Интегрированный урок химия + физика
по теме «Строение
атома. Физика атомного ядра».
Авторы: Маркова
Л.Н. – учитель химии,
Пирогова
Т.Г. – учитель физики.
Роль и
место данной темы в курсе.
- В
школьном курсе физики и химии довольно много времени отводится на изучение
темы «строение атома, физика атомного ядра», в тестах ЕГЭ предлагаются
задания по этой теме, они включены в тесты централизованного
тестирования. Эта тема изучается в 8-х,9-х классах, но более углубленно изучается
в 11-м классе.
Тип урока.
- Урок обобщения
и изучения нового материала.
Вид урока.
- Интегрированный
урок (химия, физика) 11 класс.
Цель
урока.
- Сформировать
целостное представление об атоме и показать единство законов физики и
химии.
Задачи:
·
Обобщить
знания из курсов физики и химии о строении атома.
·
Познакомить
учащихся с историей открытия атома и его сложного строения.
·
Рассмотреть
факты, доказывающие сложное строение атома.
·
Показать,
что заряд ядра является главной характеристикой химического элемента.
·
Развивать
познавательный интерес к предметам. Показать значение опытных фактов.
Оборудование.
Таблица
периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, презентации
учителей, компьютер для учителя, проектор, экран.
План урока.
|
Этапы урока
|
Время
|
Методы и приемы
|
I
|
Актуализация
знаний. Повторение пройденного материала.
|
В
течение урока
30 мин
|
Беседа
по презентации.
|
II
|
Изучение
нового материала: понятие
|
Рассказ
учителя. Работа с таблицей. Беседа. Записи в тетради. Показ презентации.
Работа с учебником.
|
III
|
Физминутка:
«Зарядка для глаз»
|
3 мин
|
Фронтальная
работа
|
IV
|
Обобщение
урока
|
10 мин
|
Работа в
группах
|
V
|
Подведение
итогов. Домашнее задание.
|
3-5 мин.
|
Беседа.
Сообщение учителя.
|
Ход урока.
I этап
Учитель
химии. Сегодня мы
покажем взаимосвязь двух наук, а вы в ходе урока попытайтесь найти эту
взаимосвязь и ответить, что является главной характеристикой атома?
Проблемная ситуация.
Составляя свою периодическую систему, Д.И. Менделеев расположил все элементы по
возрастанию массового числа, но есть противоречия, которые он объяснить не мог.
Например: Ar и K, Te и I. Почему?
Нужна была новая теория, которая бы объяснила эти противоречия. На помощь
пришла физика. Ученые физики предложили теорию строения атома.
Итак, тема урока: “Строение атома, Физика атомного ядра”.
Учитель физики.
Историческая хронология экспериментов в области физики,
свидетельствующие о делимости атома.
1.
Гипотеза
о том, что вещества состоят из большого числа атомов, зародилась свыше 2,5-тысячелетий
назад в лице древнегреческого ученого Демокрита. Позиция
Демокрита: «Существует
предел деления – атом». Он говорил: «Ничего не существует, кроме атомов и пустоты…». «Атом» в
переводе с греческого обозначает «неделимый» и до конца XIX века это считалось
верным. Но открытия конца XIX – начала XX вв. показали, что атом устроен
сложно.
Вспомним, какие
это открытия?
2.
1897 г. Дж. Дж. Томсон открыл электрон при
исследовании «катодных лучей». Исследуя
отклонения катодных лучей в магнитном и электрическом полях, Томсон показал,
что катодные лучи представляют собой поток отрицательно заряженных частиц -
электронов. Он измерил удельный заряд этих частиц и нашел, что их масса
приблизительно в 1837 раз меньше массы атома водорода. Это было прямым и
надежным открытием электрона.
1906
– 1914 г.г. Роберт Милликен и Абрам Иоффе провели
эксперименты по точному определению массы и заряда электрона (приводим современные
данные). me=9,1∙10-31кг; qе=1,610–
19 Кл.
3. 1896
г. Анри Беккерель открыл явление радиоактивности.
Радиоактивность
– способность атомов к самопроизвольному (спонтанному) излучению.
4.
1899 г. Эрнест Резерфорд обнаружил, что это
излучение неоднородно;
Цель опыта: обнаружить состав радиоактивного излучения.
Оборудование. Свинцовый цилиндр. Радиоактивное
вещество. Электрическое поле (или магнитное поле). Люминесцентный экран.
Результат опыта: излучение имеет три составляющих: α-лучи,
βлучи, γ-лучи.
Вывод: атом имеет сложное строение.
Резерфорд
установил, что α-лучи состоят из частиц с зарядом в 2раза
большим, чем у водорода, а масса – в 4раза. Из этого следует, что это ядро
атома гелия.
5.
1903 г. Модель строения атома Томсона - «Кекс
с изюмом».
Атом
представлял
собой шар. Он состоит
из положительного заряда, равномерно распространенного по всему объему атома, и
электронов, колеблющихся внутри этого заряда около своего
положения равновесия. Положительный заряд шара равен по модулю
суммарному отрицательному заряду электрона, поэтому электрический заряд атома в
целом равен нулю. Модель «Кекс с изюмом», не нашла экспериментального
подтверждения.
6. 1911-13
г.г. Опыт Резерфорда «Планетарная модель атома».
Модель
строения атома Томсона нуждалась в экспериментальной проверке. Поэтому в 1911
г. Резерфорд совместно со своими сотрудниками провел ряд опытов по исследованию
состава и строения атомов.
Опыт
Резерфорда.
Наибольшее количество вспышек расположено в центре экрана. Значит, основная
часть всех α-частиц прошла сквозь фольгу, почти не изменив начального
направления (рассеялось на малые углы). При удалении от центра экрана
количество вспышек становится все меньше и меньше. Следовательно, с увеличением
угла рассеяния количество рассеянных на эти углы частиц резко уменьшается.
Также некоторое число частиц рассеялось на углы, близкие к 90°, а некоторые –
на углы порядка 180°.
Выводы
из опыта Резерфорда. Именно случаи рассеяния α-частиц на большие углы
привели Резерфорда к выводу:
·
Направление
полета α-частиц зависит от того, на каком расстоянии от ядра они пролетают. Оно
сильно меняется только в том случае, если частица проходит очень близко к ядру.
- Столь сильное отклонение α-частиц
возможно только в том случае, если весь
положительный заряд занимающее ничтожную
часть объема атома, и почти вся масса атома сосредоточены
в центре.
·
Внутри
атома находится положительно заряженное ядро,
·
Электроны вращаются вокруг ядра, они
нейтрализуют заряд ядра.
Таким
образом, в результате опытов по рассеянию α-частиц была доказана
несостоятельность модели атома Томсона. Резерфорд предложил ядерную
(планетарную) модель атома.
7. 1919 г. Э. Резерфорд открыл протон. α-частицы,
испускаемые ядрами радия взаимодействовали с ядрами азота. В результате
получились ядра кислорода и протоны.
8. 1932 г. Джеймс Чедвик открыл нейтрон.
Конец
20-х – начало 30-х годов XX века по праву можно считать золотым веком атомной
физики.
Строение ядра. Нуклоны ядра.
Электрон
имеет массу 9,1·10-31 кг и заряд -1,6·10-19 Кл.
Ядро состоит из нуклонов – протонов и нейтронов.
Сумма чисел протонов и нейтронов равна массовому
числу атома.
Масса протона 1,6726∙10-27 кг, масса
нейтрона 1,6749∙10-27 кг.
Физкультминутка для глаз.
Учитель
химии. Рассмотрим
планетарную модель атома.
АТОМ –
электронейтральная система взаимодействующих элементарных частиц, состоящая из
ядра (образованного протонами и нейтронами) и электронов.
Распределение электронов по электронным уровням. Осталось
неясным, где расположены электроны в атоме?
Электрон
движется хаотично и с большой скоростью. Электрон может находиться в любой
части околоядерного пространства, занимая определенную орбиталь.
Заполнение электронами четвертого энергетического уровня.
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ
УРОВЕНЬ – составляет орбитали и электроны с одинаковым значением
энергии. Электроны
внешнего энергетического уровня обладают максимальным запасом энергии наименее
прочной связью с ядром.
Максимальное количество электронов на уровне.
1
энергетический уровень – 2 электрона
2
энергетический уровень – 8 электронов
3
энергетический уровень – 18 электронов
4
энергетический уровень – 32 электрона
Проблемные
вопросы. На основе поставленных
проблемных вопросов, дается определение понятия «ионы», «изотопы» и
утверждается, что главной характеристикой является заряд ядра.
Что следует ожидать,
если в атомном ядре изменить число электронов?
Ионы – заряженные частицы.
Что
следует ожидать, если в атомном ядре изменить число нейтронов?
ИЗОТОПЫ
– разновидности атомов одного и того же химического элемента, имеющие
одинаковый заряд ядра, но разные массовые числа.
Что следует ожидать, если в атомном ядре изменить число
протонов?
получим новый вид атома.
ХИМИЧЕСКИЙ
ЭЛЕМЕНТ – это вид атомов, характеризующихся одинаковым
зарядом ядра, то есть содержащих одинаковое число протонов.
ЗАРЯД
ЯДРА
– главная характеристика атома.
Электронное облако и формы электронных орбиталей.
ЭЛЕКТРОННОЕ
ОБЛАКО
определяет состояние электрона в атоме.
ОРБИТАЛЬ – это
пространство вокруг ядра атома, в котором наиболее вероятно пребывание
электрона. Формы электронного облака (орбитали):
·
s – сферическая форма (форма
шара)
·
р
-
форма объемной восьмерки (форма гантели)
·
d
– сложная
пространственная конфигурация
·
f
- сложная
пространственная конфигурация
II этап. Обобщение
урока.
Для закрепления и
углубления знаний работа в группах. (Приложение)
III Подведение итога. Теперь
мы можем ответить на вопрос: «Почему в периодической системе химических
элементов есть элементы, которые Д.И. Менделеев расположил не в порядке
возрастания атомных масс?»
Ожидаемый ответ ученика: Главная
характеристика атома является заряд ядра. Изменяя количество электронов и
нейтронов, вид атома сохраняется, но меняется
соответственно заряд атома и атомная масса. Изменяя число протонов, получается
новый химический элемент.
IV. Домашнее
задание.
Система
понятий . Записать определения. (Составляется учениками дома)
|
|
|
|
|
|
|
- Относительная
атомная масса
|
|
·
Энергетический
уровень
|
|
·
Ионы
|
Приложение.
Задания для групп
1. Запишите “домашний адрес”, т.е. положение в периодической
системе химического элемента Д.И.Менделеева.
2. Определите заряд ядра, общее количество электронов.
3. Каков состав ядра атома?
4. Изобразите схему распределения электронов по слоям (уровням).
5. Сравните изотопы .
6. Запишите схему образования иона Na +1 .
7. Изобразите схему распределения электронов по слоям (уровням)
в ионе.
8. Каков электронный заряд ядра атома, если Кл?
1. Запишите “домашний адрес”, т.е. положение в периодической
системе химического элемента Д.И.Менделеева.
2. Определите заряд ядра, общее количество электронов.
3. Каков состав ядра атома?
4. Изобразите схему распределения электронов по слоям (уровням).
5.Сравните изотопы .
6. Запишите схему образования иона O -2 .
7. Изобразите схему распределения электронов по слоям (уровням)
в ионе.
8. Каков электронный заряд ядра атома (если Кл).
1. Запишите “домашний адрес”, т.е. положение в периодической
системе химического элемента Д.И.Менделеева.
2. Определите заряд ядра, общее количество электронов.
3. Каков состав ядра атома?
4. Изобразите схему распределения электронов по слоям (уровням).
5. Сравните изотопы .
6. Запишите схему образования иона S -2
7. Изобразите схему распределения электронов по слоям (уровням)
в ионе.
8. Каков электронный заряд ядра атома, если Кл?
1. Запишите “домашний адрес”, т.е. положение в периодической
системе химического элемента Д.И.Менделеева.
2. Определите заряд ядра, общее количество электронов.
3. Каков состав ядра атома?
4. Изобразите схему распределения электронов по слоям (уровням).
5. Сравните изотопы .
6. Запишите схему образования иона Mg +2 .
7. Изобразите схему распределения электронов по слоям (уровням)
в ионе.
8. Каков электронный заряд ядра атома, если Кл?
1. Запишите “домашний адрес”, т.е. положение в периодической
системе химического элемента Д.И.Менделеева.
2. Определите заряд ядра, общее количество электронов.
3. Каков состав ядра атома?
4. Изобразите схему распределения электронов по слоям (уровням).
5. Сравните изотопы .
6. Запишите схему образования иона Si +4 .
7. Изобразите схему распределения электронов по слоям (уровням)
в ионе.
8. Каков электронный заряд
ядра атома, если Кл?
1. Запишите “домашний адрес”, т.е. положение в периодической
системе химического элемента Д.И.Менделеева.
1531Р
2. Определите заряд ядра, общее количество электронов.
3. Каков состав ядра атома?
4. Изобразите схему распределения электронов по слоям (уровням).
5. Сравните изотопы 1531Р
и 1530Р
6. Запишите схему образования иона Р +5 .
7. Изобразите схему распределения электронов по слоям (уровням)
в ионе.
8. Каков электронный заряд ядра атома, если Кл?
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.