Состав атомного ядра изотопы 9 класс конспект

Обновлено: 06.07.2024

Содержимое разработки

учитель физики и информатики

Алёнкина Ольга Васильевна

с. Троицкое – 2015

Слайд 1. Состав атомного ядра. Изотопы. Ядерные силы.

Слайд 2. Цель урока: познакомить учащихся с особенностями строения атомного ядра.

Слайд 3. Задачи урока:

Повторить, обобщить и углубить знания о составе атомных ядер;

Изучить свойства ядерных сил;

Развить умения совершать мыслительные операции: анализ, синтез, систематизацию, сравнение, конкретизация;

Развивать интерес к физике;

Показать связь теоретических знаний с практикой;

Научить пользоваться Периодической системой Менделеева для определения состава атомного ядра;

Продолжить формирование умения применять теоретические знания при решении задач;

Способствовать развитию гибкого мышления учащихся;

Способствовать развитию у учащихся внимания;

Воспитание целостной картинки мира;

Воспитать умение использовать знания, полученные учащимися при изучении других предметов;

Показать связь физики с химией.

Оборудование: интерактивная доска, Периодическая система Менделеева, презентация к уроку.

Слайд 4. Фронтальный опрос:

Кто первый выдвинул гипотезу о том, что в состав атомных ядер всех химических элементов входит ядро атома водорода? (английский физик Эрнест Резерфорд)

В каком году были получены факты подтверждающие справедливость данной гипотезы? (В 1919 г при наблюдении взаимодействия α – частиц с ядрами атомов азота)

Как иначе называется ядро атома водорода? (протон от греческого слова protos – первый)

Благодаря изобретению, какого прибора окончательно было доказано существование протона? (камера Вильсона)

Запишите на доске символьное обозначение протона ( 1 ₁Н, 1 ₁р)

О существовании, каких частиц входящих в атомное ядро в 1920 году выдвинул предположение Эрнест Резерфорд? (нейтрон)

Кем и когда данное предположение было доказано? (в 1932 г - английский физик Джеймс Чедвиг (ученик Резерфорда))

Запишите на доске символьное обозначение нейтрон ( 1 ₀ n ).

Проведенный опрос показал, что вы многое уже знаете о составе атомных ядер, поэтому сейчас мы окончательно все обобщим и дополним еще некоторыми интересными открытиями и фактами.

(Запись даты и темы урока на доске

а также Д/з §61, 62, 64, упр. 45.

Слайд 7. Ядро имеет форму шара R ≈ 10 -15 м, в нем сконцентрировано приблизительно 99,96% всей массы атома, ρ = 2,7∙10 17 кг/м³.

Протон: р (1919 г), время жизни 10³¹ лет, m = 1836,2 m _e , q _p = + e

Нейтрон: n , q =0, время жизни вне ядра 15 мин, m =1838,7 m _e

Обе эти частицы часто называют еще нуклонами.

Слайд 8. Число частиц входящих в состав атомного ядра называется массовым числом и обозначается A .

Число протонов в ядре называется зарядовым числом и обозначается Z .

Число нейтронов входящих в состав ядра обозначается N .

Дальнейшее исследование атомных ядер привело к обнаружению того, что у одного и того же химического элемента атомы могут иметь ядра разной массы.

Причем все эти атомы обладали одинаковыми химическими свойствами, а, следовательно, имеют одинаковый заряд ядра. Если заряды ядер одинаковы, значит, имеют один и тот же порядковый номер в таблице Д.И.Менделеева, т.е. занимают в таблице одну и туже клетку.

Слайд 9 . Определите общее число частиц, входящих в состав атомного ядра магния, из них, сколько будет соответственно протонов и нейтронов. Заполнить таблицу.

Число частиц в ядре

Число протонов в ядре

Число нейтронов в ядре

Слайд 10. Все разновидности одного химического элемента назвали изотопами.

Изотопы – это разновидность данного химического элемента, различающиеся по массе атомных ядер.

Сейчас уже экспериментально доказано, что почти все химические элементы имеют изотопы.

Наличие, каких частиц входящих состав ядра различно для изотопов? (нейтронов)

Именно наличие, различного числа нейтронов в ядрах изотопов является причинной различных физических свойств химических веществ, которые более подробно будут изучены в 11 классе.

Гипотеза о протонно – нейтронном составе атомного ядра подтвердилась, но возникает следующий вопрос: почему ядро не распадается на отдельные частицы?

Слайд 11. Чтобы ответить на поставленный вопрос вспомним ранее изученный материал:

Между всеми телами имеющими массу существует взаимное притяжение. Сила тяготения рассчитывается по закону всемирного тяготения: F=G m ₁ m ₂/ r 2 .

Протоны, входящие в состав ядра обладают положительным зарядом, а значит, между ними возникает отталкивание, к тому же сила электрического отталкивания в 10 39 раз больше чем сила гравитационного притяжения. Только из этого факта можно сделать вывод, что между частицами входящими в состав ядра возникает взаимодействие еще более сильное, чем электрическое, иначе протоны, входящие в состав ядра разлетелись с огромной скоростью.

Слайд 12. Ученые пришли к выводу, что в природе существует еще один вид взаимодействия, которое было названо сильным.

Слайд 13. Силы притяжения между частицами входящими в состав ядра назвали ядерными.

Слайд 14. Свойства ядерных сил:

являются только силами притяжения;

во много раз больше кулоновских сил;

не зависят от наличия заряда;

короткодействующие: заметны на расстоянии r ≈ 2,2∙10 -15 м;

взаимодействуют с ограниченным числом нуклонов (свойство насыщения).

Поскольку ядерные силы не зависят от наличия заряда и существуют между любыми парами p p,p n,n n именно поэтому протоны и нейтроны, входящие в состав ядра назвали нуклонами (от латинского слова nucleus – ядро).

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Выберите документ из архива для просмотра:

Выбранный для просмотра документ Строение атомного ядра..doc

МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ УЧИТЕЛЕЙ ФИЗИКИ И МАТЕМАТИКИ

Выполнила: Алёнкина Ольга Васильевна, учитель физики и информатики, высшая квалификационная категория

Слайд 1. Состав атомного ядра. Изотопы. Ядерные силы.

Слайд 2. Цель урока: познакомить учащихся с особенностями строения атомного ядра.

Слайд 3. Задачи урока:

Повторить, обобщить и углубить знания о составе атомных ядер;

Изучить свойства ядерных сил;

Развить умения совершать мыслительные операции: анализ, синтез, систематизацию, сравнение, конкретизация;

Развивать интерес к физике;

Показать связь теоретических знаний с практикой;

Научить пользоваться Периодической системой Менделеева для определения состава атомного ядра;

Продолжить формирование умения применять теоретические знания при решении задач;

Способствовать развитию гибкого мышления учащихся;

Способствовать развитию у учащихся внимания;

Воспитание целостной картинки мира;

Воспитать умение использовать знания, полученные учащимися при изучении других предметов;

Показать связь физики с химией.

Оборудование: интерактивная доска, Периодическая система Менделеева, презентация к уроку.

Слайд 4. Фронтальный опрос:

Как иначе называется ядро атома водорода? (протон от греческого слова protos – первый)

Благодаря изобретению, какого прибора окончательно было доказано существование протона? (камера Вильсона)

Запишите на доске символьное обозначение протона ( 1 ₁ Н, 1 ₁ р)

Кем и когда данное предположение было доказано? (в 1932 г - английский физик Джеймс Чедвиг (ученик Резерфорда))

Запишите на доске символьное обозначение нейтрон ( 1 ₀ n ).

(Запись даты и темы урока на доске

а также Д/з §61, 62, упр. 45.

Протон: р (1919 г), время жизни 10³¹ лет, m = 1836,2 m _e , q _p = + e

Нейтрон: n , q =0, время жизни вне ядра 15 мин, m =1838,7 m _e

Обе эти частицы часто называют еще нуклонами.

Слайд 8. Число частиц входящих в состав атомного ядра называется массовым числом и обозначается A .

Число протонов в ядре называется зарядовым числом и обозначается Z .

Число нейтронов входящих в состав ядра обозначается N .

Слайд 10. Все разновидности одного химического элемента назвали изотопами .

Сейчас уже экспериментально доказано, что почти все химические элементы имеют изотопы.

2 ₁ Н - дейтерий

Наличие, каких частиц входящих состав ядра различно для изотопов? (нейтронов)

Слайд 11. Чтобы ответить на поставленный вопрос вспомним ранее изученный материал:

Слайд 13. Силы притяжения между частицами входящими в состав ядра назвали ядерными.

Слайд 14. Свойства ядерных сил:

являются только силами притяжения;

во много раз больше кулоновских сил;

не зависят от наличия заряда;

короткодействующие: заметны на расстоянии r ≈ 2,2∙10 -15 м;

взаимодействуют с ограниченным числом нуклонов (свойство насыщения).

Определить недостающий химический элемент.

Слайд 17. Составьте вопросы к кроссворду(1 вариант – к словам расположенным по горизонтали, 2 вариант – к словам расположенным по вертикали)

Подведение итогов урока: выставление оценок и запись домашнего задания.

Слайд 18. Д/з: §61, 62 упр. 45 (учебник: А.В. Перышкин, Е.М. Гутник)

В этом видеоуроке мы дадим строгие определения зарядовому и массовому числу. Также вы узнаете, каково общее название протонов и нейтронов в ядре атома. Познакомитесь с изотопами и научитесь объяснять их существование на основе протонно-нейтронной модели ядра. А также узнаете, как называются силы, действующие между протонами и нейтронами в ядре, и каковы их характерные особенности.

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока "Состав атомного ядра. Ядерные силы"

Общее число нуклонов в ядре называют массовым числом и обозначают буквой А. Оно ставится вверху перед буквенным обозначением химического элемента.

Например, массовое число кислорода равно 16, а углерода — 12.

Мы уже говорили о том, что массовое число принято выражать в атомных единицах массы (сокращённо, а. е. м.) и округлять до целых чисел. Напомним также, что атомную единицу массы выражают через массу атома углерода; она равна 1/12 части массы атома углерода:

Число протонов в ядре соответствует порядковому или атомному номеру элемента в таблице Менделеева и называется зарядовым числом, поскольку оно определяет заряд ядра. Обозначается зарядовое число буквой Z.

В наших примерах, зарядовое число кислорода равно восьми, а углерода — 6.

Как видно из приведённых примеров, зарядовое число ставится внизу перед буквенным обозначением элемента.

Напомним, что заряд протона положителен и равен элементарному электрическому заряду. Следовательно, зарядовое число численно равно заряду ядра, выраженному в элементарных электрических зарядах.

Так как атом в целом электрически нейтрален, то зарядовое число определяет одновременно и число электронов в атоме.

Число нейтронов в ядре обозначают большой буквой N. Нетрудно догадаться, что оно равно разнице между массовым и зарядовым числом:

Таким образом, ядро любого атома обозначается буквенным символом элемента. Вверху указывается значение его массового числа, а внизу — зарядового.

В общем случае любой химический элемент периодической таблицы Дмитрия Ивановича Менделеева можно представить в виде:

где под X подразумевается символ химического элемента.

Ещё раз уточним, каким образом определяется число протонов, электронов и нейтронов в ядре атома любого химического элемента. Во-первых, необходимо посмотреть в таблице Менделеева порядковый номер интересующего нас химического элемента. Таким образом мы найдём зарядовое число, то есть количество протонов и электронов в ядре. Затем, всё в той же таблице, необходимо посмотреть атомную массу этого элемента и округлить её до целых. Тем самым мы найдём массовое число, то есть общее количество нуклонов в ядре. И наконец, чтобы определить количество нейтронов в ядре атома, мы должны будем вычесть из массового числа зарядовое.

На основании многих экспериментов, было установлено, что изотопы одинаково вступают в химические реакции и образуют одинаковые соединения. Это говорило о том, что число электронов в электронных оболочках, а, значит, и заряд ядра у изотопов одинаковы. Следовательно, ядра изотопов различаются только числом нейтронов. Иными словами, химические свойства элементов определяются не атомной массой, а зарядовым числом ядра. Действительно, например, нуклиды водорода-три и гелия-три имеют близкие по величине атомные массы, но принципиально разные химические свойства.

Из всех известных на сегодняшний день изотопов (а они есть у всех химических элементов) только изотопы водорода имеют названия:

Протий является самым распространённым изотопом в природе, а его ядро содержит только один протон. Изотоп дейтерия (его ещё называют тяжёлой водой), содержит в своём ядре один протон и один нейтрон. Соответственно, у трития — один протон и два нейтрона. В настоящее время в лабораториях получены изотопы водорода и с большим числом нейтронов: тремя, четырьмя, пятью и даже шестью.

Следует отметить, что у разных атомов существует разное количество изотопов. Например, у урана их 26, но самыми распространёнными в природе являются два — это уран-235 (около 0,7 %), и уран-238 (чуть более 99 %). Вы, наверное, обратили внимание на то, что мы не называли зарядового числа изотопов урана. Дело в том, что обычно изотопы называют по их массовым числам, так как зарядовые числа у них одинаковые.

Отметим, что изотопы бывают устойчивые (или стабильные) и неустойчивые (то есть радиоактивные). Стабильные изотопы сохраняются сколь угодно долго.

А нестабильные изотопы со временем превращаются в другие химические элементы в результате радиоактивных превращений.

В настоящее время известно около 280 стабильных изотопов химических элементов и более 2 тыс. радиоактивных изотопов.

Как правило, природные элементы представляют собой смесь нескольких изотопов, поэтому возникает задача их разделения. Как мы уже знаем, магнитное поле искривляет траекторию движения заряженных частиц. На этом свойстве магнитного поля основано действие устройства, называемого масс-спектрографом, который используется для разделения изотопов по массовому числу.

Закрепления материала.

В заключении отметим, что предложенная Иваненко и Гейзенбергом протонно-нейтронная модель строения ядра впоследствии полностью была подтверждена экспериментально. Однако оставался нерешённым ещё один вопрос: почему ядра атомов не распадаются на отдельные нуклоны? Действительно, ведь мы знаем, что ядра атомов являются весьма устойчивыми образованиями, хотя в их состав входят одинаково заряженные частицы — протоны. А поскольку размеры ядер очень малы, то между протонами должны существовать огромные силы электрического отталкивания — порядка 230 ньютонов, что для частиц с массой порядка 10 –27 степени килограмм является очень большой силой. Поэтому возникает вопрос: какое взаимодействие препятствует взаимному отталкиванию между одноимённо заряженными частицами?

Мы знаем, что, кроме электромагнитных сил, в природе существуют также гравитационные силы. Может быть, стабилизирующую роль в ядрах играет именно гравитационное взаимодействие между нуклонами?

Нет, так как расчёты показывают, что сила гравитационного притяжения между двумя протонами в ядре пренебрежимо мала по сравнению с силой электростатического отталкивания. Этот результат позволяет сделать вывод о том, что между ядерными частицами, по-видимому, действуют силы особой природы, радикально отличающиеся от гравитационных и электромагнитных сил. Эти силы принято называть ядерными силами. А так как ядерное взаимодействие во много раз превосходит электромагнитное, то его ещё называют сильным взаимодействием.

Другой особенностью ядерных сил является то, что они очень быстро убывают с увеличением расстояния между ядерными частицами. Проще говоря, они действуют на расстояниях, сравнимыми с размерами самих ядер.

Внимание Скидка 50% на курсы! Спешите подать
заявку

Профессиональной переподготовки 30 курсов от 6900 руб.

Курсы для всех от 3000 руб. от 1500 руб.

Повышение квалификации 36 курсов от 1500 руб.

Лицензия №037267 от 17.03.2016 г.
выдана департаментом образования г. Москвы

Конспект урока для 9 класса по теме: "Состав атомного ядра. Массовое число. Зарядовое число. Изотопы"

Тема: Состав атомного ядра. Массовое число. Зарядовое число. Изотопы.

Тип урока: Объяснение нового материала.

Образовательные : дать понятие о составе атомного ядра, понятие о массовом числе; понятие о зарядовом числе; выявить формулу связи между собой массового числа, зарядового числа и числа нейтронов. Познакомить с понятием изотопов и их свойствами.

Развивающие : развивать мышление учащихся при формировании умения выделять главное, умений сравнивать и анализировать, умение применять полученные знания.

Воспитательные : воспитывать интерес к научному познанию мира;

Оборудование: таблица - состав атомного ядра.

1. Организационный момент (2 мин);

2. Актуализация теоретических знаний (проверка знаний, умений, навыков) (10 мин)

3. Объяснение нового материала (20 мин);

4. Закрепление (10 мин);

5. Подведение итогов урока и домашнее задание (3 мин).

1. Организационный момент

2. Актуализация теоретических знаний (проверка знаний, умений, навыков)

2) Чем отличается пузырьковая камера от камеры Вильсона? (В пузырьковой камере вместо пересыщенного пара используют перегретую выше точки кипения жидкость ( жидкий водород) ).

В чём её преимущество? (Пузырьковая камера обладает большим быстродействием, чем камера Вильсона)

3) Как иначе называют и обозначают ядро атома водорода? Какова его масса и заряд?

4) Как обозначается нейтрон, какова его масса по сравнению с массой протона?

3. Объяснение нового материала :

1). Строение ядра атома .

Атомное ядро состоит из элементарных частиц - протонов и нейтронов

В 1932 г. Иваненко и Гейзенберг предположили протонно - нейтронную модель строения ядра атома, справедливость которой была позже подтверждена экспериментально.

Протон ( р ) имеет положительный заряд, равный заряду электрона, и массу приблизительно равную 1 а.е.м. (точнее, 1 0072765 .е.м.). Нейтрон ( n ) - нейтральная частица с массой равной 1,00866491 а.е.м., т.е. чуть больше массы протона. Заряда нейтрон не имеет. Протоны и нейтроны называются нуклонами (от лат. nucleus - ядро).

Масса ядра чуть меньше суммы масс протонов и нейтронов.

Любой химический элемент обозначают буквой X .

Общее число нуклонов в атомном ядре называется массовым числом А .

2) Массовое число показывает, во сколько раз масса ядра данного химического элемента больше 1/12 массы атома углерода с точностью до целых чисел. Это число соответствует массе элемента в таблице Менделеева, выраженной в атомных единицах массы и округлённой до целых чисел. Берётся целая часть округлённой массы элемента – это и есть массовое число А . Массовое число пишется вверху перед буквенным обозначением химического элемента. Например, для кислорода 16 8 О - массовое число А = 16.

Дальнейшие исследования показали, что заряд атомного ядра равен произведению порядкового номера Z элемента в периодической таблице Д.И.Менделеева на элементарный заряд е .

3) Число протонов в ядре называется зарядовым числом и обозначается буквой Z . Оно равно порядковому номеру химического элемента в таблице Менделеева. Зарядовое число пишется внизу перед буквенным обозначением элемента.

4) Число нейтронов в ядре обозначают буквой N .

Так как массовое число А представляет собой общее число протонов и нейтронов в ядре, то А = Z + N , где N – число нейтронов в ядре

Сейчас протонно-нейтронная модель ядра не вызывает сомнений.

Рассматривалась также гипотеза о протонно-электронном строении ядра, но она не выдержала экспериментальной проверки.

На основе протонно – нейтронной модели строения атомных ядер было дано объяснение интересным экспериментальным фактам, открытым в первые два десятилетия ХХ века. Многие учёные занимались исследованием свойств радиоактивных элементов. В ходе этой работы проводились различные опыты, в том числе измерялись массы атомных ядер. При этом обнаружилось, что у одного и того же химического элемента встречаются атомы с различными по массе ядрами. Все обнаруженные атомы обладали одинаковыми химическими свойствами. Они одинаково вступали в химические реакции, образуя одни и те же соединения. Наличие одинаковых химических свойств означает, что все эти атомы имеют одинаковое число электронов в электронной оболочке, а значит, и одинаковые заряды ядер.

Если заряды ядер атомов одинаковы, то атомы принадлежат одному и тому же химическому элементу и имеют один и тот же порядковый номер в таблице Д.И.Менделеева, т.е. занимают в этой таблице одну и ту же клетку, одно и то же место. Отсюда и произошло название всех разновидностей одного химического элемента: изотопы (от греческих слов isos – одинаковый и topos - место).

Изотопы – это разновидности данного химического элемента, различающиеся по массе атомных ядер.

С помощью протонно – нейтронной модели ядра, удалось объяснить, почему атомные ядра с одним и тем же зарядом обладают разными массами. Очевидно, ядра атомов изотопов содержат одинаковое число протонов, но различное число нейтронов.

Существование изотопов является причиной того, что относительные атомные массы большинства химических элементов в таблице Д.И.Менделеева выражены дробным числом, т.к. химические элементы состоят из смеси нескольких изотопов, поэтому указывают среднее значение массы ядер всех изотопов данного элемента.

1) Из каких частиц состоит атом? из ядра и электронов

2)Из каких частиц состоит атомное ядро? протонов и нейтронов

3) Чему равно число электронов в атоме? порядковому номеру химического элемента

4) Чему равно число протонов в ядре? порядковому номеру химического элемента 5) Что показывает зарядовое число Z? число протонов в ядре

6) Что показывает массовое число А? число всех частиц в ядре

7) Что такое изотоп? атомы с одинаковым числом протонов, но

различным числом электронов

8) Чем отличаются изотопы одного и того же химического элемента? отличаются числом протонов

9) Определите состав атома (число электронов, протонов и нейтронов) следующих химических элементов: Са, Ge , Sn , Мо, Cu , W .

10) упражнение 45(3) по учебнику А.В.Пёрышкина.

5. Подведение итогов урока и домашнее задание.

Приложение: Презентация в Microsoft Power Point создана учащимися 9-го класса.

Читайте также: