Конспект урока по физике 9 класс. Тема урока: «Опыты Резерфорда. Планетарная модель атома»

Автор: Кознова Светлана Леонидовна, МБОУ «Нижнегорская школа-лицей №1»,пгт. Нижнегорский

Предмет: физика Класс: 9 УМК: Кабардин О.Ф. -М. : Просвещение, 2014

Конспект урока по физике 9 класс

Тема урока: «Опыты Резерфорда. Планетарная модель атома»

Тип урока: урок изучения нового материала.

Цель урока: изучить строение атома; рассмотреть фундаментальный опыт Резерфорда.

Задачи:

Образовательные:

Изучить планетарную модель атома.

Познакомить учащихся с гипотезой Томсона и фундаментальным опытом Резерфорда. Изучить строение атома.

Развивающая:

Коррекция мышления на основе анализа и синтеза.

Воспитательные:

Показать значение опытных фактов. Продолжить формирование познавательного интереса учащихся.

Оборудование: компьютер, проектор, графические задания, портреты ученых, модели атомов Томсона и Резерфорда, Опыт Резерфорда (фрагмент), наглядные пособия.

Ход урока.

Подготовительная часть: оргмомент, постановка цели урока.

Основная часть:

1.Актуализация знаний.

- Какие заряды существуют в природе?

- Каким образом они взаимодействуют друг с другом?

-Физика -это наука о чем?

-Что мы знаем о природе?

-Каким образом познается мир?
-Какие физические явления вы знаете?

- Какие явления изучаем сейчас ? 6.Какие заряды мы знаем?

-Какие электрические приборы мы изучили?

-Качественный вопрос по теме электризация

-Как надо зарядить тело ,чтоб рисунок В соответствовал правильному ответу. Почему? -Изменим ситуацию на интерактивной доске. Как теперь зарядить надо тело? рисунок С. Почему ?

-Посредством чего происходит взаимодействие зарядов?

-Мы можем электрическое поле увидеть ,пощупать?

-Какие вещества называются проводниками? Непроводниками?

-Какой процесс показан на рис ? -Какой заряд имеет электрон ?

Тест -контроль:

-при соприкосновении тел происходит…….

-тела с зарядами одинакового знака взаимно ……

- тела с зарядами разного знака взаимно ……

-наэлектризованные тела начинают притягивать к себе……..

Изучив всё это, выстраивается логическая цепочка .

Физическое тело -вещество-молекула-атом? Из чего состоит атом?

Ответить не можем.

2. Изучение нового материала.

1896г. -Дж.Дж.Томсон - выдающийся ученый, директор знаменитой Кавендишской лаборатории, лауреат Нобелевской премии, открыл электрон.

Первая достаточно разработанная модель атома была предложена английским физиком Дж. Дж. Томсоном, открывшим электрон. Согласно этой модели вещество в атоме несет положительный заряд и равномерно заполняет весь объем атома. Электроны "вкраплены" в атом. Первая модель атома сыграла положительную роль. Но она требовала доказательств.

1911г. - Э. Резерфорд ставит опыт по рассеянию альфа-частиц. Пучок aльфа-частиц пропускался через тонкую золотую фольгу. Золото было выбрано как очень пластичный материал, из которого можно получить фольгу толщиной практически в один атомный слой. Чтобы проверить гипотезу Дж. Дж. Томсона необходимо провести эксперимент, что и сделал Э. Резерфорд. Он решил проникнуть внутрь атома с помощью α-частиц, которые имели положительный заряд, массу почти в 7300 раз большую чем масса электрона и очень большую скорость (около 20000км/c). С точки зрения Резерфорда α-частицы должны были легко "пробить" атом и тем самым доказать справедливость модели атома Томсона.

Если бы атом был устроен так, как предполагал Дж.Томсон, то Э.Резерфорд увидел бы следующую картину: α- частицы пробивают атом и практически не отклоняясь пролетают сквозь него.

Схему экспериментальной установки Резерфорда вы видите на рисунке.

В цилиндрическом сосуде с небольшим отверстием находился радиоактивный препарат, испускавший поток α-частиц. Они попадали на золотую фольгу и, проходя через нее, ударялись о люминесцирующий экран. В местах удара частиц на экране возникали вспышки света.

То, что некоторые α-частицы отскакивали от фольги назад, противоречило модели Томсона. Результаты эксперимента настолько удивили Резерфорда, что он воскликнул: "... неправдоподобно так же, как если бы вы выстрелили пятнадцатифунтовым снарядом в папиросную бумагу, а снаряд отскочил бы обратно и убил бы вас самих".

Чтобы объяснить результаты опыта, Резерфорд рассуждал так. Известно, что α-частицы имеют положительный заряд. Если некоторые из них отталкиваются фольгой назад, значит, положительный заряд есть и в атомах фольги. Но поскольку бoльшая часть α-частиц пролетает сквозь фольгу, почти не отклоняясь при этом, значит, этот положительный заряд занимает лишь малую часть каждого атома. Ее назвали ядром атома.

Подсчитывая частицы, отклоняющиеся после пролета фольги на большие и малые углы, определили приблизительные размеры ядра: около 10^-14 м. Это число оказалось примерно в 10 000-100 000 раз меньше размеров самого атома. Поэтому свободное пространство в модели атома Резерфорд "заполнил" электронами Он, в частности, говорил, что атом "состоит из центрального электрического заряда, сосредоточенного в точке и окруженного однородным сферическим распределением противоположного электричества равной величины".

Наблюдавшееся Резерфордом рассеяние заряженных частиц и объясняется таким распределением зарядов в атоме При столкновениях с отдельными электронами α-частицы испытывают отклонения на очень небольшие углы, так как масса электрона мала. Однако в тех редких случаях, когда она пролетает на близком расстоянии от одного из атомных ядер, под действием сильного электрического поля ядра может произойти отклонение на большой угол.

Так как большая часть пространства в атоме пуста, быстрые α-частицы могут почти свободно проникать через значительные слои вещества, содержащие несколько тысяч слоев атомов.

Итак, Резерфорд предложил планетарную модель атома. Согласно этой модели, в центре атома располагается положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома. Атом в целом нейтрален. Вокруг ядра, подобно планетам, вращаются под действием кулоновских сил со стороны ядра электроны. Находиться в состоянии покоя электроны не могут, так как они упали бы на ядро.

Опыт показал, что положительный заряд атома сконцентрирован в очень малом объеме - ядре, а между ядрами атомов существуют большие промежутки.

Резерфорд показал, что модель Томсона находится в противоречии с его опытами.

Резерфорд шел к своему открытию строения атома в течение 5 лет. Долгих пять лет проводил он опыты по исследованию строения атома.

Размеры. Атом: 10^-10 м; ядро: 10^-10 - 10^-14 м. Практически вся масса атома сосредоточена в ядре- 99,95 %. Из опытов следует, что ядро и отталкивает альфа-частицу, причем тем сильнее, чем ближе к ядру она проходит. По соотношению между общим числом частиц и числом отклонившихся на определенные углы частиц рассчитывается размер ядра и заряд ядра. Оказалось, что радиус ядра имеет порядок 10 ^{- 12} см (10 ^{- 14} м). Заряд же ядра положителен и определяется формулой q = Z•e, где Z - порядковый номер элемента в периодической системе, а е- модуль заряда электрона".

Таким образом, на сегодня известно точно, что... (учитель - на доске, ребята - в тетради составляют схему-таблицу строения атома).

Строение всех атомов зашифровано в периодической системе химических элементов. Порядковый номер химического элемента показывает электрический заряд ядра атома Z , этот заряд численно равен сумме протонов в ядре атома; т.к. атом в целом электрически нейтральная частица, то суммарный положительный заряд атома равен суммарному отрицательному заряду, следовательно, равен числу электронов в оболочке атома. Чтобы вычислить число нейтронов в ядре из массового числа атома вычитаем заряд ядра: N=A-Z

3.Отработка изученного материала проводится с помощью вопросов, предложенных на интерактивной доске:

а) Опроверг ли своими опытами Э. Резерфорд модель атома Томсона?

• Какая модель атома вытекает из опытов Э. Резерфорда?

• Что принимается за размер атома в планетарной модели атома?

б) задача с выбором ответа:

Опыты Резерфорда по рассеянию альфа-частиц показали:

• электрон вращается в атоме по круговой орбите;

• альфа-частицы положительно заряжены;

• атом не взаимодействует с альфа-частицами;

• атом состоит из малого по объему и массивного ядра и легких электронов;

• атом состоит из заряженных частей.

Выберете правильный и исчерпывающий ответ.

в) фронтальный опрос:

• Чем отличаются протоны и электроны?

• Сходство и различие протонов и нейтронов?

• Какой заряд имеет атом меди?

• Из чего складывается масса атома?

Таким образом, в результате опытов по рассеянию α-частиц была доказана несостоятельность модели атома Томсона и выдвинута ядерная модель.

Выполнение тестовой работы на два варианта (задания на рабочем листе у каждого учащегося, работы сдаются для проверки)

4.Закрепление.

- С какой целью проводился опыт Резерфорда?

- Пользуясь рисунком расскажите, как проводился опыт Резерфорда по рассеянию α- частиц?

- Какие результаты были получены в ходе опыта?

- Каковы вывода Резерфорда?

- Что представляет атом согласно ядерной модели, выдвинутой Резерфордом?

- Каковы размеры атома и ядра?

- По рисунку расскажите, как проходят α- частицы сквозь атомы вещества? Почему?

Основные положения по модели атома:

1. Атом в целом нейтрален .

2. Внутри атома находится положительно заряженное ядро.

3 .Вокруг положительно заряженного ядра вращаются отрицательно заряженные электроны

Работа по синквейну. Синквейн -это инструмент для синтеза и обобщения сложной информации.

1. В центре атома находится .........

2 .Вокруг ядра вращаются .............

3. Электроны имеют ..................заряд.

4. Ядро атома имеет ....................заряд.

5 .Атом имеет ..............заряд

Составьте логическую схему -цепочки

Материя Поле Вещество Молекула Атом Электрон Ядро Самостоятельная работа (4 - 5 мин).

Вариант 1.

1. В состав ядра атома входят следующие частицы:

А) только протоны; В) протоны и электроны;

Б) нейтроны и протоны; Г) нейтроны и электроны.

2. Какой заряд имеют α - частица, β - частица?

А) α - частица - отрицательный, β - частица - положительный;

Б) α- и β- частицы - положительные;

В) α- частица - положительный, β - частица - отрицательный;

Г) α- и β- частицы - отрицательные.

3. Что такое α - излучение?

А) поток положительных ядер атома гелия;

Б) поток электронов;

В) поток нейтральных частиц;

Г) поток электромагнитного излучения

4. Современная модель структуры атома обоснована опытами:

А) по рассеянию α- частиц;

Б) по сжимаемости жидкости;

В) по электризации;

Г) по тепловому расширению.

5. Кто предложил ядерную модель строения атома?

А) Беккерель; В) Кюри;

Б) Томсон; Г) Резерфорд.

6. По современным представлениям атом - это:

А) маленькая копия молекулы вещества;

Б) мельчайшая частица молекулы вещества;

В) однородный положительный шар с вкраплениями электронов;

Г) положительно заряженное ядро, вокруг которого движутся электроны.

7. С помощью опытов Резерфорд установил, что:

А) положительный заряд распределен равномерно по всему объему атома;

Б) положительный заряд сосредоточен в центре атома и имеет малый объем;

В) в состав атома входят электроны;

Г) атом не имеет внутренней структуры.

Вариант 2.

1. С помощью опытов Резерфорд установил, что:

А) положительный заряд распределен равномерно по всему объему атома;

Б) положительный заряд сосредоточен в центре атома и имеет малый объем;

В) в состав атома входят электроны;

Г) атом не имеет внутренней структуры.

2. Какой заряд имеют γ - частица, β - частица?

А) β- частица - положительный, γ- излучение - отрицательный;

Б) β- частица - отрицательный, γ- излучение - не имеет заряда;

В) γ- и β- частицы - положительный;

Г) β - частица не имеет заряда, γ- излучение - положительный.

3. Кто открыл явление радиоактивности?

А) М. Кюри; В) Э. Резерфорд;

Б) ДЖ. Томсон; Г) А. Беккерель.

4. Что такое β - излучение?

А) поток положительных ядер атома гелия;

Б) поток электронов;

В) поток нейтральных частиц;

Г) поток электромагнитного излучения.

5. Из каких частиц состоят ядра атомов?

А) из протонов;

Б) из нейтронов;

В) из протонов и нейтронов;

Г) из протонов, нейтронов и электронов.

6. Что такое γ - излучение?

А) поток положительных ядер атома гелия;

Б) поток электронов;

В) поток нейтральных частиц;

Г) поток электромагнитного излучения.

7.Современная модель структуры атома обоснована опытами:

А) по рассеянию α- частиц; В) по электризации;

Б) по сжимаемости жидкости; Г) по тепловому расширению.

8.Подведение итогов.

10.Домашнее задание: §21

Заполни таблицу:

химические элементы

ядро

Электроны,

Протоны, p

Нейтроны, n

O

B

Na

Hg

Al