Методическая разработка по проведению занятия физики

Государственное бюджетное образовательное учреждение
среднего профессионального образования Владимирской области «Владимирский аграрный колледж»
Методическая разработка
по проведению занятия физики
Тема: «Строение атома. Опыты Резерфорда»
Специальность: 36.02.01 Ветеринария

Автор: преподаватель
физики ГБОУ СПО ВО «Владимирский аграрный колледж» Фирсова Ангелина Александровна
Новоалександрово
2015
Рассмотрено на заседании цикловой комиссии общеобразовательных
дисциплин
Протокол № _____ от ____________
Председатель комиссии ___________
Рецензент:
Яблокова Н.Н., преподаватель высшей квалификационной категории ГБОУ СПО ВО «Владимирский аграрный колледж»
Жукова И.Н., преподаватель высшей квалификационной категории ГБОУ СПО ВО «Владимирский строительный колледж»
Рекомендовано к использованию методическим советом
Протокол № _______ от ____________________
Аннотация.
Цель написания методической разработки: совершенствование методики проведения урока физики для специальности 36.02.01 Ветеринария.
Для знакомства обучающихся с биографией Э.Резерфорда, для поиска информации о развитии взглядов на строение атома других ученых, для демонстрации компьютерной модели опыта, эксперимента Резерфорда по рассеянию α - частиц применяются цифровые образовательные Интернет-ресурсы и компьютерные программные средства. Данное занятие изучается  в разделе «Строение атома и квантовая физика».
Иллюстрация изучаемого материала, наглядность при изложении нового материала и его закреплении, широкое использование возможности моделирования изучаемых процессов и явлений являются очень важными при изучении данного раздела физики. Это связано с тем, что достаточно сложно вводить наглядные представления при изучении строения атома.
Методически продуманное применение цифровых образовательных ресурсов позволит преподавателю при изучении данной темы сформировать определенные информационно-коммуникативные навыки у обучающихся.
В ходе занятия используется фронтальная, индивидуальная и групповая работы. Занятие сопровождается презентацией. Проверка полученных знаний проводится путем решения задачи, тестирования. В конце занятия происходит рефлексия по самооценке  полученных знаний.
Методическая разработка предназначена для преподавателей математических и общеобразовательных дисциплин, рекомендуется для использования при проведении занятий теоретического направления по дисциплине «Физика».

Содержание. стр.
Введение 5
Основная часть 7
Методическое обоснование темы 7
Методические рекомендации по проведению занятия 8
План занятия 9
Содержание этапов занятия 12
Дидактический материал к занятию 21
Заключение 24
Список литературы 25
Приложения
Введение.
Физика – фундаментальная наука, имеющая своей предметной областью общие закономерности природы во всем многообразии явлений окружающего мира, наука о природе, изучающая наиболее общие и простейшие свойства материального мира. Она включает в себя как процесс познания, так и результат – сумму знаний, накопленных на протяжении исторического развития общества.  Физика имеет большое значение в жизни современного общества и влияет на темпы развития научно-технического прогресса.
Изучение ядерной физики имеет огромное познавательное, воспитывающее и развивающее значение. Ознакомление с методами исследования, применяемыми в ядерной физике, и с достижениями в этой области вводит обучающихся в круг фундаментальных проблем современной физики, выводит их на передний край современного естествознания. Здесь завершается формирование знаний о строении и структуре вещества, иллюстрируется специфика явлений в микромире.
При изучении данного раздела программы обучающиеся убеждаются в том, что процесс познания - это непрерывное углубление и развитие знаний путем перехода от одной относительной истины к другой, более глубокой.
Требования федерального государственного образовательного стандарта - сформированность умения применять полученные знания для объяснения условий протекания физических явлений в природе и для принятия практических решений в повседневной жизни. Для осуществления стандартов образования преподаватель должен владеть современными технологиями развивающего обучения. В связи с этим, преподавателю необходимо овладевать ИКТ - технологиями.
Цель применения компьютера на занятиях физики - создание дидактически активной  среды, способствующей продуктивной познавательной деятельности в ходе усвоения нового материала и развитию мышления обучающихся.
Основная часть.
Методическое обоснование темы.
В курсе физики довольно большое значение придается рассмотрению темы «Строение атома. Опыты Резерфорда». Именно опыты Резерфорда являются важными для формирования мировоззрения обучающихся при введении представлений о строении атома. Именно в этой теме рассматриваются взгляды на строение атома.
Предлагаемая методическая разработка урока по теме построена на применении методических приемов различных видов образовательных технологий. Тип урока: изучение нового материала.
Использование слайдов на занятии позволяет акцентировать внимание обучающихся на основных этапах урока, придает уроку эстетичность и наглядность.
Методические рекомендации по проведению занятия.
Лекция – это ведущая форма группового обучения. Методологическое значение лекции состоит в том, что в ней раскрываются фундаментальные теоретические основы учебной дисциплины и научные методы, с помощью которых анализируются жизненные явления.
Использование Интернет-ресурсов для демонстрации во время объяснения нового материала и для самостоятельной работы обучающихся позволит приобрести необходимые знания, умения и навыки.
В результате изучения данной темы обучающиеся:
- узнают о жизни и деятельности Э.Резерфорда;
- получат представление о модели атома Томсона, об опытах Резерфорда;
- узнают о размерах атомного ядра, ядерной (планетарной) модели атома, недостатках модели атома Резерфорда.
План занятия.
ГБОУ СПО ВО «Владимирский аграрный колледж»
Учебно-методическая карта занятия
По учебной дисциплине: Физика
Специальности: 36.02.01 Ветеринария
Составлена в соответствии с ФГОС СПО (федеральными государственными образовательными стандартами среднего профессионального образования) Утвержден приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от « 12 » мая 2014 г. № 504
Группа: 17 Дата проведения:
Тема занятия: «Строение атома. Опыты Резерфорда».
Вид занятия: Лекция
Тип урока: Изучение нового материала
Методы обучения: Рассказ, фронтальная беседа, лекция, демонстрация презентации, Интернет - ресурсы
Цели занятия и формируемые компетенции:
учебная и формируемые ОК – формирование знаний о планетарной модели атома, обеспечить усвоение следующих понятий: модель Томсона, модель Резерфорда;
воспитательная и формируемые ОК – формирование навыков работы в группе; прививать интерес к предмету через различные виды деятельности; ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество;
развивающая – продолжить развитие словесно-логического мышления на основе операций обобщения, синтеза, анализа и аналогии; развивать умение запоминать, сохранять и воспроизводить информацию; умение строить ответ в научном стиле с использованием физических терминов.
Межпредметные связи:
Обеспечивающие – математика
Обеспечиваемые – биология, химия
Обеспечение занятия:
А. Наглядные пособия: презентация, стенды
Б. Раздаточный материал:
В. Технические средства обучения: компьютер, мультимедийный проектор, сеть Internet, CD диск «Виртуальная школа Кирилла и Мефодия» 
Г. Учебные места: кабинет физики
Д. Литература: основная - Дмитриева В.Ф. Физика: учебник. – М., 2011.
Дмитриева В.Ф. Сборник задач по физике: учеб. пособие. – М., 2011.
дополнительная: Громов С.В. Шаронова Н.В. Физика, 10—11: Книга для учителя. – М., 2011.
Содержание занятия

Номер элементов урока Элементы занятия, изучаемые вопросы, методы обучения Планируе
мое время
1.
Организационный момент
Проверка наличия присутствующих, заполнение журнала 1 мин.
2. Постановка целей урока и мотивация 3 мин.
3. Актуализация опорных знаний
Карточки с тестовыми заданиями 17 мин.
4. Изучение нового материала
Лекция, рассказ, демонстрация презентации, Интернет-ресурсы
Экспериментальная установка
Опыт Резерфорда по рассеянию альфа-частиц 
Модель атома Резерфорда 58 мин.
5. Закрепление учебного материала
Устные упражнения
Выполнение заданий по карточкам, CD диск «Виртуальная школа Кирилла и Мефодия» 30 мин.
6.
Задание на дом.
Дмитриева В.Ф.. Физика, 2011, стр. 387-390. 10 мин.
7.
Подведение итогов занятия, достижение поставленных целей, оценка знаний обучающихся 1 мин.
Преподаватель: Фирсова А.А. Содержание этапов урока.
Организационный этап.
Проверка наличия присутствующих, заполнение журнала.
2. Постановка целей урока и мотивация:
Сообщение темы, целей и задач занятия. Объяснение важности и значимости освоения данного материала.
Ознакомление обучающихся с планом будущей учебной работы. 
3. Актуализация опорных знаний. Перед тем как перейти к изучению новой темы, повторим предыдущий материал. Для этого напишем физический диктант, который состоит из 5 вопросов. После того, как ответите на вопросы, обмениваетесь листочками с соседом по парте и выставляете оценку по приведенным критериям и эталону верных ответов (слайд 3).
Оценка «5» «4» «3» «2»
Количество верных ответов 5 4 3 2-0
Отдельная порция электромагнитной энергии, испускаемая атомом, называется:
а) джоулем;
б) электрон-вольт;
в) электроном;
г) квантом;
д) ваттом.
Коэффициентом пропорциональности во второй из простых «великих» формул называется постоянной:
а) Фарадея;
б) Авогадро;
в) Планка;
г) Больцмана;
д) Эйнштейна.
Явление вырывания электронов из вещества под действием света называют:
а) фотосинтезом;
б) ударная ионизацией;
в) фотоэффектом;
г) электризацией;
д) квантованием.
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов …
а) линейно возрастает с увеличением длины волны и мощности излучения;
б) линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности;
в) линейно взрастает с частотой света и его интенсивностью;
г) линейно убывает с частотой света и не зависит от его интенсивности;
д) линейно убывает с частотой света и его интенсивностью.
Какое из перечисленных ниже выражений показывает зависимость энергии кванта от работы выхода и кинетической энергии электрона?
а) А+
б) hν;
в)
г)
д)
6. Если электроны, выбитые светом, вылетают за пределы вещества, то фотоэффект называют…
а) внутренним
б) внешним
№ вопроса 1 2 3 4 5 6
Вариант ответа г в в б а а
Из курса физики и химии известно, что все тела состоят из атомов. В центре атома находится ядро, заряженное положительно. Вокруг ядра движутся отрицательно заряженные электроны. Электроны располагаются вокруг ядра на разных расстояниях, образуя электронные слои. Известно также, сколько электронов может находиться в слое и подслое-оболочке. Но до сих пор физические законы, по которым «устроен» атом, не изучались. Наша задача состоит в том, чтобы изучить эти законы.
Еще античные философы предположили, что все вещества состоят из атомов. Первые научные доказательства существования атомов – наименьшего структурного элемента вещества, являющегося носителем его свойств, были установлены химиками в XIX в. Большую роль в развитии атомистической теории сыграл Д.И. Менделеев, разработавший в 1869 г. Периодическую систему элементов, в которой показал периодичность химических свойств и поставил вопрос о единой природе атомов [5]. Вспомним, как зарождалась теория атома (слайд 4,5).
Мы вспомнили важнейшие факты из истории развития атомной физики, рассмотрели первую модель атома – модель Томсона, известная под названием «пудинг с изюмом». Эта модель не могла объяснить периодичность свойств атом, следующую из Периодической системы Д.И. Менделеева, а также закономерности в спектрах атомов. Поэтому её справедливость можно было подтвердить или опровергнуть только с помощью исследования, что и сделал Э.Резерфорд [4].4. Изучение нового материала: 
1.Экспериментальная установка   В 1911 году Эрнест Резерфорд совместно со своими коллегами исследовал рассеяние альфа-частиц в очень тонкой (1мкм) золотой фольге (слайд 6). 
2.Опыт Резерфорда по рассеянию альфа-частиц  Источник альфа-частиц помещали внутри свинцовой полости с узким каналом. Все альфа-частицы, кроме движущихся по узкому каналу, поглощались свинцом. Узкий пучок альфа-частиц падал на золотую фольгу перпендикулярно ее поверхности. За фольгой был помещен подвижный экран, покрытый флуоресцирующим веществом; альфа-частицы, прошедшие через фольгу, вызывали вспышки на экране. Такая установка, находящаяся в вакууме, позволяла наблюдать альфа-частицы, рассеянные под углом до 150° (слайд 6). 
3.Демонстрация анимации со звуком «Опыт Резерфорда»  Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов:  
http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/85a43aa4-1f7a-455a-ac5a-e1a58587a7ef/9_250.swf (слайд 7).
4.Обсуждение результатов опыта  Полученный результат был совершенно непонятен в рамках модели Томсона, так как положительный заряд атома, распределенный по всему его объему, не мог оказать столь значительного воздействия на массивные и быстрые альфа-частицы.Наблюдения показали, что большинство альфа-частиц проходят сквозь фольгу без заметного отклонения от первоначального направления, некоторые частицы отклоняются на небольшой угол и лишь немногие частицы претерпевают сильное отклонение. Примерно 1 из 20000 тысяч частиц испытывает отклонение на угол порядка 900, а одна из 70000 – на угол 1500. Из результатов исследования можно сделать следующие выводы: 
Атом не является сплошным. 
Внутри атома существуют силы, способные отбросить альфа-частицы. Этой силой может быть сила взаимодействия летящей частицы с положительно заряженной частью атома. Эта часть должна быть настолько массивной, чтобы смогла отклонить в сторону летящую альфа-частицу. То есть положительный заряд атома и его масса сконцентрированы в весьма малой области пространства. Так Резерфорд пришел к мысли атомного ядра (слайд 8,9). 
5. Модель атома Резерфорда  По Резерфорду атом состоит из центрального ядра, в котором сосредоточена практически вся масса атома и весь положительный заряд. Вокруг ядра по круговым орбитам вращаются электроны. Число электронов в каждом атоме таково, что их суммарный отрицательный заряд равен положительному заряду ядра, в связи с этим в целом атом нейтрален (слайд 10,11). 
Демонстрация видеоролика-анимации «Планетарная модель атома»  Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов: http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/bb14a02f-aae7-11db-abbd-0800200c9a66/ch08_08_02.swf
(слайд 12).
5. Закрепление учебного материала.1.Решите задачу:
Определить частоту света, излучаемого атомом водорода, при переходе электрона на уровень с главным квантовым числом n1 = 2, если радиус орбиты электрона изменился в 9 раз? [3] (слайд 13)

Задача решается у доски: 
Дано:  Решение: 
n1 = 2
r1/r2 = 1/9 Частота света, излучаемого атомом водорода, определяется формулой
Ν = R( QUOTE (1)
R – постоянная Ридберга;
n2 – номер орбиты, с которой переходит
электрон; n1 = 2 – номер орбиты, на которую
электрон переходит.
Из формулы rn = n2 QUOTE для радиуса орбиты
следует, что QUOTE
Разделив и умножив правую часть равенства (1)
на n12, получим QUOTE
Вычисления: ν = 3,29*1015 с-1 (1- QUOTE =
0,73*105 с-1.
Найти:
ν = ?  Ответ: ν = 0,73*105 с-1.
2. Ответьте на вопросы.  CD диск «Виртуальная школа Кирилла и Мефодия». Режим тестирования, раздел «Квантовая физика».
Вопросы обсуждаются со всеми обучающимися, выбирается верный ответ, один из обучающихся, сидя за компьютером, вводит вариант правильного ответа.
3.Разгадайте ребус.
То, что провозгласил Эрнест Резерфорд в 1911 году коллегам лаборатории после осуществления опытов по рассеянию альфа частиц? (слайд 14)
(Ответ: «Теперь я знаю как выглядит атом») 
6.Задание на дом.
Дмитриева В.Ф.. Физика, 2011, стр. 387-390 (слайд 15).
7. Подведение итогов занятия, достижение поставленных целей, оценка знаний обучающихся. Открытие Резерфорда потрясло умы фактически всех физиков. Мало того, что сразу удалось объяснить результаты всевозможных опытов, в том числе и с прохождением альфа-частиц, но, идея Резерфорда была просто красива. В ходе занятия вы продемонстрировали себя наблюдательными экспериментаторами, умеющими не только подмечать вокруг себя все новое и интересное, но и самостоятельно проводить научное исследование.
Предлагается ответить на «вопросы» (слайд 16,17):
• Сегодня я узнал…
• Было интересно…
• Было трудно…
• Я понял, что…
• Я научился…
• Меня удивило…
• Мне захотелось…, т.е дается оценка своей учебной деятельности на уроке.

Дидактический материал к занятию.
Тестовые задания.
Отдельная порция электромагнитной энергии, испускаемая атомом, называется:
а) джоулем;
б) электрон-вольт;
в) электроном;
г) квантом;
д) ваттом.
Коэффициентом пропорциональности во второй из простых «великих» формул называется постоянной:
а) Фарадея;
б) Авогадро;
в) Планка;
г) Больцмана;
д) Эйнштейна.
Явление вырывания электронов из вещества под действием света называют:
а) фотосинтезом;
б) ударная ионизацией;
в) фотоэффектом;
г) электризацией;
д) квантованием.
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов …
а) линейно возрастает с увеличением длины волны и мощности излучения;
б) линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности;
в) линейно взрастает с частотой света и его интенсивностью;
г) линейно убывает с частотой света и не зависит от его интенсивности;
д) линейно убывает с частотой света и его интенсивностью.
Какое из перечисленных ниже выражений показывает зависимость энергии кванта от работы выхода и кинетической энергии электрона?
а) А+
б) hν;
в)
г)
д)
6. Если электроны, выбитые светом, вылетают за пределы вещества, то фотоэффект называют…
а) внутренним
б) внешним
Карточки с заданиями.
Определить частоту света, излучаемого атомом водорода, при переходе электрона на уровень с главным квантовым числом n1 = 2, если радиус орбиты электрона изменился в 9 раз?
То, что провозгласил Эрнест Резерфорд в 1911 году коллегам лаборатории после осуществления опытов по рассеянию альфа частиц?

Заключение.
Физика является для человека важнейшим источником знаний; непрерывно расширяя и многократно умножая возможности человека, обеспечивает его уверенное продвижение по пути технического прогресса. Физика вносит существенный вклад в развитие духовного облика человека, формирует его мировоззрение, учит ориентироваться в шкале культурных ценностей.
Значение открытия планетарной модели атома Резерфорда огромно. Как писал немецкий ученый Макс Планк: «Из идеи движения электронов, подобно движению планет, возникла атомная физика».
Знание строения атомного ядра позволило разложить по полочкам все, из чего складывалось вещество.
Количество протонов и нейтронов в ядре строго указывает, какой это элемент, каковы его физические и химические свойства.
В ходе занятия предусматривалось использование инновационных и традиционных методов и форм: словесных (информирование, обсуждение), информационно – коммуникационных (работа с заданиями, текстом, формирование умений работать с информацией, принимать оптимальные решения), проектно - исследовательских.
Методическая разработка может использоваться преподавателями как пособие по проведению практического занятия.
Список литературы.
Дмитриева В.Ф. Физика: учебник. – М., 2011.
Дмитриева В.Ф. Сборник задач по физике: учеб. Пособие. – М., 2011.
Мякишев Г.Я. Физика: Учеб. для 10 кл. общеобразовательных учреждений / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н.Сотсикй. –М.: Просвещение, 2012.
Рымкевич А.П., Рымкевич П.А. Сборник задач по физике для 8 – 10 классов средней школы. – М.:Просвещение. 2011.
Фирсов А.В. Физика для профессий и специальностей технического и естественно – научного профилей:учебник. – М., 2012.
Касьянов В.А. Физика. 11 кл.: Учебник для общеобразовательных учебных заведений. – М., 2012.
Самойленко П.И., Сергеев А.В. Сборник задач и вопросы по физике: учеб. пособие. – М., 2010.
Самойленко П.И., Сергеев А.В. Физика (для нетехнических специальностей): учебник. – М., 2011.
Громов С.В. Шаронова Н.В. Физика, 10—11: Книга для учителя. – М., 2011.
Касьянов В.А. Методические рекомендации по использованию учебников В.А.Касьянова «Физика. 10 кл.», «Физика. 11 кл.» при изучении физики на базовом и профильном уровне. – М., 2010.
Касьянов В.А. Физика. 10, 11 кл. Тематическое и поурочное планирование. – М., 2010.
Самойленко П.И., Сергеев А.В. Физика (для нетехнических специальностей): Учебник. – М.: Мастерство, 2012.
Гельфгат И.М., Генденштейн Л.Э., Кирик Л.А. «Решение ключевых задач по физике для профильной школы» -2011.