Конспект урока. Тема: «Энергия связи. Дефект масс». 9 класс

№

Название этапа урока

Содержание

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

1

1 мин

Организационный этап

Приветствие, проверка готовности к уроку, вступительное слово учителя.

Мотивация учебной деятельности на успешную работу.

Приветствие, проверка готовности к уроку, вступительное слово учителя. Мотивация учебной деятельности на успешную работу.

Учащиеся готовятся к уроку

2

12 мин

Актуализация опорных знаний.

Тестирование.

1. «Атом представляет собой шар, по всему объему которого равномерно распределен положительный заряд. Внутри этого шара находятся электроны».

Такую модель строения атома предложил…

А. Томсон Б. Резерфорд

В. Беккерель Г. Эйнштейн

2. Планетарная модель атома обоснована…

А. расчетами движения небесных тел

Б. опытами по электризации

В. опытами по рассеянию α-частиц

Г. фотографиями атомов в микроскопе

3. В опыте Резерфорда α-частицы рассеиваются…

А. электростатическим полем ядра атома

Б. электронной оболочкой атомов мишени

В. гравитационным полем ядра атома

Г. поверхностью мишени

4. В опыте Резерфорда большая часть α-частиц свободно проходит сквозь фольгу, практически не отклоняясь от прямолинейных траекторий, потому что…

А. ядро атома имеет положительный заряд

Б. электроны имеют отрицательный заряд

В. ядро атома имеет малые (по сравнению с атомом) размеры

Г. α-частицы имеют большую (по сравнению с ядрами атомов) массу

5. Модель атома Резерфорда описывает атом как…

А. однородное электрически нейтральное тело очень малого размера

Б. шар из протонов, окруженный слоем электронов

В. сплошной однородный положительно заряженный шар с вкраплениями электронов

Г. положительно заряженное малое ядро, вокруг которого движутся электроны

6. Согласно современным представлениям ядро атома состоит из…

А. электронов и протонов  Б. нейтронов и позитронов 
В. одних протонов  Г. протонов и нейтронов

7. Порядковый номер элемента в таблице химических элементов Д.И. Менделеева равен…

1) числу электронов в атоме  2) числу протонов в ядре 
3) числу нейтронов в ядре  4) числу нуклонов в ядре

А. 1, 2  Б. 3, 4 В. 1, 4  Г. 1, 2, 3, 4

8. По данным таблицы химических элементов Д.И. Менделеева определите число протонов в ядре вольфрама.

А. 74 Б. 110 В. 184 Г. 258

9. Массовое число элемента в таблице химических элементов Д.И. Менделеева равно…

1) числу электронов в атоме  2) числу протонов в ядре

3) числу нейтронов в ядре  4) числу нуклонов в ядре

А. 1, 2 Б. 3, 4 В. 4  Г. 1, 2, 3, 4

10. По данным таблицы химических элементов Д.И. Менделеева определите число нуклонов в ядре полония.

А. 84 Б. 126 В. 210 Г. 294

11. Массовое число равно…

А. сумме протонов и нейтронов в ядре

Б. сумме числа протонов и электронов

В. сумме числа протонов, нейтронов и электронов

Г. разности между числом нейтроне» и протонов в ядре

12. Число нейтронов в ядре атома равно…

А. числу электронов в атоме Б. числу протонов

В. разности между массовым числом и числом протонов

Г. сумме протонов и электронов в атоме

13. Число нейтронов, в ядре атома урана ²³⁸U₉₂ равно…

А. 0 Б. 92 В. 146 Г. 238

14. В ядре атома свинца ²¹⁴Pb₈₂ содержится…

А. 82 протона, 214 нейтронов Б. 82 протона, 132 нейтрона

В. 132 протона, 82 нейтрона Г. 214 протонов, 82 нейтрона

15. Правильно отражает структуру ядра атома кальция ⁴⁸Ca₂₀ строка таблицы…

Предлагает учащимся выполнить проверочную работу на повторение пройденного материала.

Учащиеся отвечают на вопросы.

Демонстрируют знания.

Выполняют задание, проверяют друг друга. Выставляют оценки.

3

2 мин

Мотивация и целеполагание учебной деятельности

Атомное ядро, согласно нуклонной модели, состоит из нуклонов - протонов и нейтронов.

Ведь протоны, отталкиваясь друг от друга электрическими силами, должны были бы разлететься в разные стороны!

Почему ядра не распадаются на отдельные нуклоны под действием сил электростатического отталкивания между положительными заряженными протонами?

Какие силы удерживают нуклоны внутри ядра?

Может быть, это гравитационное притяжение нуклонов друг к другу не даёт ядру распасться?

Гравитационное притяжение протонов не то что не обеспечивает устойчивость ядра - оно вообще не заметно на фоне их взаимного электрического отталкивания.

Следовательно, существуют иные силы притяжения, которые скрепляют нуклоны внутри ядра и превосходят по величине силу электрического отталкивания протонов.

Это - так называемые ядерные силы.

Координирует действия учащихся на активное восприятие материала.

Слушают учителя, отвечают на вопросы, определяют цели урока и задачи.

4

15 мин

Изучение нового материала

До сих пор мы знали два типа взаимодействий в природе - гравитационные и электромагнитные. Ядерные силы служат проявлением нового, третьего по счёту типа взаимодействий - сильного взаимодействия. Перечислим их наиболее важные свойства.

1. Ядерные силы действуют между любыми двумя нуклонами: протоном и протоном, протоном и нейтроном, нейтроном и нейтроном.

2. Ядерные силы притяжения протонов внутри ядра примерно в 100 раз превосходят силу электрического отталкивания протонов. Более мощных сил, чем ядерные, в природе не наблюдается.

3. Ядерные силы притяжения являются короткодействующими: радиус их действия составляет около 10^-15 м. Это и есть размер ядра - именно на таком расстоянии друг от друга нуклоны удерживаются ядерными силами.

При увеличении расстояния ядерные силы очень быстро убывают; если расстояние между нуклонами станет равным 2•10^-15 м, ядерные силы почти полностью исчезнут.

На расстояниях, меньших 10^-15 м, ядерные силы становятся силами отталкивания.

Ядерные силы - это, так сказать, «богатырь с очень короткими руками».

Сильное взаимодействие относится к числу фундаментальных - его нельзя объяснить на основе каких-то других типов взаимодействий. Способность к сильным взаимодействиям оказалась свойственной не только протонам и нейтронам, но и некоторым другим элементарным частицам; все такие частицы получили название адронов. Электроны и фотоны к адронам не относятся - они в сильных взаимодействиях не участвуют.

Мы привыкли, что масса тела равна сумме масс частей, из которых оно состоит.

В ядерной физике от этой простой мысли приходится отвыкать.

Ядерные силы являются самыми сильными силами в природе. Поэтому, чтобы разбить ядро на отдельные, не взаимодействующие между собой нуклоны, необходимо произвести работу по преодолению этих сил, т. е. сообщить ядру определенную энергию. И, наоборот, при соединении свободных нуклонов в ядро выделяется такая же энергия.

Минимальная энергия, необходимая для расщепления ядра на отдельные нуклоны, называется энергией связи ядра.

Энергия связи очень большая величина. О ней можно судить по такому примеру: образование 1 грамма гелия сопровождается выделением такой же энергии, как при сгорании почти целого вагона каменного угля.

Важной характеристикой ядра служит средняя энергия связи, приходящаяся на один нуклон (так называемая удельная энергия связи ядра). Чем она больше, тем сильнее связаны между собой нуклоны, тем прочнее ядро.

Для легких ядер удельная энергия связи сначала круто возрастает от 1,1 МэВ/нуклон у дейтерия до 7,1 МэВ/нуклон у гелия. Затем, претерпев ряд скачков, удельная энергия медленно возрастает до максимальной величины 8,7 МэВ/нуклон у элементов с массовым числом A = 50–60, а потом сравнительно медленно снижается у тяжелых элементов. Например, у урана она составляет 7,6 МэВ/нуклон.

Уменьшение удельной энергии связи при переходе к тяжелым элементам объясняется увеличением энергии кулоновского отталкивания протонов. В тяжелых ядрах связь между нуклонами ослабевает, а сами ядра становятся менее прочными.

В случае стабильных легких ядер, где роль кулоновского взаимодействия невелика, числа протонов и нейтронов Z и N оказываются одинаковыми. Под действием ядерных сил как бы образуются протон-нейтронные пары. Но у тяжелых ядер, содержащих большое число протонов, из-за возрастания энергии кулоновского отталкивания для обеспечения устойчивости требуются дополнительные нейтроны.

У ядер, следующих за висмутом (Z 83), из-за большого числа протонов полная стабильность оказывается вообще невозможной.

Организует деятельность по усвоению нового материала.

Работают с текстом презентации.

5

10 мин

Этап закрепления новых знаний

Каким же образом можно определить величину энергии связи ядра?

Наиболее простой путь нахождения этой энергии основан на применении закона о взаимосвязи массы и энергии, открытого знаменитым ученым Альбертом Эйнштейном в 1905 г.:

Е = mc²

где с — это скорость света в вакууме.

Масса покоя ядра всегда меньше суммы масс покоя слагающих его протонов и нейтронов:

∆m = Z+N-

∆m – дефект масс.

Энергия связи ядра:

= ∆m•

Задача. Найти энергию связи для ядра атома гелия

2 способ:

Организует деятельность по применению новых знаний

Отвечают на вопросы

6

2 мин

Рефлексия деятельности

Предлагает оценить свою работу на уроке, определить уровень своих достижений, ответив на вопрос: «Что я узнал на уроке?».

Осуществляют самооценку собственной учебной деятельности

7

3 мин

Этап информации учащихся о домашнем задании, инструктаж по его выполнению

Учить § 23.

Повторить расчет энергии связи по образцу в тетради.

Сообщает домашнее задание

Записывают домашнее задание