Кашицына Галина Леонтьевна МБОУ г.Владимира «Лицей №17» Учитель физики Конспект урока в 11 классе по теме: «Строение атома. Опыты Резерфорда» Цель урока: Создание благоприятных условий для развития творческой и мыслительной деятельности учащихся. Задачи: Учебные задачи, направленные на достижение личностных результатов обучения: развитие мотивации образовательной деятельности обучающихся на основе личностно ориентированного подхода; развитие познавательных интересов обучающихся; развитие самостоятельности в приобретении новых знаний. Учебные задачи, направленные на достижение метапредметных результатов обучения: развитие умений организации учебной деятельности: постановки целей, планирования, самоконтроля и оценки результатов своей деятельности; развитие умений соотносить свои действия с планируемыми результатами, осуществлять контроль своей деятельности в процессе достижения результата, определять способы действий в рамках предложенных условий и требований; развитие умений оценивать правильность выполнения учебной задачи; развитие умений устанавливать причинно-следственные связи, строить логическое рассуждение, умозаключение (индуктивное, дедуктивное и по аналогии) и делать выводы; развитие умений организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с учителем и сверстниками. Учебные задачи, направленные на достижение предметных результатов обучения: продолжить формирование у школьников научного мировоззрения; глубже познакомить учащихся с процессом физического познания мира; познакомить учащихся с опытом Резерфорда (установка, ход эксперимента, результаты) и планетарной моделью атома; Тип урока: урок формирования новых знаний. Тип урока: изложения нового материала Формы работы учащихся: беседа наблюдение самостоятельная работа с учебником Необходимые технические средства: компьютер проектор Демонстрации: презентация. Ход урока: 1. Организация начала занятий. 2. Изложение нового материала. Учитель: используя метод научного познания, изучать тему мы будем по схеме, которая содержит основные этапы этого метода: факты → модель → следствия → эксперимент. Материал урока будем оформлять в тетрадях, заполняя таблицу: Ученый Факты Модель Следствия Эксперимент На протяжении всего времени изучения физики, многие физические свойства вещества мы объясняли на основе представления о его дискретной структуре. Тема урока «Строение атома. Опыты Резерфорда». Слайд 1. Вопрос: сформулируйте положения МКТ. Слайд 2. С 1895 года Джозеф Джон Томсон в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета начинает методическое количественное изучение отклонения катодных лучей в электрических и магнитных полях. В своем опыте Томсон доказал, что все частицы, образующие катодные лучи, тождественны друг другу и входят в состав вещества. Эти частицы позже были названы электронами. Суть опытов и гипотезу о существовании материи в состоянии ещё более тонкого дробления, чем атомы, Томсон изложил на вечернем заседании Королевского общества 29 апреля 1897 г. Извлечение из этого сообщения было опубликовано 21 мая 1897 г. За это открытие Томсон в 1906 году получил Нобелевскую премию по физике. Слайд 3. Электрический заряд отдельных электронов впервые измерил Р. Милликен в 1909 г. Слайд 4. Открытие Д.И. Менделеева в 1869 г. периодического закона поставило перед физикой вопрос о причинах повторяемости химических свойств элементов, расположенных в порядке возрастания атомной массы. Слайд 5. Важным фактом, свидетельствующим о сложной структуре атомов, было открытие линейчатых спектров. После открытия электрона стала очевидной связь явлений излучения и поглощения света атомами с наличием в них электронов. Слайд 6. Факты В состав атомов входят электроны – частицы массой m = 9,1∙ 10-31 кг, несущие отрицательный заряд e = 1,6 ∙ 10-19 Кл. Эксперименты показали, что атом в целом нейтрален, а находящиеся внутри атома электроны при определенных условиях могут покидать его. Скорости электронов достигают громадных величин, сравнимых со скоростью света в вакууме. Слайд 7. Модель 1903г. - Дж.Дж.Томсон выдвинул гипотезу о том, что электрон находится внутри атома. Но атом в целом нейтральный, поэтому ученый предположил, что отрицательные электроны окружены в атоме положительно заряженным веществом. Атом, по мысли Дж. Томсона, очень похож на "пудинг с изюмом", где "каша" - положительно заряженное вещество атома., а электроны- " изюм" в ней. В 1904 г Дж. Дж. Томсон предположил, что электроны внутри положительно заряженного шара расположены в одной плоскости и образуют концентрические кольца. Электрон может совершать свободные затухающие колебания и вращаться и поэтому является источником электромагнитного излучения. Дж. Дж. Томсон, предположив, что число электронов в атоме непрерывно возрастает при переходе от элемента к элементу, впервые попытался связать строение атомов с периодичностью свойств элементов. Слайд 8. Следствия Эта модель позволяет дать теоретическое объяснение явлениям поглощения, дисперсии и др. Из модели Томсона следует, что оптические спектры должны содержать гармонические ряды спектральных линий (расстояние между линиями должно быть равным); число электронов в атоме водорода может колебаться от 1 до 2000; должно существовать положительное сферическое облако, в котором находятся электроны. Эксперимент Экспериментальные исследования показали, что обнаруживаемые в оптическом спектре водорода закономерности противоречат следствиям модели Томсона (линии испускания сближаются с увеличением частоты); в атоме водорода имеется один электрон; масса атома в тысячи раз больше массы электрона и она вряд ли равномерно распределена по всему объему атома. Слайд 9. Для выяснения структуры атома Резерфорд поставил эксперимент (1909 г.) по бомбардировке мишени из множества атомов αчастицами. Это дважды ионизированные атомы гелия с зарядом +2е, вылетающие со скоростью порядка 107 м/с из некоторых веществ при их радиоактивном распаде. Учащиеся самостоятельно изучают эксперимент по учебнику (§93, 7 абзац, со слов: Радиоактивный препарат…) Слайд 10. Вопрос: объясните по схеме установки опыт Резерфорда. Факты Ожидалось рассеяние α-частиц атомами вещества на сравнительно небольшие углы. На основе модели Томсона, распределенный по всему объему положительный заряд не может создать сильное электрическое поле, способное сильно отклонить α-частицу. В действительности было обнаружено, что помимо ожидаемого рассеяния наблюдается отклонение некоторых частиц на значительные углы, причем часть частиц даже «отражается» от мишени, рассеиваясь на углы, близкие к 180о. Вопрос: почему некоторые альфа-частицы рассеивались на большие углы? Слайд 11. Модель Обдумав экспериментальные факты, связанные с рассеянием αчастиц атомами, Резерфорд предложил ядерную или планетарную модель атома (1911 г.): вокруг небольшого массивного положительно заряженного ядра вращаются отрицательные электроны подобно планетам вокруг Солнца. Слайд 12. Следствия Одним из следствий является зависимость угла рассеяния α – частиц от расстояния, на котором они пролетали бы мимо ядра, если бы не взаимодействовали с ним. В результате была получена формула, определяющая вероятность рассеяния α-частицы на определенный угол. Это выражение получило название формулы Резерфорда. Слайд 13. Эксперимент. С целью проверки было предпринято специальное исследование, в котором по сцинтилляциям наблюдалось рассеяние более 100000 α – частиц. В результате надежно подтверждена справедливость формулы Резерфорда, что свидетельствовало в пользу ядерной модели атома. Кроме того, в опытах был определен заряд ядра атомов ряда элементов, из которых изготавливались мишени. Неустойчивость атома Резерфорда. Вопрос: в результате каких процессов происходит излучение электромагнитных волн?(если заряженная частица движется с ускорением, то она излучает электромагнитную волну) Слайд 14. Планетарная модель атома Резерфорда имеет один недостаток. Электрон, с точки зрения классической электродинамики, вращающийся вокруг ядра, движется ускоренно, а значит должен излучать электромагнитную волну, теряя при этом энергию и падая на ядро. Этого на самом деле не происходит, так как атом устойчв. 3. Закрепление изученного материала: Слайд 15. 1. Опыты Резерфорда по рассеянию α – частиц показали: а) электрон вращается в атоме по круговой орбите; б) α – частицы положительно заряжены; в) атом не взаимодействует с α – частицами; г) атом состоит из малого по объему и массивного ядра и легких электронов; д) атом состоит из заряженных частиц. Выберите правильный и исчерпывающий ответ. 2. Как объяснить, что в опытах Резерфорда некоторые α – частицы отклоняются на большие углы? 3. Чему будет равен угол рассеяния, если прицельное расстояние равно нулю? 4. Домашнее задание: § 93. Литература: 1. Разумовский В.Г., Майер В.В. Физика в школе. Научный метод познания и обучение. М. : Гуманитар. изд. Центр ВЛАДОС, 2007. 2. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М. Физика: Учеб. Для общеобразов. Учреждений 11 класс. М.: Просвещение, 2009. 3. Физика: Учебн. Для 11 кл. шк. и кл. с углубл. изуч. Физики /А.Т. Глазунов, О.Ф. Кабардин, А.Н. Малинин и др.; Под ред. А.А. Пинского. М.: Просвещение, 2000. 4. Сауров Ю.А. Физика. Поурочные разработки. 11 класс: пособие для учителей общеобразоват. учреждений. М.: просвещение, 2010. 5. http://class-fizika.narod.ru/ 6. http://ru.wikipedia.org/wiki/ 7. http://images.yandex.ru/
