Конспект урока физики 9 класс на тему "Состав атомного ядра. Ядерные силы"

Тема: «Строение атомного ядра. Ядерные силы.                    9 класс

Цель урока:  изучить строение атомного ядра.

Оборудование: компьютер, проектор, учебник, экран.

                                          ход урока

I  Организационный момент

II. Актуализация знания

В начале этого занятия нужно повторить изученный материал, который будет необходим нам  для изучения нового материала.

1. Что было получено Резерфордом при бомбардировке азота α- частицами, испускаемыми радием? (Были получены протоны – ядра атома водорода)
2. Как проводились опыты по регистрации протона? (Применялся в первых опытах метод сцинтилляций – вспышек, а позднее – превращение азота наблюдалось в камере Вильсона.)
3. Как выглядит превращение ядер благодаря значкам химических элементов?           (¹⁴₇ N + ⁴₂ He  à ¹⁷₈ O + ¹₁H)
4.  В каком году и кем был открыт нейтрон?  (В 1932 году Д. Чедвиком, учеником Резерфорда)
5. Какое излучение было обнаружено? (Были обнаружены γ- лучи, способные преодолеть свинцовую пластину толщиной 10-20 см.)
6. Как была названа новая частица?  (Была названа нейтроном)
7. Какова масса нейтрона и каков его символ?  (Чуть побольше 1 а.е.м., символ-  ¹₀ n)
8. Какова реакция происходит при попадании α-частиц в ядра бериллия?

(⁹₄ Be + ⁴₂ He à ¹²₆ C +¹₀ n)

9.  Что характерно для нейтрона? (Нейтрон - нестабильная частица, не имеющая заряда и за 15 мин распадающаяся на протон, электрон и нейтрино)

III. Мотивирование к учебной деятельности  

После открытия нейтрона в опытах Чедвика советский физик Д. Д. Иваненко и немецкий учёный В. Гейзенберг в 1932 году предложили протонно-нейтронную модель ядра атома. Эта модель после многих лет исследований оказалась верной и общепризнанной. А в чём она состоит?   

IV. Самоопределение деятельности. Целеполагание. Формулировка темы урока.

Попробуйте сформулировать цель урока.

Что же было предложено советским физиком Д. Д. Иваненко?

(Им была предложена протонно-нейтронная модель ядра атома).

Значит, о чём пойдёт речь на уроке?

(О строении атомного ядра)

А что может удержать протоны и нейтроны внутри ядра?

(Ядерные силы)

А чем должны обладать атомные ядра?  (Какой-то энергией, чтобы не была нарушена связь при образовании ядер из частиц)

Всё это вы узнаете сегодня  на этом уроке.

Запишите, пожалуйста, тему урока: «Строение атомного ядра. Ядерные силы. Энергия связи атомных ядер»

 V. Объяснение новой темы

   В 1919 году Э.Резерфорд, продолжая изучение ядер вещества, обнаружил среди частиц, выбитых из атомного ядра, частицу с единичным электронным положительным зарядом и массой, равной массе водорода. Она была названа протоном. Это подтверждает предположение, что ядро водорода входит в состав других ядер. Ядро водорода – один протон. В ядро гелия должно входить 2 протона, так как заряд ядра гелия Z=2. Вообще число протонов в ядре должно быть равно заряду ядра Z, равному порядковому номеру элемента в периодической таблице Менделеева.

                Кроме протонов, в ядрах всех атомов, за исключением водорода, должны быть еще какие-то частицы, так как массы ядер больше, чем Zm_р. В самом деле, ядро гелия имеет заряд, в 2 раза больший заряда протона, а масса ядра гелия почти в 4 раза больше массы протона. Из какого же числа протонов состоит ядро гелия – из 2 или 4? Решение этого вопроса привело ученых к протонно-нейтронной модели атома. Согласно этой модели ядро  так что общий заряд ядра оказывается равным 4е-2е=2е.

                В дальнейшем выяснилось, что электронов в ядрах атома вещества нет,  они не могут входить в состав такой малой по размерам системы, как ядро, в силу своих волновых свойств.

1.3.    В 1932 г. ученик Резерфорда – английский физик Д.Чедвик открыл новую элементарную частицу. Она оказалась нейтральной, очень близкой по массе к протону (немного больше протона по массе).  Назвали ее нейтроном. В том же году советским физиком Д.Д.Иваненко и немецким физиком В.Гейзенбергом была предложена протонно-нейтронная модель ядра.

                Сумма числа протонов и числа нейтронов называется массовым числом и обозначается буквой А. Если обозначить число нейтронов N, то мы получим формулу, связывающую три числовые характеристики ядра: А=Z+N.

Теперь понятно, почему масса ядра почти в целое число раз превышает массу протона.

М_я ≈ Аm_р, так как  m_п ≈ m_р.

С помощью таблицы периодической системы элементов определяем число протонов и нейтронов для ядер нескольких элементов. Вводим обозначение:  .

Ядра атомов элементов обозначаются той же буквой, что и сами элементы в химии, но дополнительно снабжаются индексами: А- вверху, Z- внизу.

Далее вводим понятие изотопа. Рассматриваем изотопы, например, водорода  ,,.

1.4. Знакомство с новыми фундаментальными силами – ядерными. По схеме:

 

1.       Что можно сказать о количестве протонов в ядре?  (Число протонов обозначается буквой Z и равно количеству электронов в атомной оболочке, т.е. равно также порядковому номеру элемента в периодической таблице Д. И. Менделеева)

2.       А как найти количество нейтронов? (Количество нейтронов обозначается буквой N и равно разности массового числа А и количества протонов Z)

3.       Как называют протоны и нейтроны вместе? (Протоны и нейтроны вместе называют нуклонами)

4.       Могут ли протоны и нейтроны внутри ядра удерживаться гравитационными или электромагнитными силами?

(Не могут, так как гравитационные силы слабые, а электромагнитные не могут, так как нейтроны не имеют заряда, а положительно заряженные протоны имеют силу электрического отталкивания.)

5.       Какие силы действуют между нуклонами?  (Между нуклонами действуют ядерные силы)

6.       На каких расстояниях проявляются ядерные силы? (На расстоянии 10^-12 - 10^-13 см, т.е. они являются короткодействующими)

7.       Что такое энергия связи ядра? 

(Это энергия, которая необходима для полного расщепления ядра на отдельные нуклоны)

8.       По какой формуле можно найти энергию?    (E = mc²)

9.       По какой формуле находится дефект масс?    (Δ M = Z m_p+ N m_n – М_я)

10.    Что показывает энергия связи? (Энергия связи показывает на сколько уменьшается энергия системы при образовании нуклонов)

11.    Чему равна энергия связи?    (Е_св = Δ M с² = (Z m_p+ N m_n – М_я) с² )

12.    Что такое энергия связи?

(Энергия связи – это энергия, которая выделяется при образовании ядра из отдельных частиц, и соответственно это та энергия, которая необходима для расщепления ядра на составляющие частицы)

VI. Первичное закрепление.

 При проведении данного этапа используется парная   форма работы: учащиеся  решают задачу №5 из упр.14 учебника на с.330. Нужно найти энергию связи ядра тяжёлого водорода. Необходимо напомнить, что 1 эВ=1,6 *10 ^-19 Дж.

VII. Самостоятельная работа.

VIII. Рефлексия учебной деятельности на уроке (итог). (Слайд № 11)

IХ. Домашнее задание   § 56