Тема урока: Протонно-нейтронная модель строения атомного ядра. Дефект масс и энергия связи нуклонов в ядре.
Цели урока:
Обучающая: на примере опытов по искусственному превращению ядер показать строение атомного ядра.
Развивающая: развивать познавательный интерес, интеллектуальные и творческие способности в процессе приобретения знаний и умений по физике.
Воспитательная: воспитывать убежденность в возможности познания законов природы, использования достижений физики на благо развития человеческой цивилизации, чувство ответственности за защиту окружающей среды.
Ход урока.
Наука состоит из фактов, как дом из камней.
Но собрание фактов, еще не наука, точно так же
Как куча камней еще не дом.
Анри Пуанкаре.
1) Организационный момент (на доске записано домашнее задание §103, 104, 105)
2) Разминка (слайды 2-9).
3) Повторение материала.
А) Рассказать об открытии радиоактивности.
Б) Какие три вида излучений образуются в результате радиоактивности? (слайд11)
В) Расскажите все об альфа – излучении; бета – излучении; гамма - излучении.(слайд11)
Г) Расскажите опыт Резерфорда. Сделайте вывод о строении атома.(слайд 12-14).
Итак, начинаем собирать факты. Факт первый: атом состоит из положительно заряженного ядра, в котором сосредоточена почти вся масса, и отрицательно заряженных электронов, которые вращаются вокруг ядра по круговым орбитам. Давайте подумаем, что мы знаем об электроне:
Он обладает минимальным отрицательным электрическим зарядом -1,6*10-19Кл; Его масса 9,1 *10-31кг. Он вращается вокруг ядра по круговым оболочкам.-А что мы знаем о ядре?
-Как вы думаете, о чем пойдет речь на уроке?
Да на уроке пойдет речь о строении атомного ядра.(записываем тему урока.
4) Изучение нового материала.
В 1919 году Резерфорд впервые осуществил искусственное превращение ядер. Он выбрал в качестве бомбардира альфа – частицы. У них масса в четыре раза больше, а заряд в два раза больше чем у электрона. Скорость ее равна 20000км/с. Эти частицы он выбрал для того, чтобы преобразовать ядро. Ведь ядро очень устойчиво. Ни высокие температуры, ни давление, ни электромагнитные поля не могут вызвать его превращение. Первым ядром, подвергшимся искусственному преобразованию было ядро азота (слайд 18). Примерно одна альфа частица из 50000 захватывается ядром азота. При этом образуется изотоп кислорода и испускается протон. Фтор, натрий, алюминий и другие элементы сопровождались испусканием протона.
Факт второй: в состав ядра входят протоны. У них положительный заряд. Их условное обозначение ₁№С
Но вот опыт с бомбардировкой альфа – частицами ядер бериллия не привел к испусканию протона. Снова тупик? Этот тупик длился довольно долго. Аж до 1932 года. Именно в 1932 году учеником Резерфорда Чедвиком был открыт нейтрон (слайд 19). Итак, атомы бериллия бомбардировались альфа – частицами, но протоны не появлялись, а появлялось какое – то очень сильное излучение, которое не отклонялось ни электрическим, ни магнитным полями, не ионизировало воздух, а значит не имело заряда. Оно спокойно проходит слой свинца толщиной от 10см до 20 см. Сначала думали, что это гамма - излучение. Но супруги Ирен и Жолио Кюри, доказали, что это не так. И тогда эту новую частицу назвали нейтроном. Ее условное обозначение ₒ№n.
В том же 1932 году Иваненко и Гейзенбрг предложили протонно-нейтронную модель ядра. Согласно этой модели ядра состоят из протонов и нейтронов. (слайд20). Число протонов в ядре равно порядковому номеру элемента Z в периодической системе элементов Менделеева. Буквой N обозначают число нейтронов в ядре. Сумму числа протонов и числа нейтронов называют массовым числом и обозначают буквой А. А=Z+N
Факт третий: в состав ядра входит нейтрон. У него нет заряда, а его масса равна 1 а. е.м. его условное обозначение ₒ№n. Нейтрон нестабильная частица: свободный нейтрон за время около 15 мин распадается на протон, электрон и нейтрино.
Объединяя факты2 и 3 скажем, что ядро состоит из протонов и нейтронов.(слайд20, 21).
Вы услышали фразу «ядерные силы». Что это за силы? Это силы, которые существуют между нуклонами в ядре(слайд22). Они в 100 раз больше гравитационных, но действуют на очень маленьких расстояниях. Их называют «богатыри с короткими руками».
Важнейшую роль во всей ядерной физике играет понятие энергии связи ядра. Энергия связи позволяет объяснить устойчивость ядер и выяснить, какие процессы ведут к выделению ядерной энергии. Ядерные взаимодействия очень прочные. Чтобы удалить нуклон из ядра нужно совершить большую работу, то есть сообщить ядру значительную энергию. Эту энергию называют энергией связи(слайд 23). Для вывода формулы воспользуемся соотношением Эйнштейна между массой и энергией. Точнейшие измерения масс ядер показали, что масса покоя ядра всегда меньше суммы масс входящих в его состав протонов и нейтронов. Существует так называемый дефект масс ДМ.
(слайд 24). Важную информацию о свойствах ядер содержит зависимость удельной энергии связи от массового числа А.
Подведем итог. Атом состоит из ядра и отрицательно заряженных электронов. В ядре сосредоточена вся масса. А ядро состоит из протонов и нейтронов. Протоны заряжены положительно, а нейтроны не имеют заряда.
5)Закрепление.
Решение заданий (слайды 26 -29)
Итак, мы собрали с вами немножко фактов. Но их еще не достаточно для того, чтобы создать точную картину строения атомного ядра. Ведь протоны и нейтроны состоят из кварков. Физика не закончилась. Физика продолжается(слайд 31). На уроке прозвучало стихотворение М. Львовского «Тайны мирозданья».
6) Рефлексия :
1)что знал? 2) что узнал? 3) что понравилось?
