Открытие протона и нейтрона - СТРОЕНИЕ АТОМА И АТОМНОГО ЯДРА. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ АТОМНЫХ ЯДЕР

Цель урока. Закрепить знания учащихся о строении ядра атома, методах регистрации частиц; изучить частицы, входящие в состав ядра атома (нуклоны) — протоны и нейтроны — и их характеристики.

Демонстрации. Фотография треков заряженных частиц, полученных в камере Вильсона (по рис. 161 учебника).

Содержание опроса. 1. Перечислите приборы, с помощью которых можно регистрировать и исследовать частицы. 2. Каково назначение счетчика Гейгера? 3. Как он устроен и на чем основан принцип его действия? 4. Что представляет собой камера Вильсона? 5. Что является рабочим веществом в камере Вильсона? 6. Для чего камеру Вильсона помещают в магнитное поле? 7. Какие характеристики заряженной частицы можно узнать по фотографии треков? 8. В чем преимущество пузырьковой камеры перед камерой Вильсона? 9. Что является рабочим веществом в пузырьковой камере?

Содержание нового материала. Выбивание альфа-частицами протонов из ядер атомов азота. Наблюдение по фотографиям образовавшихся в камере Вильсона треков частиц, участвовавших в ядерной реакции. Открытие и свойства нейтрона.

Закрепление материала. Вопросы после § 55.

Домашнее задание. § 55. Упражнение 47.

Планируемые результаты обучения

Метапредметные: овладеть навыками самостоятельного приобретения знаний о характеристиках частиц (по фотографиям треков частиц), регулятивными УУД на примерах выдвижения гипотезы о том, что в состав атомных ядер всех химических элементов входит ядро атома водорода; научиться монологической и диалогической речи.

Личностные: сформировать познавательный интерес и творческую инициативу, самостоятельность в приобретении новых знаний и практических умений по изучению характеристик частиц по фотографиям треков, полученных в камере Вильсона, ценностное отношение друг к другу, к учителю, к результатам обучения; уметь использовать экспериментальный метод исследования, самостоятельно принимать решения, обосновывать и оценивать результаты своих действий, развивать инициативу; работать в группе (парами).

Общие предметные: развивать теоретическое мышление на основе умений определять характеристики частиц по фотографиям их треков, полученным в камере Вильсона, помещенной в магнитное поле; докладывать о результатах исследования; кратко и четко отвечать на вопросы после параграфа.

Частные предметные: применять законы сохранения массового числа и заряда для записи уравнений ядерных реакций.

Методические замечания

Урок можно начать с проверочной работы “Истинно или ложно” по материалу § 54 “Экспериментальные методы исследования частиц”, рассчитанной на 10 мин. В ходе выполнения проверочной работы учащимся следует установить, истинным или ложным является высказывание, продиктованное учителем. Для этого они чертят в своей тетради квадрат со стороной 3 см и разбивают его на 9 квадратиков, проставив номера от 1 до 9.

Затем учитель диктует 9 утверждений (дважды каждое предложение). Учащиеся на слух определяют, истинное оно или ложное. Если высказывание ложное, то его номер в квадрате надо перечеркнуть, если истинное, то не перечеркивать.

1. Счетчик Гейгера — это разновидность камеры Вильсона.

2. Счетчик Гейгера применяется для автоматического счета электронов.

3. Рабочим веществом в камере Вильсона является жидкий водород или пропан.

4. Рабочим веществом в пузырьковой камере являются перегретые пары воды или спирта.

5. Если поместить камеру Вильсона в магнитное поле, то траектории заряженных частиц искривляются.

6. Если поместить камеру Вильсона в магнитное поле, то траектории незаряженных (нейтральных) частиц искривляются.

7. Трек частицы в пузырьковой камере — это видимый след пролетевшей частицы, состоящий из капелек воды или спирта.

8. При быстром движении поршня вниз находящиеся в камере Вильсона воздух и пары жидкостей расширяются, их внутренняя энергия увеличивается, а температура повышается.

9. Пузырьковая камера обладает большим быстродействием по сравнению с камерой Вильсона.

Ответы.

После выполнения проверочной работы “Истинно или ложно” учащиеся самостоятельно проверяют ее и оценивают, поменявшись тетрадями с соседом по парте: пять или шесть правильных ответов — 3, семь или восемь правильных ответов — 4, девять правильных ответов — 5. Для проверки работы они могут использовать конспект прошлого урока, записанный в рабочей тетради. Затем учащиеся вместе с учителем сверяют и обсуждают ответы.

Изложение нового материала следует начать с гипотезы, выдвинутой Э. Резерфордом в 1913 г.: в состав атомных ядер всех химических элементов входит ядро атома водорода. Опытный факт, что массы атомов химических элементов превышают массу атома водорода в целое число раз, послужил основанием для предположения Э. Резерфорда. В 1919 г. Резерфорд поставил опыт по исследованию альфа- частиц с ядрами атомов азота. В этом опыте альфа- частица, летящая с огромной скоростью, при попадании в ядро атома азота выбивала из него какую-то частицу. По предположению Резерфорда — ядро атома водорода, которое он назвал протоном. Наблюдение частиц велось методом сцинтилляций. Когда реакция взаимодействия альфа-частицы с ядром атома азота была проведена в камере Вильсона, предположение Резерфорда подтвердилось. Рассмотреть по рисунку 161 учебника фотографию треков заряженных частиц, полученных в камере Вильсона. На доске записать уравнение ядерной реакции взаимодействия ядра азота с альфа-частицами с образованием ядер кислорода и водорода. Проверить выполнение закона сохранения массового числа и заряда на примере этого уравнения. Ввести буквенное обозначение протона (символ), записать его массу и заряд, а также вывод: протоны входят в состав ядер атомов всех химических элементов.

Затем на примере ядра атома бериллия показать, в чем заключалось возникшее противоречие, если считать, что атомные ядра состоят только из протонов. Перейти к следующей гипотезе Резерфорда, высказанной им в 1920 г.: существует электрически нейтральная частица с массой, приблизительно равной массе протона. В 1932 г. английский ученый Джеймс Чедвик (ученик Резерфорда) с помощью опытов, проведенных в камере Вильсона, доказал, что бериллиевое излучение представляет собой поток электрически нейтральных частиц, масса которых приблизительно равна массе протона. Эти частицы были названы нейтронами. Ввести буквенное обозначение нейтрона (символ), записать его массу.