Конспект урока по физике на тему "Состав атомного ядра. Массовое число. Зарядовое число" в 9 классе

Состав атомного ядра. Изотопы. Ядерные силы.

Цель урока: познакомить учащихся с особенностями строения атомного ядра.

Задачи урока:

Образовательные:

ü Повторить, обобщить и углубить знания о составе атомных ядер;

ü Сформировать понятие «изотопы веществ»;

ü Сформировать понятие «ядерная сила»;

ü Изучить свойства ядерных сил;

Развивающие:

ü Развить умения совершать мыслительные операции: анализ, синтез, систематизацию, сравнение, конкретизация;

ü Развивать интерес к физике;

ü Показать связь теоретических знаний с практикой;

ü Научить пользоваться Периодической системой Менделеева для определения состава атомного ядра;

ü Продолжить формирование умения применять теоретические знания при решении задач;

ü Способствовать развитию гибкого мышления учащихся;

ü Способствовать развитию у учащихся внимания;

Воспитывающие:

ü Воспитание целостной картинки мира;

ü Воспитать умение использовать знания, полученные учащимися при изучении других предметов;

ü Показать связь физики с химией.

Оборудование: интерактивная доска,  Периодическая система Менделеева, презентация к уроку.

 Фронтальный опрос:

1.     Кто первый выдвинул гипотезу о том, что в состав атомных ядер всех химических элементов входит ядро атома водорода? (английский физик Эрнест Резерфорд)

2.     В каком году были получены факты подтверждающие справедливость данной гипотезы? (В 1919 г при наблюдении взаимодействия α – частиц с ядрами атомов азота)

3.     Как иначе называется ядро атома водорода? (протон от греческого слова protos – первый)

4.     Благодаря изобретению, какого прибора окончательно было доказано существование протона? (камера Вильсона)

5.     Запишите на доске символьное обозначение протона (¹₁Н, ¹₁р)

6.     О существовании, каких частиц входящих в атомное ядро в 1920 году выдвинул предположение Эрнест Резерфорд? (нейтрон)

7.     Кем и когда данное предположение было доказано? (в 1932 г - английский физик Джеймс Чедвиг (ученик Резерфорда))

8.     Запишите на доске символьное обозначение нейтрон (¹₀n).

Проведенный опрос показал, что вы многое уже знаете о составе атомных ядер, поэтому сейчас мы окончательно все обобщим и дополним еще некоторыми интересными открытиями и фактами.

(Запись даты и темы урока на доске

 «Состав атомного ядра. Изотопы. Ядерные силы»,

 а также Д/з §61, 62, упр. 45.

В истории современной физики есть год, который называют «годом чудес». Это 1932 год. Одним из его «чудес» было открытие нейтрона и создание нейтронно - протонной модели атомного ядра (советскими физиками – Д.Д.Иваненко и Гапоном; немецким физиком – Вернером Гейзенбергом; итальянским физиком – Майораном).

Ядро имеет форму шара R ≈ 10^{-15 м, в нем сконцентрировано приблизительно 99,96% всей массы атома,  ρ = 2,7∙1017} кг/м³.

Протон: р (1919 г), время жизни 10³¹ лет, m = 1836,2m_e,  q_p = +e

Нейтрон: n, q=0, время жизни вне ядра 15 мин, m=1838,7m_e

Обе эти частицы часто называют еще нуклонами.

Число частиц входящих в состав атомного ядра называется массовым числом и обозначается A.

Число протонов в ядре называется зарядовым числом и обозначается   Z.

Число нейтронов входящих в состав ядра обозначается N.

A= N + Z

Дальнейшее исследование атомных ядер привело к обнаружению того, что у одного и того же химического элемента атомы могут иметь ядра разной массы. 

Причем все эти атомы обладали одинаковыми химическими свойствами, а, следовательно, имеют одинаковый заряд ядра. Если заряды ядер одинаковы, значит, имеют один и тот же порядковый номер в таблице Д.И.Менделеева, т.е. занимают в таблице одну и туже клетку.

Определите общее число частиц, входящих в состав атомного ядра магния, из них, сколько будет соответственно  протонов и нейтронов. Заполнить таблицу.

Символ	Число частиц в ядре	Число протонов в ядре	Число нейтронов в ядре
2412Mg
2512Mg
2612Mg

Все разновидности одного химического элемента назвали изотопами.

Изотопы – это разновидность данного химического элемента, различающиеся по массе атомных ядер.

 Сейчас уже экспериментально доказано, что почти все химические элементы имеют изотопы.

Например:

Водород	Уран
11Н - протий 21Н - дейтерий 31Н – тритий.	23492U 23592U 23892U 23992U

Наличие, каких частиц входящих состав ядра различно для изотопов? (нейтронов)

Именно наличие, различного числа  нейтронов в ядрах изотопов является причинной различных физических свойств химических веществ, которые более подробно будут изучены в 11 классе.

Гипотеза о протонно – нейтронном составе атомного ядра подтвердилась, но возникает следующий вопрос: почему ядро не распадается на отдельные частицы?

Чтобы ответить на поставленный вопрос вспомним ранее изученный материал:

Между всеми телами имеющими массу существует взаимное притяжение. Сила тяготения рассчитывается по закону всемирного тяготения: F=Gm₁m₂/r².

Протоны, входящие в состав ядра обладают положительным зарядом, а значит, между ними возникает отталкивание, к тому же сила электрического отталкивания в 10³⁹ раз больше чем сила гравитационного притяжения. Только из этого факта можно сделать вывод, что между частицами входящими в состав ядра возникает взаимодействие еще более сильное, чем электрическое, иначе протоны, входящие в состав ядра разлетелись с огромной скоростью.

Ученые пришли к выводу, что в природе существует еще один вид взаимодействия, которое было названо сильным.

Силы притяжения между частицами входящими в состав ядра назвали ядерными.

Свойства ядерных сил:

Ø являются только силами притяжения;

Ø во много раз больше кулоновских сил;

Ø не зависят от наличия заряда;

Ø короткодействующие: заметны на расстоянии  r ≈ 2,2∙10 ^{-15 м;}

Ø взаимодействуют с ограниченным числом нуклонов (свойство насыщения).

Поскольку ядерные силы не зависят от наличия заряда и существуют между любыми парами p        p,p       n,n       n  именно поэтому протоны и нейтроны, входящие в состав ядра назвали нуклонами (от латинского слова nucleus– ядро).

Закрепление.

Заполнить таблицу.

Название вещества	Символ	Массовое число, A	Зарядовое число, Z	Число нейтронов, N
Гелий		4
	Cu	64
		7	3
Германий			32	41
				10
	F	20		10

Определить недостающий химический элемент.

Составьте вопросы к кроссворду(1 вариант –   к словам расположенным по горизонтали, 2 вариант – к словам расположенным по вертикали)

Подведение итогов урока: выставление оценок и запись домашнего задания.

Д/з: §61, 62 упр. 45 (учебник:  А.В. Перышкин,  Е.М. Гутник)