- •Ответы на вопросы к госу по мпф
- •1. Методические особенности изучения темы «Давление твердых тел, жидкостей и газов»
- •2. Методика изучения темы «Первоначальные сведения о строении вещества» в 7 классе.
- •3. Научно-методический анализ и методика формирования понятий тема: «Тепловые явления» в 8 классе.
- •3.2. Внутренняя энергия тел и способы ее измерения
- •4. Методические особенности изучения темы: «Электрические явления» в 8 классе.
- •5. Методика изучения темы «Световые явления» в 8 классе.
- •6. Методические особенности изучения «Волновой оптики».
- •7. Анализ и изучение основных понятий кинематики (анализ методических подходов в описании движения в механике, методика введения основных понятий кинематики).
- •8. Анализ и изучение основ кинематики (изучение видов движения и уравнений движения, идея относительности в кинематике).
- •9. Методика изучения основных понятий и законов динамики (Первый закон Ньютона, масса).
- •10. Методика изучения основных понятий и законов кинематики (Сила, Второй и Третий законы Ньютона).
- •11. Анализ и методика изучения законов сохранения в механике (закон сохранения импульса и энергии).
- •12. Научно методический анализ понятий «Работа» и «Энергия».
- •13. Методика изучения темы «Механические колебания и волны»
- •14. Методика изучения главы «Основы мкт вещества»
- •15. Методика изучения газовых законов.
- •16. Научно методический анализ основных понятий раздела электродинамика (Электрический заряд, электрическое поле).
- •17. Научно методический анализ основных понятий раздела электродинамики (Потенциал, разность потенциалов, отношение между напряженностью поля и разностью потенциалов).
- •18. Методика изучения главы «Магнитное поле».
- •19. Методика изучения под темы «Законы постоянного тока» в 10 классе.
- •20. Электромагнитные волны и методика их изучения.
- •21. Методика изучения вопроса о световых квантах (Внешний фотоэффект, эффект Комптона,. Фотон).
- •22. Методика изучения вопроса о световых квантах (законы фотоэффекта, двойственность свойств света).
- •23. Методика изучения строения атома в курсе физики средней школы (явление радиоактивности, опыт Резерфорда).
- •24. Методика изучения строения атома в курсе средней школы. (Квантовые постулаты Бора, линейчатые спектры, волновые свойства частиц).
- •25. Методика изучения главы: "Физика атомного ядра" (Состав ядра атома, энергетические связи атомных ядер, ядерные силы).
- •26. Методика изучения главы "Физические основы атомной энергетики"
23. Методика изучения строения атома в курсе физики средней школы (явление радиоактивности, опыт Резерфорда).
Изучение строения атома начинается обычно с опыта Резерфорда и планетарной
модели атома. Однако, учащиеся к этому времени еще не знают ничего о
радиоактивности, поэтому в начале необходимо ознакомить школьников с видами
радиоактивного излучения.
Начать изучение строения атома с явления радиоактивности целесообразно, т.к.
радиоактивность - явление свидетельствующее о сложной структуре атома и
дающее мощный толчок развитию атомной физики.
Рассказывая о радиоактивности, учащиеся знакомятся с основными видами
радиоактивных излучений:
.
Более подробно останавливаются на свойствах альфа частиц. Альфа частица
представляет собой дважды ионизированные атомы гелия, их масса 4,002 а.е.м.,
или 6,6 10-27кг., т.е. в 8 тысяч раз больше массы электрона, заряд
альфа частицы равен 2 зарядам электрона. Скорость при радиоактивном распаде
достигает 2 107м/с.
Желательно предложить школьникам оценить кинетическую энергию альфа частицы и
сравнить ее со средней кинетической энергией молекул при нормальной
температуре. (больше в 108 раз).
Именно поэтому альфа частицы представляют собой естественные "снаряды" для
изучения структуры вещества.
Первая модель атома предложенная Томсоном в 1903 году имеет сейчас лишь
историческое значение. От нее логически переходят к опыту Резерфорда.
При описании результатов опыта Резерфорда главное внимание надо уделять тому
факту, что некоторое (малое) количество альфа частиц отклоняется от большинства
на угол до 1800. Этот результат имел решающее значение для создания
планетарной модели атома. Т.к. он оказался несовместимым с моделью Томсона:
положительный заряд, распределенный по всему объему атома не может обеспечить
силу необходимую для отклонения альфа частиц на такие большие углы.
Желательно дать учащимся почувствовать как анализ результатов опыта служит
основой для высказывания определенных теоретических предсказаний о структуре
атома.
С этой целью можно решить, например, задачу "Сколько атомов встретит на своем
пути альфа частица, пролетая через тонкую фольгу толщиной 1 мкм". Т.к. в этом
случае интерес представляет порядок величины, а не ее точное значение, то
ограничиваются диаметром атома 10-10м, поэтому число атомов, будет
порядка 104. Т.к. атомы золота расположены близко друг к другу (10
-10м), т.е. доказано, что многие альфа частицы пролетят не взаимодействуя
с ними, следовательно, атом не является сплошным, модель Томсона не
подтверждается.
Результаты опыта Резерфорда позволили сделать вывод, что масса ядра
действительно велика и определяется приблизительно радиусом ядра.
Чтобы альфа частица могла повернуть назад, ее скорость у поверхности
положительно заряженной сферы должна стать равной нулю, поэтому полная энергия
равна потенциальной энергии взаимодействия, т.е.
. Это уравнение позволило оценить величину положительного заряда атома при
условии, что R=10-8см.
Расчет дает следующий результат Q/e=400000, т.е. заряд ядра в 400000 раз
больше заряда электрона.
Важно отметить, что положительный заряд атома был впервые измерен именно в
опытах по рассеянию альфа частиц. Английский физик Чедвик показал, что для
ряда элементов он приблизительно равен половине атомной массы. Отсюда
возникает гипотеза, что величина заряда ядра равна порядковому номеру
элемента в системе Менделеева, что в 1918 году было подтверждено Мозли,
который с большой точностью измерил заряд ядра для многих атомов.
При описании планетарной модели атома надо обратить внимание на
несовместимость такой модели с законами механики и электродинамики. Во первых
длительное движение электронов по замкнутой траектории вокруг ядра с точки
зрения электродинамики Максвелла невозможно, т.к. из-за потери энергии на
излучение электрон тормозится и должен скоро упасть на ядро, однако атом
исключительно устойчив. Во вторых в следствии непрерывной потери энергии и
значения непрерывного изменения скорости электрона атом должен излучать
непрерывный спектр. Однако атомы излучают линейчатые спектры. В третьих атом
излучает свет не все время, а лишь при определенных условиях (прохождение
через газы, нагретые до высокой температуры).