Строение атома. Схема опыта Резерфорда

Разделы: Физика


Форма урока: Объяснение нового теоретического материала с демонстрацией экспериментального задания (наблюдение альфа-частиц с помощью камеры Вильсона)

Цели урока:

Образовательная:

  1. познакомить учащихся со строением атома;
  2. ввести модель атома Дж.Дж.Томсона, опыт Резерфорда ;
  3. на основе демонстрации экспериментального задания ввести планетарную модель атома по Резерфорду.

Развивающая:

  1. систематизировать и расширять знания учащихся по теме «Электрические явления»;
  2. развивать внимание и любознательность путём демонстрации и объяснения опытов при повторении ранее изученного, объяснении нового материала;
  3. формировать умения объяснять электрические явления, происходящие в природе.

Воспитательная:

  1. вырабатывать устойчивое внимание при объяснении нового теоретического материала;
  2. развивать правильную речь, используя физические термины;
  3. достичь высокой активности и организации класса.

Приборы и материалы:

Наблюдение экранирующего действия проводника (один набор на парту):

  1. стрелка бумажная (или из фольги) на острие;
  2. линейка измерительная из оргстекла;
  3. кусок капроновой ткани;
  4. пластинка жестяная размером 60х90 мм.

Наблюдение альфа-частиц с помощью камеры Вильсона:

  1. камера для наблюдения следов альфа-частиц;
  2. пробирка со смесью ацетона (25%), этилового спирта (60%) и воды (15%);
  3. резиновая груша.

Демонстрации:

  1. Наблюдение экранирующего действия проводника.
  2. Наблюдение альфа-частиц с помощью камеры Вильсона.
  3. Таблицы со схемой опыта Резерфорда и схемой планетарной модели атома.
  4. Таблица «Периодическая система химических элементов Менделеева»

Ход работы: 

1. Актуализация знаний. – 1 мин

- Здравствуйте, ребята! Садитесь! Сегодня мы продолжим разговор об электрических явлениях, повторим ранее изученные явления при помощи наблюдения экранирующего действия проводника, рассмотрим модель строения атома, а так же экспериментально пронаблюдаем за альфа-частицами с помощью камеры Вильсона, в результате чего повторим опыты шотландского физика Эрнеста Резерфорда.

А сейчас приступим к проверке домашнего задания.

Вопрос к учащимся: Какую новую главу мы с вами начали изучать не так давно? Какую тему вы учили к этому уроку?

Ответ: Глава III. Электрические явления. Делимость электрического заряда. Электрон. § 29.

2. Поверка домашнего задания: - 7 мин

(физическое домино)

- На ваших столах лежат конверты, вскрываем их, достаём карточки домино (один конверт с заданиями на парту). Вам надо составить цепочку вопросов и правильных ответов к ним. (Приложение 1)

По окончании работы, учитель показывает правильную цепочку вопросов и ответов (Приложение 2)

- Хорошо! Это мы повторили, вспомнили, о чём говорили на прошлых уроках.

- А теперь эксперимент: «Наблюдение экранирующего действия проводника»

- На партах у вас собран набор для эксперимента: стрелка бумажная (или из фольги) на острие, линейка измерительная из оргстекла, кусок капроновой ткани, пластинка жестяная размером 60х90 мм.

Порядок выполнения работы (записано на доске) (Приложение 3):

  1. Наэлектризуйте линейку, потерев её о кусок капроновой ткани.
  2. Поднесите конец заряженной линейки на некоторое расстояние к стрелке и, перемещая линейку то вправо, то влево, наблюдайте за движением стрелки.
  3. Расположите металлическую пластину вертикально между стрелкой и концом заряженной линейки. Затем снова перемещайте конец линейки около стрелки.

ВОПРОС: Влияет ли электрическое поле заряженной линейки на стрелку?

Варианты ответов учащихся.

3. Изучение нового теоретического материала. – 17 мин

Открытие электрона как частицы, значительно меньшей атома любого химического элемента, и обнаружение этих частиц в составе любого атома было первым свидетельством сложности атомов. Великий русский химик Дмитрий Иванович Менделеев в 1869 году открыл периодическую повторяемость химических свойств элементов, расположенных в порядке возрастания атомной массы.

Физика должна была выяснить, из каких частиц состоят атомы химических элементов и как они устроены.

Тема нашего урока звучит так: «Строение атома. Схема опыта Резерфорда». (записывается тема учителем на доске и учащимися в тетрадях).

В начале века в физике бытовали самые разные и часто фантастические представления о строении атома.

Например, ректор Мюнхенского университета Фердинанд Линдеман в 1905 г. утверждал, что «атом кислорода имеет форму кольца, а атом серы – форму лепёшки».

Дж.Дж. Томсон высказал гипотезу об устройстве атомов. Он предположил, что нейтральный атом состоит из положительного электрического заряда, равномерно распределённого по сферическому объёму, и отрицательно заряженных электронов внутри этого объёма. По представлениям Томсона, электроны внутри положительно заряженного шара не могут быть неподвижными, а должны вращаться по плоским концентрическим орбитам. (зарисовывается учителем на доске и учащимися в своих тетрадях).

Атомы разных элементов в обычном состоянии отличаются друг от друга числом электронов, движущихся вокруг ядра.

НО, главной характеристикой данного химического элемента является не число электронов, а заряд ядра.

Так как заряд ядра равен по абсолютному значению общему заряду электронов атома, то в составе ядра находятся положительно заряженные частицы. Их назвали протонами. Каждый протон имеет массу, в 1840 раз большую, чем масса электрона.

Дальнейшее изучение состава ядра позволило предположить, что в ядрах содержаться ещё нейтральные (не имеющие заряда) частицы. Они получили название нейтронов.

Масса нейтронов не на много больше массы протона.

Вывод: строение атома таково: в центре атома находится ядро, состоящее из протонов и нейтронов, а вокруг ядра движутся электроны (рис.39 учебника А.В.Пёрышкин Физика.8 кл., стр.69)

Атом в целом не имеет заряда, он нейтрален, потому что положительный заряд его ядра равен отрицательному заряду всех его электронов.

Атом, потерявший один или несколько электронов, уже не является нейтральным, а будет иметь положительный заряд. Его называют тогда положительным ионом.

И наоборот, лишний электрон присоединяется к нейтральному атому. В этом случае атом приобретает отрицательный заряд и становится отрицательным ионом.

4. Физкультминутка – 1 мин

(Открывается скрытая часть доски, на ней записаны слова физкультминутки, ребята по очереди называют по строчке стихотворения, выполняя при этом соответствующие движения)

Стало палубу качать,
Ноги к палубе прижать!
Крепко ногу прижимаем,
А другую расслабляем.
Сели – руки на колени,
А теперь немного лени.
Напряженье улетело,
И расслабилось всё тело.
Наши мышцы не устали
И ещё послушней стали.
Дышится легко,
Ровно, глубоко.

Опыты Резерфорда: английский физик Эрнест Резерфорд, исследуя излучение радиоактивных веществ, особое внимание уделил излучению, состоящему из положительно заряженных частиц, называемых α - частицами.

В центре каждого атома имеется положительно заряженное ядро малых размеров, а вокруг него на больших (по сравнению с размерами ядра) расстояниях движутся отрицательно заряженные электроны. Альфа-частицы могут без рассеяния проходить через тысячи слоёв атомов, поскольку большая часть пространства внутри атомов пуста, а столкновения с лёгкими электронами почти не влияют на движение тяжёлой альфа-частицы. Заметное отклонение альфа-частиц от первоначального направления движения происходит только при столкновении с атомными ядрами.

Он установил, что каждая α – частица, попадая на экран из сернистого цинка, вызывает вспышку света. Испытав рассеяние в золотой фольге, α – частицы ударялись затем в экран и регистрировались с помощью микроскопа. Пучок α – частиц при прохождении через тонкую фольгу слегка расплывался на небольшие углы.

Резерфорд предложил ядерную («планетарную») модель атома:

  • Атомы любого элемента состоят из положительно заряженной части, получившей название ядра;
  • В состав ядра входят положительно заряженные элементарные частицы – протоны и нейтральные (не имеющие заряда) частицы – нейтроны;
  • Вокруг ядра вращаются электроны, образующие электронную оболочку (записывается учителем на доске и учащимися в своих тетрадях).

5. Экспериментальное задание: Наблюдение альфа-частиц с помощью камеры Вильсона. - 5 мин.

- А теперь я вам предлагаю побывать в роли учёных, физиков – экспериментаторов.
(Учитель проводит эксперимент) (Приложение 4).

Порядок выполнения работы:

  1. Откроем пробирку со смесью ацетона, этилового спирта и воды. Вставим в пробирку наконечник резиновой груши, проведём несколько сжатий и расширений для того, чтобы груша заполнилась насыщенными парами смеси.
  2. Соединим резиновую грушу гибким шлангом с камерой Вильсона. Произведём несколько лёгких сжатий и расширений груши для заполнения рабочего объёма камеры насыщенными парами смеси.
  3. Поместим камеру Вильсона на тёмную подставку. Если освещённость на месте проведения опыта мала, включим лампу и осветим ею камеру сверху. Для очищения рабочего объёма от ионов, возникших ранее, создадим внутри камеры электрическое поле. Это поле создаётся путём электризации верхней плексигласовой крышки натиранием куском шерстяной ткани.
  4. Для наблюдения следов альфа-частиц медленно сожмём грушу, а затем быстро отпустим её. Если степень сжатия окажется удачной, на ионах, возникающих вдоль траектории движения альфа-частиц, произойдёт конденсация перенасыщенного пара, и капельки тумана образуют трек – видимый след движения альфа-частиц.

6. Закрепление – 7 мин

Набор карточек (раздаётся один комплект на парту).

Атом или ион? (Приложение 5)

7. Домашнее задание – 2 мин

- Наш урок подходит к концу, поэтому открываем свои дневники и записываем домашнее задание на следующий урок.

Д/з: § 30, упр.11 учебника, карточка (Приложение 6)

- На этом наш урок окончен (ребята встают). До свидания!

22.02.2009