Урок физики в 11 классе
Тема урока: Сложное строение атома
Тип урока: урок усвоения нового материала
Цель урока: изучить строение атома на основе теорий Резерфорда
и Бора
Задачи:
Образовательные:
изучить строение
атома,
изучить теории
Резерфорда и Бора,
уметь определять
состав атома и атомного ядра,
уметь определять
энергию излучения или поглощения атома,
уметь использовать
полученные знания на практике
Воспитательные:
развивать
способность понимать точку зрения собеседника и признавать право на иное
мнение,
владеть навыками
контроля и оценки своей деятельности,
уметь предвидеть
результаты своих действий.
Развивающие:
уметь выдвигать
гипотезы для объяснения известных фактов и экспериментальной проверки этих
гипотез,
владеть
монологической и диалогической речью
Демонстрации и
материалы к уроку:
Компьютер, проектор,
экран, анимации «Строение атома», «Опыт Резерфорда», раздаточный материал,
лазерная указка, свеча, воздушный шарик
Ход урока:
1. Актуализация. Проверка готовности класса, доски, наличие
раздаточного материала на партах.
2. Мотивация и целеполагание
Демонстрация действия лазера
Вопрос: Пронаблюдав
этот эксперимент, появились ли у вас какие либо вопросы?
(Ученики предлагают свои вопросы)
Проблемный вопрос: откуда берется свет, который излучают атомы?
Учитель: Чтобы
ответить на этот вопрос надо заглянуть внутрь атома.
Тема сегодняшнего урока «Сложное строение атома» Откройте
тетради и запишите тему урока.
Вопрос: Что такое атом?
Ответ: Слово «атом» придумал очень давно, более
2500 лет назад древнегреческий философ Демокрит. В переводе с греческого «атом»
- «неделимый». (Слайд 3)
Учитель: С тех пор прошло много времени. Были
открыты сложные явления, проведено большое количество различных экспериментов.
Все это подвело ученых к мысли о строении атома.
Кем и когда была предложена первая модель
строения атома?
Ответ: В 1903 году английский физик ДжозефТомсон
предложил модель атома, которую назвали «пудинг с изюмом». (Слайд 4)
Согласно этой модели: атом - это
шар, по всему объему которого равномерно распределен положительный заряд.
Внутри шара находятся отрицательно заряженные электроны (подобно пудингу с изюмом).
Атом в целом нейтрален: положительный заряд шара равен по модулю суммарному
отрицательному заряду электронов.
Учитель: Верно. Но эта модель оказалась неправильной. Кто и каким
образом это доказал?
(Анимация «Опыт Резерфорда»)
(Слайд 5)
Ответ: Чтобы проверить гипотезу Томсона
английский ученый Э.Резерфорд провел эксперимент
В 1910 году в Кембридже Э.
Резерфорд со своими учениками и коллегами изучал рассеяние альфа-частиц,
проходящих через золотую фольгу и падавших на экран. Альфа-частицы обычно чуть
отклонялись от первоначального направления. И вдруг исследователи заметили, что
некоторые частицы резко изменяли направление движения, будто наталкивались на
какую – то преграду. Разместив экран перед фольгой, Резерфорд сумел обнаружить
даже те редчайшие случаи, когда альфа-частицы отразившись от атомов золота,
летели в прямо противоположном направлении.
Учитель: То есть перед учеными возникает проблема. Модель атома Томсона оказалась в противоречии с
результатами опыта Резерфорда. Изменить направление движения альфа- частиц
может только положительно заряженная часть атома, сосредоточенная в центре
атома в очень малом объеме. Эта центральная часть атома получила название ядра.
Учитель: Как же устроен атом Резерфорда?
Ответ:
В центре атома находится положительно заряженное
ядро, вокруг которого обращаются отрицательно заряженные электроны. Ядро
состоит из протонов и нейтронов или нуклонов. В целом эта система
нейтральная. Такая модель получила название Планетарной модели. Электроны в
атоме, подобно планетам в Солнечной системе, движутся вокруг ядра.
Анимация. «Строение атома и ядра» (слайд 6)
Учитель: В
природе существует большое количество различных химических элементов. Запомнить
строение атома каждого элемента сложно, да и не требуется. Достаточно заглянуть
в таблицу Периодической системы элементов
Менделеева. Давайте вспомним, как с помощью периодической системы элементов
определить строение атома?
Ответ: Заряд ядра атома определяется числом
протонов в ядре или порядковым номером элемента в таблице Менделеева, число
электронов равно числу протонов, число нейтронов определяется разностью между
числом нуклонов в ядре и числом протонов.
Учитель: Расскажите, как устроен атом лития.
Ответ: Литий занимает третье место в
периодической системе элементов Менделеева, значит вокруг ядра движутся 3
электрона. Число протонов равно числу электронов, значит тоже 3, в ядре 7
нуклонов, определяем число нейтронов 7-3=4. В ядре 4 нейтрона.
Учитель: Теперь поработаем в парах: с помощью
предложенных вам предметов, смоделируйте атом лития. Как распределились
электроны в атоме лития? Почему?
Ответ: Электроны расположены в атоме по особым
правилам. В атоме лития два электрона заполняют первый энергетический уровень атома,
третий электрон располагается на втором уровне.
Учитель: Атом лития достаточно прост. Определите
состав атома радия. Для этого вы можете воспользоваться находящимися у вас на
столах карточками с таблицей Менделеева.
(Ученики работают в тетрадях, один
приглашается к доске.)
Ответ: Радий занимает 88 место в таблице, значит
в ядре атома 88 протонов, вокруг ядра движутся 88 электронов, по своим орбитам.
Нуклонов в ядре 226, значит нейтронов в ядре 226-88=138
Учитель: Правильно. Электроны в атоме движутся по круговым
орбитам. Скажите, как с точки зрения классической механики, движутся электроны?
Ответ: Они движутся с ускорением, потому что
постоянно меняется направление скорости.
Учитель: Правильно. Вспомните, если заряженный
электрон движется ускоренно, чем должно сопровождаться это движение?
Ответ: Излучением.
Учитель. Верно. Еще вопрос: Если электрон будет
непрерывно излучать, как будет изменяться его энергия?
Ответ: Она будет растрачиваться.
Учитель: Правильно. Что произойдет с электроном,
если он растратит всю энергию?
Ответ: Он остановится.
Учитель. Опять верно. Электрон, остановившись,
упадет на ядро. Причем это должно произойти очень быстро, через время 10
миллиардных доли секунды. На самом деле этого не происходит. Атом – устойчивая
система. (Слайд 9)
Это первое противоречие модели
атома Резерфорда.
Атомы не всегда излучают энергию. (Слайд
10)
Это второе противоречие модели
атома.
А сейчас сами определите третье
противоречие атома Резерфорда. Возьмите в руки стеклянные призмы и посмотрите
на источник излучения через угол призмы в 45 градусов. Что вы увидели?
Ответ: спектр, состоящий из нескольких линий:
красной, желтой, зеленой и двух синих. Это спектр газа гелия. Он линейчатый.(Слайд
11)
Учитель: Вы правы, линейчатость спектров также не
смог объяснить Резерфорд.Это третье противоречие модели атома Резерфорда.
Резерфорд не смог устранить эти
противоречия. Снова возникает проблема, которую пытаются решить многие ученые.
В 1913 г. было создано новое учение - теория Бора. (Слайд
12)
Согласно его теории атомы, несмотря на то, что электроны
движутся в них с ускорением, могут находиться в особых стационарных состояниях,
в которых не излучают энергию. Каждому состоянию соответствует определенная
энергия. Чем дальше от ядра электрон, тем большей энергией обладает атом. Если атом
переходит из одного состояния в другое, то он может, либо выделять энергию,
либо поглощать энергию. Излученная или поглощенная атомом энергия определяется
разностью энергий соответствующих уровней. Бор объяснил и линейчатость спектров
тем, что при переходе атом излучает энергию, распределенную по частотам, каждой
частоте соответствует своя линия в спектре. Теория Бора также противоречива,
так как она распространялась только на атом водорода и водородоподобные атомы.
Теория, устраняющая все противоречия в строение атома – квантовая механика –
очень сложная теория и не изучается в школьном курсе физики.
Учитель: Вот теперь, мы можем ответить, откуда
берется свет.
Ответ: Атомы излучают свет, переходя их
состояния с большей энергией в состояние с меньшей энергией.
Учитель: Атомы могут излучать свет самопроизвольно
и под действием посторонних фотонов, то есть вынужденно. Именно вынужденное
излучение используется в таких замечательных устройствах как лазеры. Это
совершенное устройство используется во всех сферах жизни человека.
Учитель: Может кто-то хочет привести примеры?
Ответ: Лазеры используют в медицине для
проведения операций, для лечения болезней; для сварки и резки металлов, для
определения расстояний до удаленных объектов; для осуществления связи, для записи
и воспроизведения информации.
Учитель: Очень приятно видеть, что вы следите за
развитием науки. Хочу добавить, что современные лазерные установки есть в нашем
Мордовском Государственном университете. С их помощью проводятся сложные опыты
в области нанотехнологий. Вы знаете, что в нашей Республике функционирует особый
научный центр – Технопарк. Технопарк – это территория благоприятных условий по
разработке инноваций, где объединены научные организации,
высшие учебные заведения и производственные предприятия и возможно, кто-то из вас, определившись
с выбором профессии, будет работать в этой перспективной сфере деятельности.
Учитель: Возвращаясь к лазерам, замечу, что каждый
из вас, возможно, держал в руках лазерную установку в ее миниатюре – это
лазерная указка. Какой силой и мощью она обладает, я хотела бы вам
продемонстрировать.
(Опыт с лазерной указкой и свечой)
Учитель: Что вы скажите о действии лазера? Почему
загорелась свеча?
Ответ: Энергия лазера, настолько велика, что ее
хватило, для того чтобы температура повысилась.
Учитель: Хочу предостеречь вас от подобных
действий. Это очень опасно. Мощность лазера высока. Лазер может нанести
непоправимый вред здоровью человека.
Учитель: Сейчас я предлагаю объединиться в группы
по четыре человека для того, чтобы составить синквейн к этому уроку. Я напомню,
как это делается.
1 строка – тема или предмет (одно существительное);
2 строка – описание предмета (два прилагательных);
3 строка – описание действия (три глагола);
4 строка – фраза из четырех слов,
выражающая отношение к предмету;
5 строка – синоним, обобщающий или расширяющий смысл темы или предмета (одно
слово).
Учитель: Прошу зачитать, что записано у первой
группы, второй группы.
(Ученики - представители групп, зачитывают
свои записи)
Учитель: Наш урок подошел к завершению. Что нового
вы узнали из этого урока? Какой момент урока вам запомнился больше всего? Какие
чувства вы испытывали во время урока?
(Ученики высказывают свое мнение)
Учитель: Спасибо всем.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.