Открытый урок по физике. Тема "Энергия связи. Дефект масс". 9-й класс

Разделы: Физика


Урок проводится в 9-м классе при изучении раздела «Строение атома и атомного ядра»; содержит тест для проверки знаний таких понятий, как «состав атомного ядра», «массовое число», «зарядовое число», «ядерные силы»; тест для закрепления знаний и подведения итогов по теме урока.

Цель:

Образовательные

  • обобщить, систематизировать и углубить знания учащихся о ядерных силах и ядерных реакциях, знакомство учащихся с энергией связи и дефектом масс.

Воспитательные

  • развитие навыков интеллектуальной коллективной работы;
  • воспитание основ нравственного сознания;
  • пробудить у учащихся интерес к предмету.

Развивающие

  • развитие мышления;
  • умение анализировать, сравнивать, делать логические выводы.

Форма урока: комбинированный урок.

Методы урока: словесные, наглядные.

ТСО: тесты, таблица Менделеева, презентация.

Ход урока

I. Оргмомент

Объяснение темы и цели урока, порядка работы на уроке.

II. Повторение изученного материала

Этап подготовки к активному и сознательному усвоению материала (актуализация знаний).

Проверочная работа ( на 7 минут)

III. Новый материал

1. Энергия связи

Прочность ядер характеризуется энергией связи. По своей величине энергия связи равна той работе, которую необходимо затратить для разрушения ядра на составляющие его нуклоны без придания им кинетической энергии. Такое же количество энергии освобождается при образовании ядра из нуклонов. Энергия связи ядра является разностью между энергией всех свободных нуклонов, составляющих ядро, и их энергией в ядре.

При образовании ядра происходит уменьшение его массы: масса ядра меньше, чем сумма масс составляющих его нуклонов. Уменьшение массы ядра при его образовании объясняется выделением энергии связи. Количество заключенной в веществе энергии непосредственно связано с его массой соотношением Эйнштейна

E = mc2.

В соответствии с этим соотношением масса и энергия представляют собой разные формы одного и того же явления. Ни масса, ни энергия не исчезают, а при соответствующих условиях переходят из одного вида в другой, т.е. любому изменению массы m системы соответствует эквивалентное изменение ее энергии Е.

Разность между суммой масс свободных нуклонов и массой ядра называется дефектом массы атомного ядра. Если ядро с массой m образовано из Z протонов с массой mp и из (А – Z) нейтронов с массой mn, то дефект массы Δm определяется соотношением

Δm = Zmp + (AZ)mnmя

При образовании ядра из частиц последние за счет действия ядерных сил на малых расстояниях устремляются с огромным ускорением друг к другу. Излучаемые при этом гамма-кванты как раз обладают энергией Есв и массой m.

По дефекту массы, с помощью уравнения Эйнштейна (Е = mc2) можно определить энергию, выделившуюся в результате образования ядра, т.е. энергию связи (Есв):

Есв = Δmc2

4. Закрепление

а) Решение задач.

Задача 1. Вычислите дефект масс ядра кислорода 178 О.

Дано:

178 О

mp = 1,6724 ∙10-27 кг

mn = 1,6748 ∙10-27 кг

Мя = 28,2282 ∙10-27 кг

----------------------------

m = ?

Решение:

Дефект массы ядра равен:  ∆m = Zmp + (А – Z) mn – Мя

 из символической записи элемента 178О следует, что А = 17 и Z =8, т.е в состав ядра кислорода входит 8 протонов и 9 нейтронов:

N = A –Z = 17 – 8 = 9

 Тогда выражение для дефекта масс  можно записать:

 ∆m = (8 ∙1,6724 + 9 ∙ 1,6748 – 28,2282) ∙ 10-27 = 1,656 ∙10-28 кг

Ответ: ∆m = 1,656 ∙10-28 кг

Задача 2

Найти энергию связи изотопа лития 73Li .

Дано:

73Li .

mp = 1,6724 ∙10-27 кг

mn = 1,6748 ∙10-27 кг

Мя = 11,6475 ∙10-27 кг

с = 3 ∙108 м/с

-----------------------------

Е = ?

Решение:

Энергия связи ядра Есв = ∆2, где ∆m - дефект массы ядра: ∆m = Zmp + (АZ)mnМя

Отсюда Е = { Zmp + (АZ)mnМя }∙с2 из символической записи изотопа лития 73Li, видим, что А = 7 и Z = 3, т.е в ядре изотопа лития 7 нуклонов, из них 3 протона и 4 нейтрона (N = А – Z)

Подставив значения А и Z в выражение энергии связи, получим:

Е = {Zmp + (А- Z) mn - Мя}∙с2

Е = {3 ∙ 1,6724 ∙ 10-27 + 4 ∙ 1,6748 ∙ 10-27 - 11,6475 ∙ 10-27}∙ (3 ∙ 108 )2 = 5,58∙10-13 Дж

Ответ: Е = 5,58∙10-13 Дж

б) Вопросы на закрепление

  • Какие силы действуют между нуклонами в атомном ядре?
  • Что называют энергией связи атомного ядра?
  • Что называют дефектом массы?
  • Напишите формулу дефекта массы.
  • Что называют ядрами реакциями?

IV. Итог урока

Домашнее задание: прочитать и выучить §65. Оценки за урок.

УМК:

  1. Учебник А.В. Перышкин, Е.М. Гутник (9 класс).
  2. Дидактические материалы «Физика» 7, 8, 9 классы. Авторы: А.Е.Марон, Е.А.Марон.
  3. Сборник вопросов и задач по физике. 7-9 классы. Авторы: А.Е.Марон, С.В.Позойский, Е.А.Марон.
  4. Тематическое и поурочное планирование. 7, 8, 9 классы. Авторы: Е.М.Гутник, Е.В.Рыбакова.

11.07.2019