Урок по физике в 11 классе "Состав ядра. Ядерные силы"
Подписи к слайдам:
- Конищева Т.А.
- Урок по физике в 11 классе «Состав ядра. Ядерные силы»
- Конкретные представления о строении атома развивались по мере накопления физикой фактов о свойствах вещества. Открыли электрон, измерили его массу. Мысль об электронном строении атома, впервые высказанную В. Вебером в 1896 г., развил Х. Лоренц. Именно он создал электронную теорию:
- электроны входят в состав атома.
- Опираясь на эти открытия, Дж. Томсон в 1898 г. Предложил модель атома в виде положительно заряженного шара радиусом 10(-10) м, в котором плавают электроны, нейтрализующие положительный заряд (рис. 1)
- положительно заряженный атом
- электроны
- Рис. 1
- Экспериментальная проверка модели атома Томсона была осуществлена в 1911 г. английским физиком Э. Резерфордом (рис. 2)
- Рис.2
- Пропуская пучок Альфа- частиц через тонкую золотую фольгу, Э. Резерфорд обнаружил, что какая-то часть частиц отклоняется на довольно значительный угол от своего первоначального направления, а небольшая часть – отражается от фольги. Но согласно модели атома Томсона, частицы могли отклоняться только на углы около 20 (рис.3)
- Резерфорд показал, что модель Томсона находится в противоречии с его опытами. Обобщая результаты своих опытов.
- Резерфорд предложил ядерную ( планетарную) модель строения атома (рис.4)
- Атом имеет ядро, размеры которого малы по сравнению с размерами самого атома (рис. 5)
- В ядре сконцентрирована почти вся масса атома.
- Отрицательный заряд всех электронов распределен по всему объему атома.
- Рис.3
- Рис. 5
- Рис.4
- Открытие нейтрона
- Идея о существовании тяжелой нейтральной частицы казалась Резерфорду настолько привлекательной, что он незамедлительно предложил группе своих учеников во главе с Дж. Чедвиком заняться поиском такой частицы.
- Через 12 лет в 1932 г. Чедвик экспериментально исследовал излучение, возникающее при облучении бериллия? -частицами, и обнаружил, что это излучение представляет собой поток нейтральных частиц с массой, примерно равной массе протона. Так был открыт нейтрон. На рис.6 приведена упрощенная схема установки для обнаружения нейтронов.
- Рис.6
- Нейтрон – это элементарная частица.
- Это не протон -электронная пара, как первоначально предполагал Резерфорд.
- По современным измерениям, масса нейтрона mn = 1,67493·10–27 кг = 1,008665 а.е.м.
- В энергетических единицах масса нейтрона равна 939,56563 МэВ.
- Масса нейтрона приблизительно на две электронные массы превосходит массу протона.
- Протон-нейтронная модель ядра
- Сразу же после открытия нейтрона российский ученый Д. Д. Иваненко и немецкий физик В. Гейзенберг выдвинули гипотезу о протонно-нейтронном строении атомных ядер, которая полностью подтвердилась последующими исследованиями (рис. 7)
- По современным измерениям, положительный заряд протона в точности равен элементарному заряду e = 1,60217733·10–19 Кл,
- то есть равен по модулю отрицательному заряду электрона. В настоящее время равенство зарядов протона и электрона проверено с точностью 10–22. Такое совпадение зарядов двух непохожих друг на друга частиц вызывает удивление и остается одной из фундаментальных загадок современной физики.
- Масса протона, по современным измерениям, равна mp = 1,67262·10-27 кг.
- Протоны и нейтроны в ядре
- принято называть нуклонами.
- Рис. 7
- Ядро атома состоит из нуклонов,
- которые подразделяются на протоны и нейтроны.
- Символическое обозначение ядра атома
- А - число нуклонов, т.е. протонов + нейтронов (или атомная масса) Z - число протонов (равно числу электронов) N - число нейтронов (или атомный номер)
- N = A - Z
- Для того, чтобы атомные ядра были устойчивыми, протоны и нейтроны должны удерживаться внутри ядер огромными силами, во много раз превосходящими силы кулоновского отталкивания протонов. Силы, удерживающие нуклоны в ядре, называются ядерными ( рис.8)
- Особенности ядерных сил:
- Ядерные силы примерно в 100 раз превосходят электростатические силы и на десятки порядков превосходят силы гравитационного взаимодействия нуклонов.
- 2. Важной особенностью ядерных сил является их короткодействующий характер. Ядерные силы заметно проявляются, как показали опыты Резерфорда по рассеянию
- a-частиц, лишь на расстояниях порядка размеров ядра (10–14–10–15 м). Ядерные силы очень быстро спадают с расстоянием. Радиус их действия порядка 0,000 000 000 000 001 метра.
- Для этой сверхмалой длины, характеризующей размеры атомных ядер, ввели специальное обозначение Фм (в честь итальянского физика Э. Ферми, 1901-1954)
- Все ядра имеют размеры нескольких Ферми.
- Радиус ядерных сил равен размеру нуклона, поэтому ядра – концентрация и очень плотной материи. Возможно, самой плотной в земных условиях.
- Ядерные силы - сильные взаимодействия.
- На больших расстояниях проявляется действие сравнительно медленно убывающих кулоновских сил.
- На основании опытных данных можно заключить, что протоны и нейтроны в ядре ведут себя одинаково в отношении сильного взаимодействия, т. е. ядерные силы не зависят от наличия или отсутствия у частиц электрического заряда.
- ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ
- силы притяжения;
- действуют между всеми нуклонами в ядре;
- короткодействующие.
- .
- Рис.8
- Рис. 9
- Сколько нуклонов, протонов и нейтронов содержится в ядрах следующих элементов:
- 11 Na23
- A = 23 N = 23 – 11 = 12 Z = 11
- 11Na21
- A = 21 N = 21 – 11 = 9 Z = 11
- 4B 9
- A = 9 N = 9 – 4 = 5 Z = 4
- Самостоятельно: 8O16 3Li7 6C12 7N14 9F19 13Al27 92U235 82Pb207
- 2. Чем отличаются следующие элементы:
- 8О17 и 8О16 92U235 и 92U239
- Домашнее задание:
- п. 105 упр. 14 (4)
