Конспект урока по физике в 9 кл. "Строение атома и атомного ядра"
план-конспект урока по физике (9 класс) на тему

9 класс  

  Урок № 8 в теме  « Строение атома и атомного ядра»

Ядерные силы, ядерные реакции. Энергия связи. Дефект масс.

  Цели урока :  дидактические

1. проверка знаний  учащихся  в виде тестовой работы  о видах излучения, строении атома, правиле смещения.
2. познакомить учащихся с понятием ядерной реакции, дефекта масс, энергии связи
3. ознакомить уч-ся с решением задач на дефект масс

       Оборудование : таблицы, карточки для самостоят. работы, задачники с табл. Менделеева

                                                        Ход урока:

1. Проверка домашнего задания, повторение

 --- Что происходит с ядром радиоактивного элемента при α- распаде?

--- Приведите пример реакции α- распада.

--- Как читается правило смещения для α- распада?

--- Что происходит в ядре атома, претерпевшего β- распад? Какие частицы  при этом излучаются?  Что происходит с зарядом ядра и почему?

---- Сформулируйте правило смещения для β - распада.

---- Изменится ли массовое число ядра при β – распаде? Почему?

---- Каким видом излучения часто сопровождается α- и β- распад?

2. Самостоятельная работа:

                                      Вариант I

1.Какой заряд имеют  α – частица,   β- частица?

 а) α  - частица – отрицательный,   β  -частица – положительный

 б)  α - частица и  β - частица  - положительный

 в)   α - частица – положительный,    β  -частица  - отрицательный.

2. α – излучение – это :

а) поток электронов

б) поток ядер атомов гелия

в) излучение квантов энергии.

3. Какие частицы излучаются при указанном процессе распада:

                                              zAМ     z-2 A-4M +  24X

а) ядро гелия

б) электрон

в) ядро гелия и электрон

4. Тот факт, что при радиоактивных превращения из атомов одних веществ образуются атомы  других веществ, является доказательством того, что  радиоактивные превращения претерпевают:

а) ядра атомов

б) электронные оболочки

в) кристаллы

5. В результате β- распада новый элемент занял место в таблице Менделеева:

а) на две клетки правее

б) на две клетки левее

в) на одну клетку правее

г) на одну клетку левее.

                                                 Вариант II

1. Какой заряд имеют β - частица, γ  – частица?

 а) β – частица – положительный,  γ- излучение – отрицательный

 б) β – частица – отрицательный,  γ – излучение не имеет заряда

 в) β – частица и γ – излучение – отрицательный.

2. β – излучение – это:

а)  поток квантов энергии

б) потом ядер гелия
в) поток электронов.
3. в результате какого радиоактивного распада натрия  22Na превращается в  22Mg?
а) α – распада
б) β – распада.
4. Почему радиоактивные препараты хранят в толстостенных свинцовых контейнерах ?
а) чтобы избежать опасного излучения
б) чтобы увеличить период полураспада
в) чтобы уменьшить явление радиоактивности.
5. Какие частицы или излучения имеют наибольшую проникающую способность?
а) α – частицы
б) γ –излучения
в) β –излучения.

III. Новый материал.

  Гипотеза о том, что атомные ядра состоят из протонов и нейтронов ,  подтверждается многими экспериментами. Это свидетельствует о справедливости протонно-нейтронной модели строения ядра.
 Но почему ядра не распадаются на отдельные нуклоны под действием  сил электростатического отталкивания между положительными заряженными протонами?
 Ядерные силы примерно в 100 раз превосходят электромагнитные. Это самые мощные силы из всех, которыми располагает природа . Поэтому взаимодействия ядерных частиц часто называют сильными взаимодействиями.
 Силы притяжения, связывающие протоны и нейтроны в ядре , называются ядерными силами.

Тема  урока.
     Ядерные силы, ядерные реакции. Энергия связи. Дефект масс.

                            Свойства ядерных сил:
                  1)являются только силами притяжения
                  2)во много раз больше кулоновских сил
                  3)не зависят от наличия заряда
                  4)короткодействующие: заметны на r ≈ 2,2 x 10м
                  5)взаимодействуют с ограниченными числом нуклонов
                  6)не являются центральными.  

- записать в тетрадь.
    Важную роль во всей ядерной физике играет понятие энергии связи ядра. Энергия связи позволяет объяснить устойчивость ядер, выяснить, какие процессы ведут к выделению ядерной энергии.
     Под энергией связи ядра понимают ту энергию , которая необходим для полного расщепления ядра на отдельные частицы .
     На основании закона сохранения энергии можно также утверждать, что энергия связи равна той энергии, которая выделяется при образовании ядра из отдельных частиц.
     Энергия связи атомных ядер очень велика .Например: образование 4 г гелия сопровождается выделением такой же энергии, что и сгорание 1,5-2 вагонов каменного угля .
    Наиболее простой путь нахождения этой энергии основан на применении закона о взаимосвязи массы и энергии:
                                          E=mc2
Масс покоя ядра M всегда меньше суммы масс покоя слагающих его протонов и нейтронов:
                                    Mяр+Nmn
Т.е существует дефект масс:
                                 m=Zmp+Nmn-Mя
Энергия связи ядра:
  Eсв=  mc2=(Zmр+Nmт-Mя )c2.
     Ядерными реакциями называют изменения атомных ядер при взаимодействии их с элементарными частицами или друг с другом. Первая ядерная реакция на быстрых протонах была осуществлена в 1932 г. Удалось расщепить литий на две α- частицы:

       
                          37Li + 11H 24He + 24He

IV Вопросы на закрепление

--- Какие силы действуют между нуклонами в атомном ядре?  

--- Проявлением  какого вида фундаментального  взаимодействия являются эти силы?

---  Какими свойствами обладают ядерные силы притяжения?

--- Что называют энергией связи атомного ядра?

--- Что называют дефектом  массы?

--- Напишите формулу дефекта массы.

--- Что называют ядерными реакциями?

V. Решение задач

Задача1

Вычислите дефект масс кислорода 178О.

Дано:                                                 Решение:

    178О

mp= 1,6724*10-27кг                           Дефект массы ядра  равен:

mn= 1,6748*10-27кг                          

Mя=28,2282*10-27кг         m=        Z*mp + (A-Z)*mp- Mя

m=?

                                                                 Из символической записи элемента 178О следует, что А=17 и Z=8,т.е. в состав ядра кислорода входит 8 протонов и 9 нейтронов: N=A-Z=17-8=9

Тогда выражение для дефекта масс можно записать:

m=8*1,6724*10-27 +9*1,6748*10-27- 28,2282*10-27= 0, 1656*10-27= 1,656 *10-28кг

Ответ:        m=1,6* 10-28кг

Задача2

Найти энергию связи ядра изотопа лития 73Li

Дано:

73Li                                              Энергия связи ядра Есв=  m*c2, где

                                                       m- дефект  массы  ядра:

mp= 1,6724*10-27кг                           Дефект массы ядра  равен:

mn= 1,6748*10-27кг                              m=        Z*mp + (A-Z)*mp- Mя

Mя= 11,6475*10-27кг                         Отсюда Есв =(Z*mp+ (A-2)*mn-MЯ)*c2.

c=3*108м|c                                     Из символьной  записи изотопы   73Li  видим,

Есв =?                                              Что A=7  и    Z=3 ,т.е. в ядре изотопа лития 7 нуклонов,   из них 3протона и 4 нейтрона (N=A-Z).

Подставив значения А и Z в выражение энергии связи, получим:

Есв =(3* mp+4* mn)*с2

 Есв =(3*1,6724*10-27 +4*1,6748*10-27*)*(3*108)2= 0, 6201*10-27*9*1016=5,58*10-13Дж.

Ответ: Есв =5,58*10-13Дж

VI.Домашнее задание

1.Прочитать и выучить п.64-65,

2.Решитьзадачи

     1. Определить неизвестный продукт X каждой из ядерных реакций:

147N+42 He11H+X                                      2713Al+10 n42He +X

 94B+11H42He+X                                        94 В+ 42Не10n +X

2.  Допишите недостающие обозначения:

21H+   X+ 10n                                                X+11H32 He +

6329Cu  +      6229 Cu   +X                              X+     18174 W + 10n