Интегрированный урок: физика + химия по теме: "Строение атома"

“Отыщи всему начало и ты многое поймёшь”. (Козьма Прутков.)

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: интегрированный урок (физика, химия) 8 класс.

Цель урока: изучить строение атома.

Задачи:

Образовательные:

• Изучить планетарную модель атома.
• Познакомить учащихся с гипотезой Томсона и фундаментальным опытом Резерфорда.

Развивающие:

• Отработать навыки определения состава атома, состава ядра атома по периодической системе химических элементов.
• Продолжить развитие навыков работы с опорным конспектом, таблицами и схемами.
• Развивать интеллектуальные и творческие способности учащихся.

Воспитательные:

• Развивать познавательный интерес к предметам.
• Показать значение опытных фактов.

Оборудование: плакаты, выполненные учащимися; портреты ученых; таблица периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева; видеофильм “Опыт Резерфорда” (фрагмент); бланк опорного конспекта (у каждого учащегося, см. Приложение1).

План урока:

1. Повторение материала.
2. Вступительное слово учителя, постановка целей урока.
3. Изложение нового материала.
4. Отработка изученного материала.
5. Подведение итогов. Домашнее задание.

1. Фронтальный опрос.

• Можно ли разделить элементарный электрический заряд на 4?, 3?, 2?
• Что можно сказать о величине заряда любого заряженного тела?
• Можно ли передать телу заряд величиной 1,6 • 10 ^{– 20} Кл?; 48 •10 ^{– 20} Кл?

2. Учитель химии. Всем известно, что на одну и туже проблему или какой-либо факт, можно взглянуть с различных точек зрения, что вы порой и делаете, даже не подозревая об этом, на уроках химии, физики, биология, географии. Сегодня мы решили объединить уроки химии и физики, чтобы раскрыть строение одной очень маленькой частички - атома. Слово “атом” придумал очень давно более 2500 лет назад древнегреческий философ Демокрит. С греческого “атом” переводится как “неделимый”. Так ли это?

3. Учитель физики. В истории развития физики одна из самых интересных и увлекательных страниц – это история открытия сложного строения атома. В конце XIX- начале XX в. идеи о строении атома витали в воздухе, различные догадки ученых создавали духовную атмосферу, в которой, в конце концов, и рождалось открытие, ведь в то время ничего о внутреннем строении атома не было известно.

Учащийся. Делает небольшое сообщение о модели атома (см. рис. 1), предложенной английским физиком Дж. Дж. Томсоном: “Атом” в переводе с греческого - неделимый. Но после открытия в 1897 г. электрона, входящего в состав атома, был сделан вывод о сложном строении атома. Первая достаточно разработанная модель атома была предложена 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. Предполагалось, что их очень много. В целом атом электронейтрален. Для устойчивости атома необходимо, чтобы электроны располагались концентрическими слоями, в каждом слое определенное число электронов. Томсон с помощью данной модели объяснил ряд физических явлений. Например, хорошая проводимость металлов объяснялась тем, что атомы металлов легко теряют часть электронов.

Первая модель атома сыграла положительную роль: в дальнейшем была использована верная идея о слоях электронов в атоме, о потере электронов атомами. Однако скоро обнаружилось несоответствие модели реальной действительности. В частности, модель атома Томсона оказалась в противоречии с результатами опыта Резерфорда”.

Учитель физики. Чтобы проверить гипотезу Дж. Дж. Томсона необходимо провести эксперимент. (Просматривается фрагмент видеофильма об опыте Э.Резерфорда).

Учащийся. Делает пояснения о планетарной модели атома, вытекающей из опытов Э.Резерфорда по самостоятельно изготовленному плакату (см. рис. 2): “В 1909 - 1911 гг. Резерфорд экспериментально доказал, что у атомов есть ядра. В мае 1911 г. на страницах лондонского “философского журнала” он изложил результаты экспериментальных и теоретических поисков в области строения атома. Ядро занимает в атоме ничтожную часть объема, оно положительно заряжено, и в нем сосредоточена почти вся масса атома, так как электроны по сравнению с атомом очень легкие частицы. Электроны движутся вокруг ядра.

Альфа-частицы от радиоактивного источника, пройдя через диафрагму, попадают на тонкую фольгу из золота. Она имеет толщину около микрона, т.е. состоит приблизительно из 3000 атомных слоев. Большая часть альфа-частиц легко проходит через фольгу, мало отклоняясь. Но некоторые, редкие альфа-частицы отклоняются на значительные углы и даже на углы, близкие к 180°, т.е. отбрасываются назад.

Результаты опыта можно объяснить следующим образом. Альфа-частицы, проходя через фольгу, проходят сквозь атомы золота. Это возможно потому, что легкие электроны почти не влияют на движение тяжелой альфа-частицы. Так как они в большинстве случаев отклоняются на малые углы, атомы в большей части своего объема заполнены электронами и лишь небольшую их часть занимает положительно заряженное вещество. Эта центральная часть атома получила название ядра. Из опытов следует, что ядро и отталкивает альфа-частицу, причем тем сильнее, чем ближе к ядру она проходит. По соотношению между общим числом частиц и числом отклонившихся на определенные углы частиц рассчитывается размер ядра и заряд ядра. Оказалось, что радиус ядра имеет порядок 10 ^{- 12} см (10 ^{- 14} м). Заряд же ядра положителен и определяется формулой q = Z•e, где Z - порядковый номер элемента в периодической системе, а е- модуль заряда электрона”.

Учитель химии. Таким образом, на сегодня известно точно, что... (учитель - на доске, ребята - в тетради составляют схему-таблицу строения атома).

Учитель химии. Строение всех атомов зашифровано в периодической системе химических элементов. Порядковый номер химического элемента показывает электрический заряд ядра атома Z , этот заряд численно равен сумме протонов в ядре атома; т.к. атом в целом электрически нейтральная частица, то суммарный положительный заряд атома равен суммарному отрицательному заряду, следовательно, равен числу электронов в оболочке атома: N п / п (элемента) = Чтобы вычислить число нейтронов в ядре из массового числа атома вычитаем заряд ядра:

4. Отработка изученного материала.

а)

• Опроверг ли своими опытами Э. Резерфорд модель атома Томсона?
• Какая модель атома вытекает из опытов Э. Резерфорда?
• Что принимается за размер атома в планетарной модели атома?

б) задача с выбором ответа (задается с помощью кодограммы): Опыты Резерфорда по рассеянию альфа-частиц показали:

• электрон вращается в атоме по круговой орбите;
• альфа-частицы положительно заряжены;
• атом не взаимодействует с альфа-частицами;
• атом состоит из малого по объему и массивного ядра и легких электронов;
• атом состоит из заряженных частей.

Выберете правильный и исчерпывающий ответ.

в) заполняем таблицу вместе с учащимися по загадкам и ребусам, изготовленными ребятами: 1.Рисунок1.jpg2. Рисунок2.jpg; 3. Рисунок3.jpg; 4. Рисунок4 5. вопрос 2 Приложение 2.

г) фронтальный опрос:

• Чем отличаются протоны и электроны?
• Сходство и различие протонов и нейтронов?
• Какой заряд имеет атом меди?
• Из чего складывается масса атома?
• Предлагаем вашему вниманию сочинение бывшей выпускницы нашей школы. Как вы думаете, о чём идёт речь в сочинении?:

“Атом мне представляется одной большой семьёй. В центре семьи, конечно же, родители: очень добрая, заботливая, положительная мама и строгий, но справедливый, словом нейтральный папа. А вокруг них вечные двигатели, вечные прыгатели – дети, которые не присядут ни на минутку. Они словно маленькие “энерджайзеры”, у них много-много дел, им хочется всё увидеть, всё услышать, всё узнать. И чем больше запас их энергии, тем дальше убегают они от родителей. Для того чтобы семья была гармоничной: чтобы дети могли получить хорошее образование, развивать свои способности в музыкальной школе, в изостудии, в танцевальных коллективах, в спортивных секциях и т.д.; чтобы папа и мама могли позволить себе посещать театры, концерты, путешествовать и прочие радости жизни, родители очень много трудятся. Папа выполняет нейтральные дела, а мама – только положительные, за каждое дело они получают единицу зарплаты. Поэтому общая зарплата папы и мамы составляет доход всей семьи. Чем больше в семье детей, тем больше трудятся родители. Вот такой он крошечный, невидимый, но сложный и интересный атом”.

Как вам кажется ребята, какими научными терминами можно назвать положительная мама, нейтральный папа, дети, нейтральные дела, положительные дела, единица зарплаты, доход всей семьи.

Учитель физики. На волне открытий строения атома поэт Валерий Брюсов в 1922 году написал стихотворение “Мир электрона”, в котором провел аналогию между строением атома и Солнечной системы (учащиеся читают “Мир электрона” В.Брюсова).

Учащийся. Валерий Брюсов “Мир электрона”. (1922г)

5. Подведение итогов: выставляем оценки, благодарим активных учащихся, ребят, подготовивших интересные ребусы, сообщения.

Домашнее задание по физике: §30; по химии: §37, работая дома с учебником, заполнить бланк опорного конспекта. Предлагаем ребятам по желанию творческое задание (записано на доске):

1. Используя изученные на уроке термины: атом, ядро, оболочка, протон, нейтрон, электрон; фамилии ученых: Томсон, Резерфорд, составить кроссворд.

2. Нарисовать иллюстрации к прозвучавшему на уроке сочинению.

3. Сочинить историю в любом жанре (сказка, басня, детектив и т.д.): на что по-вашему похож атом?