Конспект урока для 9 класса «Открытие нейтрона. Состав атомного ядра. Массовое число. Изотопы»

Проект открытого урока

«Открытие нейтрона. Состав атомного ядра. Массовое число. Изотопы»

Цель:

• Формирование понятий о массовом и зарядовом числах, об основных законах сохранения в ядерной физике. Рассмотреть открытие нейтрона, что такое изотопы.

• Продолжить развивать умения выделять главное, сравнивать, сопоставлять, обобщать, анализировать, делать вывод, умение применять полученные знания в конкретной ситуации.

• Содействовать формированию мировоззренческих идей о неисчерпаемости материи и познании.

Тип урока: комбинированный урок.

Оборудование: Периодическая система Менделеева, тест ( Например: , .

1. Искусственные превращения ядер.

Реакция превращения одного ядра в другое в лабораторных условиях была впервые осуществлена Резерфордом в 1919 году. Он обнаружил, что для разрушения или превращения ядра нужна большая энергия. Наиболее подходящими снарядами, обладающими достаточной для разрушения ядра энергией, были α-частицы.

Первым ядром, подвергшимся искусственному превращению, было ядро азота. В результате бомбардировки α-частицами ядро азота превращается в ядро изотопа кислорода с испусканием протонов – ядер атомов водорода.  Ядра элементов, размещающихся в конце таблицы Менделеева, не испытывали таких превращений. Причина в том, что из-за их большого электрического заряда α-частицы отталкивались, не вступая во взаимодействие.

В 1920 г. Резерфорд высказал предположение, что должна существовать частица массой, равной массе протона, но не имеющая электрический заряд. Обнаружить такую частицу Резерфорду не удалось. Спустя 10 лет немецкие ученые Боте и Беккер заметили, что при бомбардировке α-частицами бериллия возникают какие-то лучи огромной проникающей способности: они проходили сквозь толстые слои свинца, почти не ослабляясь. Ученые решили, что обнаружили очень жесткое γ-излучение.

В 1932 году Фредерик и Ирен Жолио – Кюри решили изучить это излучение и обнаружили, что неон почти не ионизирует воздух, через который проходит.

В 1932 г. английский ученый Джеймс Чедвик выдвинул гипотезу, согласно которой в этих экспериментах вылетали не γ-кванты, а другие нейтральные частицы, близкие по размеру и массе к протонам. Эти частицы он назвал нейтронами. За открытие этой частицы Чедвик в 1935 году получил Нобелевскую премию.

 При прохождении через вещество нейтроны не теряют энергию на ионизацию атомов вещества. Этим объясняется их огромная проникающая способность. По этой причине нельзя непосредственно обнаружить нейтроны в камере Вильсона. Однако если нейтрон столкнётся с ядром атома, например протоном, то последний получит при этом большую кинетическую энергию, а значит, способность ионизовать атомы. Таким образом, нейтрон и был обнаружен.

Свойства нейтрона:

1. нестабильная частица.

2. отсутствует заряд.

3. масса приблизительно равна 1840 массам электрона.

4. не ионизирует воздух.

5. достаточно тяжел для расщепления ядер.

2. Строение ядра атома.

1932 г. — Иваненко и Гейзенберг предположили протонно- нейтронную модель ядра атома. Согласно этой модели любое атомное ядро состоит из протонов и нейтронов, связанных между собой ядерными силами. Число протонов в ядре равно зарядовому числу Z. Суммарное число протонов и нейтронов называют массовым числом А=Z + N, где N — число нейтронов.

3. Изотопы.

 Изучение радиоактивности показало, что в природе встречаются атомные ядра с одинаковыми зарядами, но с различными массовыми числами. Содди предложил назвать такие ядра изотопами.

Свойства изотопов:

1. Одинаковые химические свойства.

2. Разные физические свойства.

3. Имеются у всех химических элементов

4. Получают в атомных реакторах и на ускорителях.

Применение радиоактивных изотопов:

А) исследование обмена веществ, кровообращения.
Б) лечение базедовой болезни, раковых заболеваний.

III. ЗАКРЕПЛЕНИЕ МАТЕРИАЛА. РАБОТА В ГРУППАХ.

Группа 1.

1. Сколько протонов и нейтронов содержат ядра лития ⁶₃Li, меди ⁶⁴₂₉Cu, серебра ¹⁰⁸₄₇Ag, свинца ²⁰⁷₈₂Pb?

2. Являются ли ядра с индексами ⁴⁰₁₈ и ⁴⁰₂₀ ядрами изотопов одного и того же элемента?

Группа 2.

1. Определите, сколько протонов и нейтронов содержат ядра гелия ⁴₂Не, кислорода ¹⁶₈0, селена ⁷⁹₃₄Se, ртути ²⁰⁰₈₀Hg?

2. Доля каких нуклонов в ядрах элементов возрастает с увеличением зарядового числа?

Группа 3.

1. Ядро радона ²²⁰₈₆Rn испустило α-частицу. В ядро какого элемента превратилось ядро радона?

2. Написать реакции α-распада урана ²³⁸₉₂U и β-распада свинца ²⁰⁹₈₂Pb

Группа 4.

1. Ядро какого элемента образовалось из ядра изотопа кобальта ⁶⁰₂₇Со после испускания β-частицы?

2. Какой изотоп образуется из урана ²³⁸₉₂U после двух β-распадов и одного α-распада?

IV. ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ.

На основании сказанного по новой теме сегодня, можно повести итог:

1. Что сегодня нового изучили?

2. Какие новые термины мы изучили?

3. Как обозначаются и находятся зарядовое и массовое числа?

4. Какие вещества называют изотопами?

V. В дневниках записываем домашнее задание.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1.

«Строение атома. Радиоактивность».

Вариант 1.

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

А. α-частица — отрицательный, β-частица — положительный.
Б. α- и β-частицы — положительный.
В. α-частица — положительный, β-частица — отрицательный.

2. На рисунке 1 излучение радиоактивного вещества исследуется в магнитном поле. Какие лучи отклоняются вправо?

А. α-лучи. Б. β-лучи. В. γ-лучи.

Рисунок 1.

3. α-излучение — это:

А. Поток электронов. Б. Поток ядер атомов гелия.
В. Излучение квантов энергии.

4. Какие частицы излучаются при указанном процессе распада:
+?

А. Ядро гелия. Б. Электрон. В. Ядро гелия и электрон.

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

А. Ядра атомов. Б. Электронные оболочки. В. Кристаллы.

«Строение атома. Радиоактивность».

Вариант 2.

1. Какой заряд имеют β-частица, γ-излучение?
А. β-частица — положительный, γ-излучение — отрицательный.
Б. β-частица — отрицательный, γ-излучение не имеет заряда.
В. β-частица и γ-излучение — отрицательный.

2. На рисунке 1 излучение радиоактивного вещества исследуется в магнитном поле. Какие лучи отклоняются влево?

А. α-лучи. Б. β-лучи. В. γ-излучение.

3. β-излучение — это:

А. β-излучение квантов энергии.
Б. Поток ядер атомов гелия.
В. Поток электронов.

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-излучение. В. β-излучение.