Тема урока: "Открытие радиоактивности. Строение атомного ядра" - 11 класс
Другие проекты автора
Описание проекта
04.03. 2022
Учитель: А.П. Кононыхин
Тема урока: Открытие радиоактивности. Строение атомного ядра.
11 класс
Цели урока:
обеспечить в ходе урока усвоение понятий "радиоактивность", альфа-, бета-, гамма - излучение.
продолжить формирование у обучающихся научного мировоззрения.
развивать навыки культуры речи, творческую активность, творческие способности учащихся.
обеспечить усвоение учащимися знаний о строении атома и атомного ядра;
сформировать умение извлекать информацию из разных источников и представлять ее в разных видах (таблице, рисунке);
научить пользоваться Периодической системой химических элементов Д.И. Менделеева для определения состава атома;
расширить кругозор учащихся.
Оборудование:
Компьютер, проектор,.
Компьютерная презентация "Открытие радиоактивности"
Ход урока
I. Организационный момент (приветствие, проверка готовности обучающихся к уроку)
Изучение нового материала.
1. Сегодня мы начинаем изучать тему курса физики 11 класса, она называется "Строение атома и атомного ядра. Использование энергии атомных ядер". Тема нашего урока "Открытие радиоактивности. Строение атомного ядра." Предположение о том, что все тела состоят из мельчайших частиц, было высказано древнегреческим философом Демокритом еще 2500 лет назад. Частицы были названы атомами, что означает неделимые. Таким названием Демокрит хотел подчеркнуть, что атом - это мельчайшая, простейшая, не имеющая составных частей и поэтому неделимая частица. Но примерно с середины XIX века стали появляться экспериментальные факты, которые ставили под сомнение представления о неделимости атомов. Результаты этих экспериментов наводили на мысль о том, что атомы имеют сложную структуру, и что в их состав входят электрически заряженные частицы.
Наиболее ярким свидетельством сложного строения атомов явилось открытие явления радиоактивности, сделанное французским физиком Анри Беккерелем в 1896г. Открытие радиоактивности произошло благодаря счастливой случайности. Беккерель долгое время исследовал свечение веществ, предварительно облученных солнечным светом. К таким веществам принадлежат соли урана, с которыми экспериментировал Беккерель. И вот у него возник вопрос: не появляются ли после облучения солей урана наряду с видимым светом и рентгеновские лучи? Беккерель завернул фотопластинку в плотную черную бумагу, положил сверху крупинки урановой соли и выставил на яркий солнечный свет. После проявления фотопластинка почернела на тех участках, где лежала соль. Следовательно, уран создавал какое - то излучение, которое пронизывает непрозрачные тела и действует на фотопластинку. Беккерель думал, что это излучение возникает под влиянием солнечных лучей. Но однажды, в феврале 1896г., провести ему очередной опыт не удалось из-за облачной погоды. Беккерель убрал пластинку в ящик стола, положив на нее сверху медный крест, покрытый солью урана. Проявив на всякий случай пластинку два дня спустя, он обнаружил на ней почернение в форме отчетливой тени креста. Это означало, что соли урана самопроизвольно, без каких либо внешних влияний создают какое-то излучение. Начались интенсивные исследования.
Вскоре Беккерель установил важный факт: интенсивность излучения определяется только количеством урана в препарате, и не зависит от того в какие соединения он входит. Следовательно, излучение присуще не соединениям, а химическому элементу урану, его атомам. Естественно ученые попытались обнаружить, не обладают ли способностью к самопроизвольному излучению другие химические элементы. В эту работу внесла большой вклад Мария Склодовская-Кюри.
В 1898г М. Склодовская-Кюри и др. ученые обнаружили излучение тория. В дальнейшем главные усилия в поисках новых элементов были предприняты М. Склодовской-Кюри и ее мужем П. Кюри. Систематическое исследование руд, содержащих уран и торий, позволило им выделить новый неизвестный ранее химический элемент - полоний № 84, названный так в честь родины М. Склодовской-Кюри - Польши. Был открыт еще один элемент, дающий интенсивное излучение - радий № 88, т.е. лучистый. Само же явление произвольного излучения было названо супругами Кюри радиоактивностью.
Записать в тетради "радиоактивность" - (лат) radio - излучаю, aсtivus - действенный.
Впоследствии было установлено, что все химические элементы с порядковым номером более 83 являются радиоактивными.
В 1899 году под руководством английского ученого Э. Резерфорда, был проведен опыт, позволивший обнаружить сложный состав радиоактивного излучения. В результате опыта, проведенного под руководством английского физика Эрнеста Резерфорда, было обнаружено, что радиоактивное излучение радия неоднородно, т.е. оно имеет сложный состав. Рассмотрим, как проводился этот опыт.
На слайде изображен толстостенный свинцовый сосуд с крупицей радия на дне. Пучок радиоактивного излучения радия выходит сквозь узкое отверстие и попадает на фотопластинку (излучение радия направлено во все стороны, но сквозь толстый слой свинца оно пройти не может). После проявления фотопластинки на ней обнаруживалось одно темное пятно - как раз в том месте, куда попадал пучок.
Потом опыт изменяли, создали сильное магнитное поле, действовавшее на пучок. В этом случае на проявленной пластинке возникало три пятна: одно, центральное, было на том же месте, что и раньше, а два других - по разные стороны от центрального. Если два потока отклонились в магнитном поле от прежнего направления, значит, они представляют собой потоки заряженных частиц. Отклонение в разные стороны свидетельствовало о разных знаках электрических зарядов частиц. В одном потоке присутствовали только положительно заряженные частицы, в другом - отрицательно заряженные. А центральный поток представлял собой излучение, не имеющее электрического заряда.
Положительно заряженные частицы назвали альфа-частицами, отрицательно заряженные - бета-частицами, а нейтральные - гамма (слайд 10,11) квантами. Некоторое время спустя в результате исследования некоторых физических характеристик и свойств этих частиц (электрического заряда, массы, проникающей способности) удалось установить, что гамма - кванты или лучи - это коротковолновое электромагнитное излучение, скорость распространения электромагнитного излучения такая же, как и у всех электромагнитных волн - 300000 км/с. Гамма - лучи проникают в воздух на сотни метров.
Бета - частицы представляют собой поток быстрых электронов, летящих со скоростями близкими к скорости света. Они проникают в воздух до 20 м.
Альфа частицы - это потоки ядер атомов гелия. Скорость этих частиц 20000 км/с, что превышает скорость современного самолета (1000 км/ч) в 72000 раз. Альфа - лучи проникают в воздух до 10 см.
Итак, явление радиоактивности, т.е. самопроизвольного излучения веществом 
-, 
- и 
- частиц, наряду с другими экспериментальными фактами, послужило основанием для предположения о том, что атомы вещества имеют сложный состав.
2. Действительно, атом состоит из ядра, расположенного в центре и электронов, движущихся вокруг него по определенным орбитам. Причем, следует отметить, что число электронов в атоме определяет химические свойства элемента, по нему элементы упорядочены в периодической таблице Менделеева, а атомное ядро, находящееся в центре атома, в 10 000 раз меньше размера электронной оболочки и сосредоточивает 99,9% массы атома. Последующее изучение состава ядра проводилось экспериментально с помощью бомбардировки ядра α-частицами. При подобной бомбардировке из ядра вылетали частицы, входящие в его состав. Первой такой частицей, открытой Э. Резерфордом в 1919 г. при бомбардировке ядер В, F, Na, Al, Р, Ne, Mg и других элементов, был протон (от греч. protos — первый, первичный), или ядро самого легкого изотопа атома водорода 11Н. Протон р имеет положительный заряд, равный заряду электрона, е = 1,6 • 10"19Кл, масса покоя протона mр = 1,6726231 • 10"27кг = 1,007276470 а. е. м. Протоны встречаются в земных условиях в свободном состоянии как ядра атома водорода. Однако считать, что атомное ядро любого атома (за исключением Н) состоит только из протонов, было бы неправильно. Кроме протонов, в состав ядра входят и другие частицы. В 1932 г. английский физик Джеймс Чедвик установил, что при облучении ядер атома бериллия α-частицами из ядра вылетают нейтральные частицы массой, близкой к массе протона. Эта частица была названа нейтроном (от лат. neutron — ни тот ни другой, или нейтральный). Такое название подчеркивало отсутствие у нейтрона электрического заряда. Масса покоя 27 свободного нейтрона mп = 1,6749286* - 10" кг = 1,008664902 а. е. м., отличается от массы протона всего на 0,14%.
По современным представлениям протон и нейтрон являются двумя разными состояниями одной и той же частицы — нуклона (от лат. nucleus — ядро).
После открытия элементарных частиц в 1932 г. российским физиком Д. Д. Иваненко и немецким ученым В. Гейзенбергом была предложена протонно-нейтронная модель ядра, согласно которой ядро атома любого химического элемента состоит из частиц 2 сортов: протонов и нейтронов. Вследствие электронейтральности атома число Z протонов в ядре (зарядовое число), равно числу Z электронов, движущихся вокруг ядра.
Информация о составе атомного ядра указывается следующим образом:
AZX, где X - химический элемент, Z - зарядовое число = числу протонов, содержащихся в ядре; А - массовое число, говорит об общем числе частиц в атоме, которое складывается из числа протонов (Z) и нейтронов (N) в ядре: A=Z+N.
Для примера рассмотрим атом кислорода, и определим, из чего оно состоит. В периодической таблице Менделеева кислород обозначается 1680. Их этой записи мы узнаем, что Z = 8, А = 16. Таким образом, в состав атома кислорода входят 8 электронов, а его ядро состоит из 8 протонов и 8 нейтронов, так как N=A-Z=16- 8=8.
1. Первичное закрепление.
1. В чем заключается открытие, сделанное Беккерелем в 1896г? (Беккерель обнаружил, что химический элемент уран самопроизвольно, без внешних воздействий излучает неизвестные невидимые лучи)
2. Кто из ученых занимался исследованием данных лучей? (А. Беккерель, М. и П. Кюри, Э.Резерфорд)
3. Как и кем было названо явление самопроизвольного излучения некоторыми атомами? (М. и П. Кюри, "радиоактивность")
4. В ходе исследования явления радиоактивности, какие неизвестные ранее химические элементы были открыты? (полоний и радий)
5. Как были названы частицы, входящие в состав радиоактивного излучения? (
- частицы)
6. Что представляют собой эти частицы? (Гамма-кванты или лучи - это коротковолновое электромагнитное излучение. Бета - частицы представляют собой поток быстрых электронов, летящих со скоростями близкими к скорости света. Альфа частицы - это потоки ядер атомов гелия. Скорость этих частиц 20000км/с)
7. О чем свидетельствует явление радиоактивности? (Явление радиоактивности, т.е. самопроизвольного излучения веществом - частиц, наряду с другими экспериментальными фактами, послужило основанием для предположения о том, что атомы вещества имеют сложный состав).
8.
1. Из чего состоит атом? (из ядра (протонов и нейтронов) и электронов) | 1. Из чего состоит атомное ядро? (из протонов и нейтронов) |
2. Чему равно число электронов в атоме? (порядковому номеру химического элемента) | 2. Чему равно число протонов в ядре? (числу электронов в атоме или порядковому номеру) |
3. Что показывает зарядовое число Z?(число протонов в ядре) | 3. Что показывает массовое число А? (число всех частиц в ядре) |
4. Какие атомы называют изотопами? (атомы с одинаковым числом протонов, но различным числом электронов) | 4. Чем отличаются изотопы одного и того же химического элемента? (отличаются числом протонов) |
IV. Подведение итога урока.
V. Домашнее задание §§ 98, 104
Отзывы (0)
Вопросы (0)
Другие проекты автора
