Атомно-молекулярное учение М.В. Ломоносова

Родионова Ольга Григорьевна, преподаватель физики

Разделы: Физика

Цели урока:

Образовательная:

Сформироватьпредставление и углубить знания об “Атомно-молекулярном учении” М.В. Ломоносова” как учении, лежащим в основе химии и физики, применении учения на практике, в жизни, показать историю становления учения, тесной взаимосвязи химии и физики; значение атома в мирной жизни, опасности выхода атома из под контроля человека, ведущим к атомным катастрофам и ядерным войнам, раскрыть последствия взрывов атомных бомб.

Развивающая:

Продолжать развивать креативные, коммуникативные качества, способность к продуцированию идей, мобилизовать свои скрытые знания, развитие речи, развивать интерес к предметам физике и химии проведение рефлексии, самооценки своей деятельности.

Воспитательная:

Продолжать воспитывать чувство гордости за русскую науку, чувство патриотизма, развивать представление о М.В. Ломоносове как гениальном сыне Великой России, великом патриоте.

План.

Организационный момент.
Михаил Васильевич Ломоносов (сценка)
“Моя химия – физическая”.
Природа атомных ядер.
Исследование М.В. Ломоносовым грозовых явлений.
Электрический заряд в грозовом облаке.
Занимательный опыт: “Наблюдение электрического заряда”.
Нейтрон – нестабильная частица.
Физические и химические свойства водорода и его изотопов.
Разработка водородной бомбы.
Защита организма от излучения.
Рефлексия.

Оборудование и наглядные пособия:

Компьютер, мультимедийный проектор.
Презентация (тема, эпиграф, цель, задачи).
Магнитофон – музыкальное сопровождение.
Занимательный опыт (Электрофорная машина).
Рефлексия (карточки).
Портрет М.В. Ломоносова.
Памятка по радиационной безопасности.
Высказывания М.В. Ломоносова: “Химия и физика так соединились, что одна без другой в совершенстве быть не могут”. “Моя химия – физическая”.

Девиз:

“Химия и физика так соединились, что одна без другой в совершенстве быть не могут”.

М.В.Ломоносов

Ход урока

1. Организационный момент.

Преподаватель физики (Слайд №1). Сегодняшнее учебное занятие мы посвящаем великому русскому ученому, гениальному человеку – Михаилу Васильевичу Ломоносову – создателю атомно-молекулярного учения.

Цель нашей сегодняшней работы рассмотреть атомно-молекулярное учение с современной точки зрения, обобщить знания об атоме. Что же такое атом? Что это за частицы Вселенной? Друг или враг человечества? Как мы, созданное свыше двухсот лет учение, применяем в современной жизни.

2. Сценка.

Написание М.В.Ломоносовым “Атомно-молекулярного учения”.

Под звуки “Студенческого гимна” выходит учащийся (Ломоносов), садится за стол, берет ручку из пера и рассуждает:

Учащийся (Ломоносов)

Да, прав был Демокрит, когда сказал о том, что все тела состоят из частиц.
Чтоб к положеньям моим не питали недоверия
Лишь по тому, что глаз этих телец первичных видит,
Я докажу, что бывают они несомненно в предметах
Даже тогда, когда глаз никакой их не может увидеть.
Должен быть в природе порядок. А учение должно быть такого:

Все вещества состоят из молекул.
Молекулы состоят из атомов.
Молекулы и атомы находятся в непрерывном движении.
При химических явлениях молекулы претерпевают изменения и из одних молекул образуются другие, при физических явлениях состав молекул остается неизменным.

3. Моя химия – физическая.

Преподаватель химии. (Слайд №2)

Наверно так, было создано великое учение М.В. Ломоносова об атомном строении мира.

1-й ведущий. Доказано, что любая материя состоит из частиц. И это доказательство было приведено греческим ученым – философом Демокритом еще 2500 лет тому назад. Он то и ввел слово “ атом”, что значит неделимый – крошечная неделимая частица материи, принимающая участие в химических реакциях.

Долго ученые не могли узнать строение атома. В 1911 году английский ученый Эрнст Резерфорд предложил планетарную модель строения атома, основанную на результатах собственных экспериментов и экспериментов Ханса Гейгера.

Согласно модели Резерфорда, атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, вся масса атома сосредоточена в ядре, а по орбиталям, как спутники вокруг Земли движутся электроны.

2-й ведущий. (Слайд №3)

А мне хотелось бы рядом с именем Ломоносова поставить имя Дмитрия Ивановича Менделеева. Создав свою периодическую систему, Дмитрий Иванович говорил, что периодическому закону принадлежит будущее. Он тогда просто не знал ничего о строении атома, оказалось – каждая цифра в его периодической системе имеет определенный физический смысл.

Номер периода равен числу энергетических уровней в атоме.

Номер группы равен числу валентных электронов.

Порядковый номер – заряду ядра атома и числу электронов.

Связал строение атома с периодической системой ученик Э.Резерфорда – Генри Мозли.

4. Природа атомных ядер.

Преподаватель физики. Мы знаем, что все тела состоят из молекул, а молекулы из атомов. В центре атома находится ядро, состоящее из протонов и нейтронов, а вокруг ядра движутся электроны. Протоны заряжены положительно, а электроны – отрицательно. Накопление большого количества зарядов разного знака вызывает вспышку. Примером гигантского искрового разряда – молния.

5. Исследование М.В. Ломоносовым грозовых явлений.

Учащийся. В давние времена на человека сильное впечатление производила гроза, испытывали страх перед ней, считали ее орудием своих богов, а молнию – это “небесной карой”.

Благодаря упорному труду исследователей удалось показать, что в явлении молнии нет ничего сверхъестественного и нет причин для суеверных страхов.

Среди первых ученых, доказавших электрическую природу грозы, был великий русский ученый Михаил Васильевич Ломоносов.

Летом 1752 г. Ломоносов со своим другом Рихманом построили “громовую машину”, с помощью которой они изучили грозовой разряд.

Большой опасности подвергался Ломоносов, проводя опыты во время грозы у себя дома. В 1753 г. его друг Рихман был убит шаровой молнией. Позже, вспоминая об этом, Ломоносов писал:

“Внезапно гром чрезвычайно грянул
в самое то время, как я руку держал у железа
и искры трещали.
Все от меня прочь бежали…”

Тяжело переживая смерть друга, Михаил Васильевич продолжил исследования и доказал что собой представляет молния.

Преподаватель физики. Как же создается электрический заряд в грозовом облаке?

6. Электрический заряд в грозовом облаке.

Учащийся. В верхней части облака (где температура ниже 0^оС) ледяные кристаллы сталкиваются друг с другом, разламываются и электризуются. Более крупные осколки заряжаются отрицательно, осаждаются в нижнюю часть облака и там тают. Мелкая ледяная пыль, заряжается положительно ,относится потоками воздуха вверх. В этом случае вершина облака будет заряжена положительно, а нижняя часть – отрицательно. Проскакивает искра – это и есть молния.

Преподаватель физики. Сегодня продолжаются эксперименты по изучению атмосферного электричества, которые проводят с помощью современного оборудования.

7. Занимательный опыт: “Наблюдение электрического разряда”.

Преподаватель физики. Нейтральной частицей – является нейтрон. Что собой представляет эта частица и какова ее роль?

8. Нейтрон – нестабильная частица.

Учащийся. Нейтрон входит в состав ядра, не имеет электрического заряда, обладает большой проникающей способностью. Его масса больше массы протона приблизительно на 2,5 электронных масс.

Нейтрон – нестабильная частица: свободный нейтрон живет 15 минут и распадается на протон, электрон и нейтрино.

Так как нейтроны лишены заряда, то они беспрепятственно проникают в атомные ядра и вызывают их изменения. После этого ядро разрывается на осколки неравной массы. Осколки эти сильно, радиоактивны, так как содержат избыточное количество нейтронов.

В результате наблюдения огромного числа ядерных превращений постепенно выяснилось, что существуют элементы с одинаковыми химическими свойствами, но различались атомной массой, то есть различным числом нейтронов. Эти элементы помещены в одну клетку периодической системы Менделеева. В 1911 году Содди назвал их изотопами.

Преподаватель физики. Особенно интересен атом водорода и его изотопы.

9. Химические и физические свойства водорода и его изотопов. (Слайд №4)

Учащаяся Водород известен с XVI века. Алхимики заметили, что при взаимодействии железных опилок с соляной или серной кислотой выделяется "горючий все-дух", или "искусственный воздух". Это был водород.

Вслед за М.В.Ломоносовым, Г. Кавендиш выделил водород изсерной и соляной кислот железом, цинком, оловом. Он и указал, что при сжигании "горючего воздуха" образуется вода. А. Лавуазье повторил опыт Кавендиша и доказал, что "горючий воздух" – простое вещество, а вода – химическое соединение водорода и кислорода. Лавуазье дал имя "горючему воздуху" – гидрогениум (“рождающий воду”). Первые русские наименования водорода – "водотворный газ", “водотвор”.

За флогистон его признали,
Когда получен газ тот был.
Его горючесть доказали
Восстановлением простым.
Из отношенья к кислороду
Лавуазье названье дал.
Он флогистон тот развенчал.

Учащийся (стихотворение “Водород” )

Я – водород, я – водород, родитель всех и всяких вод.
Поверь, я самый легкий газ, и легче я в 16 раз,
Чем ваш любимый кислород.
Со мною вместе он даёт ту воду, что вы пьёте, которой вы живете.
В любой из клеток, что живет, в состав вхожу я – водород.
А в технике вам без меня не обойтись и даже дня.
Сказал ведь вам, что легче всех. И в том великий мой успех.
И эти вот воздушные шары – их наполняют мной – лети, лети, лети.
(бросают воздушные шары)

Преподаватель физики. В недрах Солнца содержится гигантское количество водорода, находящегося в состоянии сверхвысокого сжатия при температуре 15 000000 К, поэтому Солнце, обладая гигантской массой, в процессе термоядерного синтеза ежедневно теряет около 100 млр. т вещества и выделяет энергию, благодаря которой стала возможной жизнь на Земле.

Физика – по физическим свойствам – это газ, который не сохраняет свой объем, меняет форму и занимает всю предоставленную им емкость. Молекулы движутся беспорядочно.

Дейтерий – я дейтерий, я также стаю под номером №1 в таблице Менделеева, я сильнее водорода, так как моя атомная масса равна двум.

Химия – изотоп водорода, он стабилен, то есть нерадиоактивен. При соединении дейтерия с кислородом образуется тяжелая вода.

Физика – ее физические свойства заметно отличаются от свойств обычной воды. При нормальном атмосферном давлении она кипит при 101,2 ^оС и замерзает при 3,8 ^оС.

Тритий – я тритий, я также занимаю место в таблице Менделеева под №1, но я намного сильнее. Я самый сильный, потому что моя атомная масса равна трем.

Химия – изотоп водорода, бета-радиоактивен с периодом полураспада около 12 лет. Трития в природе нет, он вырабатывается в самом термоядерном реакторе из лития.

Физика – При слиянии дейтерия с тритием выделяется 176 000 000 эВ энергии. Это сулит человечеству, новый практически неисчерпаемый источник энергии.

Удалось осуществить неуправляемую реакцию взрывного типа в водородной бомбе.

10. Разработка водородной бомбы. (Слайд №5)

Учащийся. Термоядерный синтез легче всего осуществить в смеси дейтерия и трития. Приняв это за основу, ученые США в начале 1950 приступили к реализации проекта по созданию водородной бомбы (HB). Первые испытания модельного ядерного устройства были проведены на полигоне Эниветок весной 1951; термоядерный синтез был лишь частичным. Значительный успех был достигнут 1 ноября 1951 при испытании массивного ядерного устройства, мощность взрыва которого составила 4-8 Мт в тротиловом эквиваленте. Первая водородная авиабомба была взорвана в СССР 12 августа 1953, а 1 марта 1954 на атолле Бикини американцы взорвали более мощную (примерно 15 Мт) авиабомбу. С тех пор обе державы проводили взрывы усовершенствованных образцов мегатонного оружия.

Демонстрация фильма “Атомная бомба”. Взрыв на атолле Бикини сопровождался выбросом большого количества радиоактивных веществ. Часть из них выпала в сотнях километров от места взрыва на японское рыболовецкое судно “Счастливый дракон”, а другая покрыла остров Ронгелап. Поскольку в результате термоядерного синтеза образуется стабильный гелий, радиоактивность при взрыве чисто водородной бомбы должна быть не больше, чем у атомного детонатора термоядерной реакции. Однако в рассматриваемом случае прогнозируемые и реальные радиоактивные осадки значительно различались по количеству и составу.

11. Защита организмов от излучения.

Учащийся. (Слайд №6)

Излучения радиоактивных веществ оказывают очень сильное воздействие на все живые организмы. Опасность излучений усугубляется тем, что они не вызывают никаких болевых ощущений даже при смертельных дозах.

Наиболее чувствительны к излучениям ядра клеток, особенно клеток, которые быстро делятся. Поэтому в первую очередь излучения поражают костный мозг, из-за чего нарушается процесс образования крови. Далее наступает поражение клеток пищеварительного тракта и других органов.

При утечке радиации, необходимо принимать меры при радиационной защите всех людей. Самый простой метод защиты – это удаление всех от источника излучения на достаточно большое расстояние. Так же можно использовать для защиты преграды из поглощающих материалов. После аварии на Чернобыльской АЭС Международным агентством по атомной энергетике по предложению нашей страны приняты рекомендации по дополнительным мерам безопасности энергетических реакторов. Установлены более строгие регламенты работ персонала АЭС.

Преподаватель физики. (Слайд №7)