Budujemy atom

Zagadnienia

• Atomy
• Struktura atomowa
• Symbole izotopów
• Jądra atomowe

Opis

Symulacja Budujemy atom pozwala uczniom w przystępny sposób zbadać, w jaki sposób zmiana liczby protonów, neutronów i elektronów wpływa na rodzaj pierwiastka, ładunek i masę atomu/jonu. Zbuduj atom z protonów, neutronów i elektronów. Zobacz jak zmienia się masa i ładunek stworzonych atomów. Zgadnij o jaki pierwiastek chodzi i wygraj grę.

PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, https://phet.colorado.edu Na licencji CC BY 4.0

W opracowaniu niniejszego poradnika wykorzystano materiały PhET: Strona źródłowa symulacji, Teacher Tips (Hanson i Rouinfar, luty 2023)

W szablonie strony wykorzystano kod html/css: phydemo.app.

Poziom

Szkoła średnia

Przykładowe cele nauczania

• Na podstawie liczby protonów, neutronów i elektronów narysuj model atomu, zidentyfikuj pierwiastek oraz określ masę i ładunek.
• Przewiduj, jak dodanie lub odjęcie protonu, neutronu lub elektronu zmieni pierwiastek, ładunek i masę.
• Użyj nazwy pierwiastka, masy i ładunku, aby określić liczbę protonów, neutronów i elektronów.
• Zdefiniuj proton, neutron, elektron, atom i jon.
• Wygeneruj symbol izotopowy dla atomu, biorąc pod uwagę liczbę protonów, neutronów i elektronów.

Przykładowe materiały teoretyczne

• Atom i jego budowa (ZPE)
• Atom (Wikipedia)
• Izotopy pierwiastków (ZPE)

Sterowanie symulacją

Ekran Atom (link bezpośredni)

Buduj atomy i ustalaj, w jaki sposób określa się nazwę, ładunek wypadkowy i masę atomu lub jonu.

Ekran Symbol (link bezpośredni)

Zinterpretuj symbole atomowe, budując atomy za pomocą protonów, neutronów i elektronów.

Ekran Gra (link bezpośredni)

W każdej grze uczniowie otrzymują 5 pytań z wyzwaniami.

Gra 1 - Zidentyfikuj pierwiastek na podstawie modelu lub liczby cząstek subatomowych. Gra 2 - Oblicz liczbę masową lub ładunek atomu lub jonu. Gra 3 - Zinterpretuj symbole atomowe Gra 4 - Podsumowanie zróżnicowane

Opcje dostosowywania

Poniższe parametry query umożliwiają dostosowanie symulacji i można je dodać, dołączając znak '?' do adresu URL symulacji i oddzielając każdy parametr query znakiem '&'. Ogólny wzorzec adresu URL to: …html?queryParameter1&queryParameter2&queryParameter3

Na przykład, jeśli w symulacji Budujemy atom chcesz uwzględnić tylko pierwszy i drugi ekran (screens=1,2), z domyślnie otwartym drugim ekranem (initialScreen=2), użyj: https://www.edukator.pl/tik_edukator/build-an-atom_all.html?screens=1,2&initialScreen=2

Aby uruchomić to w języku polskim (locale=pl), adres URL będzie wyglądał następująco: https://www.edukator.pl/tik_edukator/build-an-atom_all.html?locale=pl&screens=1,2&initialScreen=2

Wskazuje, że dostęp do tego dostosowania można uzyskać też bezpośrednio w symulacji z menu Preferencje lub Opcje.

Parametr query i opis	Przykłady
highContrastParticles - zmienia wygląd protonów, neutronów i elektronów, aby uzyskać płaski wygląd i kolory o wysokim kontraście.	highContrastParticles
screens - określa, które ekrany są włączone do symulacji i jaka jest ich kolejność. Każdy ekran powinien być oddzielony przecinkiem. Więcej informacji można znaleźć w Centrum pomocy.	screens=1,2 screens=3
initialScreen - otwiera kartę SIM bezpośrednio na określonym ekranie, z pominięciem ekranu głównego.	initialScreen=1 initialScreen=2
locale - określa język symulacji przy użyciu kodów ISO 639-1. Dostępne wersje językowe można znaleźć na stronie symulacji w zakładce Tłumaczenia. Uwaga: działa to tylko wtedy, gdy adres URL symulacji kończy się na “_all.html”.	locale=pl (polski) locale=fr (francuski)
allowLinks - jeśli false, wyłącza linki, które prowadzą uczniów do zewnętrznego adresu URL. Domyślnie jest true.	allowLinks=false

Ułatwienia dostępu

Tryb pełnoekranowy

Po kliknięciu logo PhET (na dole po prawej) pojawia się okno zawierające informacje dotyczące symulacji. Możemy tu zmienić sposób jej wyświetlania.

Klikając Pełny ekran przechodzimy do trybu pełnoekranowego (powrót - klawisz escape).

Duży kontrast cząstek

Po kliknięciu logo PhET (na dole po prawej) pojawia się okno zawierające informacje dotyczące symulacji. Możemy tu zmienić sposób jej wyświetlania.

Po wybraniu Opcje... i zaznaczeniu Duży kontrast cząstek zmieni się wygląd protonów, neutronów i elektronów, aby uzyskać płaski obraz i kolory o wysokim kontraście.

Wersje offline, niewymagające połączenia z internetem

Dostępne są również wersje symulacji niewymagające połączenia z internetem.

Aplikacja PhET Desktop zawiera wszystkie symulacje HTML5 i Java, w tym ich tłumaczenia, do użytku offline w systemach Windows i macOS (dostępne po zalogowaniu tu). Symulacje HTML5 nie wymagają dodatkowego oprogramowania, natomiast do uruchamiania dowolnych symulacji Java w aplikacji komputerowej jest wymagany Java SE Development Kit 8.

Za symboliczną opłatą możemy pobrać w postaci jednej aplikacji wszystkie materiały PhET, które zostały opublikowane w html5. Telefony, tablety i Chromebooki (z systemem Android): Google Play. iPhone'y i iPady (aplikacja na iOS): App Store

Darmową wersję desktopową tej aplikacji pobierzemy bezpośrednio klikając tu - wersja _pl zawiera polską (domyślną) i angielską wersję językową i tu - wersja _all zawiera angielską (domyślną) i wszystkie inne dostępne wersje językowe lub ze strony PhET (klikając przycisk ze strzałką przy wybranej wersji językowej):

Uproszczenia modelu

• Chociaż tytuł symulacji brzmi Budujemy atom, uczniowie mogą budować zarówno obojętne atomy, jak i jony.
• Jądro jest powiększone, aby umożliwić uczniom zobaczenie liczby protonów i neutronów.
• Promienie orbit w modelu Bohra nie są w prawidłowym stosunku.
• W modelu chmury kształt chmury nie ma na celu reprezentowania orbitali, a rozmiar chmury nie reprezentuje rzeczywistych promieni atomowych lub jonowych. Chmura staje się po prostu większa i ciemniejsza wraz ze wzrostem liczby elektronów w chmurze
• Stabilny definiujemy jako izotop, którego okres połowicznego rozpadu jest zbyt długi, aby można go było zmierzyć. Jądro atomu niestabilnego wibruje, ale nie rozpada się.
• Uczniowie mogą tworzyć jony, które nie występują w przyrodzie (na przykład He⁺²). Uczniowie mogą nadal osiągać sugerowane cele edukacyjne związane z ładunkiem wypadkowym jonów, nawet jeśli nie wszystkie stworzone przez nich jony istnieją w naturze.
• Stany wzbudzone nie są dozwolone w symulacji. W modelu Bohra, jeśli elektron niewalencyjny zostanie usunięty, zewnętrzny elektron przeniesie się do wewnętrznej powłoki. Symulacja nie pokazuje późniejszego uwolnienia fotonu w wyniku tego ruchu elektronu.
• Reprezentacja symboli wykorzystuje standardową notację izotopów z liczbą masową na górze i liczbą atomową na dole. Może się to różnić od sposobu wyświetlania danych w niektórych układach okresowych (liczba atomowa na górze). Uczniowie, którzy nie są zaznajomieni z notacją izotopową, mogą wymagać dodatkowego wsparcia.

Sugestie dotyczące wykorzystania

Wskazówki dotyczące wszystkich symulacji zawarte są w informacjach ogólnych.

Więcej porad dotyczących korzystania z symulacji z uczniami można znaleźć na stronach PhET w sekcji Wskazówki dotyczące korzystania z PhET.

Przykładowe polecenia

• Napisz równanie matematyczne pokazujące sposób obliczania liczby masowej atomu.
• Opisz rozmieszczenie protonów, neutronów i elektronów w atomie.
• Napisz wyrażenie matematyczne wyjaśniające sposób obliczania ładunku wypadkowego atomu/jonu.
• Wyjaśnij, jak używać symbolu atomowego do określenia liczby protonów, neutronów i elektronów w atomie/jonie.

Zobacz wszystkie opublikowane na stronach PhET aktywności dla Budujemy atom tutaj (dostęp do materiałów wymaga zalogowania).