Состав атомного ядра

Слайд 1. Состав атомного ядра. Ядерные силы

Физика, 9 класс: Путешествие в сердце материи

Слайд 2. Что скрывает атом?

В начале XX века Эрнест Резерфорд доказал, что почти вся масса атома сосредоточена в крошечном центральном ядре.

Ядро имеет положительный заряд и окружено облаком отрицательных электронов. Несмотря на малый размер (в 100 000 раз меньше атома), именно в ядре скрыта колоссальная энергия.

Слайд 3. Нуклоны: Протоны и Нейтроны

Протон ($p$): Заряд $+e$, масса $\approx 1,672\cdot 10^{-27}$ кг.

Нейтрон ($n$): Заряд $0$, масса $\approx 1,675\cdot 10^{-27}$ кг.

Нуклоны — общее название для частиц в ядре.

Зарядовое число ($Z$) — количество протонов (номер в таблице Менделеева).

Массовое число ($A$) — общее число нуклонов ($A=Z+N$).

Слайд 4. Схема строения ядра

Слайд 5. Главная загадка ядра

Протоны заряжены положительно. По закону Кулона они должны отталкиваться друг от друга с огромной силой, разрушая ядро.

Существует «супер-клей» природы — сильное взаимодействие. Оно притягивает нуклоны друг к другу, побеждая отталкивание.

Слайд 6. Свойства ядерных сил

Работают только на расстояниях порядка $10^{-15}$ м. Шаг влево — и сила исчезает.

Это самые сильные взаимодействия в природе. Они в 100 раз сильнее электрических.

Ядерным силам всё равно, какой заряд: они одинаково притягивают $p-p$, $p-n$ и $n-n$.

Слайд 7. Массы и дефект массы

Масса ядра всегда МЕНЬШЕ суммы масс его частей. Куда исчезает масса? Она превращается в энергию связи по формуле $E=m{c}^2$. Это и есть энергия, удерживающая ядро.

Слайд 8. Иерархия сил в микромире

На малых расстояниях ядерные силы доминируют. Гравитация в масштабах ядра настолько слаба, что её даже не учитывают в расчётах.

Слайд 9. Проверь себя: Вопросы для обсуждения

Во сколько раз размер ядра меньше размера самого атома?

Что произойдёт с ядром, если «выключить» ядерные силы?

Почему тяжёлым ядрам нужно больше нейтронов для стабильности?

Как изменится состав ядра, если оно потеряет один протон?

В чём заключается физический смысл дефекта массы?

Слайд 10. Подведём итоги

Ядро состоит из нуклонов — протонов ($Z$) и нейтронов ($N$).

Нуклоны удерживаются вместе ядерными силами (сильным взаимодействием).

Ядерные силы короткодействующие, очень мощные и не зависят от заряда.

Масса ядра меньше суммы масс нуклонов — это основа ядерной энергетики.

Состав ядра определяет свойства химического элемента.