, наконец,

фотографии, полученные с помощью электронного микроскопа).

“Что такое эти атомы и молекулы? Как они устроены? ” – эти вопросы

давно задавал себе человек. И искал ответы. И открыл, что атом – это

“беспокойное хозяйство” из протонов, нейтронов и электронов. Однажды

Э.Резерфорд сказал: “Теперь я знаю, как выглядит атом”. А вы знаете?

Давайте вспомним все, что знаем об атоме.

2. Фронтальный опрос:

- Каковы были взгляды о строении вещества в древности?

- Как переводится с греческого слово «атом»?

- Какое явление стало свидетельством сложного строения атома?

- 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? (Слайд 2)

3. Актуализация знаний.

- Какие заряды существуют в природе?

- Каким образом они взаимодействуют друг с другом?

-Частицы с каким зарядом входили в состав радиоактивного излучения?

- О чем это свидетельствует?

Тест: (Слайды 3-14)

Вопрос 1. Кто открыл явление радиоактивности?

А) М. Кюри;
Б) Н. Бор;
В) Дж. Томсон;
Г) Э. Резерфорд;
Д) А. Беккерель.

Вопрос 2. По какому действию было открыто явление радиоактивности?

А) По действию на фотопластинку;
Б) По ионизирующему действию на воздух;
В)  По вспышкам света, вызываемым в кристаллах ударами частиц;
Г) По следам в камере Вильсона.
Д) По импульсам тока в счетчике Гейгера-Мюллера.

Вопрос 3. Изменяется ли атом в результате радиоактивного распада?

А) Атом не изменяется;
Б) Изменяется запас энергии атома, но атом остается атомом того же химического элемента;
В) Атом изменяется, превращается в атом другого химического элемента;
Г) Атом на короткое время изменяется, но очень быстро возвращается в прежнее состояние;
Д) Атом полностью исчезает.

Вопрос 4. Что такое альфа – излучение?

А) Поток положительных ионов водородов;
Б) Поток быстрых двухзарядных ионов гелия;
В) Поток быстрых электронов;
Г) Поток квантов электромагнитного излучения высокой энергии;
Д) Поток нейтральных частиц.

Вопрос 5. Что такое бета – излучение?

А) Поток положительных ионов водородов;
Б) Поток быстрых двухзарядных ионов гелия;
В) Поток быстрых электронов;
Г) Поток квантов электромагнитного излучения высокой энергии;
Д) Поток нейтральных частиц.

Вопрос 6. Что такое гамма – излучение?

А) Поток положительных ионов водородов;
Б) Поток быстрых двухзарядных ионов гелия;
В) Поток быстрых электронов;
Г) Поток квантов электромагнитного излучения высокой энергии;
Д) Поток нейтральных частиц.

4. Изучение нового материала. Слайд 15

разработка урока: Модели атомов. Опыт Резерфорда.
PPT / 2.58 Мб
 После открытия в 1897 г. электрона, входящего в состав атома, был сделан вывод о сложном строении атома. Первая достаточно разработанная модель атома была предложена в1903 год 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. (слайд 16) Первая модель атома сыграла положительную роль. Но она требовала доказательств. Модель назвали – “пудинг”, начиненный изюмом, где атом – это однородный шар из положительно заряженного вещества, в котором находятся электроны. Суммарный заряд электронов равен положительному заряду атома, следовательно, атом имеет заряд равный нулю.

Учитель: Согласны ли вы с этой моделью? Ваша версия строения атома? (слайд 17)

Учащиеся предлагают свою версию, т.к. из химии и физики 8 кл. ребята уже

знают об атоме.

Чтобы проверить гипотезу Дж. Дж. Томсона необходимо провести эксперимент, что и сделал Э. Резерфорд. (Слайд 18.) 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 20000 км/c). С точки зрения Резерфорда α-частицы должны были легко "пробить" атом и тем самым доказать справедливость модели атома Томсона. (Слайд 19 )

Если 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.

Схему экспериментальной установки Резерфорда вы видите на рисунке. (Слайд 20-21) В цилиндрическом сосуде с небольшим отверстием находился радиоактивный препарат, испускавший поток -частиц. Они попадали на золотую фольгу и, проходя через нее, ударялись о люминесцирующий экран. В местах удара частиц на экране возникали вспышки света .

Когда на пути поместили тонкую фольгу из золота, область экрана, на которой наблюдались сцинтилляции, значительно увеличилась. Это означало, что – частицы изменили свое первоначальное направление – испытали рассеяние. (Слайд 22 )

Вопрос. Как вы думаете, что могло явиться причиной отклонения – частиц?

Учащиеся. Электроны не могли изменить направление движения – частиц, так как их масса во много раз меньше массы – частицы. Значит что-то другое.

Итак: тот факт, что многие – частицы пролетают через тысячи атомов золота, не взаимодействуют с ними, следует, что атом не является сплошным. (Модель атома Томсона не подтверждается). Если – частица не испытывает действия положительного заряда атома, направление движения ее не меняется. Если такое действие есть, то направление движения меняется, причем тем сильнее отклоняется, чем сильнее действие.

То, что некоторые -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.

Работа с классом.

1. Известно, что -частицы имеют положительный заряд. Если некоторые из них отталкиваются фольгой назад,значит, …(

2. Но поскольку бoльшая часть -частиц пролетает сквозь фольгу, почти не отклоняясь при этом, значит,…(

Наблюдавшееся Резерфордом рассеяние заряженных частиц и объясняется таким распределением зарядов в атоме. При столкновениях с отдельными электронами -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. (Слайд 23 )

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

Итак, 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. (Слайд 24-25 )

Размеры.

Атом: 10-10 м; ядро: 10-10 – 10-14 м. Практически вся масса атома сосредоточена в ядре- 99,95 %.

Таким образом, в результате опытов по рассеянию α- частиц была доказана несостоятельность модели атома Томсона и выдвинута ядерная модель.

5. Закрепление.

Самостоятельная работа (4 – 5 мин). (Слайд 26 )

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 – положительный;

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

Г) α- и β- частицы – отрицательный.

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.

6. Рефлексия. Заключительное слово учителя:

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.

Задание  1.

Составьте логическую схему из следующих слов: ядро, материя, электроны, вещество, атом, поле, молекула.
Правильный  ответ показан на слайде.

Задание  2.

Прочитайте текст, вставляя пропущенные слова, подходящие по смыслу.
В 1911 году английский физик __________ поставил опыт по исследованию_______ и_______ атома. В своих опытах он использовал:

Источник______________;

Очень тонкую ________________фольгу;

Экран, способный ______________под действием ____________частиц.

Ученый пришел к  ______________о том, что _______напоминает по строению нашу Солнечную систему.  Подобно тому, как планеты движутся вокруг массивного_____________,_____________ в атоме движутся вокруг массивного_____________ . Модель атома созданную _______назвали__________.
Пропущенные слова (в именительном падеже): солнце, атом, вывод, ядро, Эрнест Резерфорд, светиться, опыт, состав, планетарная, строение, металлическая, заряженные, альфа-частицы, электроны. (Слайд 33)
Правильный ответ показан на слайде. (Слайд 34)

 

На каких опытах обоснована планетарная модель атома? Чему равен заряд протона и электрона?

Что вы можете сказать о размере и заряде ядра атома?

Из каких частиц состоит атомное ядро? Что означает массовое число ядра?

Что такое зарядовое число ядра? В чем заключается его физический смысл?

Домашнее задание.

Параграф §56 (ответить на вопросы к параграфу).
(Перышкин А.В., Гутник Е.Н. Физика 9 класс. – М.: Дрофа, 2007)

(Слайд 27)