Моделі атома та атомного ядра. Ядерні сили. Ізотопи
👩🏫Методичні акценти для вчителя • План проведення уроку на 45 хвНУШ▼
🎯 Очікувані результати навчання (НУШ):
Формування предметних компетентностей за темою «Моделі атома та атомного ядра. Ядерні сили. Ізотопи», розвиток критичного мислення, вміння аналізувати причинно-наслідкові зв'язки та застосовувати набуті знання на практиці.
💬 Провокативне питання для старту:
Використайте блок «Гачок (Hook)» нижче для 2-хвилинної розминки з класом перед поясненням нового матеріалу.
⏱️ Рекомендований таймінг 45-хвилинного уроку:
Тема: Розділ 5. Будова атома та атомного ядра • с. 234. Моделі атома та атомного ядра. Ядерні сили. Ізотопи. Д/з: опрацювати матеріал уроку та завдання «У зошит» на платформі EZZ-SCHOOL BOOKS.
⚡ Фронтальне бліц-опитування класу на початку уроку (2 хв):
- Що є ключовим поняттям теми «Моделі атома та атомного ядра. Ядерні сили. Ізотопи» і чому воно важливе?
- Де у повсякденному житті, науці чи IT ми стикаємося з цим явищем/алгоритмом?
- Яка найпоширеніша помилка виникає під час першого знайомства з матеріалом?
🏠 Диференційоване домашнє завдання:
- Базовий рівень (обов'язковий): опрацювати конспект і блок «У зошит».
- Достатній рівень: скласти власну шпаргалку та пройти MiniCheck.
- Високий / STEM: виконати симуляцію у лабораторії та скласти BossQuiz на 100 XP.
📊 Критерії формувального оцінювання:
Твоя місія на цей урок
Натискай на цілі у міру їх опанування:
- 1Зрозуміти дослід Ернеста Резерфорда з розсіяння α-частинок на золотій фользі.Опанувати ➔
- 2Опанувати планетарну модель атома та протонно-нейтронну будову ядра.Опанувати ➔
- 3Навчитися визначати масове число A, зарядове число Z та число нейтронів N = A - Z.Опанувати ➔
- 4З'ясувати поняття нукліда, ізотопів та ознаки могутніх ядерних сил (сильної взаємодії).Опанувати ➔
🔬 Чому ядро схоже на мураху на стадіоні, але тримає всю масу атома?
Якщо уявити атом розміром із величний футбольний стадіон, то його позитивно заряджене ядро буде розміром лише з крихітну мураху в центрі газону! Але саме в цій «мурасі» зосереджено понад 99,9% усієї маси атома. Що ж утримує позитивні протони разом у такій мізерній точці всупереч колосальному кулонівському відштовхуванню?
1. Дослід Резерфорда (1911 р.) та планетарна модель атома
На початку XX століття панувала модель атома Томсона («пудинг з родзинками»): позитивний заряд рівномірно заповнює об'єм сфери, всередині якої плавають електрони.
У 1911 році Ернест Резерфорд разом з учнями Гейгером і Марсденом провів фундаментальний експеримент: бомбардував найтоншу золоту фольгу (завтовшки лише 400 атомів) швидкими важкими позитивними α-частинками (ядрами гелію).
Парадоксальний результат досліду:
Близько 99,99% α-частинок пролетіли крізь фольгу практично без відхилень. Проте 1 з 10 000 частинок відхилилася на кути, більші за 90°, або навіть відскочила назад! Резерфорд вигукнув: «Це було так само неймовірно, ніби ви вистрілили 15-дюймовим снарядом у цигарковий папір, а він відскочив і вдарив у вас!».
Висновки Резерфорда:
1. Атом майже повністю «порожній».
2. У центрі атома міститься крихітне, але надзвичайно масивне позитивне атомне ядро, в якому сконцентровано понад 99,95% усієї маси атома!
3. Розмір атома становить 10⁻¹⁰ м, а розмір ядра — лише 10⁻¹⁵ м (у 100 000 разів менше!).
2. Протонно-нейтронна модель ядра та ізотопи
У 1932 році після відкриття Джеймсом Чедвіком нейтрона фізик Д. Іваненко та В. Гейзенберг сформулювали сучасну протонно-нейтронну модель ядра:
Позначення нукліда:
_Z^A X
- Протони (p): заряд +e, маса 1,6726 · 10⁻²⁷ кг ≈ 1 а.о.м.;
- Нейтрони (n): заряд 0, маса 1,6749 · 10⁻²⁷ кг ≈ 1 а.о.м.;
- Z (протонне число / зарядове число): кількість протонів у ядрі (дорівнює номеру в таблиці Менделєєва);
- N: кількість нейтронів у ядрі;
- A = Z + N (масове число): загальна кількість нуклонів у ядрі.
Ізотопи — це різновиди атомів одного й того самого хімічного елемента, ядра яких містять однакову кількість протонів (Z), але різну кількість нейтронів (N) (наприклад, ізотопи водню: звичайний протій ^1_1 H, важкий дейтерій ^2_1 H та радіоактивний тритій ^3_1 H).
3. Ядерні сили — найпотужніша взаємодія у Всесвіті
Як ядра взагалі існують, якщо однойменно заряджені протони на відстанях 10⁻¹⁵ м відштовхуються кулонівськими силами з шаленою силою понад 200 Ньютонів?
Властивості ядерних сил (сильна взаємодія):
- Колосальна міць: у 100–1000 разів перевищують сили електричного відштовхування протонів;
- Короткодіючий характер: діють лише на відстанях порядку розміру нуклона (r ≈ 10⁻¹⁵ м = 1 фм). Якщо розсунути нуклони хоча б на 10⁻¹⁴ м, ядерні сили спадають практично до нуля;
- Зарядова незалежність: сила тяжіння між двома протонами, двома нейтронами або протоном і нейтроном абсолютно однакова (p-p = n-n = p-n);
- Властивість насичення: кожен нуклон взаємодіє лише з кількома найближчими сусідами.
Скільки протонів і скільки нейтронів міститься в ядрі ізотопу Урану-235 (зарядове число Z = 92)?
Шпаргалка до § 30: Моделі атома та атомного ядра. Ядерні сили. Ізотопи
Усе найважливіше для повторення перед уроком або самостійною роботою
🎯 Дослід Резерфорда
Розсіяння α-частинок на золотій фользі довело існування масивного позитивного ядра.
⚛️ Формула ядра
A = Z + N, де A — масове число, Z — протони (заряд ядра +Ze), N — нейтрони.
🧬 Ізотопи
Атоми одного елемента з однаковим Z, але різною кількістю нейтронів N (різне A).
🧲 Ядерні сили
Найпотужніші короткодіючі сили (~10⁻¹⁵ м), зарядово незалежні, утримують нуклони разом.
Самоперевірка (картки знань)
Натискай для перевороту (або Пробіл / ◀ ▶ на клавіатурі)
У зошит (за підручником)
Вправи з підручника «Фізика 9 клас (Бар'яхтар, Довгий та ін., Ранок 2026)», § 30, с. 234. Виконуй у робочий зошит або за комп'ютером за вказівкою вчителя:
Визначення складу ядра нукліда
💡 Підказка від нас: Для Аргону ⁴⁰₁₈Ar: протонів Z = 18, нейтронів N = 40 - 18 = 22.
Порівняння ядер ізотопів Урану
💡 Підказка від нас: У ²³⁸U і ²³⁵U однаково протонів (92), але різна кількість нейтронів: 146 і 143 відповідно.
Розрахунок частинок у нейтральному атомі
💡 Підказка від нас: Якщо в ядрі Бору 5 протонів, то в нейтральному атомі 5 електронів; нуклонів A = 5 + 6 = 11.
Робота з таблицею хімічних елементів
💡 Підказка від нас: Серед Ca (20), Cu (29), Ge (32), Sb (51), P (15) найбільше електронів має Стибій Sb (51 електрон).
Бос-тест до § 30: Моделі атома та атомного ядра. Ядерні сили. Ізотопи
Питання 1 з 4 • Завдай удару по босу теми