Giáo án chuyên đề Hoá học 10 cánh diều Bài 9: Thực hành thí nghiệm hoá học ảo (P1)

HOẠT ĐỘNG CỦA GV VÀ HS

SẢN PHẨM DỰ KIẾN

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ:

- GV hướng dẫn HS truy cập phần mềm PhET:

+ Phiên bản tiếng Anh:

 https://phet.colorado.edu

+Phiên bản tiếng việt:

https://phet.colorado.edu/vi/

- GV lưu ý HS: Phiên bản tiếng Việt dịch đôi chỗ còn chưa hợp lí (chẳng hạn: dùng điện tử thay cho electron,…)

- GV cho HS tìm hiểu nội dung SGK trang 57, 58 rồi trả lời câu hỏi:

+ Sau khi truy cập vào link và chọn thí nghiệm, muốn làm thí nghiệm online hay offline thì thực hiện như thế nào? (nhấn chuột vào hình tam giác nếu muốn làm thí nghiệm online; bấm nút  để lưu giữ file (rutherford-scattering_vi.html) nếu muốn làm thí nghiệm offline.

+ Thí nghiệm ảo này được thực hiện với những nguyên tố nào? (Thí nghiệm không những thực hiện với vàng mà còn có thể mở rộng với bất cứ nguyên tố nào có 20  Z  100, với số khối khác nhau, cũng như ở các mức năng lượng của hạt alpha khác nhau).

- GV đặt câu hỏi: Khi thực hiện thí nghiệm với mô hình Rutherford:

+ Muốn quan sát ở cấp độ nguyên tử thì chọn gì?

+ Muốn quan sát ở cấp độ hạt nhân thì chọn gì?

+ Hình ảnh phóng to của tấm lá vàng ở đâu?

+ Nguồn phát là gì?

+ Bấm nút gì để bắt đầu làm thí nghiệm?

+ Muốn thay đổi năng lượng của hạt alpha thì thực hiện như thế nào?

- HS suy nghĩ trả lời: Câu hỏi 1, 2, 3, 4, 5

1. Thực nghiệm quan sát chùm hạt alpha sau khi đi qua lá vàng: Có những thay đổi quỹ đạo ban đầu (vẫn đi thẳng), có những hạt thay đổi quỹ đạo (bị lệch hướng hoặc quay ngược trở lại). Từ kết quả thí nghiệm ảo, hãy cho biết mô hình nguyên tử theo Rutherford hay mô hình bánh pudding có kết quả phù hợp với thực nghiệm. Lí giải vì sao mô hình đó lại phù hợp với thực nghiệm.

2. Khi tăng năng lượng hạt alpha, hiện tượng quan sát thấy là gì? Năng lượng tăng lên thêm đó gọi là động năng hay thế năng? Hạt alpha có năng lượng cao hơn có làm thay đổi bản chất thí nghiệm hay không?

3. Đối với vàng, nếu tăng số hạt neutron ở hạt nhân thì hiện tượng quan sát được thay đổi ra sao?

4^*. Vì sao khi quan sát ở cấp độ hạt nhân, trong khung hình quan sát thấy hầu như tất cả các hạt alpha đều bị lệch quỹ đạo ban đầu. Trái lại ở cấp độ nguyên tử, trong khung hình chỉ thấy số ít hạt alpha thay đổi quỹ đạo ban đầu.

5^*. Vì sao electron (hạt mang điện tích âm, -1) hầu như không làm thay đổi quỹ đạo chuyển động của hạt alpha (hạt mang điện tích dương, +2)

- GV đặt câu hỏi gợi mở:

1. Theo mô hình bánh pudding, quỹ đạo chuyển động của tất cả các hạt alpha như thế nào? So sánh với quỹ đạo chuyển động của các hạt alpha trong mô hình Rutherford để đưa ra kết luận phù hợp?

2. Khi tăng năng lượng hạt alpha, dòng hạt alpha chuyển động như thế nào? Khả năng đâm xuyên ra sao?

3. Các hạt neutron là các hạt mang điện hay không mang điện? Có ảnh hưởng đến quá trình di chuyển của nguyên tử trong điện trường không?

4. Khi quan sát ở cấp độ hạt nhân, các hạt alpha mang điện tích gì? Điều đó ảnh hưởng như thế nào đến quỹ đạo của hạt alpha?

Khi quan sát ở cấp độ nguyên tử, ta thấy nguyên tử có cấu tạo như thế nào? Kích thước so với nguyên tử như thế nào? Điều đó ảnh hưởng gì đến quỹ đạo của hạt alpha?

5. So sánh khối lượng của electron với khối lượng của hạt alpha?

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ:

- HS theo dõi SGK, chú ý nghe, tiếp nhận kiến thức, hoàn thành các yêu cầu, thảo luận nhóm, suy nghĩ trả lời câu hỏi.

- GV: quan sát và trợ giúp HS.

Bước 3: Báo cáo, thảo luận:

- HS giơ tay phát biểu, lên bảng trình bày

- Một số HS khác nhận xét, bổ sung cho bạn.

Bước 4: Kết luận, nhận định: GV tổng quát lưu ý lại kiến thức trọng tâm và yêu cầu HS ghi chép đầy đủ vào vở.

II. Một số thí nghiệm hoá học ảo

1. Thí nghiệm lá vàng của Rutherford (Tán xạ hạt  của Rutherford)

Truy cập link phiên bản tiếng Việt để vào phần mềm: https://phet.colorado.edu/vi/

Chọn mục Hoá học à Tán xạ Rutherford, xuất hiện:

Bước 1: Bấm vào hình tam giác, xuất hiện như hình:

Nháy chuột vào mô hình Rutherford:

+ Chọn 1 nếu muốn quan sát ở cấp độ nguyên tử:

+ Chọn 2 để quan sát ở cấp độ hạt nhân

+ Tấm vàng 3 với hình ảnh phóng to bên phải

+ Nguồn hạt alpha 4 (hạt nhân helium  mang hai điện tích dương).

Bước 2: Bấm nút xanh của nguồn phát hạt alpha để bắt đầu thí nghiệm. Quan sát đường đi (viết) của các hạt alpha. Ghi lại các hiện tượng quan sát được.

Bước 3: Thay đổi năng lượng của hạt alpha (bằng cách kéo thanh trượt năng lượng sang trái để giảm năng lượng hoặc sang phải để tăng năng lượng). Ghi lại hiện tượng quan sát được.

Bước 4: Lặp lại thí nghiệm và ghi chép nhưng với quan sát ở cấp độ hạt nhân.

Bước 5: Lặp lại thí nghiệm và các ghi chép nhưng với mô hình nguyên tử bánh pudding.

Câu hỏi 1:

- Theo mô hình bánh pudding tất cả các hạt  đều xuyên qua lá vàng:

Hình ảnh thí nghiệm mô hình bánh pudding bắn phá hạt  qua lá vàng

- Theo mô hình Rutherford hầu hết các hạt  đều xuyên qua lá vàng, nhưng có một số ít hạt đi lệch hướng ban đầu và một số ít hạt bị bật lại phía sau khi gặp lá vàng

Hình ảnh thí nghiệm mô hình Rutherford bắn phá hạt  qua lá vàng ở cấp độ nguyên tử

Hình ảnh thí nghiệm mô hình Rutherford bắn phá hạt  qua lá vàng ở cấp độ hạt nhân

Từ kết quả thí nghiệm ảo, ta thấy mô hình nguyên tử theo Rutherford có kết quả phù hợp với thực nghiệm hơn mô hình bánh pudding

Câu hỏi 2:

- Khi tăng năng lượng hạt alpha ta thấy dòng hạt alpha chuyển động nhanh hơn, khả năng đâm xuyên lớn hơn.

- Năng lượng tăng lên thêm đó gồm cả động năng.

- Hạt alpha có năng lượng cao hơn không làm thay đổi bản chất thí nghiệm.

Câu hỏi 3:

Đối với vàng, nếu tăng số lượng hạt neutron ở hạt nhân thì hiện tượng quan sát được không thay đổi. Vì hạt neutron không mang điện tích, không ảnh hưởng đến quá trình di chuyển của nguyên tử trong điện trường.

Câu hỏi 4:

Khi quan sát ở cấu độ hạt nhân, trong khung hình quan sát thấy hầu như tất cả các hạt alpha đều bị lệch quỹ đạo ban đầu do hạt nhân mang điện tích dương nên làm hầu hết các hạt alpha bị lệch khỏi quỹ đạo ban đầu.

Còn ở cấp độ nguyên tử, trong khung hình chỉ thấy số ít hạt alpha thay đổi quỹ đạo ban đầu do nguyên tử có cấu tạo rỗng, ở tâm chứa hạt nhân và kích thước của hạt nhân rất nhỏ so với kích thước nguyên tử.

Câu hỏi 5:

Electron (hạt mang điện tích âm, -1) hầu như không làm thay đổi quỹ đạo chuyển động của hạt alpha (hạt mang điện tích dương, +2) vì khối lượng của electron rất nhỏ, không đáng kể so với khối lượng của hạt alpha.