Урок по физике в 11 классе "Состав ядра. Ядерные силы"

• 1 слайд

  Конищева Т.А.
  Урок по физике в 11 классе
  «Состав ядра. Ядерные силы»
  

• 2 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
  

• 3 слайд

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

• 4 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
  

• 5 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
  

• 6 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
  

• 7 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
  

• 8 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 ( рис.8)
  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.
  Ядерные силы - сильные взаимодействия.
  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
  

• 9 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.
  

• 10 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
  

• 11 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
  2. Чем отличаются следующие элементы:
  
  8О17 и 8О16 92U235 и 92U239
  
  
  

• 12 слайд

  Домашнее задание:
  п. 105 упр. 14 (4)