Опыты Резерфорда. Планетарная модель атома

9 класс Урок № 48 Тема урока: Опыты Резерфорда. Планетарная модель атома.

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.

Планируемые результаты:

Развивающая:  Коррекция мышления на основе анализа и синтеза.

Воспитательные:  Показать значение опытных фактов. Продолжить формирование познавательного интереса учащихся.

предметные: - познакомить учащихся с гипотезой Томсона и фундаментальным опытом Резерфорда;

метапредметные: - продолжить формирование: умения анализировать, обобщать, составлять конспекты, выделять главные мысли; умения работать в группе;      способствовать развитию речи, мышления учащихся;

личностные: - создать личностную ситуацию успеха, вести коллективный поиск по сбору материала о истории открытия сложности строения атома, создать условия для развития у школьников умения структурировать информацию; способствовать формированию интереса к предмету, воспитанию коммуникативных качеств учащихся.

Тип урока: урок изучения нового материала.

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

Ход урока.

1.Оргмомент, постановка цели урока.

2. Актуализация знаний.

- Какие заряды существуют в природе?

- Каким образом они взаимодействуют друг с другом?

-Физика –это наука о чем?

-Что мы знаем о природе?
-Какие физические явления вы знаете?

- Какие  явления изучаем сейчас ? 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?

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".

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".

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”.

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

Физминутка. Зарядка для глаз

3.Закрепление материала.

- 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?

4. Выполнение тестовой работы https://multiurok.ru/tests/opyty-rezerforda-planetarnaia-model-atoma.html

5. Подведение итогов. Рефлексия.

6. Домашнее задание:  §21