Урок "Квантовые постулаты Бора. Состав атомного ядра. Зарядовые массовые числа. Ядерные силы"

Физика 9 кл. У.№45 Дата:19.02 2021 Тема: Квантовые постулаты Бора. Состав атомного ядра. Зарядовое и массовое числа. Ядерные силы.

Форма урока : Комбинированный урок: объяснение с элементами беседы, решение задач.

Цель урока: Формирование результатов:

Предметных:

знание: постулаты Бора, правило квантования орбит, длина волы де Бройля, энергетический уровень, частота излучения света, постоянная Ридберга, формул расчета радиуса стационарной орбиты, скорости электрона на орбите, энергии излучаемого фотона;

умение: пользоваться формулами для расчета радиуса орбиты, частоты и длины волны излучаемых фотонов, энергий стационарных уровней.

Метапредметных: умение анализировать и систематизировать информацию, делать выводы, пользоваться информационно-коммуникационными технологиями для решения задач.

Личностных: формирование коммуникационных компетенций в ходе решения задач, мотивационных компетенций, развитие памяти, логического мышления.

План урока:

Организационный момент. Создание проблемной ситуации. Актуализация знаний.

3 мин

Словесно-иллюстративный метод.

Вопросы классу (фронтально):

1)Что мы видим на экране?

2) Какой диапазон частот электромагнитных волн видит человек?

Опыт 1: На экран проецируется сплошной спектр света из окна, полученный с помощью спектроскопа и транслируемый с помощью web-камеры

Отвечают на вопросы (материал предыдущего урока «Строение атома. Опыты Резерфорда» §93 ).

1) Спектр.

2) От 395—385 ТГц до 790—750 ТГц. Электромагнитное излучение с такими частотами называется 

видимым светом, или просто светом

3) Источником света, является атом. Можно ли пользуясь планетарной моделью атома объяснить факт существования атома, его стабильность?

Слайд

3) Нет. Электрон вращается по орбите вокруг ядра и по законам электродинамики Максвелла должен излучать электромагнитные волны с частотой, равной частоте его вращения. Излучение сопровождается потерей энергии. Электрон в течение 10^-8с должен упасть на ядро и атом прекратит своё существование.

4) Почему планетарная модель атома не согласуется с законами классической физики?

4) Нельзя применять законы классической механики к явлениям, происходящим внутри атома

Формулирует проблему:

Наблюдая солнечный спектр, мы убеждаемся в противоречии планетарной модели атома и испусканием атомами света. Как решить это противоречие?

Коллективно воспринимают информацию (репродуктивно).

Изучение нового материала    20 мин

Выход был найден датским физиком Нильсом Бором в 1913 г. Свою теорию он сформулировал в виде постулатов, не отвергающих законы классической физики, и давших начало стройной теории движения микрочастиц – квантовой механики.

В устойчивом атоме электрон может двигаться лишь по особым, стационарным орбитам, не излучая при этом электромагнитной энергии.

Задача: Определить радиус первой стационарной орбиты электрона в атоме водорода и скорость электрона на это

Для решения задачи познакомимся с информацией:

На длине окружности каждой стационарной орбиты укладывается целое число п длин волн де Бройля λ_Б, соответствующих движению электрона

Демонстрируется анимация «квантование электронных орбит (Открытая физика 1.1) »

В атоме водорода сила Кулона сообщает электрону центростремительное ускорение

F_К= т_еа_цс

С учётом всех формул решите поставленную задачу, заменив h/2π= ћ

Выводят в тетрадях (продуктивно):

Проверяют по слайду.

Вычислите радиус первой орбиты в атоме водорода.

Слайд 9

Вычисляют, проверяют по слайду (продуктивно)

Рассчитаем энергию стационарного состояния.

Выводит на доске:

Рассчитайте скорость электрона на 1-ой орбите и энергию 1-го стационарного состояния

(Продуктивно)

Записывают в тетради, рассчитывают скорость, энергию, проверяют по слайду.

Излучение света атомом происходит при переходе атома из стационарного состояния с большей энергией Е_Z в стационарное состояние с меньшей энергией Е_Y.

Демонстрация анимации «постулаты Бора (Открытая физика 1.1) »

Опыт 2 . На экран проецируется спектр водорода от зажженной спектральной трубки, полученный с помощью спектроскопа и транслируемый с помощью web-камеры

Закрепление изученного материала через его применение для решения задач.

20 мин

1.      При переходе электронов в атомах водорода с четвертой стационарной орбиты на вторую излучаются фотоны с энергией W = 4·10^-19 Дж. Определить длину волны, соответствующую этой линии в спектре излучения водорода.

2.      Для ионизации атома кислорода необходима энергия W= 12,5 эВ. Определить частоту излучения, которое может привести к ионизации этого атома.

3.      Атом водорода, поглощая фотон, переходит из основного (первого) состояния в возбужденное. При обратном переходе в спектре излучения, помимо прочих линий, наблюдаются всего две линии, соответствующие переходу с вышестоящих энергетических уровней на третий уровень. Какова частота электромагнитной волны, соответствующая поглощенному фотону? Энергию электрона на п-м уровне атома водорода можно представить в виде - hR/п², где h -постоянная Планка, постоянная Ридберга R = 3,29·10¹⁵ 1/с.

4.      Если ионизированный атом водорода захватывает электрон, то при его переходе в основное (первое) состояние излучается электромагнитная волна с частотой ν= 3,3·10¹⁵ Гц. Энергию электрона, находящегося на п-м уровне в атоме водорода, можно представить в виде - hR/п², где h - постоянная Планка, a R - константа, которую можно определить из условия задачи. По этим данным определите частоту излучения при переходе электрона с третьей орбиты на первую.

5.      При переходе электрона с четвертой орбиты на вторую атом водорода излучает фотон, которому соответствует электромагнитная волна с λ= 486 нм. Определите длину волны излучения атома при переходе электрона с третьей орбиты на первую. (Энергию электрона, находящегося на п-м уровне в атоме водорода, можно представить в виде - hR/п², где h - постоянная Планка, R - константа.)

6.      Определите длину волны излучения, возникающего при переходе ионизированного атома водорода, захватившего электрон, в основное (первое) состояние. (Энергию электрона на п-м уровне атома водорода можно представить в виде hR/п², где h - постоянная Планка, постоянная Ридберга R = 3,29·10¹⁵ 1/с.)

Продуктивно. Решают на местах попарно чётные номера и у доски по 2 человека нечётные номера.

Рефлексия Что мы узнали? Чему научились? Достигли мы цели урока? Что было сложным? Где в жизни могут вам пригодиться знания, которые вы получили на уроке

Домашнее задание, подведение итогов. § 78 задачи стр.339