Конспект урока № 46 Строение атомного ядра. Ядерные силы

Бардикова А.Г.--------------------------------------------------------------------Гимназия № 52 г. Луганск

Физика                                                                                                           11 – А, Б  классы

Урок № 46                                                                                                                        01.03

Тема: Строение атомного ядра. Ядерные силы

Цель урока: повторить, обобщить, систематизировать знания по теме: «Строение атома и атомного ядра»

Задачи. Образовательные:  расширить знания о строении атомного ядра, о ядерных силах, удерживающих частицы внутри ядра, об энергии связи атомного ядра; научить находить дефект масс, энергию связи по формулам, находить число протонов и нейтронов в ядре.

Воспитательные: продолжить формирование научного мировоззрения путем изучения данной темы квантовой физики; формирование стремления к усвоению теоретических знаний через решение задач,  развивать сообразительность и вычислительные навыки.

Развивающие: активизация мыслительной деятельности (способом сопоставления), формирование алгоритмического мышления; развитие умений сравнивать, выявлять закономерности, обобщать, логически мыслить; научить применять полученные знания для решения задач.

Тип  урока: урок предьявления новых знаний (усвоения новых предметных ЗУНов)

Методы: беседа, рассказ, объяснительно-иллюстративный, проблемный, метод суждений.

Оборудование: компьютер, видеоматериал:

V – /15.00/ Строение атомного ядра. Ядерные силы. Videouroki

ХОД УРОКА

І. Оргмомент. Учитель приветствует детей, отмечает отсутствующих.

Обучающиеся записывают за учителем дату и тему урока.

П. Актуализация  чувственного опыта  и  опорных знаний. Вопросы.

1.Анри Беккерель – французский физик, в 1896 году открыл явление радиоактивности. (Самопроизвольное излучение веществом α, β, γ-частиц).

2. М.Складовская-Кюри и Пьер Кюри открыли новые радиоактивные элементы полоний и радий и исследовали их свойства. Po – полоний, элемент был назван в честь родины Марии Склодовской-Кюри — Ra – радий, т.е. лучистый, элемент давал очень интенсивное излучение. Название «радий» связано с излучением ядер атомов Ra  radius — луч).

3. Примерно 2500 лет назад древнегреческие философы Леквилл и Демокрит заговорили об атомном строении вещества

4.1-ая модель атома предложена в 1903 году английским физиком Джозефом Томсоном ( заряженный шар радиусом 10^-8см (10^-10м), внутри которого находится электрон.

5. Модель атома по Резерфорду названа планетарной – как планеты, движущиеся вокруг Солнца.

6. В состав ядра входят частицы: протоны и нейтроны. Учёный, открывший нейтрон: ученик Резерфорда – Джейм Червик, в 1932году, протон  открыл Резерфорд в 1919 году.

III.  Новый материал.

Через пару месяцев 9 мая  мы будем отмечать годовщину со дня окончания ВОВ. Человечество сделало главный вывод: в третьей мировой войне не будет победителей, не будет и побеждённых. Хиросима и Нагасаки навсегда запомнят те чёрные дни и тяжёлые последствия неизвестной болезни.

Взрыв на Чернобыльской АЭС 26 апреля 1986года, недавняя трагедия на Фукусиме – являются техногенными катастрофами 20 и 21 века. Память о них будет передаваться из поколение в поколение.

Поэтому нам надо лучше знать: что представляет собой атом, атомной ядро, как можно использовать энергию атомного ядра!

Атомное ядро – тело малых размеров, находящееся внутри атома, в котором сконцентрирована вся масса атома и весь положительный заряд. Ядро имеет форму шара R ≈ 10^{-15 м, в нем сконцентрировано приблизительно 99,96% всей массы атома, ρ = 2,7∙1017} кг/м³.

Число протонов в ядре обозначается буквой Z и равно количеству электронов в атомной оболочке, т.е. равно также порядковому номеру элемента в периодической таблице Д. И. Менделеева.

Количество нейтронов обозначается буквой N и равно разности массового числа А и количества протонов Z.   Характеристики химических элементов. ₇¹⁴N +  ₂⁴He =  ₈¹⁷О +₁¹Н

A - общее число нуклонов – массовое число;  Z  – число протонов в ядре – зарядовое число

Протоны и нейтроны вместе называют нуклонами.

Электро́н - _-1¹e стабильная отрицательно заряженная элементарная частица. Считается фундаментальной

 и является одной из основных структурных единиц вещества, античастица — позитрон. Электроны образуют электронные оболочки атомов, строение которых определяет большинство оптических, электрических, магнитных, механических, химических свойств вещества. Движение электронов обусловливает протекание электрического тока во многих проводниках (в частности, в металлах). Длина волны электрона является единицей длины, а масса электрона — единицей массы. время жизни не менее 6,6·10²⁸ лет. Заряд электрона неделим и равен q_p= −1,6021766208(98)·10⁻¹⁹ Кл, Масса электрона равна m_е= 9,10938356(11)·10⁻³¹ кг.

Нейтрон -- ¹₀ n, нестабильная частица, не имеющая электрического заряда q=0, (за 15 мин распадающаяся на протон, электрон и нейтрино).

Масса нейтрона чуть побольше m_n =1,674 927 471·10⁻²⁷ кг , или 1 а.е.м., символ- ¹₀ n.  При попадании α-частиц в ядра бериллия происходит реакция ⁹₄ Be + ⁴₂ He = ¹²₆ C +¹₀ n. время жизни вне ядра 15 мин, m=1838,7m_e

Протон –₊₁¹ p, стабильная частица. Масса покоя протона равна m_p = 1,67262·10^{-27 кг}, время жизни 10³¹ лет, m = 1836,2m_e, q_p = +e, имеющая положительный заряд q = 1, равный по модулю элементарному отрицательному заряду электрона e = 1,60217733·10^–19 Кл,  (проверено с точностью 10^–22),

равенство зарядов протона и электрона. Такое совпадение зарядов двух непохожих друг на друга частиц вызывает удивление и остается одной из фундаментальных загадок современной физики.

         Масса частицы в рамках ядерной физики принимает иной вид, единицей измерения ее является а.е.м. А.е.м. - атомная единица массы. Одна а.е.м. равняется 1/12 массы атома углерода, массовое число которого равняется 12. Отсюда 1 атомная единица массы равна 1,66057·10^–27 кг. Масса протона, следовательно, выглядит следующим образом: m_p = 1,007276 а. е. м. Существует еще один способ выразить массу этой положительно заряженной частицы, используя иные единицы измерения. Для этого сначала нужно принять как аксиому эквивалентность массы и энергии E=mc². Где с - скорость света, а m - масса тела. Масса протона в данной случае будет измеряться в мегаэлектрон*вольтах или МэВ. Такая единица измерения используется исключительно в ядерной и атомной физике и служит для измерения той энергии, что необходима для переноса частицы между двумя точками в электростатическом поле. С тем условием, что разница потенциалов между этими точками равна 1 Вольту. Учитывая, что 1 а.е.м. = 931,494829533852 МэВ, масса протона равна приблизительно m_p=938 МэВ.

           Для того, чтобы атомные ядра были устойчивыми, протоны и нейтроны должны удерживаться внутри ядер огромными силами, во много раз превосходящими силы кулоновского отталкивания протонов. Силы, удерживающие нуклоны в ядре, называются ядерными.

Особенности ядерных сил: Ядерные силы примерно в 100 раз превосходят электростатические силы и на десятки порядков превосходят силы гравитационного взаимодействия нуклонов.

Важной особенностью ядерных сил является их короткодействующий характер, проявляются на расстоянии 10^-14 - 10^-15 м. Ядерные силы очень быстро уменьшаются с расстоянием. Радиус их действия порядка 0,000 000 000 000 001 метра. Радиус ядерных сил равен размеру нуклона, поэтому ядра – концентрация и очень плотной материи. Возможно, самой плотной в земных условиях.

Изотопы – атомы одних элементов, ни чем не отличающиеся друг от друга по своим хим. свойствам (одинаково вступают в хим. реакции, образуют одинаковые соединения), но различающиеся массовым числом (число протонов одинаковы, отлично число нейтронов): протий ₁¹Н – 1 протон – g=1,  m=1 а.е.м.,  –₊₁¹p  ;

                                                                          дейтерий ₁²Н – 1 протон, 1 нейтрон – g=1,  m=2 а.е.м., –₊₁¹p, ¹₀ n ;

                                                                          тритий ₁³Н – 1 протон, 3 нейтрона – g=1,   m =3 а.е.м., –₊₁¹p, ¹₀ n, ¹₀ n

III. Закрепление. Задачи: Сколько нуклонов, протонов и нейтронов содержится в ядрах следующих элементов:

₁₁ Na²³        A = 23      N = 23 – 11 = 12        Z = 11

₁₁Na²¹         A = 21      N = 21 – 11 = 9          Z = 11

    ₄B ⁹          A = 9        N = 9 – 4 = 5              Z = 4

IV. Подведение итогов. V. Домашнее задание:  § 78, 81.

 Самостоятельно. Посчитать число нуклонов в ядре:

1-В           2-В          3-В           4-В           5-В          6-В

₈O¹⁶,         ₃Li⁷,         ₆C¹²,         ₇N¹⁴_{,          9}F¹⁹_{,            13}Al²⁷,

₉₂U^235;         ₈₂Pb²⁰⁷       ₉₀ Th²³²;    ₉₁Pa²³¹;       ₉₄Pn²⁴⁴;   ₉₃Np²³⁷

1 – Вариант решение:

         Дано:                                              Решение:

₈O¹⁶                                                   Z_p=8; N_n=(A- Zp)=16-8=8;     

           Дано:                                              Решение:

₉₂U²³⁵                                                Z_p=92; N_n=(A- Zp)=235-92=143;    

2 – Вариант решение:

Дано:                                              Решение:

₃Li⁷                                  Z_p=3; N_n=(A- Zp)=7-3=4;

Дано:                                              Решение:

₈₂Pb²⁰⁷                             Z_p=82; N_n=(A- Zp)=207-82=125;

 

Краткое описание документа:

Конспект реального рабочего урока по физике с необходимо-достаточным количеством теоретического материала. Является очередным уроком блока "Квантовая физика". В этап изучения нового материала включен видеофрагмент, в закрепление - решение задач. План-конспект урока рассчитан ровно на две страницы листа А4.