Модели атомов. Опыт Резерфорда

Автор: Мавлеева Любовь Дмитриевна

Организация: МБОУ г. Иркутска СОШ №1

Населенный пункт: г. Иркутск

План – конспект урока физики в 9 классе

Тип урока: урок открытия новых знаний.

Цель урока: изучить опыт Резерфорда и сформировать представление о модели атома, основанной на этом эксперименте; развивать аналитические способности и критическое мышление через анализ и обсуждение результатов эксперимента, воспитание у школьников уважения к научному методу и труду учёных, осознание важности научных открытий для прогресса человечества.

Задачи урока:

закрепить знания о радиоактивности и видах излучения;

ознакомить учащихся с планетарной моделью атома;

дать представление о научных экспериментах, которые привели к построению данной модели.

продолжить работу по развитию у учащихся информационных умений, т.е. умений извлекать информацию из разных источников (текст, рисунок, справочник);

продолжить формирование умений анализировать экспериментальные факты, делать логические заключения, выводы и обобщения на их основе.

содействовать формированию мировоззренческих понятий, таких как причинно-следственные связи и познаваемость природы

Планируемые результаты:

Предметные: научатся описывать опыт Резерфорда: по обнаружению сложного состава радиоактивного излучения и по исследованию с помощью рассеивания альфа-частиц.

Метапредметные:

Познавательные - управлять своей познавательной и учебной деятельностью посредством постановки целей

Регулятивные – ставить учебную задачу на основе соотнесения того, что уже известно и усвоено, и того, что еще не известно

Коммуникативные - формулировать, аргументировать, участвовать в дискуссии, кратко и точно отвечать на вопросы, использовать справочную литературу и другие источники информации

Личностные – готовность к саморазвитию и самообразованию, развитие настойчивости в достижении поставленных целей

Оборудование:

- Персональный компьютер

- Ноутбуки на столах учащихся

- Мультимедийный проектор

- Презентация в Microsoft PowerPoint

План-конспект урока:

План урока:

I.Организационный момент.

II. Актуализация знаний учащихся.

III. Изучение нового материала.

1. Работа с информацией из различных источников.

2. Анализ экспериментальных фактов, логические заключения, выводы.

3. Формирование понятий о мировоззрении и причинно-следственных связях в природе.

IV. Обобщение и систематизаций знаний.

IV. Закрепление изученного материала. Подведение итогов урока.

V. Рефлексия.

 

План-конспект урока:

Ход урока

Орг. момент.

Добрый день, ребята, друг на друга посмотрели, улыбнулись, тихо сели.

 

Эпиграфом к уроку я взяла слова Козьмы Пруткова

«Отыщи всему начало, и ты многое поймешь» …

в конце урока, мы попытаемся ответить, почему именно это высказывание я взяла за основу к нашему занятию.

 

Актуализация знаний учащихся.

Для начала я хочу задать вам вопрос: знакома ли Вам тема «Строение атома», а может быть вы слышали названия элементарных частиц, таких как протон, электрон, нейтрон? (заслушиваю ответы учащихся) На каких уроках, кроме физики, вы изучали эти вопросы? (На уроках химии.)

Как вы думаете, ребята, почему то, о чем вы говорили на уроках химии, мы будем изучать на наших с вами уроках физики? (заслушиваю ответы учащихся)

Верно. Это как раз и подтверждает то, что все науки, особенно физика и химия, очень тесно связаны между собой. Ведь окружающий нас мир един, природа одна, но для более глубокого и детального ее изучения появились отдельные науки, такие как биология, химия, география, физика, которые изучают природу, окружающий нас мир применяя свои приемы и методы. И эти науки дополняют друг друга.

Напомните мне, пожалуйста -что мы с вами изучали на прошлых уроках?

(Радиоактивность)

Провожу фронтальный опрос.

Для начала мы с вами ответим на вопросы (работа с тестом на презентации)

1. Кто открыл явление радиоактивности?
2. По какому действию было открыто явление радиоактивности?
3. Изменяется ли атом в результате радиоактивного распада?
4. Что такое альфа-излучение?
5. Что такое бета-излучение?
6. Что такое гама-излучение?
7. Какой опыт изображен на данном рисунке? Объясните этот опыт.

 

 

Вот мы с вами говорим о радиоактивности, а что это такое?

 

Изучение нового материала.

 

Как вы думаете, что доказывает радиоактивность? (Сложное строение атома). Как вы думаете, были ли предложены учеными модели атомов или можно было рассмотреть одну модель и этого было бы достаточно? Тогда какую тему урока мы запишем? (модели атомов). А, значит, какая цель и учебная задача стоят перед нами? (Исследовать модель атома.)

Кто-нибудь из вас знает были ли какие- то попытки и кем по объяснению строение атома?

Предлагаю учащимся совершить путешествие в прошлое и ознакомиться с попытками ученых по объяснению строения атома и их моделями (работают с заготовленными заранее текстами) и заслушиваю их.

(Греческий учёный, философ Демокрит (Около 420 г. до н.э.) выдвинул гипотезу о том, что материя состоит из крошечных неделимых частиц. По-гречески atomos означает «неделимый», поэтому эти частицы назвали атомами. атом долгое время считали неделимой частицей

Основные элементы его (Демокрита) картины природы таковы:

1. все тела состоят из атомов;
2. атомы имеют форму правильных многогранников: куба («атомы земли»), тетраэдра («атомы огня»), октаэдра («атомы воздуха»), икосаэдра («атомы воды»). Прошло более 2о столетий, прежде чем были получены экспериментальные подтверждения идеи строения вещества.

В России идеи о мельчайших частицах вещества развивал Михаил Васильевич Ломоносов (1711-1765). Различая два вида частиц материи, Ломоносов дает им названия атом и корпускулы.

Английский ученый Джон Дальтон (1766-1844) - Именно им было введено понятие атомной массы и составлена первая таблица относительных атомных масс различных химических элементов. При этом атом представляется как мельчайшая неделимая, то есть бесструктурная, частица вещества. То, что вещество состоит из атомов, было доказано.

Наша жизнь ставит перед нами очень много проблем, которые необходимо решать. Какие-то проблемы решаются очень легко, но над другими бьются несколько поколений ученых. Казалось бы, почти детский вопрос «Как устроен атом?». А ответ на него люди искали около 2500 лет.

В начале века в физике существовали самые разные, иногда и невероятные модели атома. Например, ректор Мюнхенского университета Фердинанд Линдеман утверждал, что «атом кислорода имеет форму кольца, а атом серы – форму лепешки». Лорд Кельвин представлял атом подобно кольцам дыма, выпускаемым опытным курильщиком. Джон Стоней еще в 1891 году предполагал, что электроны движутся вокруг атома как спутники планет. Японский физик Хантаро Насаока в 1904 году говорил, что атом представляет своего рода сложную астрономическую систему подобно кольцам Сатурна. Вопрос о строении атома изучали так же и русские физики, например, Петр Николаевич Лебедев.)

 

Как вы думаете, какая модель была более реалистичной? Заслушиваю ответы учащихся.

 

Поэтому мы с вами остановимся сегодня на модели строения атома Томсона. Она наиболее заинтересовала ученых, хотя сам Томсон скептически относился к своей модели. Томсон предположил, что весь положительный заряд распределен по всему объему атома, а электроны как бы вкраплены в атом. Но эту модель надо было проверить. Сам Томсон не мог придумать, как проверить свое предположение.

Могли бы вы сами предложить способы проверки модели атома Томсона? Выслушать предложения учащихся. (возникла проблема)

Проверить такое строение атома решил английский ученый Эрнест Резерфорд.

Однажды зимой 1911 года войдя в свою лабораторию, Резерфорд воскликнул что знает, как выглядит атом, а шел он к своему открытию целых пять немалых лет.

Резерфорд решил «заглянуть» внутрь самого атома. Но как же это сделать? Для этого он решил использовать α-частицы. Эта такие частицы, которые имеют положительный заряд, а масса этих частиц примерно в семь тысяч раз больше массы электрона. Так же альфа-частицы имеют очень большую скорость. Как вы думаете рассуждал ученый? Заслушиваю ответы учащихся…(так как они очень тяжелые, то они должны были легко «пробить» любой атом и тогда модель Томсона была бы доказана)

С точки зрения Резерфорда α-частицы должны были легко "пробить" атом и тем самым доказать справедливость модели атома Томсона.

С какими трудностями в объяснении столкнулся Резерфорд? Я предлагаю вам сейчас побыть на месте Резерфорда и попробовать порассуждать так, как рассуждал ученый и попытаться объяснить полученные результаты. (поставьте перед собой цель, гипотезу, изучите опыт, объясните полученные результаты, сделайте вывод).

Работа с интерактивной моделью в парах.

 

Так же экране во время работы учащихся показан слайд с опытом Резерфорда

 

Альфа-частицы от радиоактивного источника, пройдя через диафрагму, попадают на тонкую фольгу из золота. Она имеет толщину около микрона, т.е. состоит приблизительно из 3000 атомных слоев.
При попадании альфа-частицы на экран возникает свечение люминесцентного слоя

 

Какие выводы можно сделать по результатам опыта? (заслушиваю ответы учащихся)

Опроверг ли своими опытами Э. Резерфорд модель атома Томсона? Или подтвердил? (ответы учащихся) Какие выводы можно сделать?

 

Наблюдения Резерфорда показали:

1. Большинство альфа-частиц легко проходит через фольгу не отклоняясь
2. Некоторое количество альфа-частиц отклоняется на небольшие углы
3. Некоторое количество альфа-частиц отклоняется на небольшие углы

Выводы по результатам опыта: (ответы учащихся)

 

1. В центре атома находится массивное положительно заряженное ядро,
   занимающее малый объем атома
2. Вокруг ядра движутся электроны, масса которых значительно меньше массы ядра
3. Атом электрически нейтрален, т.к. заряд ядра равен модулю суммарного заряда электронов

 

Таким образом, ребята, Резерфорд предложил свою новую планетарную модель атома, которая и была, в общем то подтверждена. 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 электроны. Находиться в состоянии покоя электроны не могут, так как они упали бы на ядро. Практически вся масса атома сосредоточена в ядре- 99,95 %. Такая модель была названа планетарной - почему?

Узнало человечество, как устроен атом, пригодились ли эти знания и для чего? Выслушиваю ответы учащихся.

1.Ядерная энергетика- выделение огромного количество энергии.

2. Неуправляемая цепная реакция осуществляется в атомной бомбе. На данный момент ядерное оружие по своей силе и мощи превосходит любое другое.

3. В атомной индустрии всевозрастающую ценность для человечества представляют радиоактивные изотопы.

4. Радиоактивные изотопы в сельском хозяйстве.

5. Радиоактивные изотопы в археологии.

 

Закрепление изученного материала.

Составить логическую цепочку и вставить пропущенные слова……

1. Слайд 31

2. Слайд 33

Рефлексия

Вернемся к эпиграфу урока: «Отыщи всему начало, и ты многое поймёшь. Мне бы хотелось, чтобы вы описали в нескольких предложениях. Почему эпиграфом урока я взяла именно эти слова?

Я думаю, что на сегодняшнем уроке «начало» мы отыскали. А многое понять и узнать нам предстоит на наших следующих уроках.

Сегодня Вы заглянули в самую глубину микромира – Вы познакомились с моделью атома Резерфорда.

Чему мы научились сегодня с вами? (ответы учащихся)

• Вы научились мыслить и представлять реальные объекты в виде моделей.

• Вы научились сравнивать и анализировать.

 

Ответьте письменно на вопросы

Что изменилось в моем восприятии окружающего мира?

Какая информация на уроке меня больше удивила?

Можно ли сказать, что я достиг поставленных целей и задач урока?

С какими трудностями я столкнулся при понимании модели атома?

 

Д.з. Параграф §52 (ответить на вопросы к параграфу), найти информацию «АТОМ НА СЛУЖБЕ У ЧЕЛОВЕКА»

Всем спасибо за урок.

 

 

 

Для того чтобы реализовать цели урока, прийти к конечному результату, я использовала технологию проблемного обучения. Выбор данной технологии позволил эффективно управлять и работать с классом в процессе урока: максимально полно привлечь всех учеников в образовательный процесс, поддерживать высокую познавательную активность на протяжении всего урока.

Учащиеся совместно определили тему и цель урока. Так как цель формулировались совместно с детьми, то дети вникли в нее, и приобретение знаний стало осознанным.

На уроке присутствуют индивидуальные, фронтальная и групповые (в парах) формы работы. Этапы урока были логически связаны, плавно переходили один в другой. На каждом из этапов подводились итоги. Учащиеся совместно по каждому мини-этапу урока делали выводы. Время распределялось на отдельные этапы по-разному в зависимости от того, какой из них являлся основным. На мой взгляд, оно было распределено рационально. Начало и конец урока были организованными. Темп ведения урока был оптимальным.

Дети в течение всего урока показывали хорошую работоспособность. Итоги деятельности обучающихся на уроке подведены, организована рефлексия.

Урок проведен на высоком продуктивном уровне, и способствует успешной реализации целей образовательного процесса.

Обучающиеся показали умение продуктивно работать, делать выводы, умение анализировать и обобщать свои знания. Также дети показали наличие навыков самоконтроля. При предложении учителем оказаться на месте Резерфорда, учащиеся предлагали креативные идеи, обосновывая свою точку зрения.

Таким образом, технология проблемного обучения позволила создать удовлетворения учащихся своей деятельностью и в процессе своей деятельности самим прийти к достижению цели урока. Урок прошел в доверительной, спокойной остановке.

Как показал урок, данный проблемные метод обеспечил повышение не только познавательной мотивации учеников, но и осознанное понимание материала большинством учащимися. Как следствие, учащиеся демонстрируют устойчивый познавательный интерес, потребность в самовыражении и самореализации; умение строить сотрудничество на основе равноправных отношений; хорошо ориентируются в системе своих знаний, умеют извлекать необходимую информацию; анализировать ее, сравнивать, обобщать; строить логическое рассуждение на основе причинно-следственных связей, строить монологическое высказывание, с достаточной полнотой и ясностью излагать свои мысли, аргументировать свою позицию; осуществлять учебное сотрудничество с учителем и сверстниками; планировать и согласовывать совместную деятельность, уважать в общении и сотрудничестве партнера и самого себя.

Таким образом, применение проблемно-диалоговой технологии на уроке позволило мне не только обеспечивать более высокое качество усвоение знаний учащимися, но и способствовало формированию ключевой компетенции учащихся - «умению учиться».

 

Полный текст статьи см. в приложении.