План - конспект открытого урока по физике в 11 классе на тему "Античастицы"
план-конспект урока по физике (11 класс) на тему
Открытый урок по физике в 11 классе проводился в соответствии с приказом Самарского управления министерства образования и науки Самарской обдасти во время апробации дополнительных форм оценки качества обучения в школе в 2016 -2017 учебном году и получил высокую оценку специалистов Министерства и Департамента образования.
Скачать:
Вложение | Размер |
---|---|
![]() | 146 КБ |
Предварительный просмотр:
План конспект открытого урока в 11А классе по физике.
Учитель: Бакуров Е. А.
Тема урока: античастицы.
Умк: Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотский; под ред. В.И.Николаева, Н.А.Парфентьевой; М: Просвещение, 2015.
Тип урока: изучение нового материала
Метод обучения: эвристическая беседа.
Цели урока:
Образовательные: познакомить учащихся с понятием - антчастичастица, с классификацией элементарных частиц, обобщить и закрепить знания о фундаментальных видах взаимодействий, формировать научное мировоззрение.
Воспитательные: формировать познавательный интерес к физике, привитие любви и уважения к достижениям науки.
Развивающие: развитие любознательности, умение анализировать, самостоятельно формулировать выводы, развитие речи, мышления.
Оборудование: интерактивная доска (или проектор с экраном).
Ход урока:
- (2 мин.) Организационный этап: приветствие, проверка готовности учащихся к уроку, Ψ настрой.
- (4 мин) Повторение пройденного материала: - основные этапы развития квантовой физики, кроссворд ( фронтально)
3 | ||||||||||
2 | Э | |||||||||
Б | й | |||||||||
Т | о | м | с | о | н | |||||
р | ш | |||||||||
т | ||||||||||
5 | Р | е | з | е | р | ф | о | р | д | |
й | ||||||||||
4 | П | л | а | н | к |
1. Англичанин, открывший электрон. |
2. Датский физик-теоретик, создатель первой квантовой теории строения атома. |
3. Немецкий учёный, построил теорию фотоэффекта |
4. Основоположник квантовой физики: для элементарных частиц, любая энергия поглощается или испускается только дискретными порциями |
5. Английский физик, создатель планетарной модели атома -(4 мин.) Повторение пройденного материала: физический диктант ( индивидуально):
|
в) (15 мин) Изложение нового материала :
1. Заполнение анкеты для электрона ( и фронтально и индивидуально)
электрон | позитрон | |
год открытия | ||
автор открытия | Джозеф Джон Томсон в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета | |
масса | 9,1·10−31 кг 0,51 МэВ 5,5·10-4 а.е.м. | |
заряд | −1,6·10−19 Кл | |
барионное число | 0 | |
лептонное число | +1 | |
спин | 1/2 ħ | |
символ | e , e − | |
состав | фундаментальная частица | |
семья | фермион | |
группа | лептон | |
участвует во взаимодействиях: | гравитационное, слабое и электромагнитное |
Предлагает школьникам заполнить анкету для позитрона после просмотра слайда с портретом П. Дирака и фотографии камеры Вильсона.
2. Далее пояснение учителя. (Предлагает просмотр сюжетов, задавая вопросы и делая паузы для обсуждения.)
В природе существуют 4 типа фундаментальных (основных) взаимодействий: гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое. По современным представлениям взаимодействие между телами осуществляется через поля, окружающие эти тела. Само поле в квантовой теории понимается как совокупность квантов. Каждый тип взаимодействия имеет своих переносчиков взаимодействия и сводится к поглощению и испусканию частицами соответствующих квантов света.Гравитационное взаимодействие осуществляется посредством обмена гравитонами. Экспериментально они не обнаружены.
Электромагнитное взаимодействие является длиннодействующим. В отличие от гравитационного взаимодействия, электромагнитное взаимодействие может привести как к притяжению, так и к отталкиванию. Переносчиками электромагнитного взаимодействия являются кванты электромагнитного поля – фотонами. В результате обмена этими частицами и возникает электромагнитное взаимодействие между заряженными телами.
Сильное взаимодействие – это самые мощное из всех взаимодействий. Оно является короткодействующим, соответствующие силы очень быстро убывают по мере увеличения расстояния между ними. Радиус действия ядерных сил 10-13см
Слабое взаимодействие проявляется на очень малых расстояниях. Радиус действия примерно в 1000 раз меньше, сем у ядерных сил.
Открытие радиоактивности и результаты опытов Резерфорда убедительно показали, что атомы состоят из частиц. Как было установлено, они состоят из электронов, протонов и нейтронов. Первое время частицы, из которых построены атомы, считались неделимыми. Поэтому их назвали элементарными частицами. Представление о «простом» устройстве мира разрушилось, когда в 1932 году открыли античастицу электрона – частицу, которая имела такую же массу, что и электрон, но отличается от него знаком электрического заряда. Эту положительно заряженную частицу назвали позитроном.. согласно современным представлениям у каждой частицы есть античастица. Частица и античастица имеют одинаковую массу, но противоположные знаки всех зарядов. Если античастица совпадает с самой частицей, то такие частицы называют истинно нейтральными, заряд их равен 0. Например, фотон. Частица и античастица при столкновении аннигилируют, то есть исчезают, превращаясь в другие частицы (часто этими частицами является фотон).
Слайд (по ходу рассказа на слайде появляются слова).
Все элементарные частицы (которые нельзя разделить на составные) делятся на 2 группы: фундаментальные (бесструктурные частицы, все фундаментальные частицы на данном этапе развития физики считаются бесструктурными, то есть не состоят из других частиц) и адроны (частицы, имеющие сложное строение).
Фундаментальные частицы в свою очередь делятся на лептоны, кварки и переносчики взаимодействий. Адроны делятся на барионы и мезоны. К лептонам относятся электрон, позитрон, мьюон, таон, три типа нейтрино. Не участвуют в сильных взаимодействиях. К кварками называют частицы, из которых состоят все адроны. Участвуют в сильном взаимодействии. Согласно современным представлениям, каждое из взаимодействий возникает в результате обмена частицами, называемые переносчиками этого взаимодействия: фотон (частица, переносящая электромагнитное взаимодействие), восемь глюонов (частиц, переносящих сильное взаимодействие), три промежуточных векторных бозона W+, W− и Z0, переносящие слабое взаимодействие, гравитон (переносчик гравитационного взаимодействия). Существование гравитонов пока не доказано экспериментально.
Адроны участвуют во всех видах фундаментальных взаимодействий. Они состоят из кварков и подразделяются, в свою очередь, на: барионы, состоящие из трех кварков, и мезоны, состоящие из двух кварков, один из которых является антикварком.
Существование античастиц было предсказано П. А. М. Дираком. Полученное им в 1928 году квантовое релятивистское уравнение движения электрона (уравнение Дирака) с необходимостью содержало решения с отрицательными энергиями. В дальнейшем было показано, что исчезновение электрона с отрицательной энергией следует интерпретировать как возникновение частицы (той же массы) с положительной энергией и с положительным электрическим зарядом, то есть античастицы по отношению к электрону. Эта частица — позитрон — была открыта в 1932 году.
По величине спина элементарные частицы делятся на два класса:
Фермионы - частицы с полуцелым спином (например, электрон, протон, нейтрон, нейтрино);
Бозоны - частицы с целым спином (например, фотон, глюон, мезоны).
По видам взаимодействий элементарные частицы делятся на:
1) Составные частицы: адроны - частицы, участвующие во всех видах фундаментальных взаимодействий.
Они состоят из кварков и подразделяются, в свою очередь, на: мезоны (адроны с целым спином, то есть
бозоны); барионы (адроны с полуцелым спином, то есть фермионы). К ним, в частности, относятся частицы,
составляющие ядро атома, - протон и нейтрон.
2) Фундаментальные (бесструктурные) частицы.
III (2-3мин) Самостоятельной усвоение новых знаний: предлагает школьникам заполнить анкету для позитрона
IV. (12 мин) Закрепление нового материала:
1) фронтально:
1.Назовите основные взаимодействия, которые существую в природе
2.Чем отличаются частица и античастица? Что у них общего?
3.Какие частицы участвую в гравитационном, электромагнитном, сильном и слабом взаимодействиях?
2) индивидуально:
Пройдите тест и оцените свою работу:
Закрепление индивидуально:
1. Какие элементарные частицы
были известны в начале 20 века?: электрон? протон? фотон?
2. Согласно современным
представлениям античастица есть…
3. По современным представлениям фундаментальными частицами (т.е. частицами, не состоящими из других частиц) являются… протоны? лептоны? кварки?
4. Каким необычным свойством
обладают кварки? …
5. Какие частицы относятся к лептонам? электроны? протоны? нейтроны? нейтрино?
6. Чем отличаются и что общего у частицы и античастицы? …
7. Какая из перечисленных частиц еще не открыта? Позитрон? Нейтрино? Гравитон? Фотон?
8. При столкновении частицы и античастицы происходит…
9. В каком году открыли и как назвали античастицу
электрона?
10. Электрон и позитрон при столкновении превращаются в …
Рефлексия
- сегодня я узнал...
- было трудно…
- я понял, что…
- я научился…
- я смог…
- было интересно узнать, что…
- меня удивило…
- мне захотелось…
IV. (1-2 мин).Подведение итогов и объяснение домашнего задания: §114 и 115.
Н.з.
1.
С5. С какой скоростью вылетает α-частица из радиоактивного ядра, если она, попадая в однородное магнитное поле с индукцией 1 Тл перпендикулярно его силовым линиям, движется по дуге окружности радиуса 0,5 м (α - частица – ядро атома гелия, молярная масса гелия 0,004 кг/моль).
(максимум 3 балла)
Задача считается решенной, если за нее набрано не менее 3 баллов.
Использование взаимосвязи модуля силы Лоренца с зарядом частицы, ее скоростью, модулем вектора индукции магнитного поля и углом между направлением вектора магнитной индукции и вектором скорости для вычисления силы Лоренца в заданных условиях: FЛ = BVq sinα.
В однородном магнитном поле заряженная частица будет двигаться по окружности, если угол между вектором индукции магнитного поля и вектором скорости равен 90о: α = 90о ⇒ sinα = 1, FЛ = BVq.
(1 балл). Использование второго закона Ньютона для описания движения частицы по окружности с центростремительным ускорением а под действием силы Лоренца, взаимосвязи центростремительного ускорения при равномерном движении по окружности с модулем вектора скорости и радиусом окружности:
FЛ.= ma, a = .
(1 балл) Заряд q альфа-частицы равен по модулю удвоенному заряду электрона: q = 2e, а масса примерно равна массе атома гелия: m = M/NA.
(1 балл) Совместное решение системы уравнений с получением ответа в общем виде: .
Подстановка численных данных и правильные арифметические расчеты: V = 1,9 ⋅ 107 м/с
2.
Рассчитайте КПД тепловой машины, использующей в качестве рабочего тела одноатомный идеальный газ и работающей по циклу, изображенному на рисунке.
С2.
Знание определение КПД тепловой машины, работающей по циклу 1-2-3-4: η = , где А1234 – работа газа в цикле,
Q13 – суммарное количество теплоты, полученное на участках цикла 1-2 и 2-3.
Знание геометрического смысла работы газа в в цикле. A1234 равна площади прямоугольника 1-2-3-4, изображающего график цикла в координатах p-V: A1234 = 2p0V0.
Понимание того, что тепло подводится к газу на участках 1-2 и 2-3, и того что на участке 2-3 по первому закону термодинамики оно затрачивается только на увеличение внутренней энергии, а на участке 2-3 на увеличение внутренней энергии и совершение работы в изобарном процессе:
Q13= ΔU13+ A13 = ΔU13 + A12 + A23 = ΔU13 + A23.
Умение рассчитывать работу в изобарном процессе 2-3:
А23 = 2p0⋅2V0 = 4p0V0.
Знание связи между внутренней энергией одноатомного идеального газа и абсолютной температурой: ΔU13 = νRT3 – νRT1.
Использование уравнения Клапейрона-Менделеева для перехода от значений Т к значениям p и V: ΔU13 = 2p0 3V0 – p0V0 = p0V0.
Совмещение всех уравнений для получения значения КПД и правильные алгебраические преобразования с получением численного ответа. Ответ может быть приведен и в виде округленной десятичной дроби.
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
![](/sites/default/files/pictures/2012/10/13/picture-120203-1350129736.jpg)
План-конспект открытого урока "Древнейшая Греция" 5 класс
Тема урока: «Древнейшая Греция».Вид урока: обобщающий урок.Форма урока: виртуальная экскурсия, интерактивное конструирование.Цели урока: Обучающие:- на основе полученных ранее знаний систе...
План-конспект открытого урока по физике в 8 классе. Электризация тел. Два рода зарядов
План-конспект открытого урока по физике в 8 классе.Электризация тел. Два рода зарядов...
![](/sites/default/files/pictures/2018/11/01/picture-220086-1541075924.png)
План-конспект открытого урока по физике 10 класса по теме: «Газовые законы. Изотермический процесс»
План-конспект открытого урока по физике 10 класса по теме: «Газовые законы. Изотермический процесс»...
![](/sites/default/files/pictures/2021/11/06/picture-278984-1636225441.jpg)
Презентация к план-конспекту интегрированного урока по физике 7 класс "Путешествие в мир Силы тяжести"
Презентация может быть использована для проведения урока закрепления и обобщения материала по теме «Сила тяжести» с целью повышения познавательного интереса учащихся при изучении физики....
План-конспект открытого урока по физике
План-конспект открытого урока по физике на тему: "Силы а тяжести и сила упругости"....
![](/sites/default/files/pictures/2018/12/29/picture-1087600-1546068659.jpg)
План-конспект открытого урока по физике по теме «Расчет плотности вещества» 7-й класс
Цели:Образовательная: проверка усвоения понятия плотность вещества; проверка знания обозначений, единиц измерения, формул расчета плотности, массы, объема; отработка формул расчета массы и объема...