Imię i nazwisko autora:

Tomasz Cap

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Liczba atomowa i liczba masowa, czyli jak opisać skład jądra atomu?

Grupa docelowa:

III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres 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:

2) posługuje się materiałami pomocniczymi, w tym tablicami fizycznymi i chemicznymi oraz kartą wybranych wzorów i stałych fizykochemicznych;

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:
2) posługuje się materiałami pomocniczymi, w tym tablicami fizycznymi i chemicznymi oraz kartą wybranych wzorów i stałych fizykochemicznych;

XII. Elementy fizyki relatywistycznej i 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. objaśnia co to jest liczba masowa i liczba atomowa,

2. rozróżnia pojęcia izotop, izoton, izobar,

3. stosuje zapis składu jądra używany w fizyce jądrowej,

4.  podaje skład jądra atomowego na podstawie liczby masowej i atomowej.

Strategie nauczania:

IBSE

Metody nauczania:

Rozwiazywanie problemów, dyskusja.

Formy zajęć:

praca w parach

Środki dydaktyczne:

Rzutnik lub ekran do wyświetlania multimedium

Materiały pomocnicze:

Układ okresowy pierwiastków; tablica nuklidów.

Lista kilkanastu wybranych jąder atomowych zawierających po kilka izotopów, izotonów, izobarów oraz jąder nie należących do żadnej z tych grup.

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Nauczyciel sprawdza wiedzę wyjściową uczniów, pytając o to, jak zbudowany jest atom oraz jakie rozmiary i skład mają jądra atomowe. Po ustaleniu z uczniami, że jądra atomowe składają się z neutronów i protonów, nauczyciel informuje, że doświadczalnie zbadanych jest około 3500 jąder atomowych. Nauczyciel prowokuje uczniów do zastanowienia się, w jaki sposób można jednoznacznie opisać skład jądra atomowego i jak można uszeregować jądra atomowe.

Faza realizacyjna:

Nauczyciel wprowadza pojęcia, nazwy i oznaczenia liczby atomowej, liczby masowej i liczby neutronów. Na podstawie definicji uczniowie wyjaśniają rolę poszczególnych liczb, co one opisują. 
Nauczyciel objaśnia zapisy składu jądra atomowego w postaci ${}^{A}X$, ${}_Z^{A}X$ i ${}_Z^A{X}_N$. Uczniowie rozwiązują zadanie 1., a na tej podstawie zapisują skład wybranych jąder, np. ${}^{4}He$, ${}^{22}Ne$, ${}^{209}Bi$ itd. Nauczyciel zadaje uczniom kilka zadań na uzupełnienie lub określenie liczb $A$, $Z$, $N$ dla wybranych jąder.

Uczniowie, w dyskusji, określają na jakie grupy i podgrupy ze względu na skład można podzielić jądra atomowe. Nauczyciel podsumowuje dyskusję, precyzując zaproponowane przez uczniów kryteria i wprowadzając nazwy: izotopy, izotony i izobary. Uczniowie, pracując w parach, wskazują izotopy, izobary oraz izotony w przygotowanej liście jąder atomowych.

Nauczyciel demonstruje grafikę interaktywną; wspomina przy tym, że większość znanych jąder jest niestabilna, a stabilnych jąder jest 252. Informuje, że znanych jest obecnie 118 pierwiastków i że każdy z nich ma od kilku do kilkudziesięciu izotopów. Podaje orientacyjne zakresy liczb masowych w obszarze lekkich i ciężkich pierwiastków. 
Wskazany uczeń (ochotnik) rozwiązuje na tablicy zadanie 3 z zestawu ćwiczeń i pokazuje, jak można odszukać symbol pierwiastka, korzystając z układu okresowego pierwiastków. Nauczyciel dzieli uczniów na pary i prosi każdego z uczniów o opracowanie analogicznego zadania dla drugiej osoby z pary. Uczniowie rozwiązują przeznaczone dla nich zadania.

Uczniowie rozwiązują zad. 7, zapoznając się z pojęciem jąder lustrzanych.

Uczniowie rozwiązują zadanie 5., zapoznając się z zastosowaniem poznanej notacji przy zapisie reakcji jądrowych i przemian promieniotwórczych.

Uczniowie rozwiązują zadanie 8., zapoznając się z empirycznym wzorem pozwalającym określić zależność stosunku liczby neutronów do liczby protonów w jądrze od liczby masowej jądra.

Faza podsumowująca:

Nauczyciel prosi uczniów o wymienienie wszystkich nowych pojęć dotyczących zapisu składu jąder atomowych, poznanych na lekcji.

Praca domowa:

Zadania 2, 4 oraz 6 z zestawu ćwiczeń w celu utrwalenia umiejętności operowania pojęciami poznanymi podczas lekcji.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium:

Grafika może zostać wykorzystana jako wstępna ilustracja lekcji o poszczególnych przemianach promieniotwórczych.