Imię i nazwisko autora:

Tomasz Cap

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Jądro atomowe

Grupa docelowa:

III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres podstawowy i rozszerzony

Podstawa programowa:

Cele kształcenia – wymagania ogólne
I. Wykorzystanie pojęć i wielkości fizycznych do opisu zjawisk oraz wskazywanie ich przykładów w otaczającej rzeczywistości.
II. Rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem praw i zależności fizycznych.
Zakres podstawowy 
Treści nauczania – wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
14) przeprowadza obliczenia i zapisuje wynik zgodnie z zasadami zaokrąglania oraz zachowaniem liczby cyfr znaczących wynikającej z dokładności pomiaru lub z danych;
XI. Fizyka jądrowa. Uczeń:
1) posługuje się pojęciami pierwiastek, jądro atomowe, izotop, proton, neutron, elektron do opisu składu materii; opisuje skład jądra atomowego na podstawie liczb masowej i atomowej.
Zakres rozszerzony
Treści nauczania – wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
16) przeprowadza obliczenia i zapisuje wynik zgodnie z zasadami zaokrąglania oraz zachowaniem liczby cyfr znaczących wynikającej z dokładności pomiaru lub z danych;
XII. Fizyka jądrowa. Uczeń:
5) posługuje się pojęciami pierwiastek, jądro atomowe, izotop, proton, neutron, elektron; opisuje skład jądra atomowego na podstawie liczb masowej i atomowej.

Kształtowane kompetencje kluczowe:

Zalecenie Parlamentu Europejskiego i Rady UE z 2018 r.:

• kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji,

• kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii,

• kompetencje cyfrowe,

• kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się.

Cele operacyjne:

Uczeń:

1. poda cechy jądra atomowego,

2. opisze eksperyment, w którym odkryto jądro atomowe i przedstawi wnioski płynące z tego eksperymentu,

3. wyjaśni, jakich rozmiarów jest jądro atomowe,

4. zastosuje wzór na promień jądra atomowego.

Strategie nauczania:

IBSE

Metody nauczania:

- wykład informacyjny,
- rozwiązywanie zadań rachunkowych.

Formy zajęć:

- praca indywidualna,
- praca w parach.

Środki dydaktyczne:

rzutnik lub ekran do wyświetlania multimedium

Materiały pomocnicze:

brak

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Nauczyciel przypomina model budowy atomu i omawia historię odkrycia jądra atomowego. Nauczyciel omawia eksperyment Geigera i Marsdena (może pokazać eksperyment z kieliszkiem do wina i kuleczkami, demonstrujący rozpraszanie cząstek α na potencjale jądra atomowego; może też pokazać jedną z dostępnych w Internecie krótkich animacji na temat eksperymentu).

Nauczyciel omawia budowę jądra atomowego i mówi, że jest zbudowane z neutronów i protonów, nazywanych wspólnie nukleonami. Następnie wprowadza liczbę masową jądra atomowego.

Faza realizacyjna:

- Nauczyciel przedstawia wnioski Rutherforda na temat budowy jądra atomowego – jądro jest małe, dodatnio naładowane i skupia prawie całą masę atomu.
- Nauczyciel podaje, że typowe rozmiary jądra atomowego są rzędu kilku fm, a typowe rozmiary atomu to 10Indeks górny -10^-10 m. Nauczyciel prosi uczniów o obliczenie względnych rozmiarów atomu i jądra atomowego oraz o podanie przykładu dwóch rzeczy, których rozmiary są w takim samym stosunku.
- Uczniowie wymyślają przykłady, a następnie je prezentują.
- Nauczyciel mówi, że objętość jądra atomowego jest wprost proporcjonalna do liczby nukleonów i prosi uczniów o wyznaczenie, jak promień jądra zależy od liczby masowej.
- Uczniowie wyprowadzają wzór na promień jądra w postaci symbolicznej.
Nauczyciel podaje wzór na promień jądra atomowego i prosi uczniów o obliczenie promieni lekkiego (np. Indeks górny 16¹⁶O) i ciężkiego jądra (np. Indeks górny 208²⁰⁸Pb).
- Uczniowie obliczają promienie zadanych jąder.
- Nauczyciel prosi uczniów o rozwiązanie zadania 6 z części „Sprawdź się”.
- Uczniowie rozwiązują zadanie 6 i omawiają je z nauczycielem.
- Nauczyciel wypisuje masy spoczynkowe protonu, neutronu i elektronu i wprowadza jednostkę MeV/cIndeks górny 2². Następnie prosi uczniów o rozwiązanie zadania 3 i o ustosunkowanie się do stwierdzenia Rutherforda, że prawie cała masa atomu jest skupiona w jądrze atomowym.
- Uczniowie rozwiązują zadanie 3.
- Nauczyciel wprowadza jednostkę masy atomowej i prosi uczniów o rozwiązanie zadania 4.
Uczniowie rozwiązują zadanie 4 i omawiają z nauczycielem wyniki.
- Nauczyciel przypomina definicję gęstości i wspólnie z uczniami rozwiązuje zadanie 7. Nauczyciel porównuje gęstość materii jądrowej z innymi gęstościami i oblicza, ile ważyłaby jedna łyżka (5 ml) materii jądrowej.
- Nauczyciel porównuje gęstość materii jądrowej z gęstością gwiazd neutronowych i wspólnie z uczniami oblicza zadanie 8.

Faza podsumowująca:

- Nauczyciel prosi uczniów o opracowanie w grupach definicji jądra atomowego.
- Uczniowie opracowują swoje definicje na podstawie informacji z lekcji, a następnie prezentują swoje propozycje.
- Nauczyciel zapisuje cechy wspólne różnych definicji i na końcu przedstawia jedną spójną definicję jądra atomowego.

Praca domowa:

Zadania nr: 1, 2 i 5 z części „Sprawdź się”.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium:

Animacja może być wykorzystana na lekcji lub nauczyciel może polecić uczniom obejrzenie przed lekcją.