Делимость электрического заряда. Электрон. Строение атомов
план-конспект урока по физике (8 класс) на тему

Басыров Ильсур Минниахметович

учитель физики

МБОУ "Излучинская ОСШУИОП №1"  

пгт. Излучинск, Нижневартовский район,

ХМАО-Югра, Тюменская область.

Урок физики в 8 классе на тему:

«Делимость  электрического заряда. Электрон.                           Строение атомов»

Цель урока: 

Образовательная: Убедить учащихся в делимости электрического заряда. Дать представление об электроне, как частице с наименьшим электрическим зарядом.  Познакомить учеников со строением атома, планетарной моделью атома по Томсону и Резерфорду.

Развивающая:  систематизировать и обобщить знания учащихся о понятии “электрический заряд”, “сила тяжести”;

развивать внимание и любознательность путём выполнения опытов при объяснении нового материала;

формировать умения объяснять окружающие явления, происходящие в природе.

Воспитательная:  вырабатывать устойчивое внимание при объяснении нового теоретического материала; развивать правильную речь, используя физические термины; достичь высокой активности и организации класса.

 Демонстрации:

1. Делимость электрического заряда.
2. Перенос заряда с заряженного электроскопа на незаряженный с помощью пробного шарика.
3. Планетарная модель атома по Резерфорду(1С: репетитор по физике) .
4. Таблица «Периодическая система химических элементов Менделеева».
5. Урок сопровождается презентацией «Электрон. Строение электрического заряда.»

План урока:

1. Организационный момент;
2. Повторение изученного материала;
3. Изучение нового материала;
4. Закрепление изученного материала;
5. Домашнее задание.

Ход урока:

1. Организационный момент.

Здравствуйте ребята! Сегодня у вас урок физики буду вести я. Меня зовут  Ильсур Минниахметович, я сегодня к вашим услугам. Думаю что мы с вами сработаемся! Меня не надо боятся и всех остальных тоже. В конце урока все по достоинству получат оценки. А как видно здесь только достойные собрались! Так что…  Все  давайте начнем работу.

2. Повторение изученного материала.

Повторим  материал, изученный на предыдущем уроке. Проведем краткую самостоятельную работу. Я вам раздам карточки, а вы в тетрадях для тестовых работ выполните следующие задания. У вас 3 минуты.

Вариант 1

1. Как взаимодействуют между собой тела, имеющие разноименные заряды? Приведите примеры.
2. Как взаимодействуют между собой две стеклянные палочки, натертые шелком?

Вариант  2

1. Можно ли при электризации трением зарядить только одно из соприкасающихся тел? Ответ обоснуйте.
2. Отрицательно заряженное тело притягивает подвешенный на нити шарик, а положительно заряженное тело - отталкивает. Можно ли утверждать, что шарик заряжен? Если да, то каков знак заряда?

III.        Изучение нового материала.

План изложения нового материала:

1. Делимость электрического заряда;
2. Электрон;
3. Модели атома, существовавшие до начала XIX в;
4. Опыты Резерфорда;
5. Ядерная модель атома Резерфорда.

На доске написать тему: Делимость электрического заряда. Электрон. Строение атома Презентация(Электрон. Строение электрического заряда.ppt)

1. Делимость электрического заряда.  Демонстрация опыта:  Возьмем  два  электроскоп,  один из которых зарядим эбонитовой палочкой потертой о шерсть,  соединим  проводником оба электроскопа.  

Демонстрируя опыт по переносу заряда с заряженного электроскопа на незаряженный,  вопрос классу:

-        Как вы думаете, можно ли электрический заряд делить бесконечно? (Выслушиваются предположения учащихся.)

Возникают  вопросы: как долго можно дробить первоначальный заряд?  Существует ли  предел  подобного деления? Школьные электрометры  - не очень чувствительные приборы. Довольно скоро их заряд настолько уменьшится, что электрометр перестанет его фиксировать. Чтобы ответить на эти вопросы нужно проводить более сложные и точные опыты. Их провели два физика: российский ученый Абрам Федорович  Иоффе и американский  ученый Роберт   Милликен.

Изучая действие электрического поля на мельчайшие заряженные пылинки цинка, которые можно было наблюдать только в микроскоп, установил очень важную закономерность: заряд пылинок изменялся только в целое число раз (в 2, 3, 4 и т. д.) от какого-то наименьшего его значения. Этот результат можно объяснить только так: к пылинке цинка присоединяется или от нее отделяется только наименьший заряд (или целое число таких зарядов).

Вопрос классу:

-        Так, могут ли тела или частицы иметь заряд в 1,5 раза больше или меньше наименьшего заряда?

2. Электрон.   Из этого опыта был сделан вывод о существовании в природе частицы, имеющей наименьший заряд, который более не делился. Эту частицу назвали электроном.

Электрон обладает массой и энергией. Масса электрона составляет 9,1 • 10-31 кг. Заряд принято обозначать буквой q. За единицу электрического заряда принят один кулон (обозначается 1 Кл).  Эта единица названа в честь французского физика Шарля Кулона открывший основной закон взаимодействия электрически заряженных тел.

Значение заряда электрона определил американский ученый Роберт Милликен. Он установил, что электрон имеет отрицательный заряд, равный 1,6* 10-19Кл.

Мы знаем, что все тела состоят из молекул, а молекулы из атомов. Значит, внутри атома находится электрон. Он ведь должен где - то находится!  А если внутри атома находится электрон, то какой заряд будет иметь  атом? Правильно отрицательный. Возможно ли такое???  А мы с вами установили, что имеется два рода заряда – отрицательный и положительный. И при этом одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются. Так если атом будет иметь отрицательный заряд, то, что будет? Правильно, все атомы будут отталкиваться друг от друга! Такого молекулярного строения не было!  А атом должен быть заряжен. Нет.  Так что вы думаете, только один электрон там сидит в нутрии атома? Правильно, нет! Каждому действию есть противодействие. Отрицательному заряду есть противодействие положительный заряд. И чему должен быть равен положительный заряд, чтобы итого атом был нейтральным, т. е.  не имел заряда? Правильно заряд положительной частицы должен быть равен +1,6*10-19Кл. А если так, то нас все устраивает! Правильно? А как интересно устроен атом?

3. Модели атома, существовавшие до начала XIX в. 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 лепешки».

Продолжала жить и теория «вихревого атома» лорда Кельвина, согласно которой атом устроен подобно кольцам дыма, выпускаемым изо рта опытного курильщика.

Но большинство физиков склонялись к мысли, что прав Дж. Дж. Томсон: атом - равномерно положительно заряженный шар диаметром 10-8 см, внутри которого плавают отрицательные электроны, размеры которых 10-11 см. Сам Томсон относился к своей модели без энтузиазма.

Джон Стоней еще в 1891. г. предполагал, что электроны движутся вокруг атома, подобно спутникам планет. Японский физик Хантаро Насаока в 1903 г. говорил, что атом представляет своего рода сложную астрономическую систему, подобно кольцу Сатурна.

Вопрос о строении атома изучали и русские физики: Петр Николаевич Лебедев и известный ученый-народник Николай Морозов.

Ни один из сторонников идеи планетарного атома не мог подтвердить опытом. Такой опыт в 1909 г. поставил Эрнест Резерфорд.

4.         Опыт Резерфорда. Английский физик Эрнест Резерфорд, исследуя
   излучение радиоактивных веществ, особое внимание уделил излучению,
   состоящему     из     положительно     заряженных     частиц,     называемых
   альфа - частицами. Он установил, что каждая а- частица, попадая на экран из сернистого цинка, вызывает вспышку света. Испытав рассеяние в золотой
   фольге, а - частицы ударялись, затем в экран и регистрировались с помощью
   микроскопа.

Согласно предложенной Томсоном модели атома, а- частицы должны были бы свободно проходить сквозь атомы золота и только отдельные а- частицы могли слегка отклоняться в электрическом поле электрона. Поэтому следовало ожидать, что пучок а- частиц при прохождении через тонкую фольгу слегка расплывется на небольшие углы. Такое рассеивание на малые углы действительно наблюдалось, но совершенно неожиданно оказалось, что примерно одна а- частица из 20 000, падающих на золотую фольгу толщиной всего лишь 4 • 10-5 см, возвращается назад в сторону источника.

Резерфорду понадобилось несколько лет, чтобы окончательно понять столь неожиданное рассеяние а- частиц на большие углы. Он пришел к выводу, что положительный заряд атома сосредоточен в очень малом объеме в центре атома, а не распределен по всему атому, как в модели Томсона.

5. Ядерная модель атома Резерфорда. Резерфорд предложил ядерную («планетарную») модель атома:

- атомы любого элемента состоят из положительно заряженной части, получившей название ядра;

- в состав ядра входят положительно заряженные элементарные частицы - протоны (позднее было установлено, что и нейтральные нейтроны)

-вокруг ядра вращаются электроны, образующие так называемую электронную оболочку.

IV           Закрепление изученного (презентация):

• Можно ли электрический заряд делить бесконечно? Имеет ли электрический заряд предел делимости?
• Как назвали частицу с самым малым зарядом? Что вы знаете о заряде и массе электрона?
• Какие частицы входят в состав ядра?
• Как образуются положительные и отрицательные ионы?
• Рассчитайте количество протонов, нейтронов и электронов в атоме натрия.
• От атома гелия отделился один электрон. Как называется оставшаяся частица? Каков ее заряд?
• Рассмотрение таблицы Менделеева. (Таблица Менделеева Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева.html)

     V          Домашнее задание

1. §29,30 учебника; ответить на вопросы к параграфу.

2. Упражнение 11  № 1,2.

Материал для учителя

Роберт Эндрус Милликен (1868-1953 гг.)

Предложение заняться преподаванием физики в подготовительной школе Огайо застало Милликена врасплох. С одной стороны, дополнительный заработок казался совсем не лишним, а с другой - его знания в области физики были весьма скудными. Тем не менее, предложение было принято, и с 1891 по 1893 гг. Милликен преподавал физику, восполняя пробелы в своих знаниях по учебникам. Абердинский колледж присудил ему за этот курс степень магистра, а конспекты занятий, посланные руководством в Королевский колледж, принесли Милликену стипендию, благодаря чему Роберт смог продолжить образование.

Одно лето он провел в Чикагском университете у Альберта Майкельсо-на, тонкого знатока физического эксперимента. После этого Милликен окончательно решил стать физиком. После защиты диссертации на соискание ученой степени доктора философии по физике Милликен отправился в Европу. После поездки в Америку Роберт стал ассистентом Майкельсона и работал в Чикагском университете. Именно тогда он создал для средних школ и колледжей первые американские учебники физики.

Вскоре Милликена захватила интереснейшая, но необычайно трудная задача по определению заряда электрона, открытого в 1897 г. английским физиком Джозефом Джоном Томсоном (1856-1940), который сумел найти только отношение заряда этой частицы к ее массе.

Построив мощную батарею для создания сильного электрического поля, Милликен разработал метод «заряженной капли». Ему удалось «подвесить» между обмотками конденсатора несколько капель масла и удержать их в течение 45 с до полного испарения.

В 1909 г. Милликен установил, что заряд капли равен одной и той же величине е - заряду электрона. За свои заслуги Милликен был удостоен Нобелевской премии.

Абрам Федорович Иоффе (1880-1960)

Трудно представить какого-либо ученого, который сыграл бы в организации отечественной науки роль более значительную, чем академик Иоффе. Он создал школу, соизмеримую с теми, которые в разные годы были созданы Н. Борном и Э. Резерфордом. Им было воспитано несколько поколений российских физиков XX века, среди которых такие светила, как П. Капица, И. Семенов, И. Курчатов, А. Александров. Вполне обоснованно его называли в официальных публикациях «отцом советской физики».

Абрам Федорович родился 29 октября 1880 года в городе Ромны Полтавской губернии. В 1897 году, закончив Роменское реальное училище, он поступает в Санкт-Петербургский технологический институт. Получив диплом инженера-технолога, юноша решает продолжить образование и в 1901 г. отправляется для приобретения опыта в постановке экспериментов к В. Рентгену в г. Мюнхен. Лаборатория Рентгена поразила его. Эксперименты, которые он там проводит, успешны, а результаты настолько впечатляющи, что Абрам Иоффе задерживается в Мюнхене до 1908 года, хотя первоначально планировал стажироваться в течение одного года. Средства к существованию дает ему работа ассистента на кафедре физики.

По возвращении на родину Абрам Иоффе начинает свой трудовой путь старшим лаборантом в Санкт-Петербургском политехническом институте. В течение девяти лет защищает сначала магистерскую, а затем и докторскую диссертацию. В 1913-1915 гг. молодой исследователь избирается профессором физики, параллельно с преподавательской работой в политехническом, периодически читает лекции в Горном институте по физике. Одновременно он ведет научную работу.

Именно под его руководством создается знаменитый Физико-технологический институт.

Большая часть российских физиков XX века, оставившая след в этой науке, прямо или косвенно, ученики Иоффе или ученики его учеников. Благодаря своей необычайной общительности и открытости Абрам Федорович находился в приятельских отношениях со многими мировыми светилами. Так, например, англичанин Д. Чедвик, впоследствии Нобелевский лауреат, открыв в 1932 году нейтрон, телеграфировал об этом Иоффе.

О своих многочисленных встречах с зарубежными коллегами Абрам Федорович написал прекрасные воспоминания, которые, к сожалению, были опубликованы уже после смерти.

Скончался академик,Иоффе 14 октября 1960 года. Герой Социалистического труда, орденоносец, почетный член Академии наук и физических обществ многих стран мира, Абрам Иоффе, прежде всего, был Учителем с большой буквы.

Эрнест Резерфорд

Эрнест родился 30 августа 1871 г. вблизи г. Нелсон (Новая Зеландия) в семье переселенца из Шотландии. Эрнест был четвертым из 12 детей. Мать работала сельской учительницей. Отец организовал деревообрабатывающее предприятие. Под руководством отца мальчик получил хорошую подготовку для работы в мастерской, что впоследствии помогало ему при конструировании и постройке научной аппаратуры. Окончив школу в Хавелоке, где в это время жила семья, он получил стипендию для продолжения образования в колледже Нелсон, куда поступил в 1887 г. В колледже на него оказали большое влияние его учителя: преподаватели физики, химии и математики.

Его магистерская работа касалась обнаружения высокочастотных волн.

В 1891 г., будучи студентом 2-го курса, Эрнест выступил в кружке с докладом «Эволюция элементов». Название доклада удивило всех слушателей. Он заявил, что все атомы - сложные вещества и построены из одних и тех же составных частей. Большинство участников кружка посчитало доклад лишенным здравого смысла. Но через 12 лет молодой ученый уже имел первые неопровержимые экспериментальные доказательства.

В 1903 г. его избирают членом Лондонского Королевского общества, а в 1907 г. Эрнест возвращается в Англию и занимает должность профессора кафедры физики Манчестерского университета. В университете Резерфорд вместе с Гейгером развернул работы по подсчету А-частиц с помощью сцинтилляционного метода. В 1908 г. Резерфорд становится Нобелевским лауреатом за исследование радиоактивных элементов.

С 1925-1930 гг. Эрнест Резерфорд - президент Королевского общества, а в 1931 г. получил титул барона и стал лордом. Школа Резерфорда становится самой большой в Манчестере.

В 1937 г. 19 октября умер Эрнест Резерфорд. Его смерть стала огромной утратой для науки.

«С уходом из жизни Эрнеста закончился путь одного из величайших людей, работавших в науке. Безграничный энтузиазм и неутомимое дерзание Резерфорда вели его от открытия к открытию», говорил про Эрнеста Н. Бор.