Задачи:
- Показать роль моделей в развитии представлений об атоме
- Раскрыть ведущую роль эксперимента в установлении новых фактов и смене старых представлений об атомах
- Показать учащимся, что любым достижениям в науке предшествует огромный накопленный научный опыт
Время проведения - 40-45 мин.
Ход урока
Учитель:
На протяжении всей истории человечества у людей всегда возникала потребность в познании окружающего мира. Исторически сложилось так, что человеческая мысль пошла по пути искания причины превращений в самом веществе, расчленяя его на более мелкие, т.е. по пути поиска неизменного первоэлемента. Таким первоэлементом в химии является атом.
Доклад учащегося "Представления Демокрита и Левкиппа об атомах"
Время: 1-2 мин.
Источник: [4]
Учитель:
Существование атомов позднее было доказано экспериментально. Но встал вопрос - почему они взаимодействуют друг с другом, образуя более сложные частицы? Значит, какие-то скрытые внутренние свойства заставляют их взаимодействовать. Сам атом и частицы, составляющие его, скрыты от наших органов чувств, т.е. представляются нам "черным ящиком, поверхность которого мы видим, но не знаем, что внутри. Вам предлагается провести эксперимент с черным ящиком по инструкции.
Групповой эксперимент с черным ящиком
Время: 10-15 мин.
Источник: [1]
Каждая группа из 5 человек работает по инструкции с коробочками, плотно упакованными в черную бумагу.
Инструкция
- Возьмите коробочку и поднесите к уху. Аккуратно потрясите, поверните или подвигайте ее. Из своих наблюдений попытайтесь сделать вывод о размерах и форме каждого заключенного в нем предмета.
- Сравните ваши наблюдения с наблюдениями других членов вашей группы.
- Зарисуйте фломастерами изображение предполагаемых предметов в коробочке на листе бумаги".
На доске вывешиваются картинки всех групп с предполагаемым содержимым "черного ящика".
Учитель:
Представителю каждой группы предлагается выступить о предполагаемых предметах в "черном ящике", ответив на вопросы:
- какие органы чувств вы использовали в ходе эксперимента?
- можно ли твердо утверждать о наличии данных предметов?
Ваш процесс исследования "черного ящика" во многом напоминал научный метод исследования природы атома. На рубеже XIX-XX веков ученые также использовали косвенные доказательства (существование электронов, излучения) для создания моделей строения атомов. Их было множество.
Доклад учащегося "Модели атома до Резерфорда"
Время: 2 мин.
Учитель:
Эти модели являются умозрительными, так как частицы атома невидны. Попытаемся ответить на вопрос: можно ли использовать свет, чтобы понять внутреннее строение чего-либо.
Демонстрационный опыт с воздушным шариком, в котором находится предмет
Время: 3 мин.
Учитель выключает свет и включает прибор со световым пучком, направляя на шарик. Позади шарика, на экране высвечивается тень предмета, заключенного в шарике. Вместе с учащимися учитель делает вывод, что по тени можно сказать о существовании внутреннего строения какого-либо объекта. Полученные модели в результате использования света дают только приблизительное представление о строении объекта. Примером такой модели являются первые изображения атомов, сделанные с помощью ионного микроскопа (ксерокопии фотографий лежат на столах у каждой группы). После рассмотрения фотографий, пучок света от прибора направляется на черный деревянный ящик, стоящий на демонстрационном столе. На экране нет изображения. Делается вывод, что с помощью света мы можем доказать существование атомов, но не проникнуть в их строение. Это можно сделать с помощью более мощного излучения. Первым открытым излучением явились рентгеновские лучи.
Доклад учащегося: "Открытие излучения В. Рентгеном"
Время: 3 мин.
Источник: [3]
Учитель:
Но в недра атома проникли с помощью другого вида излучения. Кроме рентгеновского были открыты ? -, ?-, ? - излучения
Доклад учащегося "Открытие 
- излучений"
Время: 3 мин.
Источник: [2]
Учитель:
Инструментом проникновения в атом явились ?-лучи. Мы попытаемся повторить эксперимент Резерфорда и его учеников, используя модель установки. Большой черный ящик является "атомом", картон служит экраном. С помощью пульверизатора, который является источником "?-частиц" струю чернил направим в круглое отверстие. Достанем картон и рассмотрим изображение. На картоне отчетливо видна "тень" предмета. По этой "тени" можно предсказать формы предмета. Демонстрационный опыт подчеркивает значение использования мишени и источника для получения информации о составе и содержании данного "черного ящика".
Доклад учащегося "Эксперимент учеников Резерфорда и модель атома Резерфорда"
Время: 3-4 мин.
Источник: [5]
Учитель:
Все великие открытия в науке свершаются неожиданно и выявляют разногласия между общепринятыми представлениями и наблюдениями. Но как сказал Пастер, "неожиданность выбирает подготовленный ум". Таким умом и стал Эрнст Резерфорд.
Литература.
- Американское химическое общество. Химия и общество / Пер. с англ. М.: Мир, 1995. 560 с.
- Данин Д.С. Резерфорд. М.: Молодая гвардия, 1967. 624 с.
- Дариус Дж. Недоступное глазу: Пер. с англ. М.: Мир, 1986. 249 с.
- Книга для чтения по неорганической химии. Кн.для учащихся. В 2 ч.Ч.1.Сост.В.А. Крицман.М.: Просвещение, 1993. 192с.
- Манолов К., Тютюнник В. Биография атома. Атом - от Кембриджа до Хиросимы. Пер. с болг. М.: Мир, 1984. 246 с.