Предмет: фізика і хімія
Методика проведення уроку
Роль і місце даної теми в курсі
- У шкільному курсі фізики і хімії досить багато часу відводиться на вивчення теми «будова атома, фізика атомного ядра», в тестах ЗНО пропонуються завдання по цій темі, вони включені в тести централізованого тестування. Ця тема вивчається в 8-х, 9-х класах, але більш поглиблено вивчається в 11-му класі.
Тип уроку
- Урок вивчення нового матеріалу.
- Інтегрований урок (фізика, хімія) 11 клас.
- Узагальнити знання з курсів фізики та хімії про явища, які доводять складність будови атома, навчити складати рівняння ядерних процессов.Ознакоміть учнів з ядерними реакціями, з процесами зміни атомних ядер, перетворенням одних ядер в інші під дією мікрочастинок. Підкреслити, що це аж ніяк не хімічні реакції з'єднання і роз'єднання атомів елементів між собою, що зачіпають тільки електронні оболонки, а перебудова ядер як систем нуклонів, перетворення одних хімічних елементів в інші. Розвивати пізнавальний інтерес до предметів. Показати значення досвідчених фактів.
устаткування
Таблиця періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва, презентації вчителів, роздатковий матеріал, таблиці за будовою атома, персональні комп'ютери для дітей, комп'ютер для вчителя, проектор, екран.
Актуалізація знань. Повторення пройденого матеріалу.
Фронтальне опитування, бесіда по презентації, тест.
Вивчення нового матеріалу: поняття про ядерної реакції; приклади ядерних реакцій.
Розповідь вчителя. Робота з таблицею. Бесіда. Записи в зошиті. Показ презентації. Робота з підручником.
Підведення разом. Домашнє завдання.
Бесіда. Повідомлення вчителя.
Вчитель хімії. Сьогодні ми покажемо взаємозв'язок двох наук, а ви в ході уроку спробуйте знайти цю взаємозв'язок і відповісти ніж хімічні реакції відрізняються від ядерних?
«Атом» в перекладі з грецької мови означає «неподільний», до кінця XIX століття це вважалося вірним. Але відкриття кінця XIX - початку XX ст. показали, що атом влаштований складно.
Згадайте, які це відкриття?
Кінець 20-х - початок 30-х років XX століття по праву можна вважати золотим століттям ядерної фізики. Війною ще не пахло, великий Резерфорд був в розквіті сил, а перерахування активно працювали в той час фізиків викличе заздрість у сучасних студентів. Одне за одним йшли видатні відкриття. Особливо врожайним на них був anno mirabilis - рік чудес, коли були відкриті нейтрон і позитрон, розроблена протонно-нейтронна теорія будови ядер і релятивістська квантова механіка, побудований перший циклотрон і винайдений електронний мікроскоп, проведена перша реакція ядерного синтезу, експериментально виміряна швидкість руху молекул. У цьому ж 1932 році, останньому, спокійному році в Європі, був відкритий і другий ізотоп водню, названий дейтерієм.
З тих пір, як стало ясно, що атом складається з більш дрібних частинок, вчені намагалися пояснити будову атома, пропонували моделі:
Показ слайдів і питання до них:
- Назвіть ті явища, які прямо або побічно доводять, що атом - складна частка.
- Як розвивалася класична теорія будови атома?
- Які моделі атомів вам відомі? У чому їх суть? У чому - недоліки?
- Дати визначення атома.
- Охарактеризувати частинки, що становлять атомне ядро, електронну оболонку (маса і заряд). Яким чином визначається їх кількість, на підставі положення в Періодичній системі.
- Дж. Томсон (1903р.) - атом складається з позитивного заряду, рівномірно поширеного по всьому об'єму атома, і електронів, що коливаються всередині цього заряду. Модель «сливовий пудинг», не знайшла експериментального підтвердження.
- Е. Резерфорд (1911р.) - планетарна або ядерна модель атома:
- всередині атома знаходиться позитивно заряджене ядро, що займає незначну частину обсягу атома;
- весь позитивний заряд і майже вся маса атома зосереджені в ядрі;
- електрони обертаються навколо ядра, вони нейтралізують заряд ядра. Але класична механіка не могла пояснити, чому електрони не втрачають енергію в міру обертання і не «падають» на ядро.
- У 1913 р Н. Бор (1913р) доповнив планетарну модель постулатами:
- електрони в атомі обертаються по строго визначеним замкнутих орбітах, які не випускаючи і не поглинаючи енергії;
- при переході електронів з однієї орбіти на іншу відбувається поглинання або виділення енергії.
Бор вніс квантові уявлення в будову атома, але він розглядав електрон як частинку. рухається зі строго визначеними швидкостями по строго певних траєкторіях. Його теорія була побудована на протиріччях. У 1932р. була розроблена протонно-нейтронна теорія ядра, згідно з якою ядра атомів складаються з протонів (р) і нейтронів (n). АТОМ - електронейтральна система взаємодіючих елементарних частинок, що складається з ядра (утвореного протонами і нейтронами) і електронів.
- Сучасна квантова модель будови атома:
- Електрон має двоїсту (корпускулярно-хвильову) природу. Подібно частці електрон має масу 9,1 · 10 -28 г і заряд 1,6 · 10 -19 Кл. Електрон, що рухається має властивості хвилі (здатність до дифракції та інтерференції), електрон рухається хаотично і з великою швидкістю. Електрон може перебувати в будь-якій частині околоядерного простору, займаючи певну орбиталь.
- Ядро складається з нуклонів - протонів і нейтронів. Сума чисел протонів і нейтронів дорівнює масовому числу атома.
На основі поставлених проблемних питань, дається визначення поняття «ізотопи» і уточнюється сучасне трактування поняття «хімічний елемент».
Проблемні питання- Що слід очікувати, якщо в атомному ядрі змінити число протонів?
- Що слід очікувати, якщо в атомному ядрі змінити число нейтронів?
Ізотопи - різновиди атомів одного і того ж хімічного елеметов, що мають однаковий заряд ядра, але різні масові числа.
ХІМІЧНИЙ ЕЛЕМЕНТ - це вид атомів, що характеризуються однаковим зарядом ядра, тобто містять однакове число протонів.
Учні виконують завдання з побудови електронних формул атомів різних елементів на запропонованому тренажері.
Кожному учневі видані картки з завданнями такого плану:
Далі йде виконання тесту.
(Виклад матеріалу супроводжується показом презентації)
Однак якщо хімічні реакції були відомі і використовуються з незапам'ятних часів, то мимовільні ядерні перетворення відкрили тільки в кінці минулого століття, а штучні ядерні реакції здійснені тільки в нашому столітті. Це пояснюється дуже високою стійкістю ядер через великий енергії зв'язку: перебудовуватися ядро буде лише тоді, коли зовнішні впливи принесуть йому енергію, порівнянну з енергією зв'язку.
Явища взаємодії ядер з елементарними частинками або іншими ядрами, при яких ядро змінює свій склад і властивості, отримали назву ядерних реакцій. Існують різноманітні ядерні реакції, класифікація яких представлена в таблиці (презентація). У таблиці є гіперпосилання на анімацію ядерних реакцій.
Першу ядерну реакцію здійснив Е. Резерфорд в 1919 році. Альфа-частинки випускаються ядрами полонію взаємодіяли з ядрами азоту. В результаті вийшли ядра кисню і протони.
У ядерних реакціях виконуються закон збереження заряду і закон збереження числа нуклонів - масового числа. Ці закони допомагають записати символічні рівності, що позначають ядерні реакції.
Щоб ядерна реакція відбувалася, потрібно зблизити між собою два різних ядра або наблизити до ядру деяку мікрочастинок на відстань, при якому діють ядерні сили, т. Е. Зблизити їх до 10 -15 м. Для цього доводиться долати значну електростатичне відштовхування однойменно заряджених ядер. Отже, частка, що викликає реакцію, повинна мати значну енергією, т. Е. Швидко рухатися.
Перші відкриті реакції викликалися частинками, що викидаються при мимовільному розпаді ядер урану, радію, полонію.
В даний час для отримання ядерних реакцій використовують спеціально побудовані прискорювачі елементарних частинок. У цих складних технічних спорудах і приладах заряджені частинки розганяються в електромагнітному полі і направляються на ядра-мішені.
Ряд важливих реакцій відбувається під дією електронейтральних нейтронів. Їх отримують в установках, які називаються ядерними реакторами. Нейтрони відштовхуються ядрами, тому реакції викликають як швидкі, так і повільні нейтрони, т. Е. Рухаються з порівняно малими швидкостями.
III Для закріплення і поглиблення знань вирішуються завдання.
При спільному вирішенні задач корисно розповісти про відомих ядерних реакціях (на слайдах).
Учням пропонується самостійно дописати рівняння реакцій.
Для перевірки знань передбачена перевірочна робота за картками.
IV § 50, №245, 249, скласти електронні формули для елементів № ...
Система понять (складена учнями з відповідями будинку)