Разработка урока по физике 'Модели атомов. Опыт Резерфорда. 9 класс'

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?

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:

Вопрос 1. Кто открыл явление радиоактивности?

А) М. Кюри;
Б) Н. Бор;
В) Дж. Томсон;
Г) Э. Резерфорд;
Д) А. Беккерель. (Слайд 5)

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. (Слайд 6)

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. (Слайд 7)

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. (Слайд 8)

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. (Слайд 9)

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. (Слайд 10)

4. Изучение нового материала.

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. 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?

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. 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.

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. 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.

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.

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.

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.

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 - 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 35)