Вакуленко М.О. Фізика 9 клас Атомна фізика
Section outline
-
Доброго дня. шановні учні! З вами буде працювати вчитель фізики, Вакуленко Марина Олександрівна.
Ел.пошта vakulenko.marina22.03@gmail.com
-
-
Учні повинніВідмітити як виконане
Урок 1 Сучасна модель атома. Протонно-нейтронна модель ядра атома. Ядерні сили. Ізотопи
1. Модель атома Джозефа Томсона
Джозеф Томсон відкрив електрон ще в 1897 р. Виходячи з відомостей про електронейтральність атома, учений створив модель: атом складається з позитивно зарядженої кулі, заряд якої рівномірно розподілено по всьому об’єму, і негативно заряджених електронів, розміщених у цьому об’ємі. Модель була схожа на пудинг з родзинками.
Виходячи з моделі атома Томсона, можна було пояснити явища йонізації атомів, електролізу, періодичну систему елементів, але вона не давала змоги пояснити електромагнітні та оптичні явища.
Проблемне питання
• Чи дійсно позитивний заряд розподілений по всьому об'єму атома?
2. Класичний дослід Резерфорда
Ернест Резерфорд, Ернест Марсден і Ганс Гейгер у 1908-1911 рр. проводили серію дослідів щодо з’ясування структури атома. Для дослідів учені використали речовину, із якої з великою швидкістю вилітали позитивно заряджені частинки – так звані α-частинки.
Вузький пучок α-частинок зі свинцевого контейнера спрямовувався на тонку золоту фольгу, а далі потрапляв в екран, покритий шаром кристалів цинк сульфіду. Якщо в такий екран улучала α-частинка, то в місці її влучання відбувався слабкий спалах світла. Учені спостерігали спалахи за допомогою мікроскопа та реєстрували влучання α-частинок в екран.
Під час дослідів було виявлено:
-
переважна більшість α- частинок проходить крізь золоту фольгу, не змінюючи напрямку руху;
-
деякі відхиляються від початкової траєкторії;
-
приблизно одна з 20 000 частинок відскакувала від фольги, начебто натикаючись на якусь перешкоду.
Проблемне питання
• Чому деякі α-частинки відскакують від фольги?
Оскільки побачити атом неможливо, то пояснення зміни напрямку руху α- частинок ґрунтувалося на логічних припущеннях.
Учений ретельно підрахував кількість частинок, що летіли в кожному з напрямків, а потім за допомогою складного, але переконливого математичного аналізу обґрунтував ядерну модель атома.
Ядерна модель будови атома:
-
атом складається з позитивно зарядженого ядра, оточеного негативно зарядженими частинками – електронами;
-
99,9% маси і весь позитивний заряд атома зосереджені в ядрі атома;
-
розмір ядра порівняно з атомом надзвичайно малий (діаметр атома становить приблизно 10– 10 м, а ядра – 10–15 м).
3. Будова атомного ядра
Атомне ядро складається із частинок двох видів:
-
протони (мають позитивний електричний заряд);
-
нейтрони (не мають заряду).
Нуклони – це протони й нейтрони, що входять до складу ядра атома.
Нуклонне (масове) число (А) – це сумарна кількість протонів і нейтронів в атомі.
Зарядове (протонне) число (Z) – це кількість протонів у ядрі.
Кількість нейтронів (N) у цьому ядрі: N = A – Z.
Нуклід – це вид атомів, який характеризується певним значенням зарядового числа та певним значенням масового числа.
Проблемне питання
• Скільки протонів і нейтронів містить ядро нукліда Титану 2248Ti?
A=48; Z=22; N=48-22=26
Ізотопи – це різновиди атомів того самого хімічного елемента, ядра яких містять однакове число протонів, але різну кількість нейтронів.
4. Сильна взаємодія
Проблемне питання
• Яким чином у складі одного ядра і на дуже близькій відстані один від одного утримуються протони, адже однойменно заряджені частинки відштовхуються?
Кулонівські (електростатичні) сили відштовхування намагаються «зруйнувати» ядро.
Ядерні сили – це сили, які діють між протонами й нейтронами в ядрі та забезпечують існування атомних ядер.
Основні властивості ядерних сил:
1) є тільки силами притягання;
2) є близькодіючими: вимірювання показали, що ядерні сили між нуклонами виявляються лише на відстанях, які приблизно дорівнюють розмірам нуклона (10–15 м);
3) не залежать від заряду: на однаковій відстані сили, що діють між двома протонами, між двома нейтронами або між протоном і нейтроном, є однаковими;
4) мають властивість насичення: нуклон виявляється здатним до ядерної взаємодії одночасно лише з невеликою кількістю нуклонів-«сусідів»
ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ
1. Скільки протонів і скільки нейтронів міститься в ядрах атомів Меркурію 80201Hg, Купруму 2964Cu, Германію 3273Ge?
Меркурій 80201Hg: A=201; Z=80; N=201-80=121
Купрум 2964Cu: A=64; Z=29; N=64-29=35
Германій 3273Ge: A=73; Z=32; N=73-32=41
2. Як визначити кількість електронів в атомі?
Атом є електрично нейтральним: сумарний заряд протонів у ядрі дорівнює сумарному заряду електронів, що розташовані навколо ядра. Оскільки заряд протона за модулем дорівнює заряду електрона, то зрозуміло, що в атомі кількість протонів дорівнює кількості електронів.
3. У ядрі атома Брому 35 протонів і 45 нейтронів. Скільки електронів у цьому атомі?
В атомі кількість протонів дорівнює кількості електронів тому в атомі Брому міститься 35 електронів.
4. У ядрі атома Карбону міститься 12 частинок. Навколо ядра рухаються 6 електронів. Скільки в ядрі цього атома протонів і нейтронів?
Оскільки в атомі кількість протонів дорівнює кількості електронів, то
Z=6; A=12; N=12-6=6
5. У ядрі атома певного хімічного елемента 31 протон і 39 нейтронів. Що це за елемент?
Z=31; N=39; N=A-Z => A=N+Z; A=39+31=70
Галій 3170Ga
6. Чим відрізняються ядра ізотопів Феруму: 2654Fe; 2656Fe; 2657Fe; 2658Fe?
Ядра ізотопів Феруму відрізняються кількістю нейтронів.
V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ
Бесіда за питаннями
1. Опишіть дослід Е. Резерфорда із розсіяння α-частинок та його результати.
2. Із яких частинок складається атом? атомне ядро?
3. Що таке зарядове число? масове число?
4. Як визначити кількість протонів і нейтронів у ядрі? Наведіть приклад.
5. Що таке нуклід?
6. Які нукліди називають ізотопами? Назвіть ізотопи Гідрогену.
7. Який тип взаємодії забезпечує утримання нуклонів у ядрі атома?
8. Дайте означення ядерних сил, назвіть їхні властивості.
VI. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ
Опрацювати § 22, Вправа № 22 (1 – 4)
-
-
-
-