урок Строение атома Опыты Резерфорда.
учебно-методический материал по физике (11 класс) на тему

Муниципальное бюджетное  общеобразовательное  учреждение гимназия №4 п. Псебай

муниципального образования Мостовский район

       СТРОЕНИЕ    АТОМА

                      ОПЫТЫ  РЕЗЕРФОРДА

                              (урок в 11  классе)

                                                       Учитель  физики

                                                                                               Ботченко Л.М.

                                               п. Псебай

                                                   2012г.

          Тема урока: Строение атома.  Опыты Резерфорда.

Цель урока: Познакомить учащихся с ядерной моделью атома.

Демонстрации: с помощью проектора на экране представляются листы (в приложении).

План урока:

1.  Изучение нового материала
2. Закрепление изученного материала.
3. Повторение вопроса «Фотоэффект». Решение задач по этой теме.
4. Тестовая работа по ранее изученной теме «СТО».

Ход урока:

1. Организационный момент.
2. Изучение нового материала.

   Гипотеза о том, что все вещества состоят из большого числа атомов , зародилась свыше двух тысячелетий тому назад. Сторонники атомической теории рассматривали атом как мельчайшую неделимую частицу и считали, что все многообразие мира есть не что иное, как сочетание неизменных частиц- атомов.

Позиция Демокрита: «Существует предел деления – атом».

Позиция Аристотеля: «Делимость вещества бесконечна».

Конкретные представления о строении атома развивались по мере накопления физикой фактов о свойствах вещества.

    Конкретные представления о строении атома развивались по мере накопления физикой фактов о свойствах вещества. Открыли электрон, измерили его массу и заряд.  Мысль об электронном строении атома, впервые высказанную В.Вебером в 1896 году, развил Л.Лоренц. Именно он создал электронную теорию: электроны входят в состав атома.

   В начале века в физике бытовали самые разные и часто фантастические представления о строении атома.  Например, ректор Мюнхенского университета Фердинанд Линдеман в 1905 г. Утверждал, что «атом кислорода имеет форму кольца, а атом серы – форму лепёшки».  Продолжала жить и теория «вихревого атома» лорда Кельвина, согласно которой, атом устроен подобно кольцам дыма, выпускаемым   изо рта опытным курильщиком.

   Опираясь на открытия, Дж.Томсон в 1898г. предложил модель атома в виде положительно заряженного шара радиусом 10-10м, в котором «плавают» электроны, нейтрализующие положительный заряд. Большинство физиков склонялось, что прав Дж. Томсон.  

   Однако в физике уже более 200 лет принято правило: окончательный выбор между гипотезами вправе сделать только опыт. Такой опыт поставил в 1909г. Эрнест Резерфорд (1871 – 1937) со своими сотрудниками.

Альфа-частица в 2000 раз по массе больше массы электрона.

   Пропуская пучок ∝-частиц (заряд +2е, масса 6,64∙10-27кг) через тонкую золотую фольгу, Э.Резерфорд обнаружил, что какая-то из частиц отклоняется на довольно значительный угол от своего первоначального направления, а небольшая часть ∝-частиц отражается от фольги. Но, согласно модели атома Томсона, эти ∝-частицы при взаимодействии с атомами фольги должны отклоняться на малые углы, порядка 2°. Однако несложный расчёт показывает: чтобы объяснить даже такие небольшие отклонения, нужно допустить, что в атомах фольги может возникать огромное электрическое поле напряжённостью свыше 200кВ/см. В полиэтиленовом шаре Томсона таких напряжений быть не может. Столкновения с электронами тоже не в счёт.  Ведь по сравнению с ними, ∝-частица, летящая со скоростью 20км/с, всё равно, что пушечное ядро с горошиной.

   В поисках разгадки Резерфорд предложил Гейгеру и Марсдену проверить: «а не могут ли ∝-частицы отскакивать от фольги назад».

   Прошло два года.   За это время Гейгер и Марсден сосчитали более миллиона сцинтилляций и доказали, что назад отражается примерно одна ∝-частица из 8тысяч.

   Резерфорд показал, что модель Томсона находится в противоречии с его опытом. Обобщая результаты своих опытов, Резерфорд предложил ядерную(планетарную) модель строения атома:

1.  Атом имеет ядро, размеры которого малы по сравнению с размерами самого атома.
2. В ядре сконцентрирована почти вся масса атома.
3. Отрицательный заряд всех электронов распределён по всему объёму атома.

Расчёты показали, что ∝-частицы, которые взаимодействуют с электронами в веществе, почти не отклоняются. Только некоторые ∝-частицы проходят вблизи ядра и испытывают резкие отклонения.

               Если     F=                      или потенциальная энергия системы ∝-частицы – ядро.

               Или                                                        , то ∝-частица будет отброшена назад.

               При расчёте учитывают, что  q∝=2e,  где е – заряд электрона:   qя=Ze; Z - зарядовое число, равное количеству электронов в атоме; диаметр ядра 10-14 – 10-15м, атома 10-10м.

             Сообщение Резерфорда физики приняли сдержанно.  Сам он в течение двух лет также не очень настаивал на своей модели, хотя и был уверен в безошибочности опытов, которые к ней привели.  Причина  была следующая.

             Если верить электродинамике, такая система существовать не может, поскольку электрон, вращающийся по её законам, неизбежно и очень скоро упадёт на ядро. Приходилось выбирать: либо электродинамика, либо планетарная модель атома.  Физики молча выбрали первое.  Молча, потому что нельзя было ни забыть, ни опровергнуть опыты Резерфорда.  Физика атома зашла в тупик.

     III.   Закрепление материала.

        - В чём заключается сущность модели Томсона?                                                                

        - Начертите и объясните схему опыта Резерфорда по рассеиванию ∝-частиц. Что наблюдаем в этом опыте?

       - Объясните причину рассеивания ∝-частиц атомами вещества?

       - В чём сущность планетарной модели атоиа?

    IV.  Повторение темы «Явление фотоэффекта».

1. Что такое квант света?
2. Чему равна постоянная Планка?
3. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.
4. Что такое красная граница фотоэффекта?

V. Решение задач по данной теме.

VI. Тест.

VII. Подведение итогов урока.

VIII. Запись домашнего задания. п.94 стр.290 повторить гл.9