Заряженные тела · урок 4 из 7

Элементарный электрический заряд. Строение атома

Физика · 8 класс · базовый уровень
ФРП «Физика» (базовый уровень), Москва – 2025 · строка R03 · PHY8-032

R03.8 · R03.9

Цели урока

Сегодня вы научитесь

Объяснять делимость заряда

есть наименьший заряд — элементарный (REQ-1.1)

Находить заряд тела

по формуле $q = N \cdot e$ , в кулонах (REQ-1.4, REQ-1.7)

Описывать строение атома

ядро, протоны, нейтроны, электроны (REQ-1.1, REQ-1.4)

Объяснять электризацию

переходом электронов, образование ионов (REQ-1.6)

REQ-1.1: «использовать понятия». REQ-1.4: «описывать изученные свойства тел и физические явления, используя физические величины… обозначения и единицы физических величин». REQ-1.6: «объяснять физические процессы и свойства тел… строить объяснение из 1–2 логических шагов». REQ-1.7: «решать расчётные задачи в 2–3 действия».
Элемент кодификатора: EL-7.4 «Носители электрических зарядов. Элементарный электрический заряд. Строение атома. Проводники и диэлектрики» (проводники и диэлектрики — на следующем уроке).

повторение: R03.2 · R03.3 · R03.7

Вспомним

Как ведут себя заряженные гильзы?

Сколько родов зарядов существует?

два: положительный и отрицательный

Кто носитель заряда в металлах?

свободные электроны

А в растворах солей и кислот?

положительные и отрицательные ионы

R03.8

Проблема

Можно ли делить заряд без конца?

R03.8

Опыт · А. Ф. Иоффе и Р. Милликен, 1909–1911

Заряд пылинки меняется скачками

Иоффе облучал заряженную цинковую пылинку ультрафиолетом — с неё вылетали электроны, и пылинка начинала падать. Чтобы снова остановить её, меняли напряжение на пластинах и по нему вычисляли заряд. Милликен делал то же с каплями масла.
Вопрос по графику: какой наименьший скачок заряда? (1,6·10⁻¹⁹ Кл.) Все значения — 1, 2, 3, 4, 5 таких порций.
Формулу силы поля здесь не даём — только идею равновесия двух сил (7 класс: равнодействующая равна нулю).

R03.8

Запомнить

Элементарный заряд — наименьший заряд в природе

e = 1, 6 \cdot 1 0^{- 19} Кл

элементарный заряд

q = N \cdot e

N — целое число зарядов

R03.8

Образец решения

Считаем по формуле $q = N \cdot e$

1. Сколько лишних электронов?

Заряд пылинки $q = - 4, 8 \cdot 1 0^{- 18}$ Кл.

$N = \frac{∣ q ∣}{e}$ выразили N

$N = \frac{4 , 8 \cdot 1 0 ^{- 18}}{1 , 6 \cdot 1 0 ^{- 19}} = 3 \cdot 1 0^{1}$

Ответ: 30 лишних электронов

2. Какой заряд у шара?

Шар потерял $N = 5 \cdot 1 0^{10}$ электронов.

знак «+»: электронов стало меньше

$q = N \cdot e$

$q = 5 \cdot 1 0^{10} \cdot 1, 6 \cdot 1 0^{- 19} Кл$

$q = 8 \cdot 1 0^{- 9} Кл$

Ответ: $q = + 8 \cdot 1 0^{- 9}$ Кл (8 нКл)

R03.9

Опыт · Э. Резерфорд, 1911

Что внутри атома? Обстрел фольги α-частицами

Почти все пролетают насквозь → атом почти пустой

Некоторые отклоняются → в атоме есть положительный заряд

Единицы отлетают назад → заряд и масса собраны в крошечном ядре

α-частицы — тяжёлые положительно заряженные частицы, которые вылетают из радиоактивного вещества. Фольга — тоньше 1 мкм, это несколько тысяч слоёв атомов.
Вопрос: почему α-частица отлетает назад? (Она положительная — её отталкивает положительный заряд; значит, он сосредоточен в маленьком и тяжёлом ядре.) Отталкивание одноимённых — из слайда 3.
Назад отлетала примерно одна частица из многих тысяч — подчеркнуть слово «единицы».

R03.9

Модель

Планетарная модель атома

размер атома ≈ $1 0^{- 10}$ м

ядро ≈ $1 0^{- 15}$ м — в 100 000 раз меньше атома

почти вся масса атома — в ядре

Если ядро — горошина, то атом — целый стадион.

R03.9

Из чего состоит атом

Протон, нейтрон, электрон

частица	где	заряд	масса
электрон	оболочка	$- e$	$9, 1 \cdot 1 0^{- 31}$ кг
протон	ядро	$+ e$	$1, 67 \cdot 1 0^{- 27}$ кг
нейтрон	ядро	0	$\approx 1, 67 \cdot 1 0^{- 27}$ кг

Протон тяжелее электрона примерно в 1836 раз, а заряды у них равны по модулю.

R03.9

Модели атомов

Протонов в ядре столько же, сколько электронов

Число протонов = порядковому номеру элемента в таблице Менделеева. Атом в целом нейтрален:

+ N e

и

- N e

дают 0.

R03.9 · R03.8

Ионы · объяснение электризации

Отдал электрон — «+», получил — «−»

Стекло о шёлк: стекло отдаёт электроны → заряжено «+»

Эбонит о мех: эбонит получает электроны → заряжен «−»

Ион — атом (или группа атомов), потерявший или присоединивший электроны. Ядро при электризации не меняется: число протонов то же.
Объяснение электризации трением в 2 шага: 1) при тесном контакте часть электронов переходит с одного тела на другое; 2) у одного тела электронов стало больше (−), у другого — меньше (+), причём заряды равны по модулю. Последнее — подводка к закону сохранения заряда (PHY8-033).
Ошибка: «стекло получило протоны». Протоны не переходят.

R03.8 · R03.9

Осторожно

Типичные ошибки

Неверно	Верно
заряд капли может быть $2, 4 \cdot 1 0^{- 19}$ Кл	нельзя: 2,4 : 1,6 = 1,5 — не целое число e
тело зарядилось «+», потому что получило протоны	тело потеряло электроны
нейтрон заряжен отрицательно	нейтрон не имеет заряда
$1 0^{- 18} : 1 0^{- 19} = 1 0^{- 1}$	$1 0^{- 18} : 1 0^{- 19} = 1 0^{1}$ , так как $- 18 - (- 19) = 1$

R03.8 · R03.9

Закрепление

Решите

базаСколько протонов и электронов в атоме кислорода (№ 8)? Каков заряд ядра?
базаМожет ли капля иметь заряд $4, 0 \cdot 1 0^{- 19}$ Кл? А $4, 8 \cdot 1 0^{- 19}$ Кл?
базаТело потеряло $2 \cdot 1 0^{10}$ электронов. Найдите его заряд.

повыш.Палочка получила заряд $- 8 \cdot 1 0^{- 9}$ Кл. На сколько увеличилась её масса?
практикаРасчёску провели по волосам, она зарядилась «−». Что и куда перешло? Каков заряд волос?
повыш.У иона 10 электронов, заряд ядра $+ 11 e$ . Найдите заряд иона в кулонах.

Ответы: 1) 8 протонов, 8 электронов; заряд ядра +8e = 8 · 1,6·10⁻¹⁹ = 1,28·10⁻¹⁸ Кл. 2) 4,0 : 1,6 = 2,5 — нет; 4,8 : 1,6 = 3 — да (3e). 3) q = +2·10¹⁰ · 1,6·10⁻¹⁹ = +3,2·10⁻⁹ Кл.
4) N = 8·10⁻⁹ : 1,6·10⁻¹⁹ = 5·10¹⁰ электронов; Δm = 5·10¹⁰ · 9,1·10⁻³¹ = 4,55·10⁻²⁰ кг (ничтожно мало). 5) Электроны перешли с волос на расчёску; волосы заряжены «+», заряды равны по модулю. 6) +11e − 10e = +e = +1,6·10⁻¹⁹ Кл (положительный ион, это ион натрия).
Задания 1–3 — все; 4–6 — по готовности. Таблица Менделеева — на стене кабинета или в учебнике.

R03.9 · ОГЭ

В формате ОГЭ

ОГЭ, линия 4: текст с пропусками

4Вставьте на место пропусков слова из списка. Слова в списке даны в нужной форме.

Атом состоит из положительно заряженного (А) и движущихся вокруг него (Б). В ядре находятся (В) и нейтроны. Если атом потеряет электрон, он превратится в (Г) ион.

1) протонов2) положительный3) ядра4) электронов 5) отрицательный6) протоны7) нейтральный

Ответ:

А	Б	В	Г

рефлексия · ДЗ

Итог урока

Проверьте себя и потренируйтесь

Ответьте одной фразой

Чему равен элементарный заряд?
Из каких частиц состоит атом?
Почему атом нейтрален, а ион — нет?

Домашнее задание

Нарисуйте модель атома бериллия (№ 4, 5 нейтронов)
Тело получило $3 \cdot 1 0^{9}$ электронов. Найдите его заряд.
Тренажёр:
reknow.ru/8/physics/8_physics_elektrizaciya.htm

Паспорт соответствия · скрытый слайд

PHY8-032 · Элементарный электрический заряд; Строение атома

Поле	Значение
ФРП	«Физика» (базовый уровень), 7–9 кл., Москва – 2025 · 8 класс
Строка, урок	R03 «2.1 Электрические Заряженные тела и их взаимодействия», 7 ч · урок 4/7 · тип Н
Единицы → слайды	R03.8 «Элементарный электрический заряд» → 2, 4–7, 12–14, 16 · R03.9 «Строение атома» → 2, 8–16 · повторение R03.2, R03.3, R03.7 → 3
Результаты	REQ-1.1 (понятия: элементарный заряд, электрон, протон, нейтрон, ядро, ион) → 2, 6, 9–12, 15 · REQ-1.4 (величины, обозначения, единицы: e, q, Кл) → 6, 7, 10, 14 · REQ-1.6 (объяснение в 1–2 шага) → 8, 12, 14 · REQ-1.7 (расчёт q = Ne) → 7, 14, 16 · REQ-1.8 (вывод по описанию опыта) → 5, 8 · EL-7.4
Вне урока	проводники и диэлектрики, закон сохранения заряда — PHY8-033; практикум по электризации — PHY8-034; формула силы поля при опыте Иоффе — Милликена, изотопы, квантовая модель атома — не включены
Проверки	автопроверка: pending · методист: pending

Элементарный электрический заряд. Строение атома

Сегодня вы научитесь

Объяснять делимость заряда

Находить заряд тела

Описывать строение атома

Объяснять электризацию

Как ведут себя заряженные гильзы?

Можно ли делить заряд без конца?

Заряд пылинки меняется скачками

Элементарный заряд — наименьший заряд в природе

Считаем по формуле q=N⋅e

1. Сколько лишних электронов?

2. Какой заряд у шара?

Что внутри атома? Обстрел фольги α-частицами

Планетарная модель атома

Протон, нейтрон, электрон

Протонов в ядре столько же, сколько электронов

Отдал электрон — «+», получил — «−»

Типичные ошибки

Решите

ОГЭ, линия 4: текст с пропусками

Проверьте себя и потренируйтесь

Ответьте одной фразой

Домашнее задание

PHY8-032 · Элементарный электрический заряд; Строение атома

Считаем по формуле $q = N \cdot e$