Технологическая карта "строение атома

Открытие протонов и нейтронов, состав атомного ядра

Паспорт урока физики в 9 классе

Тема урока:	Открытие протонов и нейтронов, состав атомного ядра
Учитель	Кунгурякова Екатерина Владимировна
Образовательная цель	Формирование естественнонаучной культуры личности, развитие теоретического мышления девятиклассников на основе осмысления особенностей строения атома
Планируемые образовательные результаты	По окончании изучения темы ученик: ЛР-1: обосновывает необходимость и значимость для себя лично знаний физических факторов окружающего мира; ЛР-2: активно и заинтересованно включается в выполнение всех учебных заданий; ПУД-1: выделяет изученные понятия тему и умеет применять их при выполнении заданий; ПУД-2: выделяет основную мысль в тексте, резюмирует её; ПУД-3: устанавливает взаимосвязь механической работы и природы действия ПУД-4: переводит информацию из одной знаковой системы (текста) в другую (кластер); ПУД-5: логически рассуждает, делает выводы; КУД-1: выполняет задания в сотрудничестве с учителем и одноклассниками; КУД-2: аргументировано отстаивает свою точку зрения; РУД-1: формулирует учебную  цель и учебную задачу урока с помощью познавательных вопросов; РУД-2: планирует предстоящую деятельность в виде познавательных вопросов; РУД-3: выбирает пути и способы решения учебной задачи; РУД-4: осуществляет самоконтроль, самооценку  деятельности; РУД-5: осуществляет личностную и содержательную рефлексию; ПР-1: называет физические понятия  природы ПР-2: решает задачи с применением формулы термина «волна» ПР-3: объясняет резонанс в природе
Программные требования к образовательным результатам раздела «Строение атома и атомного ядра. Использование энергии атомных ядер»	Ученик научится: 1.      Выделять части в строении атома 2.      Осуществлять решение задач с применением строения атома 3.      Выделять части в строении атома Ученик получит возможность научиться: 1.      Находить информацию о строении атома в источниках информации 2.      Ориентироваться в системе физических единиц атома 3.      Работать в группе сверстников при решении познавательных задач, связанных с теоретическими и практическими проблемами в области физических знаний
Программное содержание	Ядро, протон, нейтрон, электрон, изотопы
Мировоззренческая идея	Энергия атома может нести пользу природе
Ценностно-смысловые ориентиры	Приобщение к природе по средствам изучения физических явлений и сил
План изучения учебного материала	1. Изучение теоретического материала при подготовки к уроку, повторение изученного 2. Определение понятия «строение атома» 3. Применение термина «атом» при решении задач 4. атом и окружающий мир
Основные понятия	«атом», «протон», «нейтрон», «электрон»
Тип урока	урок изучения нового материала
Форма урока	урок-исследование
Технология	технология перевернутого обучения
Оснащение урока	Учебник по физики 9 класс, А.В. Перышкин, раздаточный материал по теме, задание для работы на доске
Мизансцена урока	Парты расставлены рядами
Домашнее задание	Параграф 56, пересказ, упражнение 48

Технологическая карта хода урока

Деятельность учителя			Деятельность уч-ся			ПОР
I. ПОДГОТОВКА К УРОКУ (осуществляется на предыдущем занятии)
На предыдущим занятии раздает ученикам теоретический материал по предстающей теме нового урока и просит обучающихся ознакомится с ним, и выполнить домашнее задание. На электронные носители или по средствам интернет мессенджеров (эл. почта или другие социальные сети) передает ссылку с видео материалом, где излагаются теоретические основы «Открытие протонов и нейтронов, состав атомного ядра»: https://youtu.be/QGbhAuEsUKo Просит выполнить задание по видео: составить ментальную карту по просмотренному материалу Раздает распечатанный теоретический материал (приложение 1) и просит ответить на вопросы: 1. Как влияет расположение электронов на активность атома? 2. Как атом способен вступать в реакцию? 3. Как электроны сохраняются в атомах?		Слушают учителя. Принимают теоретический материал. Изучают материал и выполняют задание					ПУД-1 ПУД-4 ЛР-2
II. ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ МОМЕНТ (3 мин.)
Приветствие. Проверка готовности к уроку. Психологический настрой на урок: - Желаю Вам быть сегодня хорошими учениками. А кто такой «хороший ученик»? Обобщение, выводы: Хороший ученик слушает и слышит, смотрит и видит, думает и рассуждает				Стоят. Учебник, тетрадь, дневник, ручка, линейка, карандаш. Фронтально			ЛР-2 ПУД-5
II. ПОСТАНОВКА УЧЕБНОЙ ЗАДАЧИ   (10-12 мин.)
Эвристический метод Задание:Прочитайте фразу о теме изученной вам дома: В центре атома, известно, Расположено ядро. Знать, конечно, интересно, Как устроено оно. Надо было ухитриться Расколоть ядро, и вот, Применив альфа-частицы, Это сделал Резерфорд. Вводная беседа: -           Что хотели сказать этими словами учёные физики? Согласны ли вы с ними, почему? -           Какие примеры из жизни подтверждают данное высказывание? -          Как вы считаете, с какими особенностями атома можно это связать? -          Как вы думаете, почему это высказывание стало эпиграфом нашего урока? Обобщение, вывод:Атом состоит из ядра и электронов Задание: решите кроссворд 1.     Центральная часть атома, состоящая из элементарных частиц и определяющая вид атома. 2.       Разновидности одного и того же химического элемента с одинаковым зарядом ядра, но разной атомной массой 3.       Изотоп водорода с атомной массой, равной трем. 4.       Ученый, который в 1910 г. изучил прохождение через тонкую золотую фольгу радиоактивных частиц, что позволило уточнить строение атома и создать его планетарную модель. 5.       Элементарная частица с положительным зарядом. 6.       Элементарная частица с нулевым зарядом. 7.       Элементарная частица с отрицательным зарядом. 8.       Реакция, в которой происходит перераспределение элементарных частиц между атомами и образование атомов других элементов Проверка: Устно 1. ядро 2. изотопы 3. тритий 4. резерфорд 5. протон 6. нейтрон 7. электрон 8. ядерная - Почему легко и правильно справились с заданием? Задание: Оцените следующие высказывания«Верно» (+) / «неверно» (-): Атом больше молекулы Я ядре атома расположены протоны и нейтроны Протон отрицательно заряжен Ион заряженная частица Атом – мельчайшая единица Проверка (устно): 1)-, 2)+, 3)-, 4)+, 5) + -Какой возникает вопрос у вас по итогам задания? Обобщение, вывод: Атом – частица вещества, которая распадаясь на ионы выделяет энергию Главный вопрос урока: Как объяснить распад атома? - Как можно сформулировать цель урока? (Состав атомного ядра) -Что мы должны знать, чтобы ответить на главный вопрос урока? -Где и когда мы сможем применить эти знания? -Почему нам необходимо знать строение атома и ядра? Обобщение, вывод: Какова тема нашего урока? (состав атомного ядра) Запишите тему урока в тетради				Приложение 2 1 ученик Фронтальная работа 2-3 ученика, остальные – «поднятая рука» Приложение 3 Работа ученика у доски, класс помогает Приложение 3 Фронтальная работа Приложение 4 Самостоятельно в тетради Приложение 4 Фронтальная работа Фронтальная работа Самостоятельно фиксируют тему урока			ЛР-2 ПУД-8 КУД-2 ПУД-5 ЛР-2 РУД-4 КУД-1 РУД-1 РУД-2 ЛР-1
III.   ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА (15 мин.)
Технология перевернутого обучения: Задание 1. Пользуясь раздаточным дидактическим материалом (приложение 5) ответьте на вопросы после материала Проверка задания 1: Ответы Вопрос 1: 13524 Вопрос 2:2,4,5 Вопрос 3: при работе ТЭЦ пар, вращающий турбину, образуется за счёт сгорания топлива, а в АЭС он образуется за счёт энергии, выделяющейся при ядерной реакции Вопрос 4: при работе ГЭС турбина вращается потоками воды, а в АЭС происходит сначала нагрев теплоносителя, а затем нагрев воды и получение пара. Соответственно, почти 80% энергии распада атомных ядер теряется в процессе охлаждения теплоносителя и воды Вопрос 5: такие радиоактивные изотопы должны иметь очень маленький период полураспада (минуты – дни) и превращаться в стабильные изотопы, не оказывающие на окружающую среду пагубного влияния				Приложение 5 Работа в тетрадях, обсуждение в парах Приложение 5 Фронтальная работа Совместная работа с учителем Поднятые руки.			ПУД 5 КУД 1 ПУД -6 ПУД-4 ПУД-2 КУД-1
IV. ПРИМЕНЕНИЕ НОВЫХ ЗНАНИЙ  (5-7 мин.)
Практико-ориентированное задание - самостоятельно решите тест. Приложение 6 Проверка	Самостоятельно в тетрадях, устно				РУД-1 РУД-2 ЛР-1
V. ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ УРОКА (3 мин.)
Ситуация рефлексии Итоговая беседа - Назовите виды работ, которые вы сегодня выполняли? - Какое физическое явление природы мы изучали? - Какие особенности оно имеет? - Какие понятия вам запомнились? - Каково значение волна? Домашнее задание - Параграф 56, пересказ, упражнение 48 Ситуация самооценки - Кто из вас лучше всего работал сегодня на уроке? Почему? -Что не хватало в ответах отдельных учеников? Дополните их.	Фронтально, устно Запись в дневник. Самооценка, устно				РУД-1 РУД-2 ЛР-1

Приложение 1

Теоретический материал

1. Состав атомного ядра. Вскоре после открытия нейтрона (1932 г.) советский физик Д. Д. Иваненко и несколько позднее немецкий физик В. Гейзенберг высказали предположение, согласно которому атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Эти частицы носят название нуклонов. Число протонов Z , входящих в состав ядра, определяет его заряд, который равен +Ze . Число Z называется атомным номером (оно определяет порядковый номер химического элемента в Периодической таблице Менделеева) или зарядовым числом ядра.

Число нуклонов А (т. е. суммарное число протонов и нейтронов) в ядре называется массовым числом ядра. Число нейтронов в ядре равно N = A -Z .

Для обозначения ядер применяется символ

где под X подразумевается химический символ элемента. Вверху ставится его массовое число, внизу - атомный номер.

2. Изотопы. С 1906 г. известно, что не все атомы одного и того же химического элемента имеют одинаковую массу. Например, среди атомов хлора встречаются атомы с массой, близкой к 35, и массой, близкой к 37. Среди атомов урана встречаются атомы с массой 234, 235, 238 и 239. Есть различия по массе и у атомов других веществ.

Все изотопы одного и того же элемента имеют очень близкие химические свойства, что свидетельствует об одинаковом строении их электронных оболочек, а следовательно, и об одинаковых зарядах ядер и о равном числе протонов в ядрах. Отсюда происходит и их название - от греческого слова "изос" - одинаковый и "топос" - место: одинаковое место в Периодической таблице химических элементов Д. И. Менделеева.

Отличие в массе у изотопов вызвано различным числом в них нейтронов. Таким образом, изотопами называют разновидности данного химического элемента, различающиеся по массе их ядер.

3.

Закон радиоактивного распада установлен Ф. Содди. Опытным путем Э. Резерфорд установил, что активность радиоактивного распада убывает с течением времени. Для каждого радиоактивного вещества существует интервал времени, на протяжении которого активность убывает в 2 раза, т.е. период полураспада Т данного вещества. Пусть число радиоактивных атомов N , время t =0. Через t₁ =Т число нераспавшихся ядер N₁ = N₀ /2, через t₂ =2Т останется

По истечении времени t=nT, т.е. спустя n периодов полураспада T, радиоактивных атомов останется:

.

Поскольку n=t/T,

.

Это и есть основной закон радиоактивного распада.

4. Ядерные силы. Простые факты свидетельствуют о прочности атомных ядер: окружающие нас предметы существуют длительное время, не распадаясь на частицы. Но как эти факты объяснить? Ведь в состав атомных ядер входят протоны, и электростатические силы отталкивания должны были бы их "растолкнуть". Отсюда следует вывод, что внутри ядер между нуклонами действуют какие-то силы, превосходящие силы электростатического отталкивания. Эти силы получили название ядерных сил. Ядерные силы действуют между любыми нуклонами (между протонами, между нейтронами и между протонами и нейтронами). Характерной особенностью ядерных сил является их короткодействие: на расстояниях 10 ^-15 м они примерно в 100 раз больше сил электростатического взаимодействия, но уже на расстояниях 10 ^-14 м они оказываются ничтожно малыми.

5. Энергия связи. Для удаления из ядра протона или нейтрона необходимо совершить работу по преодолению короткодействующих ядерных сил. В результате энергия системы "оставшееся ядро - удаленный нуклон" увеличивается на ∆E , равную работе внешних сил.

Энергию, необходимую для полного разделения ядра на отдельные протоны и нейтроны, называют энергией связи ядра.

Согласно закону взаимосвязи массы и энергии, при этом увеличивается и масса частиц на

Следовательно, масса ядра всегда меньше сумм масс составляющих его частиц, взятых в отдельности. В ядерной физике массу частиц выражают в атомных единицах массы. Атомная единица массы равна 1/12 массы атома изотопа углерода-12.

1 а.е.м. = 1,6605655·10 ^-27 кг

Приложение 2

В центре атома, известно,
Расположено ядро.
Знать, конечно, интересно,
Как устроено оно.
Надо было ухитриться
Расколоть ядро, и вот,
Применив альфа-частицы,
Это сделал Резерфорд.

Приложение 3

Решите кроссворд

1.            Центральная часть атома, состоящая из элементарных частиц и определяющая вид атома.

2.            Разновидности одного и того же химического элемента с одинаковым зарядом ядра, но разной атомной массой

3.            Изотоп водорода с атомной массой, равной трем.

4.            Ученый, который в 1910 г. изучил прохождение через тонкую золотую фольгу радиоактивных частиц, что позволило уточнить строение атома и создать его планетарную модель.

5.            Элементарная частица с положительным зарядом.

6.            Элементарная частица с нулевым зарядом.

7.            Элементарная частица с отрицательным зарядом.

8.            Реакция, в которой происходит перераспределение элементарных частиц между атомами и образование атомов других элементов

Проверка: Устно

1. ядро

2. изотопы

3. тритий

4. резерфорд

5. протон

6. нейтрон

7. электрон

8. ядерная

Приложение 4

Оцените следующие высказывания «Верно» (+) / «неверно» (-):

1.      Атом больше молекулы

2.      Я ядре атома расположены протоны и нейтроны

3.      Протон отрицательно заряжен

4.      Ион заряженная частица

5.      Атом – мельчайшая единица

Проверка (устно): 1)-, 2)+, 3)-, 4)+, 5) +

Приложение 5

Мирный атом Использование атомной энергии началось практически одновременно с созданием ядерного оружия. Началом мирного применения принято считать 1954 г., когда в подмосковном Обнинске заработала первая в мире атомная электростанция (АЭС). В настоящее время на атомных электростанциях вырабатывается одна десятая всей производимой на планете электроэнергии. В 31 стране мира сегодня работают 192 АЭС. В отличие от ядерной бомбы, при взрыве которой происходит неуправляемая цепная реакция деления атомных ядер с одномоментным высвобождением колоссального количества энергии, в ядерном реакторе происходит регулируемая ядерная реакция деления. Стальной корпус ядерного реактора помещён в железобетонную герметичную оболочку. Как правило, в большинстве типов реакторов в качестве топлива применяется уран – 235 или плутоний – 239. В процессе реакции деления ядер выделяется большое количество энергии в виде тепла, которое нагревает теплоноситель. Для производства водяного пара на АЭС применяются парогенераторы. Пар из парогенератора поступает на турбину, в которой энергия пара преобразуется в механическую работу – вращение вала турбины, – а он уже вращает ротор электрогенератора. Прошедший через турбину пар поступает в конденсатор. Здесь пар охлаждается, конденсируется и превращается в воду. В паровой турбине потенциальная энергия сжатого и нагретого водяного пара преобразуется в энергию кинетическую, которая, в свою очередь, преобразуется в механическую работу. Теперь механическая энергия превратилась в электрическую. Конденсатор охлаждается большим количеством воды из внешнего открытого источника, например, водохранилища или пруда-охладителя. 1. В процессе выработки электроэнергии на АЭС происходят преобразования одних видов энергии в другие. Установите последовательность видов энергии, чтобы отразить процесс преобразования энергии при работе АЭС. 1)  энергия распада атомных ядер в реакторе 2)  кинетическая энергия паровой турбины 3)  внутренняя энергия теплоносителя 4)  электрическая энергия, вырабатываемая генератором 5)  внутренняя энергия водяного пара

2. У АЭС, как и у любых других электростанций, есть недостатки и преимущества. Выберите среди предложенных утверждений те, которые демонстрируют преимущества АЭС по сравнению с ТЭС (тепловыми электростанциями).

1)  Сложность хранения и переработки отработанного ядерного топлива.  2)  Отсутствуют выбросы в атмосферу продуктов сгорания.  3)  Возможность радиоактивного загрязнения окружающей среды при аварийных ситуациях.  4)  Для производства электроэнергии не используется атмосферный кислород.  5)  Независимость от источников топлива из-за небольшого количества используемого топлива.  6)  Изменение себестоимости электроэнергии в связи с колебаниями цен на нефть.

3. На рисунке изображена схема работы тепловой электростанции (ТЭС). В чём состоит отличие в производстве электроэнергии в АЭС от ТЭС?

4. КПД атомных электростанций составляет примерно 20%, а КПД гидроэлектростанций достигает 95%. Какие потери энергии снижают КПД АЭС по сравнению с ГЭС?

5. Каждая АЭС имеет одну или несколько высоких труб, внешне похожих на дымовые трубы. Это вентиляционные трубы, через них выводятся газоаэрозольные выбросы. Но по большей части это радиоактивные изотопы инертных газов –

 аргон-41, криптон-87 и ксенон-133. Эти выбросы считаются экологически безопасными. Какими свойствами должны обладать эти радиоактивные изотопы, чтобы такие выбросы не представляли опасности для окружающей среды?

Ответы

Вопрос 1: 13524

Вопрос 2:2,4,5

Вопрос 3: при работе ТЭЦ пар, вращающий турбину, образуется за счёт сгорания топлива, а в АЭС он образуется за счёт энергии, выделяющейся при ядерной реакции

Вопрос 4: при работе ГЭС турбина вращается потоками воды, а в АЭС происходит сначала нагрев теплоносителя, а затем нагрев воды
и получение пара. Соответственно, почти 80% энергии распада атомных ядер теряется в процессе охлаждения теплоносителя и воды

Вопрос 5: такие радиоактивные изотопы должны иметь очень маленький период полураспада (минуты – дни) и превращаться в стабильные изотопы, не оказывающие на окружающую среду пагубного влияния

Приложение 6

Выполните тест

1. Согласно современным представлениям ядро атома состоит из

1) электронов и протонов
2) нейтронов и позитронов
3) одних протонов
4) протонов и нейтронов

2. Порядковый номер элемента в таблице химических элементов Д.И. Менделеева равен

А: числу электронов в атоме
Б: числу протонов в ядре
В: числу нейтронов в ядре
Г: числу нуклонов в ядре

1) А, Б
2) В, Г
3) А, Г
4) А, Б, В, Г

3. По данным таблицы химических элемен­тов Д.И. Менделеева определите число протонов в ядре вольфрама.

1) 74
2) 110
3) 184
4) 258

4. Массовое число элемента в таблице химических элементов Д.И. Менделеева равно

А: числу электронов в атоме
Б: числу протонов в ядре
В: числу нейтронов в ядре
Г: числу нуклонов в ядре

1) А, Б
2) В, Г
3) Г
4) А, Б, В, Г

5. По данным таблицы химических элемен­тов Д.И. Менделеева определите число нуклонов в ядре полония.

1) 84
2) 126
3) 210
4) 294

6. Сколько протонов и нейтронов содержится в ядре свинца ₈₄²¹⁴Pb

1) 82 протона, 214 нейтронов
2) 82 протона, 132 нейтрона
3) 132 протона, 82 нейтрона
4) 214 протонов, 82 нейтрона

7. Почему положительно заряженные протоны, входящие в состав ядер, не отталкиваются друг от друга?

1) Между ними существует электростатическое притяжение
2) Между ними существует ядерное взаимодействие
3) Между ними существует магнитное взаимодействие
4) Между ними существует гравитационное взаимодействие

8. Ядерные силы действуют

1) только между протонами
2) только между нейтронами
3) между всеми нуклонами
4) между протонами и электронами

9. Какое(-ие) утверждение(-я) верно(-ы)?

А: ядерные силы притяжения слабее электростатического отталкивания протонов
Б: ядерные силы короткодействующие, т. е. действуют на расстояниях, сравнимых с размерами ядер

1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б

10. Какое(-ие) утверждение(-я) верно(-ы)?

А: ядерные силы притяжения значительно превосходят силы электростатического отталкивания протонов
Б: ядерные силы короткодействующие, т. е. действуют на расстояниях, сравнимых с размерами ядер

1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б

Ответы на тест по физике Состав атомного ядра, Ядерные силы
1-4 2-1 3-1 4-3 5-3 6-2 7-2 8-3 9-2 10-3