Planificación de Unidad – Física Cuántica y Modelo Atómico Profesor: <Profesor> Tiempo: 8 días 9 Escuela: <Escuela> Grado: Asignatura: PSI Física basada en Álgebra NGSS DCI: AP Physics 1 and 2 Standards: HS-PS4-3. Evaluar los alegatos, evidencias y razonamientos detrás de la idea que la radiación electromagnética puede ser descripta o con un modelo de onda o con modelo de partícula, y que algunas cuestiones de un modelo son más útiles que otras. HS-PS4-4. Evalúa la validez y fiabilidad de los alegatos en materiales publicados sobre los efectos que diferentes frecuencias de radiación electromagnética tienen cuando son absorbidas por la materia. Conocimientos esenciales 6.F.3: los fotones son paquetes individuales de ondas electromagnéticas de energía, con E de fotón = hf, donde h es la Constante de Planck y f es la frecuencia de la onda de luz asociada. a. En el modelo cuántico de radiación electromagnética, la energía es emitida o absorbida en paquetes discretos de energía llamados fotones. Las líneas espectrales discretas deberían estar incluidas como un ejemplo. b. Para la porción de longitudes de onda corta del espectro, se puede observar la energía por fotón a partir de la medición directa cuando las emisiones electrónicas de la materia resultan de la absorción o de la energía radiante. c. Se provee evidencia de los paquetes discretos de energía a partir del umbral de frecuencia para la emisión electrónica. Por arriba del umbral, la emisión aumenta con la frecuencia y no la intensidad de radiación absorbida. El efecto fotoeléctrico debería ser incluido como un ejemplo. Objetivo de aprendizaje (6.F.3.1) El estudiante es capaz de respaldar el modelo de fotón de energía radiante con la evidencia provista a partir del efecto fotoeléctrico. Conocimientos esenciales 6.F.4: La naturaleza de la luz permite que los diferentes modelos de la luz sean los más apropiados según las diferentes escalas. a. Las propiedades de partícula de la radiación electromagnética son más fácilmente observadas cuando la energía transportada durante el tiempo de la medición es comparable con la E del fotón. b. Las propiedades de la radiación electromagnética como onda son más fácilmente observadas cuando la escala de los objetos que interactúan es comparable o mayor que la longitud de onda de la radiación. Objetivos de aprendizaje (6.F.4.1) El estudiante es capaz de seleccionar un modelo de energía radiante que es apropiada a la escala espacial o temporal de una interacción con la materia. Conocimientos esenciales 6.G.1: Bajo ciertos regímenes de energía o distancia, la materia puede ser modelada como una partícula clásica. Note que esta presentación exacta de Smart Notebook no ha sido usada en el aula, aunque tiene todos lo s materiales. La estructura de abajo se basa en un período de clases de aproximadamente 40-45 minutos. Siéntase libre de ajustar como sea necesario y por favor, devuélvanos su opinión! Objetivo de aprendizaje (6.G.1.1) El estudiante es capaz de hacer predicciones sobre el uso de la escala del problema para determinar qué regímenes el modelo de onda o partícula es más apropiado. Conocimientos esenciales 6.G.2: Bajo ciertos regímenes de energía o distancia, la materia puede ser modelada como una onda. El comportamiento en esos regímenes está descripto por la mecánica cuántica. a. El modelo de onda de la materia está cuantificado por la longitud de onda de DeBroglie que aumenta a medida que el momento de la partícula disminuye. b. La propiedad de onda de la materia fue confirmada experimentalmente por la difracción de electrones en los experimentos de Clinton Joseph Davisson, Lester Germer, y George Paget Thomson. Objetivos de aprendizaje (6.G.2.1) El estudiante es capaz de articular la evidencia de soporte que expresa que un modelo de onda de la materia es apropiado para explicar la difracción de la materia que intectúa con un cristal, dadas condiciones donde una partícula de materia tiene un momento correspondiente a la longitud de onda de DeBroglie más pequeña que la separación entre los átomos adyacentes en el cristal. (6.G.2.2) El estudiante es capaz de predecir la dependencia de las características más importantes de un patrón de difracción (ej. Espaciado entre la interferencia máxima) en base a la velocidad de la partícula y la longitud de onda de DeBroglie de los electrones en un haz de electrones interactuando con el cristal (la longitud de onda de DeBroglie no necesita que esté dada, los estudiantes podrían calcularla) Preguntas Esenciales (¿Qué preguntas los estudiantes serán capaces de responder después de la enseñanza?) 1. ¿Quién determinó la carga de un electrón y cuál era el nombre del experimento? 2. ¿Qué supuesto hizo Max Planck para resolver el problema de la radiación de cuerpo negro? 3. ¿Qué propiedades del efecto fotoeléctrico o podían ser explicadas por la teoría de la naturaleza ondulatoria de la luz? 4. ¿Cómo explicó Albert Einstein efecto fotoeléctrico? ¿Quién postuló primero que la luz estaba hecha de partículas? 5. Describe el Modelo atómico de Thomson de Budín con pasas 6. ¿Qué experimento diseñó Ernest Rutherford? ¿Cambió el modelo de Thomson? 7. ¿Cómo resolvió Neils Bohr el problema del modelo de Rutherford? Conocimiento y Habilidades (¿Qué habilidades son necesarias para lograr los resultados deseados?) Al terminar esta unidad, los estudiantes conocerán: El Experimento de la Gota de Aceite El Experimento de Rutherford El Experimento del tubo de rayos catódicos El Efecto Fotoeléctrico El Modelo de átomo de Bohr Al terminar esta unidad los estudiantes serán capaces de : Resolver problemas usando las siguientes ecuaciones: 𝐸 = ℎ𝑓 𝐾𝐸 = 𝑒𝑉0 ℎ𝑓 = ∅ + 𝐾𝐸 𝜆= ℎ 𝑝 Evaluaciones (¿Cuál es la evidencia aceptable para los resultados deseados (rúbricas, exámenes, etc., )? Se adjunta copia Durante las lecciones de Smart Notebook designadas para introducir conceptos, se preguntará a los estudiantes continuamente sobre esos conceptos usando una combinación de preguntas de la clase y de la casa, y el sistema SMART Response. Se discutirá sobre las preguntas de clase y para la casa y los errores serán corregidos antes de las evaluaciones formales que se listan a continuación. Física Cuántica y Prueba de Modelo Atómico Otras evaluaciones que están en el sitio web del NJCTL son opcionales y se pueden usar en caso de ser necesarias. (¿Cuál es la secuencia de actividades, experiencias de aprendizaje, etc., que conducirá a los resultados deseados (planificación)?) Tema Trabajo en clase Trabajo en casa** 1 Electrones, Rayos X y Radioactividad Presentación hasta diapositiva 77 Problemas 1-2 Problemas 3-4 2 Radiación de cuerpo negro y efecto fotoeléctrico Presentación hasta diapositiva 118 Problemas 5-13 Problemas 14-22 3 Modelos atómico Presentación hasta diapositiva 164 Problemas 23-24 Problemas 25-26 4 Ondas y Partículas Presentación hasta diapositiva 178 (el resto es opcional) Problemas 27-28 Problemas 29-30 5 Problemas Generales Problemas Generales Nº 1, 3, 5 Problemas Generales Nº 2 y 4 + OM Nº 1-13 Día www.njctl.org 7mo Grado PSI Flujo de Materia y Energía Note que esta presentación exacta de Smart Notebook no ha sido usada en el aula, aunque tiene todos lo s materiales. La estructura de abajo se basa en un período de clases de aproximadamente 40-45 minutos. Siéntase libre de ajustar como sea necesario y por favor, devuélvanos su opinión! 6 Problemas Generales Problemas Generales Nº 6 General Problemas Generales Nº 7 + OM Nº 14-26 (el resto son opcionales) 7 Revisión OM Revisión OM Estudiar para la prueba 8 Prueba Prueba Física Cuántica y Modelo Atómico N/A * Si no es posible completar los laboratorios en el orden establecido debido a los horarios de laboratorio. Otros laboratorios que están en el sitio web del NJCTL son opcionales y pueden ser usados cuando sean necesarios. **Los problemas de trabajos en clase y en casa no están organizados de menor a mayor dificultad, pero en su lugar están ubicados por tema. Los profesores deberían prestar atención al final de cada clase cuando asignen los trabajos de manera que sólo se asignen los problemas relacionados a los temas que fueron enseñados.