Дистанционное обучение

Физика. 9 класс. 24.04.20

Тема урока. Ядерные силы. Энергия связи. Дефект масс.

Тип урока. Изучение нового материала и первичное закрепление.

Цель урока. Обобщить, систематизировать и углубить знания учащихся о строении атомного ядра, знакомство учащихся  с понятием о ядерных силах, с энергией связи

  и дефектом масс. Первичное применение новых знаний для решения задач.

1. Повторение изученного материала.

Выполните тест (в каждом вопросе один ответ)- самопроверка!

1. Что представляет собой бета-частица ?

А. Электрон Б. Полностью ионизованный атом гелия В. Один из видов

электромагнитного излучения.

2. Какой заряд имеет атом, согласно планетарной модели атома Резерфорда ?

А. Атом электрически нейтрален Б. Отрицательный В. Положительный

3. Определите, сколько электронов имеет атом железа ⁵⁶₂₆Fе ?

А. 56 Б. 30 В. 26 Г. 82

4. С помощью опытов Резерфорд установил, что …

А. Положительный заряд распределен равномерно по всему объему атома

Б. Положительный заряд сосредоточен в центре атома и занимает очень малый объем

В. Состав атома входят электроны

Г. Атом не имеет внутренней структуры

5. Для регистрации каких частиц в основном используется счетчик Гейгера ?

А. Альфа-частиц Б. Бета-частиц В. Протонов

6. Чему равен заряд ядра атома стронция ⁸⁸₃₈Sr ?

А. 88 Б. 38 В. 50 Г. 126

7 . На рисунке изображены схемы четырех атомов. Черные точки – электроны. Какая схема соответствует атому ⁷₃Li ?

Выполните проверку ответов самостоятельно.

Что представляют собой α-лучи? (α-лучи – это поток частиц, представляющих собой ядра атома гелия.)
Что представляют собой β-лучи? (β-лучи – это поток электронов, скорость которых близка к скорости света в вакууме.)
Что представляет собой γ-излучение? (γ-излучение – это электромагнитное излучение, частота которого превышает частоты рентгеновского излучения.)

В 1899 г Эрнест Резерфорд обнаружил неоднородность излучения. Исследуя излучение радия в магнитном поле, он обнаружил, что поток радиоактивного излучения имеет сложную структуру: состоит из трех самостоятельных потоков, названных α-, β- и γ-лучами. При дальнейших исследованиях оказалось, что α-лучи представляют из себя потоки ядер атомов гелия, β-лучи – потоки быстрых электронов, а γ-лучи есть электромагнитные волны с малой длиной волны.

Превращение атомных ядер часто сопровождается испусканием α-, β-лучей. Если одним из продуктов радиоактивного превращения является ядро атома гелия, то такую реакцию называют α-распадом, если же – электрон, то β-распадом.

Эти два распада подчиняются правилам смещения, которые впервые сформулировал английский ученый Ф.Содди. Давайте посмотрим, как выглядят эти реакции.

1. При α-распаде ядро теряет положительный заряд 2e и его масса убывает на 4 а.е.м. В результате α-распада элемент смещается на две клетки к началу периодической системы Менделеева:

2. При β-распаде из ядра вылетает электрон, что увеличивает заряд ядра на 1е, масса же остается почти неизменной. В результате β-распада элемент смещается на одну клетку к концу периодической таблицы Менделеева.

Кроме альфа- и бета-распадов радиоактивность сопровождается гамма-излучением. При этом из ядра вылетает фотон.

3. γ-излучение – не сопровождается изменением заряда; масса же ядра меняется ничтожно мало.

2. Изучение нового материала.

Изучаемый новый материал вы можете посмотреть, перейдя по ссылке 1 (можете посмотреть все, если позволяет время )

https://infourok.ru/videouroki/551

ИЛИ по учебнику §57(новые) §72,73 (старые)

ИЛИ прочитать материал ниже:

Гипотеза о том, что атомные ядра состоят из протонов и нейтро­нов, подтверждалась 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 положительно 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.

Свойства ядерных сил:

- являются только силами притяжения;

- во много раз больше кулоновских сил;

- не зависят от наличия заряда;

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

- взаимодействуют с ограниченным числом нуклонов;

- не являются центральными.

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 необхо­дима 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 сгорания 1,5-2 вагонов каменного угля.

Наиболее простой путь нахождения этой энергии основан на применении закона о взаимосвязи массы и энергии: Е =тс².

Масса покоя ядра М_я всегда меньше суммы масс покоя слагаю­щих его протонов и нейтронов:

т. е. существует дефект масс.

Энергия связи ядра: Е_СВ = тс² = (z_m +N_m  -М_я\с.)

Начинаем работать в тетради. Запишите тему урока, дату, ФИ под датой.

3. Напишите конспект по учебнику §57(новые) §72,73 (старые), ответив на вопросы 1-4 или спишите ОК-9.31

1)Что называется энергией связи ядра?

2) Запишите формулу для определения дефекта массы ядра.

3)Запишите формулу для расчета энергии связи.

4) Какие силы называются ядерными?

Запишите примеры решения задач в тетрадь( без пояснений).

Задача 1. Вычислите дефект масс ядра кислорода ¹⁷ ₈ О.

Дано: Решение:

¹⁷ ₈ О Дефект массы ядра равен:

m_p = 1,6724 ∙10^-27 кг . ∆m = Zm_p + ( А- Z) m_n - М_я

m_n = 1,6748 ∙10^-27 кг из символической записи элемента ¹⁷ ₈ О следует,

М_я = 28,2282 ∙10^-27 кг что А = 17 и Z =8, т.е в состав ядра кислорода

---------------------------- входит 8 протонов и 9 нейтронов: N = A- Z =17 -8=9

∆m =? Тогда выражение для дефекта масс

можно записать:

∆m = (8 ∙1,6724 + 9 ∙ 1,6748 – 28,2282) ∙ 10^-27 = 1,656 ∙10^-28 кг

Ответ: ∆m = 1,656 ∙10^-28 кг

Задача 2

Найти энергию связи изотопа лития ⁷ ₃ Li .

Дано: ⁷ ₃ Li . Решение:

m_p = 1,6724 ∙10^-27 кг Энергия связи ядра Е_св = ∆mс² , где ∆m -дефект

m_n = 1,6748 ∙10^-27 кг массы ядра: . ∆m = Zm_p + ( А- Z) m_n - М_я

М_я = 11,6475 ∙10^-27 кг Отсюда Е_св ={ Zm_p + ( А- Z) m_n - М_я }∙с²

с = 3 ∙10⁸ м/с из символической записи изотопа лития ⁷ ₃ Li ,

----------------------------- видим, что А = 7 и Z =3, т.е в ядре изотопа лития

Е_св = ? 7 нуклонов, из них 3 протона и 4 нейтрона (N =А – Z)

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

Е_св ={ Zm_p + ( А- Z) m_n - М_я }∙с²

Е_св ={3∙1,6724∙10^-27 + 4∙ 1,6748 ∙10^-27 - 11,6475 ∙10^-27 }∙ (3∙10⁸ )² =

5,58∙10^-13 Дж

Ответ: Е_св = 5,58∙10^-13 Дж

4) Решите задачи( при решении задач используем таблицу Менделеева)

1. Для атома цинка определите число нуклонов , протонов, нейтронов и электронов.

2. Запишите реакцию альфа-распада плутония ₉₄²³⁰Pu.

3. Запишите реакцию бета-распада изотопа свинца ₈₂²⁰⁹Pb.

4. Вычислите дефект масс и энергию связи ядра олова( по образцу пример 1,2)

Контроль: п.3 и п.4.

Критерии. Выполнен пункт 3 – оценка 3

Выполнен пункт 3 и задачи п.4(1-3) - оценка 4

Выполнено все задание - оценка 5.

Выполнить работу до 27.04.20. Передать фото или скан работы на почту вашего класса. Подписать файлы физика_фамилия_ 24.04.20