Урок по физике на тему "Атом құрылысы" (11-класс)

 Сабақтың тақырыбы:  Атом ядросы.Ядродағы нуклондардың байланыс энергиясы

Сабақтың  мақсаты:

 Білімділік:                 Оқушылардың  тақырып   бойынша  алған  білімдерін

                                      нығайту, тиянақтау,  бір жүйеге келтіріп  қорыту  теориялық

                                      білімін  практикамен   ұштастыру.

Дамытушылық:        Оқушылардың  ойлау,  есте сақтау қабілетін шыңдау.  Білімге  деген

                                      қызығушылығын арттыру.   Білім деңгейін  көтеру.

Тәрбиелік:                  Оқушыларды  өз ісіне  жауапкершілікпен  қарауға, уақытын

                                үнемді пайдалануға  үйретіп,  жан – жақтылыққа, алғырлыққа,

                                шапшаңдыққа   тәрбиелеу.                                                    

Сабақтың типі:          Жаңа тақырыпты меңгеру сабағы

Сабақтың  әдісі:        Тыңдап түсіну, тірек сызба, деңгейлік  тапсырма, сұрақ – жауап жұмысы

Сабақтың формасы:  Жеке,  ұжымдық                                                      

Пән аралық байланыс:  Химия, математика

Көрнекіліктер:          интерактивті тақта,  компьютер, Менделеевтің  периодтық  кестесі,  карточкалар,  слайдтар, тест  сұрақтары.

Сабақтың барысы:

                                       І.Ұйымдастыру кезеңі

                                      ІІ. Өткен тақырыпты қайталау

                                               а) Мен нені үйрендім

                                               б) Тәжірибені зерделеу

                                     ІІІ.Жаңа сабақты меңгеру

                                      ІV.Жаңа сабақты бекіту

                                                 1)Тест тапсырмалары

                                                 2)Деңгейлік тапсырмалар

                                                 3)Ойлан,тап!

                                                 4)Кестені толтыр

                                                 5)Шаманы табу

                                                 6)Физикалық тілде

                                                 7)Есеп шығару

                                      V.Үйге тапсырма беру

                                      VІ. Бағалау

ІІ.Өткен  тақырыпты қайталау

а) «Мен нені үйрендім»

1.      Атом  құрылысының  «планетарлық»   моделін  ұсынған  ғалым  кім? Қай  жылы?                         

                                                                        (Ағылшын ғалымы  Э.Резерфорд,  1911 жылы)

2.      Атомның құрылысын  кім  айтып  береді?   (Атомның  центрінде  ядро  орналасқан,            

                                  электрондар  ядро  айналасында эллипстік орбита бойымен қозғалады.)

3.      Атомның планетарлық моделі деп атау себебі не? ( себебі Күн жүйесі құрлымына ұқсас)

4.      Пьер Кюри және Мария Склодовская –Кюри қандай элементтерді ашты? (радий,полоний)

5.      Химиялық элемент дегеніміз не? (анықтама)

 6. Химиялық элементтердің протондарының санын қалай білеміз? (реттік номері)

 7. Томсон моделі

б)Резерфорд тәжірибесін зерделеу

1)     Тәжірибені толық талда

2)     Тәжірибеде бөлшектердің шашырауын,кейде кері бұрылуының себебі не?

3)     атом неден тұрады?

4)     Ядроның радиусы атомның радиусынан қанша есе кіші?

        ІІІ.Жаңа сабақты меңгеру

         

І.Біздер атом ядросы туралы ұғымды 1911 жылы Э.Резерфорд ашқандығын,жасалған

тәжірибенің нәтижесінде атомның ядролық  моделін  ұсынғандығын білдік.Енді біз бұл сабақта атом ядросының құрамын,қасиеттерін, оның түрленуін,қандай күштер ұстап тұратындығымен танысамыз.

    Атом ядросының  заряды q=Z·е 

    Атом ядросының массасы-М

Ядролық  физикада арнайы  өлшем бірліктер қолданылады.

Атом ядросы ашылғаннан кейін оның құрылымы қандай деген мәселе қойылды.

 1919ж Э.Резерфорд α-бөлшектермен жасаған  тәжірибесін жалғастыра отырып,ядроның құрамына кіретін  бірінші бөлшекті ашты. Ол сутегі атомының ядросы протон деп аталады.

Ядроның құрамына кіретін тағы бір бөлшекті ашуға талпынған неміс ғалымдары Боте мен Беккер олар 1930 жылғы жасаған тәжірибелерінде литий мен берелийді альфа бөлшектерімен атқылағанда протонның орнына өте нашар жұтылатын бөлшектер ұшып шығатынын байқайды. Бұл бөлшектер қалыңдығы 20 см болатын қорғасын қабатынан өтіп кеткен Ағылшын ғалымы Чедвик осы жылы берилийді альфа бөлшектерімен атқылағанда одан бөлінетін табиғаты белгісіз сәуленің қасиеттерін зерттеу жұмыстарын жүргізді. Атом ядросының құрамында протон сияқты ауыр бірақ бейтарап бөлшектің бар болуы мүмкін деген батыл болжамды 1920 жылы Резерфорд айтқан және оны нейтрон деп атауды ұсынған еді. M n = 1.6726*10-27кг = 1.00866м.а.б.=939,56МэВ

Атом ядросының құрамы протон,нейтроннан тұрады.(1932ж  Д.Д Иваненко, В. Гейзенберг) Ядроның құрамына кіретін оң зарядты протон мен электрлік бейтарап нейтрондардың жалпы санын нуклондар деп атаған 11р-протон n-нейтрон -10е-электрон

Атом ядросының құрамы

Z -Атомның реттік нөмері (протондар саны)

N-нейтронның саны

A – химиялық элементтің салыстармалы атомдық массасына тең.

                    A = Z+ N      N= A- Z

дролық зарядтары бірдей(Z), ал массалық сандары А әртүрлі элементтердің атомдарын изотоптар деп атайды. Мысалы: Оттегі атомының изотопын мына суреттен көруге болады

Массалық сандары А бірдей, зарядтық сандары Z әртүрлі нуклидтерді изобаралар деп атайды.

    Атом  ядросының  тұрақтылығы  табиғаты бөлек  аса  зор  тартылыс  күші  бар  екенін  дәлелдейді.  Ядродағы  нуклондарды  ыдырап  кетуден  сақтап,  оның  берік  байланысын  қамтамасыз  ететін  күштер  ядролық  күштер деп  аталады.

    Ядролық  күшті  сипаттайтын  аналитикалық  өрнек  жоқ. Бірақ  та,  ядролық  күштердің  қасиеті  жақсы  зерттелген.

Ядролық    күштер  қасиеттеріне  тоқталайық:

1 Мыс: протонның центрінен 10^-15м қашықтықта ядролық күштер кулондық күштен 35 есе, ал тартылыс күштен 10³⁸ есе қуатты болады. Сол себепті ядролық күштер күшті әрекеттесу күштері  болып табылады.

ІІ. Нуклондардың  ядродағы  байланыс энергиясы.

М_я< Zm_p + Nm_n

∆М= Zm_p + Nm_n - M_я  - масса  ақауының формуласы;

       Массалар  ақауы  деп – Ядролық  тарту  күшінің  жұмысы  есебінен нуклондардан  атом  ядросы  түзілгенде  пайда  болатын  массалар  айырымын  айтамыз.

Байланыс  энергиясының  формуласы:

Е_б= ΔMc²=( Zm_p + Nm_n - M_я  )c²  немесе Е_б=( Zm_Н + Nm_n – M_а  )c²  ;

      Атом ядросын түгелімен жеке нуклонға  ыдырату үшін  қажетті минимал  энергияны-  ядроның байланыс энергиясы дейміз.

Энергия  үшін  МэВ  қолданылады:

Е_б= ( Zm_p + Nm_n  - M_я  )931,5 МэВ немесе Е_б=( Zm_Н + Nm_n – M_а  )931,5 МэВ.

∆М= Е_б / c².

Байланыс  энергиясы  өте  ғаламат. Екі  вагон  тас  көмірді  жаққан  кезде  қанша  энергия  мөлшері  бөлінсе,  сутегінен  4 г  гелий  массасын  түзу  үшін  сондай энергия  бөлінеді. Барлық  үлкен  Әлем  кеңістігінде,  оның  ішінде  жер  шарында,  сутегі  - ең  көп таралған  элементтердің бірі.  Сондықтан  физиктердің,  барлық  басқа  мамандардың  негізгі  мақсаты  сутегі  энергиясын  бейбіт  мақсат  үшін  қолдану.

ІІІ. Меншікті байланыс энергиясы  деп ядроның байланыс энергиясының  А массалық  санға  қатынасын,  яғни  бір  нуклонға  сәйкес  келетін  байланыс  энергиясын  айтады:

 Е_м.б= Е_б/А ;

    Нуклондардың  меншікті байланыс энергиясы   түрлі  атом   ядроларында  бірдей емес. Ядродағы  нуклондардың  меншікті байланыс энергиясының массалық  А санға  тәуелділігі   мына  суретте көрсетілген. Массалық  А санының артуына байланысты  Е_{м.б   1}Н² – дейтерийдің ядросында  1,1 МэВ/нуклон  мәнінен  темірдің  ₂₆Fe ⁵⁶  изотопы үшін   8,8  МэВ/нуклон  мәніне арта  бастайды.   Е_м.б   максимал болатын  элементтердің  ядролары  ең  тұрақты  ядролар болып  табылады.   Енді массалық сан А  артқанымен  Е_м.б    кеми  береді, мыс: уранның  ₉₂U²³⁸  изотопында   7,6    МэВ/нуклон. Жеңіл  элементтердің  Е_м.б    кемуі беттік  құбылыстармен  байланысты. Сондықтан ядроның  ішіндегі  нуклондармен  салыстырғанда  ядроның  бетіндегі  нуклондардың  байланыс  энергиясы  аз. Ядро кіші болған  сайын  нуклондардың  көпшілігі  ядро  бетіне  жақын  орналасады. Сол  себепті  жеңіл  ядролардың  меншікті байланыс энергиясы аз.

IV.Жаңа  сабақты  бекіту

І.Тест  тапсырмалары

1.Ядродағы нуклондарды  ыдырап кетуден  сақтап,  берік  байланысын  қамтамасыз  ететін күштер

А)  Гравитациялық күштер;   В) Ядролық  күштер;   С) Магниттік  күштер;

2.Массалар  ақауын  есептейтін  формула

А) ΔM=Zm_p + Nm_n –M_я;     В) ΔM=Z(m_p -m_n) –M_я;   

          С) ΔM=(А-Z)(m_p + m_n) –M_я;    

3.Байланыс энергиясының формуласы:

А) Е_б= ΔM*c²;                 В) Е_м.б= Е_б/А ;              С) Е=hν;

 4.Меншікті байланыс энергиясының формуласы:

А)  Е= hν;                     В)  Е_б= ΔM*c²;             С) Е_м.б= Е_б/А ;

5. Атомдық  ядросында 8 протон мен 9 нейтрон бар  нейтраль атомның электрондық қабықшасында неше  электрон бар?

A)2

B) 8

C)7

D)14

E)4

6. Атомдық ядросында 16 протон мен 17 нейтрон бар бейтарап атомның электрондық қабықшасында қанша электрон бар?

A)15

B)16

C)17

D)18

E)19

     7. оттегі₈О¹⁶ изотобының ядросында қанша протон Z және қанша нейтрон N бар?

A)  Z =8, N = 17.

B)  Z =8 N = 8.

C)  Z =17, N = 8.

D  Z = 9, N = 8.

E) Z = 6, N =11.

ІІ. Деңгейлік тапсырмалар

Деңгейі	Тапсырмасы
І	Натрий  11Na23 ядросының құрамы қандай?
ІІ	Оттек  8О16 ядросының  байланыс энергиясын табыңдар.
ІІІ	Магний   12Мg24     ядросының   меншікті  байланыс энергиясын  табыңдар.

ІІІ. Ойлан, тап!

Менделеев кестесіндегі қандай элементтердің құрамы?

ІV.Кестені толтыр

29           63, 54             2; 63, 65                                            Cu 4     N    1                       МЕДЬ 3     M    18                    2     L     8 1     K     2       …3d104s1

53         126, 9045            1; 127 5     O                                   I 4     N    1                            ИОД 3     M    18                    2     L     8 1     K     2       …5s25p5

Берілген элементтің қасиеттерін кестеге жаз (сурет арқылы)

Қасиеттері	Cu	I
Реттік нөмірі
Салыстырмалы атомдық массасы
изотоптары
Протондар саны
Нейтрондар саны
Атом ядросының заряды
Электрондық орбитада да қанша электрондар бар
Массалар ақауын анықта
Байланыс энергиясын тап
Меншікті байланыс энергиясын анықта

V.Белгісіз шаманы табу

А (Массалық сан)	Еб  (Байланыс энергиясы)	Ем.б (Меншікті байланыс энергиясы
13	?	7,47 МэВ/нуклон
2	2,23 МэВ	?
?	1801,6 МэВ	7,57 МэВ/нуклон

VІ. Физикалық  тілде

 1.Резерфорд  тәжірибелерінен  тікелей  атомның  ...  моделі  келіп  шығады. (планетарлық)

 2.Центрінде  массасы  түгелдей  жинақталған  ...  зарядталған  атом  ядросы  орналасқан. (оң)

3.Ядроны  айнала, белгілі  орбиталармен  ...  қозғалып  жүреді. (электрондар)

 4.Электрондардың мұндай қозғалысы  ядро тарапынан болатын  ... күштің  әсерінен  туады.  (ядролық) 

 5.Протондар  мен  нейтрондарды  жалпы түрде  ... деп атауға келісілген.(нуклондар)

6.Протон – бұл  заряды  оң  және  модулі бойынша  ... зарядына  тең  бөлшек. (электронның)

 7.Электрон – бұл  заряды  теріс  және  модулі  бойынша  элементарлық  ... Кл зарядқа,  ал  массасы  ... кг – ға тең  бөлшек. (е=1,6*10^-19, m_е= 9,1*10^-31)

VІІ.Есеп шығару

 Не гелий ядросының байланыс энергиясын табыңдар.

m=1,67265×10^-27кг, m_n=1,67495×10^-27кг

М_{я Не.}= 6,64648×10^-27кг

2 m + 2 m_n = 2× 10^-27 (1,67265 + 1,67495) =6,6952 ×10^-27кг

 М_{я Не}<(Z m+Nm_n) _.

 Е = Мс²

М – масса ақауы

М = (Z× m+N× m_n) - М_я = (6,6952 – 6,64648) ×10^-27кг =0,04872 ×10^-27кг

Е = 0,04872 ×10^{-27 кг × 9 ×  1016} м²/с² = 4,3748 ×10^-12 Дж

Е = 4,3748 ×10^-12 : (1,6  × 10^-19) эВ = 27,405  МэВ/ м.а.б

             Ем= Е/4 = 27,04 /4 ≈ 7 МэВ/ м.а.б

VІІІ.Үйге тапсырма беру

Оқулықтан §8.3.  оқу,

8.3.4 - 8.3.9  есептерді  шығару.

ІХ. Бағалау

                                         Қопа орта мектебі

                         Физика пәнінен ашық сабақ

     Атом ядросы.Ядродағы нуклондардың

                                байланыс энергиясы

                          11сынып

                                

                                                                Физика пәні мұғалімі:Жалекешова Г.К

                                              2014-2015 оқу жылы