Урок физики № 46 в 11 классе.

Дата:

Тема: "Строение атома. Опыт Резерфорда"

Цели урока:

Образовательные:

1. Знакомство с различными моделями строения атома; изучение опыта Резерфорда, модель атома Резерфорда.
2. Развивающие: развитие мышления, умения анализировать, сравнивать, делать логические выводы.

1. Воспитательные: формирование навыков интеллектуальной коллективной работы; воспитание основ нравственного самосознания (мысль: ответственность ученого, первооткрывателя за плоды своих открытий); навыков самостоятельной работы

Тип урока: изучение нового материала.

Форма урока: комбинированный урок.

Д/з: § 93.

Ход урока

1. Организац. момент.
2. Повторение изученного. Этап подготовки к активному и сознательному усвоению материала (актуализация знаний).

Мир сложен –
Он полон событий, сомнений
И тайн бесконечных,
И смелых догадок.
Как чудо природы
Является гений
И в хаосе этом
Находит порядок.

Кто же этот гений, этот чудак, который совершил величайшее открытие в прошлом столетии? Чудаки украшают жизнь. Это беспокойные, необыкновенно пытливые и безгранично любопытные люди, упорно выискивающие малопонятные проблемы. Упорно что-то открывают, изобретают, экспериментируют, изготавливают. Много проблем ставит перед нами жизнь. Одни из них решаются очень легко. Над другими бьются несколько поколений ученых. Казалось бы, почти детский вопрос «Как устроен атом?». А ответ на него люди искали около 2500 лет.

На предыдущем уроке мы говорили о существовании фактов, подтверждающих сложное строение атома.

Вопросы:

• В чем заключается открытие, сделанное А. Беккерелем в 1896 году?
• Как стали называть способность атомов некоторых химических элементов к самопроизвольному излучению?
• Расскажите, как проводился опыт под руководством Э.Резерфорда, схема которого изображена на слайде. Что выяснилось в результате этого опыта?
• Как были названы частицы, входящие в состав радиоактивного излучения?
• Что представляют собой эти частицы?

3. Объяснение нового материала.

1. Гипотеза о том, что все вещества состоят из большого числа атомов, зародилась свыше двух тысячелетий тому назад. Сторонники атомистической теории рассматривали атом как мельчайшую частицу и считали, что все многообразие мира есть не что иное, как сочетание неизменных частиц – атомов.

Конкретные представления о строении атома развивались по мере накопления физикой фактов о свойствах вещества. Люди поняли, что атом делим и в природе существуют частицы, меньше атома.

Вопрос. Какие вы знаете частицы, меньше атома?

После всех этих открытий, когда стало ясно, что атом может иметь сложную структуру, несколькими учеными были предложены различные теоретические модели строения атома. Наибольшую популярность из них получила модель, предложенная Дж.Дж Томсоном.

2. Модель Томсона.

Джозеф Джон Томсон показал на основе классической электромагнитной теории, что размеры электрона должны быть порядка 10 ^{– 15} м, кроме того было известно, что размеры атомов составляют несколько ангстрем (один ангстрем равен 10 – 10 м).

На этом основании Томсон в 1903 году предложил модель атома, согласно которой атомы представляют собой однородные шары из положительно заряженного вещества, в котором находятся электроны. Суммарный (отрицательный) заряд электронов равен положительному заряду атома. Поэтому атом в целом нейтрален.

Эта модель получила название «пудинг», так как электроны были вкраплены в положительную среду, подобно изюму в пудинге.

Отклонение электрона в атоме от положения равновесия приводит к возникновению вращающей силы. Поэтому электрон, выведенный каким-либо образом из положения равновесия, совершает колебания, а потому является источником электромагнитного излучения.

Модель Томсона казалась привлекательной с той точки зрения, что предполагала наличие электрона в атоме. Однако она просуществовала только до 1911 года.

3. Опыт Резерфорда.

 Экспериментом, который внес решающий вклад в создание современной теории строения атома, стал опыт, проведенный в 1911 году Эрнестом Резерфордом, совместно с его ассистентами Г. Гейгером и Э. Марсденом.

Детально рассмотрим схему опыта Резерфорда. В свинцовый контейнер помещали крупинку радиоактивного вещества – радия (Rn). Через небольшое отверстие из контейнера выходил узкий пучок  – частиц. Напротив отверстия располагался экран, покрытый сернистым цинком. Попадая на него,  – частицы вызывали сцинтилляции в небольшой части экрана, как раз напротив выходного отверстия. Когда на пути поместили тонкую фольгу из золота, область экрана, на которой наблюдались сцинтилляции, значительно увеличилась. Это означало, что  – частицы изменили свое первоначальное направление – испытали рассеяние.

Вопрос. Как вы думаете, что могло явиться причиной отклонения  – частиц?

 Итак: тот факт, что многие  – частицы пролетают через тысячи атомов золота, не взаимодействую с ними, следует, что атом не является сплошным. (Модель атома Томсона не подтверждается). Если  – частица не испытывает действия положительного заряда атома, направление движения ее не меняется. Если такое действие есть, то направление движения меняется, причем тем сильнее отклоняется, чем сильнее действие. Чтобы обнаружить всевозможные отклонения частиц, экран сделали сферическим.

 Подсчет рассеянных частиц дал следующие результаты:

1. Большинство  – частиц проходило через фольгу почти беспрепятственно, отклоняясь на углы, не превышающие 1 – 2⁰.
2. Небольшая часть – частиц рассеялась на углы больше 2⁰ и примерно одна из каждых 20 000 отклонилась на углы 90⁰ и более.

Проанализировав результаты опытов, Резерфорд пришел к выводу:

- что столь сильное отклонение  – частиц возможно только в том случае, если внутри атома имеется чрезвычайно сильное электрическое поле. Было рассчитано, что такое поле могло быть создано зарядом, сконцентрированным в очень малом объеме (по сравнению с объемом атома);

- так как m>m_e примерно в 8000 раз, то электроны, входящие в состав атома, не могли изменить направление движения  – частиц.

Исходя из этих соображений, Резерфорд предложил ядерную модель (планетарную) строения атома. Атом напоминает Солнечную систему, только вместо Солнца в нем находится ядро, а вместо планет – электроны.

Ядерная модель оказалась очень изящной и намного более простой, чем модель атома Томсона.

4. Размеры атомного ядра.

Масштабы атома «по Резерфорду» можно представить так:

Ядро меньше атома во столько раз, во сколько раз маковое зерно меньше здания Московского университета на Воробьевых горах;

Если увеличить атом приблизительно в 10¹⁵ раз, то он станет размером с город Москва;

Если ядро атома размером с вишню будет находиться в центре Красной площади, то электрон – размером с пылинку будет летать по окружности кольцевой автодороги. Все остальное в атоме – пустота

4. Закрепление новых знаний.

1. Вопросы:

• Каков заряд ядра атома He,Li,Be?
• Сколько электронов в атоме He,Li,Be?
• Чем отличаются друг от друга атомы различных химических элементов?
• Что является главной характеристикой определенного химического элемента?
• В чем сущность планетарной модели строения атома?

5. Подготовка к ЕГЭ

Тестирование «Папка «самостоятельные работы. 11 класс» по теме «Фотоэффект. Строение атом».

6. Рефлексия.
7. Итог урока.
8. Д/з.