Физика пәнінен сабақ жоспары "Резерфорд тәжірибесі"

Сыныбы: 9

Сабақтың тақырыбы: Резерфорд тәжірибесі. Атомның планетарлық моделі. Атом ядросының құрамы

Сабақтың мақсаты:

-        Оқушылардың радиоактивтік құбылысы және радиоактивтік сәулелер жайлы білімдерін бекіту, оқушылардың ғылыми дүниетанымдық көзқарастарын физикалық үрдіс барысында қалыптастыру.

-        Оқушыларға Резерфорд тәжірибесін (тәжірибе қондырғысын, барысын, нәтижесін) атомның планетарлық моделін түсіндіру, Резерфорд тәжірибесін өздігінше түсіндіріп айта білуге ықпал жасау.Ойлау, құбылыстар мен заңдылықтарға талдау жасау, салыстыру, логикалық тұжырым жасау қабілеттерін дамыту.

Көрнекіліктер: видеороликтер, кеспе қағаздар, слайдтар.

Сабақтың түрі: Жаңа сабақ

Сабақтың әдісі: Түсіндіру, акрониум, Блум таксономиясы, Домино, дискуссиялық карта.

Пәнаралық байланыс: Химия, математика

Сабақтың барысы:
І. Ұйымдастыру кезеңі: (1-2 мин)

Оқушылармен амандасу, түгелдеу

Топқа бөлу (түстер бойынша топқа бөлу)

Сабаққа дайындығын қадағалау

Назарларын сабаққа аудару

ІІ. Үй тапсырмасын сұрау (10-12 мин)

1.      Броундық қозғалыс (сұрақ жауап арқылы алған білімдерін тексеру);

2.      Сиқырлы кубик (кубик лақтыру арқылы формулаларды табу)

ІІІ. Жаңа материалды игертуге дайындық:

Білу

Бізді қоршаған ортада сансыз мол әр түрлі табиғи заттар мен денелер бар. Қолдан жасалған көптеген жасанды бұйымдар да жетерлік. Әлемдегі әр түрлі денелер, жер бетіндегі, мұхиттар мен теңіздердегі сан алуан өсімдіктер мен жан - жануарлар қаншама?! Міне осындай «тірі табиғат» пен «өлі» табиғаттағы сан жетпес әр түрлі заттар мен денелер неден тұрады деген сұрақ туады. Ғылыми - зерттеулер жоғарыдағы сұрақтың нақты жауабын тапты. Ертедегі грек ғалымдары барлық заттар бөлінбейтін өте ұсақ кішкентай бөлшектерден тұрады деп жорамалдаған болатын. Демокрит ондай бөлшектерді атомдар деп атады. (Атом – «бөлінбейді» деген мағынаны береді). Атомдық теория ХҮІІІ ғасырда жаңа қарқын алып дами бастады. М. В. Ломоносов, А. Лавуазье, Д. Дальтон және басқа ғалымдардың еңбектерінде атомдардың бар екені нақты дәлелденді. Бұл кезде де атомдар одан әрі бөлшектенбейді деп есептелді. Бірақ физика ғылымының дамуы барысында, ХІХ ғасырдың аяғына қарай атомдар бөлінбейтін қарапайым бөлшек емес, оның құрамы күрделі болуы тиіс деген ойлар туа бастады. Бұл жерде 1869 жылы Д. И. Менделеевтің химиялық элементтер қасиеттерінің периодты түрде қайталану заңын ашуы, яғни элементтердің периодтық кестесін жасауы үлкен рөл атқарды. Егер атомды күрделі бөлшек деп есептесек, атомдық масса өскен сайын элементтер қасиеттерінің периодты түрде қайталануымен түсіндіруге болар еді. Өткен сабақта біз атомның күрделі құрылысын айғақтайтын құбылысты қарастырған болатынбыз.

ІҮ. Жаңа материалды меңгерту:

1.      Резерфорд тәжірибесі, атомның планетарлық моделі

2.      Атом ядросының құрылысы

Ой шақыру

Резерфорд тәжірибесі (видеоролик)

Атомдық теорияны жақтаушылар атом ең ұсақ бөлшек, ол бөлінбейді деп қарастырған болатын. Бірақ атом құрылысының күрделі екендігі физикалық айғақтармен дәлелдеді. Адамдар атомның күрделі бөлшек екендігін, табиғатта одан да кіші бөлшектердің бар екендігін түсінді. Атомнан кіші қандай бөлшектерді білесіңдер? (электрон, протон, нейтрон) Атомның күрделі бөлшек екендігін анықтаған соң ғалымдар оның әртүрлі теориялық моделдерін ұсынды. Атомның алғашқы модельдерінің бірін 1903 ж Дж. Томсон ұсынды. Бұл үлгіде атом радиусы 10 - 10м оң зарядталған шар ретінде қарастырылады. Шардың ішінде тепе - теңдік жағдайының маңында электрондар тербеліп тұрады. Электрондардың теріс зарядтарының қосындысы шарға біркелкі таралған оң зарядты теңестіреді, сондықтан тұтас алғанда атом электр бейтарап бөлшек болады. Кейінгі зерттеулер бұл модельдің дұрыс емес екенін көрсетті, сондықтан Томсон моделі қазір тек тарихи тұрғыдан қарастырылады.

Атомның ішінде электр зарядтарының орналасу тәртібін анықтау үшін 1911 жылы Резерфорд өзінің шәкірттері Г. Гейгер және Марсденмен бірге тәжірибе жасады. Резерфорд жасаған тәжірибені қарастырып көрейік. Қорғасыннан жасалған контейнердің түбіне Альфа бөлшектер шығаратын радиоактивті Радий элементін орналасқан. Альфа бөлшектері өзекше (қалған альфа бөлшектерін қорғасын жұтып алады) тарала отырып фольганы соққылайды. Фольгадан өткен альфа бөлшектерді экран тіркеп отырады. Резерфорд альфа бөлшектерінің ауытқымай бірден фольгадан өтіп кететінін байқады. Алайда, альфа бөлшектерінің аз бөлігінің 900 – тан артық бұрышқа ауытқуы, яғни олар фольгаға соғылып кері бағытта ұшатыны таңдандырды. Сегіз мыңға жуық бөлшектердің біреуі ғана осындай үлкен бұрышқа ауытқиды екен. Резерфорд оң зарядталған альфа бөлшектерінің өз бағытынан ауытқуы, оның жолында оң зарядталған «бір нәрсемен» кездесуінен деп түсіндірді. Бұл ядро болатын.

Түсіну

Ядро оң зарядталған, оның радиусы 10 - 15м. Атомның массасы түгел дерлік ядроға шоғырланған. Оны айнала әртүрлі орбитамен теріс зарядталған электрондар қозғалып жүреді. Ең шеткі электрон орбитасының радиусы атомның радиусына тең. Бұл үлгі Күн жүйесінің құрылымына ұқсайтындықтан оны атомның планетарлық моделі деп атады. Модель бойынша атом оң зарядталған ядродан және оны айналып жүретін теріс зарядты электрондардан тұрады. Ядро төңірегіндегі мұндай электрондарды орбиталдық электрондар деп атайды, ал олардың жиынын электрондық қабықша дейді.

Ядро атом көлемінің өте кішкене орталық бөлігін алып тұрады. Ядроның диаметрі 10^-12– 10^{- 13} см, ал атомның диаметрі 10 ^{- 8} см шамасында.

Атомдар қалыпты жағдайда бейтарап болатындықтан, электрондардың заряды мен ядроның заряды бірін - бірі теңгеріп тұрады.

Ғалымдардың зерттеуі бойынша атом ядроларының заряды

q_я= +Z e

Ядроның құрамына кіретін оң зарядты бөлшектерді протондар деп атайды. Протонды 1919 жылы тәжірибе барысында Э. Резерфорд ашты. Протон оң зарядталған және оның заряды электронның элементар зарядына (1,6 ×10^-19 Кл) тең. Протонның массасы т = 1,6726×10^-27 кг.

Электрондық қабықшадағы теріс зарядтың саны кері таңбамен алынған ядро зарядына тең.

q= -Z e

-        Әрбір электронның немесе электронның заряды бір элементар зарядқа тең,

-        Кез келген элемент атомының ядросындағы протондар саны сол элементтің Менделеев кестесіндегі реттік санына тең.

Энергия мен импульстің сақталу заңына сүйене отырып, 1932 жылы Резерфорд шәкірті Д. Чэдвик ядро құрамына кіретін жаңа бөлшек нейтронды ашты. Нейтронның электр заряды нөлге тең, сол себепті, оның зар арқылы өтетін өтімділік қабілеті өте жоғары. Нейтронның массасы т=1,6749×10^-27 кг. Сөйтіп, кез келген элемент атомының ядросы екі түрлі бөлшектер: протондар мен нейтрондардан тұратыны белгілі болды. Оларды жалпылап нуклондар деп атайды, ал тұтас ядроны нуклид дейді.

Ядродағы протондар мен нейтрондардың жалпы саны А әрпімен белгіленеді. Ол массалық сан деп атайды.

A=Z+N

Массалық сан мен заряд санын біле отырып, ядродағы нейтрондар санын таба аламыз:

N =A – Z

Бір - бірінен тек ядросындағы нейтрондар санына қарай ажыратылатын элемент түрлерін изотоптар деп атайды.

Қолдану

Есеп шығару

42 жаттығу

1. Менделеев кестесін пайдалана отырып, төмендегі ядролардың қандай элементтерге жататынын  анықтаңдар:

⁴₂Х; ¹⁹⁷₇₉Х; ⁵⁶₂₆Х,

2. Мына белгілеулерде қандай бөлшектер мен атомдардың ядролары көрсетілген?

¹₁р;   ⁴₂Не;   ¹₀n;    ⁰_-1е;    ²₁Н

ДоМиНо ойыны

1911 жылы a-бөлшектердің жұқа алтын пластинадан өтуін зерттееген кім? Резерфорд

Резерфорд ұсынған атом моделі? Атомның планетарлық моделі

Атом ядросының құрамына кіретін бөлшектер? Протон, нейтрон, электрон

Заряды -1,6 ×10^-19 Кл бөлшек? Электрон

Нейтронды кім ашты? Д. Чедвик

Талдау

Темір мен мыс атомының құрамын салыстыр.

Fe	Ортақ қасиеттері	Cu

Жинақтау

Акрониум әдісі бойынша сипаттама беру

І топ. Нейтрон

ІІ топ. Протон

ІІІ топ. Электрон

Кері байланыс (физиканың кірпіші)

Рефлексия (ағаш жапырақтарын жапсыру)

Бағалау

Үй тапсырмасын беру: Э. Резерфорд өмірі жайлы реферат