Конспект урока по физике Радиоактивность

Тема: «РАДИОАКТИВНОСТЬ. ОПЫТ РЕЗЕРФОРДА. ПЛАНЕТАРНАЯ МОДЕЛЬ АТОМА. СОСТАВ ЯДРА АТОМА»

Цель урока: изучить структуру атома, а также радиоактивность, донести до учащихся сведения о строении и составе ядра.

Задачи:

Воспитательная: воспитать культуру физического труда; внимательность при объяснении нового материала.

Образовательная: изучить рентгеновское излучение, донести до учащихся сведения о строении и составе ядра.

Развивающая: способствовать развитию мыслительной деятельности.

Тип урока: комбинированный урок

Программное обеспечение: учебник, рабочая тетрадь, доска, справочный материал и предлагаемый учителем дополнительный материал.

План:

I Орг. момент

II Проверка домашнего задания

III Устный опрос по прошедшим темам: «Гипотеза Планка. Фотоэффект»

IV Изучение нового материала:

1. Радиоактивность

2. Описание опыта Резерфорда

3. Планетарная модель атома

4. Состав атома

5. Пример решения задачи

V Рефлексия

VI Подведение итогов

VII Домашнее задание

Ход урока:

I Орг. момент

II Проверка домашнего задания §61-64

III Устный опрос по прошедшим темам:

IV Изучение нового материала:

РАДИОАКТИВНОСТЬ

Все тела во Вселенной состоят из атомов и молекул. Действительно, атом является наименьшей частицей любого элемента, определяющей его химические свойства. Однако положение о том, что "атом является неделимой частицей", в начале ХХ в. было опровергнуто экспериментальным путем.

Дискретность заряда ионизированного атом, явления теплового излучения, фотоэффекта, рентгеновских лучей, а также открытие электрона и другие экспериментальные факты дали Основание полагать, что атом имеет сложное строение. Действительно, как будет показано в следующем параграфе, великий английский ученый Эрнест Резерфорд (1871-1937) и его ученики экспериментально установили, что атом состоит из положительно заряженного ядра и вращающихся вокруг него электронов. В этом параграфе речь пойдет о радиоактивном явлении, благодаря которому было доказано сложное строение не только атома, но и его ядра.

В конце ХIХ в. (1896 г.) французский физик А. Беккерель (1852-1908) стал свидетелем еще одного излучения, природа которого не имела никакого аналога. Он обнаружил, что уран, расположенный в конце периодической системы д.И. Менделеева, обладает способностью самопроизвольно испускать какое-то невидимое излучение.

В 1898 г. П. Кюри и М. Склодовская-Кюри выделили из урановой руды два новых химических элемента: радий и полоний. Слово "радий" образовано от латинского - "излучать, испускать лучи". Название полоний введено в память о Польше, откуда родом была М. Склодовская. Оказалось, что активность излучений этих двух элементов в несколько тысяч раз больше, чем у урана.

Химические элементы, которые наподобие урана и радия испускают особые излучения, называются радиоактивными элементами.

При исследовании излучения радиоактивных элементов в магнитном поле было обнаружено, что они распадаются на три вида. Их называют альфа-, бета- и гамма-лучами и соответственно обозначают греческими буквами α, β, γ. Причем α- и β-лучи отклоняются в противоположные стороны, что указывает на наличие у них электрических зарядов, противоположных по знаку. Положительно заряженные компоненты получили название α-лучей, отрицательно заряженные - β-лучей. При этом β-лучи отклонялись в магнитном поле более резко, чем α-лучи. Отсюда следует, что масса α-частиц гораздо больше, чем масса β-частиц. Действительно, позднее было установлено, что α-лучи представляют собой поток ядер атомов гелия, β-лучи - поток электронов. Поэтому их часто называют α- и β-частицами.

Гамма-лучи в магнитном поле не меняют своего начального направления. Они являются потоком самых коротковолновых электромагнитных излучений, частота которых выше частоты рентгеновских лучей. Поэтому проникающая способность γ-излучений несравненно больше, чем рентгеновских лучей. Проникающая способность β-частиц значительно выше, чем α-частиц.

Вышеуказанные радиоактивные излучения являются результатом самопроизвольного распада ядра атома. Явление радиоактивности однозначно подтверждает сложное строение не только атома, но и его ядра.

Процесс самопроизвольного испускания α-, β- и γ-лучей ядрами радиоактивных элементов называется радиоактивностью, а сами лучи- радиоактивным излучением.

ОПЫТ РЕЗЕРФОРДА.

В начале ХХ в. перед учеными были поставлены следующие вопросы: если атом - сложная частица, то какое он имеет строение? Из каких частиц состоит атом и как они расположены? Какова природа силы, связывающей отдельные частицы атома?

Ответы на эти вопросы были найдены в результате теоретических и экспериментальных исследований. В формировании современной теории строения атома большую роль сыграли экспериментальные исследования Э. Резерфорда по рассеиванию α-частиц в тонкой металлической пластинке.

В 1911 г. Эрнест Резерфорд и его ученики провели серию опытов по рассеиванию α-частиц в очень тонкой золотой или платиновой фольге (рис. 151, а). Альфа-частица, вылетающая из источника (4) радиоактивного излучения, проходит через узкое отверстие коллиматора (3) и попадает на золотую фольгу (1). Столкнувшись с атомами фольги, α-частицы изменяют направление своего движения и рассеиваются. Изредка некоторые α-частицы при этом меняют направление своего движения более чем на 90°, что видно на экране (2).

Изучив рассеивание α-частиц, Резерфорд пришел к выводу, что очень малая часть атома способствует резкому отклонению α-частиц. Кроме того, эта часть атома должна иметь значительный положительный заряд и довольно большую массу (рис. 151, в). Только тогда массивная α-частица, также несущая положительный заряд, может отклониться на большие углы. Действительно, только одноименно заряженные частицы отталкиваются друг от друга. Масса α-частицы примерно в 8000 раз больше массы электрона атома. Именно поэтому отрицательно заряженный электрон не в состоянии заметно изменить направление движения α-частицы, движущейся с большой скоростью.

ПЛАНЕТАРНАЯ МОДЕЛЬ АТОМА

Подводя итоги своих многочисленных опытов, Резерфорд предложил планетарную модель атома, которая подобна Солнечной системе. По этой модели в центре атома расположено положительно заряженное атомное ядро, вокруг которого вращаются отрицательно заряженные электроны. Такое электронное окружение ядра называется электронной оболочкой, а сами электроны - орбитальными электронами.

Ядро атома занимает очень маленькую центральную часть атома. Диаметр ядра равен 10^-12 -10^-13 см, а атома - порядка 10^-8 см. Если представить атом как большой футбольный стадион, то размер ядра атома при этом будет соответствовать размеру ягоды вишни, упавшей посередине футбольного поля.

Многочисленными исследованиями удалось определить заряд атомного ядра (q_e) химического элемента:

где Z - порядковый номер элемента в периодической системе Менделеева; е - элементарный заряд.

Решение задач:

№1. Чему равен полный заряд электронов в атоме хроме?Cr²⁴

Z=24

Ответ:

q_e-?

№2 Полный заряд ядра атома равен 2,08*10^-18 Кл, что это за элемент?

Ответ:

Z -?

V Рефлексия

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?

VI Подведение итогов

VII Домашнее задание §65-66 вопросы. Чему равен полный заряд электронов в атоме W,Ne,Ra