Презентация по физике на тему "Строение атома. Протонно-нейтральная модель атома"

• 1 слайд

  Урок по физике в 11 «Б» классе
  (общественно-гуманитарное направление)
  «Открытие нейтрона
  Модель ядра. Ядерные силы. Превращение ядер. Ядерные реакции»
  Учитель физики средней школы № 31
  пос. Жалагаш
  Иванченко Галина Николаевна
  Девиз: через общение развивается человек.
  

• 2 слайд

  Цели урока:
  1) Повторить пройденный материал.
  Изучить протонно–нейтронную модель ядра – основу строения и свойств ядра;
  2) Познакомить учащихся с ядерными силами, существенно отличающиеся от ранее известных, подготовить учащихся к тематическому оцениванию знаний.
  Учебно-наглядный комплекс:
  Презентация в Microsoft Power Point.
  “Периодическая таблица химических элементов Д. И. Менделеева”.
  Компьютер, раздаточный дидактический материал (тестовые задания) для учащихся.
  Структура урока:
  Организационный момент.
  Введение (1 - 2 мин.) - сообщение учителя. Повторение.
  2. Изучение нового материала (20 - 25 мин.) с помощью презентационного материала. -
  рассказ учителя, беседа с учениками.
  3. Закрепления нового материала (15 мин.) -
  тематическое тестирование (выполнение упражнений).
  4. Подведение итогов, оценки за урок.
  5.Домашнее задание (1 - 2 мин.).
  

• 3 слайд

  Строение атома
  Конкретные представления о строении атома развивались по мере накопления физикой фактов о свойствах вещества. Открыли электрон, измерили его массу. Мысль об электронном строении атома, впервые высказанную В. Вебером в 1896 г., развил Х. Лоренц. Именно он создал электронную теорию:
  электроны входят в состав атома.
  Опираясь на эти открытия, Дж. Томсон в 1898 г. Предложил модель атома в виде положительно заряженного шара радиусом 10-10 м, в котором плавают электроны, нейтрализующие положительный заряд (рис. 1)
  
  положительно заряженный атом
  электроны
  Рис. 1
  

• 4 слайд

  Строение атома
  «Пудинг с изюмом»
  
  Планетарная модель
  

• 5 слайд

  Радиоактивность - доказательство сложного строения атомов.
  
  Эрнест Резерфорд
  

• 6 слайд

  Эрнест Резерфорд (строение атома).
  

• 7 слайд

  Экспериментальная проверка модели атома Томсона была осуществлена в 1911 г. английским физиком Э. Резерфордом (рис. 2)
  
  Рис.2
  

• 8 слайд

• 9 слайд

• 10 слайд

  Пропуская пучок Альфа- частиц через тонкую золотую фольгу, Э. Резерфорд обнаружил, что какая-то часть частиц отклоняется на довольно значительный угол от своего первоначального направления, а небольшая часть – отражается от фольги. Но согласно модели атома Томсона, частицы могли отклоняться только на углы около 20 (рис.3)
  
  Резерфорд показал, что модель Томсона находится в противоречии с его опытами. Обобщая результаты своих опытов.
  
  Резерфорд предложил ядерную (планетарную) модель строения атома (рис.4)
  
  Атом имеет ядро, размеры которого малы по сравнению с размерами самого атома (рис. 5)
  
  В ядре сконцентрирована почти вся масса атома.
  
  Отрицательный заряд всех электронов распределен по всему объему атома.
  
  Рис.3
  Рис. 5
  Рис.4
  

• 11 слайд

  
  
  
  
  
  АТОМ
  Состоит из ядра
  Вокруг ядра вращаются электроны
  
  

• 12 слайд

  Электрон заряжен
  отрицательно
  Заряд электрона равен
  
  е = -1,6 10 ¯ Кл
  
  
  19
  Заряд протона равен
  по модулю заряду электрона
  

• 13 слайд

  Строение атомного ядра.
  Z
  -зарядовое число - порядковый номер, заряд ядра, количество протонов, количество электронов.
  
  М
  -массовое число - масса ядра, число нуклонов, количество нейтронов М-Z.
  
  

• 14 слайд

  Атомы с одинаковыми атомными номерами называют изотопами: в таблице Менделеева они расположены в одной клеточке (по-гречески «изос» - равный, «топос» – место (рис. 9).
  Химические свойства изотопов почти тождественны.
  
  Если элементов всего в природе - около 100, то изотопов - более 2000.
  
  Многие из них неустойчивы, то есть радиоактивны, и распадаются, испуская различные виды излучений.
  Изотопы одного и того же элемента по составу отличаются лишь количеством нейтронов в ядре.
  Рис. 9
  

• 15 слайд

  Изотопы
  Естественные
  Искусственные -
  «рукотворные» ядра
  
  
  дейтерий
  тритий
  

• 16 слайд

  Беккерель Антуан Анри- 1897 г
  Радиоактивность – самопроизвольное излучение
  (действие солей урана на фотопластинку).
  
  

• 17 слайд

  Мария Склодовская-Кюри и Пьер Кюри.
  Полоний
  Радий (лучистый)
  

• 18 слайд

  Открытие нейтрона
  
  Идея о существовании тяжелой нейтральной частицы казалась Резерфорду настолько привлекательной, что он незамедлительно предложил группе своих учеников во главе с Дж. Чедвиком заняться поиском такой частицы.
  Через 12 лет в 1932 г. Чедвик экспериментально исследовал излучение, возникающее при облучении бериллия? -частицами, и обнаружил, что это излучение представляет собой поток нейтральных частиц с массой, примерно равной массе протона. Так был открыт нейтрон. На рис.6 приведена упрощенная схема установки для обнаружения нейтронов.    
  Рис.6
  

• 19 слайд

  Нейтрон – это элементарная частица.
  Это не протон -электронная пара, как первоначально предполагал Резерфорд.
  По современным измерениям, масса нейтрона mn = 1,67493·10–27 кг = 1,008665 а.е.м.
  
  В энергетических единицах масса нейтрона равна 939,56563 МэВ.
  Масса нейтрона приблизительно на две электронные массы превосходит массу протона.
  
  Протон-нейтронная модель ядра
  Сразу же после открытия нейтрона российский ученый Д. Д. Иваненко и немецкий физик
  В. Гейзенберг выдвинули гипотезу о протонно-нейтронном строении атомных ядер,
  которая полностью подтвердилась последующими исследованиями (рис. 7)
  По современным измерениям, положительный заряд протона в точности равен
  элементарному заряду e = -1,60217733·10–19 Кл,
  то есть равен по модулю отрицательному заряду электрона. В настоящее время равенство зарядов протона и электрона проверено с точностью 10–22. Такое совпадение зарядов двух непохожих друг на друга частиц вызывает удивление и остается одной из фундаментальных загадок современной физики.
  
  Масса протона, по современным измерениям, равна mp = 1,67262·10–27 кг.
  
  Протоны и нейтроны в ядре
  принято называть нуклонами.
  Рис. 7
  

• 20 слайд

  В ядре находятся
  Протоны
  p
  Нейтроны
  n
  +
  не имеют заряда
  В 1932 году Чедвик открыл нейтрон, масса нейтрона больше массы протона
  

• 21 слайд

  В нормальном состоянии атом
  нейтрален.
  ∑ +p = ∑ -e qэл=-Ze
  Если атом теряет один электрон, то
  он становится положительным ионом
  Если атом присоединяет электрон, то
  он становится отрицательным ионом.
  

• 22 слайд

  Это важно запомнить:
  В состав ядра входят положительные протоны и неимеющие заряда нейтроны;
  Количество протонов равно числу электронов;
  В целом атом нейтрален.
  
  

• 23 слайд

  Ядро атома состоит из нуклонов,
  которые подразделяются на протоны и нейтроны.
  Символическое обозначение ядра атома
  А - число нуклонов, т.е. протонов + нейтронов (или атомная масса)
  Z - число протонов (равно числу электронов)
  N - число нейтронов (или атомный номер)
  N = A - Z
  

• 24 слайд

  Решение задач:
  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
  
  Самостоятельно: 8O16 3Li7 6C12 7N14 9F19 13Al27 92U235 82Pb207 92U239
  2. Чем отличаются следующие элементы:
  
  8О17 и 8О16 92U235 и 92U239
  
  
  

• 25 слайд

  Деление атомного ядра
  «Богатырь с короткими руками»
  Дефект масс ∆m
  ЭНЕРГИЯ !!!
  Отто Ган и
  Фриц Штрассман
  

• 26 слайд

  ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ – это мера взаимодействия нуклонов в атомном ядре. Именно эти силы удерживают одноименно заряженные протоны в ядре, не давая им разлететься под действием электрических сил отталкивания
  

• 27 слайд

  Ядерные силы - сильные взаимодействия (рис.8).
  На больших расстояниях проявляется действие сравнительно медленно убывающих кулоновских сил.
  На основании опытных данных можно заключить, что протоны и нейтроны в ядре ведут себя одинаково в отношении сильного взаимодействия, т. е. ядерные силы не зависят от наличия или отсутствия у частиц электрического заряда.
  
  ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ:
  силы притяжения;
  действуют между всеми нуклонами в ядре;
  короткодействующие.
  Рис.8
  

• 28 слайд

  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.
  2.Важной особенностью ядерных сил является их короткодействующий характер. Ядерные силы заметно проявляются, как показали опыты Резерфорда по рассеянию
  a-частиц, лишь на расстояниях порядка размеров ядра (10–14–10–15 м).
  Ядерные силы очень быстро спадают с расстоянием. Радиус их действия порядка 0,000 000 000 000 001 метра.
  Для этой сверхмалой длины, характеризующей размеры атомных ядер, ввели специальное обозначение Фм (в честь итальянского физика Э. Ферми, 1901-1954)
  Все ядра имеют размеры нескольких Ферми.
  Радиус ядерных сил равен размеру нуклона, поэтому ядра – концентрация и очень плотной материи. Возможно, самой плотной в земных условиях.
  
  .
  

• 29 слайд

  Свойства ядерных сил
  - только силы притяжения
  
  
  
  
  
  - во много раз больше кулоновских
  - зарядовая независимость
  - взаимодействуют с ограниченным числом нуклонов
  - короткодействующие
  - не являются центральными
  

• 30 слайд

  При образовании ядра из нуклонов происходит уменьшение энергии ядра, что сопровождается уменьшением массы, т. е. масса ядра должна быть меньше суммы масс отдельных нуклонов, образующих это ядро.
  

• 31 слайд

  Ядерная реакция – это процесс взаимодействия атомного ядра с другим ядром или элементарной частицей, сопровождающийся изменением состава и структуры
  A (a, b) B или
  А + а → В + b
  

• 32 слайд

  Радиоактивные превращения
  Фредерик Содди 1903 г. (до открытия атомного ядра)
  Правило смещения
  α – распад:
  
  
  β – распад:
  
  
  

• 33 слайд

  
  
  Первая ядерная реакция была осуществлена Э. Резерфордом в 1919 году в опытах по обнаружению протонов в продуктах распада ядер Резерфорд бомбардировал атомы азота α-частицами. При соударении частиц происходила ядерная реакция, протекавшая по следующей схеме:
  

• 34 слайд

  Первая реакция бомбардировки атомов быстрыми заряженными частицами была осуществлена с помощью протонов большой энергии, полученных на ускорителе, в 1932 году:
  

• 35 слайд

  Виды ядерных реакций:
  - через стадию образования составного ядра;
  - прямая ядерная реакция (энергия больше 10 МэВ)
  - под действием различных частиц: протонов, нейтронов …
  - синтез ядер;
  - деление ядер
  - с поглощением энергии и с выделением энергии
  

• 36 слайд

  Условия протекания ядерных реакций
  Для осуществления ядерной реакции под действием положительно заряженной частицы необходимо, чтобы частица обладала кинетической энергией, достаточной для преодоления действия сил кулоновского отталкивания. Незаряженные частицы, например нейтроны, могут проникать в атомные ядра, обладая сколь угодно малой кинетической энергией.
  

• 37 слайд

  Реакции, протекающие при взаимодействии ядер с нейтронами
  

• 38 слайд

  Механизм ядерных реакций
  Два этапа ядерной реакции:
  -поглощение частицы ядром и образование возбужденного ядра.
  испускание частицы ядром
  происходит подобно испарению молекулы с поверхности капли жидкости.
  Промежуток времени от момента поглощения ядром первичной частицы до момента испускания вторичной частицы составляет примерно 10-12 с.
  

• 39 слайд

  При ядерных реакциях выполняются законы сохранения:
  - импульса;
  - энергии;
  - момента импульса;
  - заряда;
  - закон сохранения так называемого барионного заряда (т. е. числа нуклонов – протонов и нейтронов);
  - законы сохранения, специфические для ядерной физики и физики элементарных частиц.
  

• 40 слайд

  1. Что такое ядерная реакция?
  2. В чем отличие ядерной реакции от химической ?
  3. Почему образовавшиеся ядра гелия разлетаются в противоположные стороны?
  4. Является ли ядерной реакция испускания α –частицы ядром?
  
  

• 41 слайд

  Большой линейный ускоритель
  

• 42 слайд

  Линейный ускоритель
  

• 43 слайд

  Большой адронный коллайдер
  

• 44 слайд

  Американская Национальная лаборатория ускорителей элементарных частиц имени Ферми
  

• 45 слайд

  5. Допишите ядерные реакции:
  49Be + 11H → 510B + ?
  
  
  714N + ? → 614C + 11p
  
  
  714N + 2 4He→ ? + 11H
  
  
  
  

• 46 слайд

  5. Допишите ядерные реакции:
  
  714N + 2 4He → ? + 11H
  
  1327Al + 2 4He → 1530P + ?
  (1934 г. Ирен Кюри и Фредерик Жолио-Кюри получили радиоактивный изотоп фосфора)
  
  ? + 2 4He → 1430Si +11p
  

• 47 слайд

  Оцените свою деятельность на уроке
  
  Задание Баллы
  1
   2
   3
   4
   5
   Итого:
   
  10-15 баллов – «3»
  15-20 баллов  - «4»
  20-25 баллов – «5»
  
  

• 48 слайд

  Три мешка (мешки знаний).
  Мешки символизируют ваши знания, точнее багаж знаний по изученной теме.
  Какой мешок ваш – определит сегодняшний урок.
  Проведем самопроверку,
  выставим себе оценку по объему мешка:
  
  
  
  (маленький) –“3”,
  (средний) –“4”,
  (большой) –“5”
  

• 49 слайд

  Домашнее задание:
  § 38, 39,
  упр. 11 (8,9) стр.153.
  
  Спасибо за урок.
  

• 50 слайд

  ЗНАЕШЬ ЛИ ТЫ?
  
  
  В середине XX века теория ядра предсказала существование стабильных элементов
  
  с порядковыми номерами Z = 110 -114
  
  В Дубне был получен 114-й элемент с атомной массой А = 289, который "жил" всего
  30 секунд,
  
  что невероятно долго для атома с ядром такого размера.
  
  
  Сегодня теоретики уже обсуждают свойства сверхтяжелых ядер массой 300 и даже 500.
  

Краткое описание документа:

Цели урока:

1) Повторить пройденный материал.

Изучить протонно–нейтронную модель ядра – основу строения и свойств ядра;

2) Познакомить учащихся с ядерными силами, существенно отличающиеся от ранее известных, подготовить учащихся к тематическому оцениванию знаний.

Учебно-наглядный комплекс:

Презентация в Microsoft Power Point.

“Периодическая таблица химических элементов Д. И. Менделеева”.

Компьютер, раздаточный дидактический материал (тестовые задания) для учащихся.