Програссма интегрированного элективного курса по физике и химии "Строение атома"

Разделы: Физика, Химия

Предисловие

Величайшую помощь всякому, изучающему химию и физику, прежде всего окажет хорошее знание строения атома. (Лайнус Полинг)

Строение атома – важный и обширный раздел науки, для которого характерно соединение теоретических и экспериментальных методов исследования. Ввиду сложности строения атома как системы, состоящей из значительного числа нуклонов, при его исследовании используются специальные модели. Среди них капельная модель ядра, оболочная модель и др.

Изучение строения атома существенно не только из-за ее практических приложений, но и потому, что в этом курсе расширяются представления о фундаментальных силах природы, о глубинных законах строения материи. При изучении строения атома человеку открывается новый мир - мир элементарных частиц.

При построении курса со многих точек зрения рационально реализовать системный подход при отборе содержания. Отсюда изучают атом как физическую систему со своим составом и взаимодействиями элементов, затем рассматривают различные процессы - ядерные реакции. При этом параллельно рассматриваются характеристики объектов и явлений, изучаются экспериментальные средства их определения . В самом конце темы приходит черед практическим следствиям.

Предлагаемый вариант планирования достаточно экономный, но все же первый и второй уроки можно объединить. Предполагается проведение лабораторных работ. После двух первых уроков содержание можно планировать по логике учебника.

Пояснительная записка

Методическая разработка элективного курса адресована учителям школ, преподающим физику и химию, а так же учащимся 8, 9 и старших классов. Отбор материала проведен в соответствии с требованиями образовательного стандарта по физики и химии.

Настоящее пособие представляет собой систематический сборник задач и вопросов по теме“Строение атома”. Большинство задач снабжено решениями и указаниями, получив которые учащиеся могут самостоятельно решить задачи. Последнее очень важно: самостоятельное решение задач – наиболее активное проявление знаний и понимания химических и физических законов, а умение решать задачи достигается упражнениями и размышлениями, поэтому в данном пособии увеличено количество задач, снабженных только ответами. Пособие содержит задачи из задачников средней школы, а так же ряд задач, методически интересных и доступных из сборников для поступающих в вузы.

Элективный курс “Строение атома” дополняет и развивает школьный курс физики и химии, а также является информационной поддержкой выбранного профиля дальнейшего образования и ориентирован на удовлетворение любознательности школьников. В тех школах, в которых не организуются элективные занятия по данной программе, учителя физики и химии могут использовать материалы курса для занятий по обязательной программе, а так же предлагать по интересам учащихся.

Курс рассчитан на 34 часа для учащихся 8, 9 классов.

Цель курса: углубить и расширить знания учащихся предпрофильного образования по теме “ Строение атома ” в процессе изучения школьного курса физики и химии.

Основные задачи

Обучающие: обобщение, систематизация, углубление знаний об атоме по данным разделам школьного курса физики и химии; формирование умения комплексного применения знаний при решении учебных теоретических и экспериментальных задач; интегрирование знаний при изучении смежных предметов.

Развивающие: развитие специальных умений учащихся - экспериментальных, практических и т. д.; развитие общеучебных умений - самостоятельной работы, использования источников информации; организационных - планирования, самоконтроля; развитие общечеловеческих умений - способностей к абстрагированию, формирование интереса к предметам; развитие творческих способностей, исследовательских умений.

Воспитательные: расширение кругозора; воспитание самостоятельности, развитие мировоззрения, политехническое воспитание.

Формы и методы работы: рассказ, беседа, дисскуссия, работа с книгой, демонстрация, лабораторный и практический методы, семинары.

Содержание курса

Атомное ядро (6 часов)

История открытия атома. Изотопы. Открытие нейтрона, протона. Энергия связи ядра. Оболочная модель ядра.

Примерные темы рефератов

1. Открытие периодической системы элементов Д. И. Менделеевым.

2. Исследования российских ученых в области химии и физики атома и атомного ядра.

Радиоактивность (12 часов)

Радиоактивность атомных ядер. Экспериментальные особенности ? и ? - распада. Продукты радиоактивного распада. Закон радиоактивного распада. Период полураспада. Биологическое действие ядерных излучений. Понятие о дозе излучения и способы защиты от излучений.

Ядерные взаимодействия (10 часов)

Виды ядерных реакций. Энергетический выход реакции. Способы получения искусственных изотопов и новых химических элементов.

Ядерная энергия (6 часов)

Деление ядра урана. Цепная реакция деления. Ядерный реактор. Принципы устройства и действия АЭС. Понятие о термоядерных реакциях. Физико -химическая конференция по теме: ““Атомная энергетика: за и против”.

Лабораторные работы

1. Изучение деления ядра атома урана по фотографии треков.

2. Изучение треков заряженных частиц по готовым фотографиям.

Аттестация учащихся

В качестве основной формы оценки учащихся предполагается использовать результаты выступлений на семинарах, подготовленные рефераты, выполненные экспериментальные исследования, решение задач. Знания учащихся по окончании изучения курса можно оценить с помощью предлагаемых задач или теста.

Тестовые задачи по теме: “Радиоактивность. Правила смещения”

1. Что представляет собой альфа- излучение? Укажите правильный ответ.

А) поток ядер водорода.

Б) поток ядер гелия.

В) поток нейтронов.

2. Что представляет собой гамма-излучение? Укажите правильный ответ.

А) поток нейтронов.

Б) поток быстрых электронов

В) поток квантов электромагнитных излучений.

3. Что представляет собой бета-излучение? Укажите правильный ответ.

А) поток быстрых электронов

Б) поток квантов электромагнитного излучения

В) поток нейтронов.

4. Элемент az X испытал альфа-распад. какой заряд и массовое число будет у нового элемента Y. Укажите правильный ответ.

А) a z+1 Y

Б) a-4z-2 Y

В) a z-1 Y

5. Элемент х испытал бета- распад. какой заряд и массовое число будет у нового элемента Y? Укажите правильный ответ.

А) a-4 z-2Y

Б) az-1Y

В) a z+1Y

6. Какое из трех типов излучений: альфа, бета или гамма обладает наибольшей проникающей способностью?

7. Что произойдет с изотопами урана-237 при - распаде? Как изменяется массовое число нового элемента? влево или вправо в таблице Менделеева происходит сдвиг? Записать реакци.

8. Зписать реакцию непосредственного превращения актиния 227 во франций-223; альфа или бета распад имеет место?

9. Во что превращается 238 92 U после альфа распада и двух бета распадов?

10. Чему равны число протонов и число нейтронов в изотопе лития 73Li? укажите правильный ответ.

А) z=3, n=7

Б) z=7, n=3

В) z=3, n=4

11.Первую в мире ядерную реакцию с получением нового элемента получил Резерфорд:

147 N + 42He -> x +11H. Какой элемент получил pезерфорд? Укажите правильный ответ.

А) 199 F

Б) 178 o

В) 168o

12. Чему равно число протонов и число нейтронов в изотопе фтора F? Укажите правильный ответ.

А) z=9, n=19

Б) z=z19, n=9

В) z=3, n=4

13. Полное превращение элементов впервые наблюдалось в реакции 73 Li + 11 H ->?, в результате которой появилось два одинаковых атома.что это за атомы. Укажите правильный ответ.

А) Водород

Б) Гелий

В) Бериллий

14. Чему равны число протонов и число электронов в изотопе 11B5? Укажите правильный ответ.

А) z=5, n=11.

Б) z=119, n=5.

В) z=5, n=6.

15. Укажите второй продукт ядерной реакции: 73 Li + 11 H –> 42 Hе +? Укажите правильный ответ.

А) n

Б) p

В) 42 Hе

16. Каков состав ядер натрия 23 Na 11, фтора 19 F 9 и менделевия 257Md 101?

17. Допишите реакции:

a) 239 Pu94 + 42 Hе –> ? +1 n0 б) 2H1 + –> 1 H1 + ?

18.Написать недостающие обозначения в следующих ядерных реакциях;

Задачи для самостоятельного решения

Задача 1. В какой элемент превращается уран 239 92U двух - распадов и одного - распада? Напишите соответствующие ядерные реакции.

Задача 2. При бомбардировке изотопа бора 105В - частицами образуется изотоп азота 13 7 N. Какая при этом выбрасывается частица? Написать реакцию позитронного распада радиоактивного изотопа азота 137N.

Задача 3. Какая энергия Е выделяется при термоядерной реакции 21 Н + 31Н –> 42 Не + 10 n? Массы изотопов и частиц:
m 21 Н =2,01410 а.е.м., m 31 Н =3,01605 а.е.м., m Не =4,00260а.е.м., m n =1.00866 а.е.м.

Ответ:

Задача 4. Какая энергия Е выделяется при ядерной реакции 73 Li + 21 Н –> 8 4 Be + 10 n ?

Массы изотопов и частиц: m Li = 7.01601 а.е.м., m Н = 2,01410 а.е.м,, m Be =8,00531 а.е.м., m n =1.00866 а.е.м..

Ответ:

Задача 5. В какой элемент превращается радиоактивный изотоп 8 3Li после одного- распада и одного - распада?

Ответ: в гелий.

Задача 6. При бомбардировке азота 13 7 N нейтронами 10 n образуется новое ядро и выбрасывается протон 11 Н. полученное ядро оказывается - радиоактивным. Написать уравнение реакции.

Задача 7. Выделяется или поглощается энергия при реакции 73 Li + 42 Не –> 10 5 B + 10 n?

Массы изотопов и частиц: m Li = 7.01601 а.е.м, m Не =4,00260 а.е.м, m B = 10,01294 а.е.м., m n =1.00866 а.е.м.

Ответ: - поглощается

Задача 8. Какова электрическая мощность Р атомной электростанции, расходующей за t = 1 суткам массу m = 220 грамм изотопа 235 92 U и имеющей КПД равное 25% ? При одном акте деления 235 92 U выделяется Е 1 = 200 М эВ энергии.

Ответ:

Задача 9. Найти отношение скорости - частицы, вылетающей при - распаде из покоящегося ядра урана с массовым числом 232, к скорости получившегося ядра?

Задача 10. В результате ядерной реакции ядро захватывает нейтрон и испускает протон. На сколько единиц изменилось массовое число ядра ?

Задача 11. Вычислите дефект масс ядра кислорода 17 О 8.

Задача 12. Сколько 11 р, 10 n, 0-1 е, в атомах а) 7935 Br ,б) 8135 Вr

Приложение 1

Приложение 2

Литература

для учащихся:

  1. Учебник “ Физика - 9” для общеобразовательных учреждений. А.В. Перышкин, Е.М. Гутник. ООО “ Дрофа” 2001
  2. Сборник задач по физике. В.И. Лукашик, Е.В. Иванова. М: “ Просвещение” 2003
  3. Сборник задач по физике. А. П. Рымкевич, П.А. Рымкевич. М: Издательство: “ Просвещение” 1983
  4. Задачник по физике. С.Н. Белолипецкий, О.С. Еркович, В.А. Казаковцева, Т. С. Цвецинская. Москва “Физматлит” 2002
  5. Химия.8 класс: Учебник для общеобразовательных учреждений.О. С.Ггабриелян.-М.: Дрофа,2006.
  6. Начала химии.Современный курс для поступающих в вузы. Н. Е. Кузьменко.-М.: Издательство “Экзамен”, 2003.
  7. 2500 задач по химии для поступающих в вузы. Н. Е. Кузьменко, В. В. Еремин.-М.: ООО “Издательский дом “Оникс 21 век”,ООО “Издательство “Мир и образование”,2002.
  8. Энциклопедический словарь юного химика. Сост. В.А Крициан, В. В. Станцо.-М.: Педагогика 1974

для учителя:

  1. Настольная книга учителя химии. химия 8 класс. О. С. Габриелян, Н. Г. Воскобойникова, А. В. Яшукова.-М.: Дрофа, 2002.
  2. Настольная книга учителя химии. Нормативные документы, методические рекомендации и справочные материалы для организации работы учителя.Н. Н. Гара, Р. Г. Иванова, А. А. Каверина.-М.: ООО “Издательство Аст”, ООО “Издательство Астрель”, 2003.
  3. Современные открытые уроки химии 8-9 классы. Е. П. Сгибнева, А. В. Скачков- Ростов н/Д: Издательство “Феникс”,2002.
  4. Начала химии. Современный курс для поступающих в вузы. Н. Е. Кузьменко.-М.: Издательство “Экзамен”, 2003.
  5. 2500 задач по химии для поступающих в вузы.Н. Е. Кузьменко, В. В. Еремин.-М.: ООО “Издательский дом “Оникс 21 век”,ООО “Издательство “Мир и образование”. 2002.
  6. Учебник “ Физика - 9” для общеобразовательных учреждений. А.В. Перышкин, .М. Гутник. ООО “ Дрофа” 2001
  7. Сборник задач по физике. В.И. Лукашик, Е.В. Иванова. М: “ Просвещение” 2003
  8. Сборник задач по физике. А. П. Рымкевич, П.А. Рымкевич. М: Издательство: “ Просвещение” 1983
  9. Задачник по физике. С.Н. Белолипецкий, О.С. Еркович, В.А. Казаковцева, Т. С. Цвецинская. Москва “Физматлит” 2002
  10. “Физика 9 класс” Тематическое планирование. Издательство “ Дрофа” 2001
  11. Физика в экзаменационных вопросах и ответах. Пособие для абитуриентов, репетиторов и учителей . Айрис Пресс. 2001
  12. Содержание углубленного изучения физики в средней школе. Издательство “Педагогика 1974.