Форма урока: Объяснение нового теоретического материала с демонстрацией экспериментального задания (наблюдение альфа-частиц с помощью камеры Вильсона)
Цели урока:
Образовательная:
- познакомить учащихся со строением атома;
- ввести модель атома Дж.Дж.Томсона, опыт Резерфорда ;
- на основе демонстрации экспериментального задания ввести планетарную модель атома по Резерфорду.
Развивающая:
- систематизировать и расширять знания учащихся по теме «Электрические явления»;
- развивать внимание и любознательность путём демонстрации и объяснения опытов при повторении ранее изученного, объяснении нового материала;
- формировать умения объяснять электрические явления, происходящие в природе.
Воспитательная:
- вырабатывать устойчивое внимание при объяснении нового теоретического материала;
- развивать правильную речь, используя физические термины;
- достичь высокой активности и организации класса.
Приборы и материалы:
Наблюдение экранирующего действия проводника (один набор на парту):
- стрелка бумажная (или из фольги) на острие;
- линейка измерительная из оргстекла;
- кусок капроновой ткани;
- пластинка жестяная размером 60х90 мм.
Наблюдение альфа-частиц с помощью камеры Вильсона:
- камера для наблюдения следов альфа-частиц;
- пробирка со смесью ацетона (25%), этилового спирта (60%) и воды (15%);
- резиновая груша.
Демонстрации:
- Наблюдение экранирующего действия проводника.
- Наблюдение альфа-частиц с помощью камеры Вильсона.
- Таблицы со схемой опыта Резерфорда и схемой планетарной модели атома.
- 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):
- Наэлектризуйте линейку, потерев её о кусок капроновой ткани.
- Поднесите конец заряженной линейки на некоторое расстояние к стрелке и, перемещая линейку то вправо, то влево, наблюдайте за движением стрелки.
- 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:
- 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.
- Соединим резиновую грушу гибким шлангом с камерой Вильсона. Произведём несколько лёгких сжатий и расширений груши для заполнения рабочего объёма камеры насыщенными парами смеси.
- 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.
- 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!