«Атомна і ядерна фізика»

ДЕПАРТАМЕНТ ОСВІТИ І НАУКИ

ДНІПРОПЕТРОВСЬКОЇ ОБЛАСНОЇ ДЕРЖАДМІНІСТРАЦІЇ

Державний професійно-технічний навчальний заклад

"Західно-Дніпровський центр професійно-технічної освіти"

 

 

 

 

 

 

 

Відкритий урок

 «Атомна і ядерна  фізика»

 

 

 

 

Автор розробки – викладач фізики

Анциферова О.П.

 

 

 

м. Жовті Води

 

 

 

 

 

 

План – конспект уроку з фізики

Група 7КК-13

Тема: ядерна і атомна фізика

Мета:

навчальна: поглибити і узагальнити знання в області атомної і ядерної фізики, розширити  кругозір учнів, удосконалити уміння відповідати на запитання шляхом висловлювання власної думки;

розвиваюча: активізувати пошукаво – пізнавальну діяльність в роботі з науковою літературою, розвивати творче мислення, формувати інтерес до поставленої проблеми;

виховна :

сформувати:

• уміння виступати публічно, підібравши матеріал, який відповідає темі;
• висловлювати свою думку і вести діалог, підтримувати дискусію;
• комунікативну компетенцію.

Тип уроку: урок узагальнення і систематизації знань.

• Форма уроку: круглий стіл;

Обладнання: комп’ютер, мультимедійний проектор

Між предметні зв’язки: екологія, медицина, професія, біологія, математика.

Організаційний сценарій « круглого столу»:

• відкриття, представлення учасників;
• вступне слово вчителя, який має окреслити мету і завдання заходу; очікувані результати, оголосити регламент;
• виступи експертів;
• обговорення;
• закриття ( заключне слово вчителя)

 

 

 

 

Хід уроку.

І. Психологічний настрій.

          Любі друзі! У нас сьогодні незвичайний урок.

     По-перше – нова форма      проведення уроку – круглий стіл, що дасть

     можливість публічного обговорення вивченої теми,

     вільного     висловлювання своїх думок, рівні права і позиції

     всіх присутніх. У нас сьогодні відсутні керівники, ми всі

     експерти з поставлених задач. По-друге, наша тема

      «Атомна і ядерна  фізика» є великим фізичним розділом, знання

      якого дадуть відповіді на проблеми, які стосуються і хвилюють

      всіх, наприклад: подальшого існування людства, безпечність,

      здоров’я, впевненість за майбутнє та інше.

ІІ. Актуалізація опорних знань.

    Низка питань на яку ви дасте свої відповіді покаже, що ми очікуємо в результаті обговорення. Щоб розкрити глобальність проблеми, треба пригадати складну будову атому, закони руху мікрочастинок, теорії, якими було доведені і будова атому і ідея атомного ядра. Відомо, що атом цілком нейтральна система. То що відбувається, коли атом губить свої електрони і при цьому втрачає енергію? Вчені кажуть, що мікросвіт нагадує життя людей. Частинки рухаються з різними швидкостями, стикаються, в результаті утворюється нова частинка із своїми властивостями, спостерігаються світлові спалахи ( це не нагадує життя людей?). Як що це так, необхідно пригадати методи спостереження і реєстрації елементарних частинок. Спостереження відкрили і спонтанне випромінювання, яке ми називаємо радіоактивністю і ядерні сили « велетні з короткими руками» Чому так?

    Що відбувається з атомом, коли частинки щільно наближаються до ядра і попадають в сферу ядерних сил? Чому хімічний елемент періодичної таблиці під номером 238 є важливим для обговорення? З моєї точки зори, є про що говорити і давати відповідь. Всі присутні знайомі з питаннями круглого столу, цього вимагають правила. Необхідно переглянути матеріал, підготовлений до засідання, оцінити його важливість, висловити свої думки до запропонованого матеріалу. Регламент: до 5хв.

ІІІ. Виступи експертів.

1. Біля джерела уранової епопеї (публікація сторінка 1)
2. Атомна і ядерна фізика (презентація)
3. Жовті Води – центр видобутку та переробки уранової руди (Публікація сторінки 2,3))
4. Чи можна вважати атом мирним? (доповідь)

ІV Обговорення:

   V. Рефлексія.

1. Яку користь дав вам цей урок?
2. Чи стануть у пригоді ці знання у вашому подальшому житті?
3. Чи хотіли б ви розширити свої знання з цієї теми?

VІ. Заключне слово вчителя.

Як відомо, останні спостереження за тим, що відбувається в природі, в житті суспільства, змушує шукати пояснення тому, що незвичайного в нашому сьогоденні. Наш сьогоднішній урок пояснює, що серед вас немає байдужих до тих питань, які сьогодні розглядалися. Ми з вами живемо в зоні техногенного радіаційного забруднення. Для вас, як для кухарів є «пам’ятка» з якою ви вже знайомі. Що до уроку, то він відбувся в повному обсязі.

Додаток 1

Коментар до презентації « Атомна і ядерна Фізика»

Викладач:

     Проглянувши проект «Атомна і ядерна фізика» і публікації, стає зрозумілим, мотивація даного заходу. Підняті не тільки питання вивченого матеріалу, а і проблеми, пов’язані з будовою атому, з екологією, з забрудненням навколишнього середовища, відношення до поставлених проблем. На даному етапі уроку необхідне обговорення, тому закликаю додержуватися регламенту (2 -4 хвилини)

Обговорення 1

          З молекулярно-кінетичної теорії відомо, що будь яка речовина складається з молекул і атомів. Саме атом «неподільний» став найважливішим етапом становлення сучасної фізики В процесі складання кількісної теорії будови атому були відкриті закони квантової механіки. Не одразу учені прийшли до вірного висновку про будову атому. Як бачимо Дж. Томсон відкрив електрон, але його теорія будови атому були помилковими, Тільки Е.Резерфорд своїм класичним дослідом зондування атому за допомогою а-частинок не тільки запропонував планетарну модель, але й прийшов до ідеї атомного ядра. Модель атому експериментально була обґрунтована, але вона не пояснювала факт існування атому і його стійкість. Було доведено, що рух атомів по орбіті відбувається з прискоренням і за законами електродинаміки Максвелла повинен випромінювати електромагнітні хвили з частотою, яка дорівнює числу його обертів навколо ядра в одну секунду. Випромінювання супроводжується втратою енергії. Це означає , що атом має загинути.

    Нічого подібного  не відбувається. Атоми стійкі і в не збудженому стані можуть існувати нескінченно довго.

Обговорення 2

    Все сказане доводить, що явища які відбуваються всередині атому не підлягають законам класичної фізики.

    Відповіді на подібні невідповідності знайшов Н.Бор. Постулати Н.Бора привели до стрійної теорії руху мікрочастинок – квантової механіки.

    Далі розглядалися два розділи: вивчення атомних ядер і природа, властивості і взаємні перетворення елементарних частинок. В реферати широка показані методи спостереження і реєстрації елементарних частинок. Газорозрядний лічильник Гейгера – Мюллера реєструє всі електрони, які потрапляють в нього. Для важких частинок створені лічильники працюючі на інших принципах. Камера Вільсона, бульбашкова камера, метод товстошарових фотоемульсій дали можливість спостерігати за треками, які залишають частинки і за цими треками можна встановити саму частинку, її швидкість, витрачену енергію, реакцію між частинками та ядрами.

Обговорення 3

    Так дослід із солями урану з якими експериментував А.Беккерель провели до явища, яке отримало назву радіоактивності. І головне властивості радіоактивності підлягає не з’єднання, а сам атом. Були спроби визначити елементи, які спонтанно випромінюють подібно урану. Це змогли довести Марія Складовська-Кюрі та її чоловік Пьер Кюрі. Внаслідок було встановлено, що всі елементи починаючи з вісмуту радіоактивні.

     Що ж відбувається з речовиною при радіоактивному випромінюванні?

     По-перше, дивна постійність, з якою радіоактивні елементи уран, торій, радій випромінюють. Чисельні досліди показали,що нічого не може вплинути на інтенсивність випромінювання.

     По-друге – радіоактивність супроводжується виділенням величезної енергії, що означає – самі атоми підлягають перетворенню.

    По-третє - в результаті радіоактивного перетворення може з’явитись нова речовина з своїми хімічними та фізичними властивостями. Правило утворення нової речовини показано за правилом зміщення.

Обговорення 4

    Вивчення явища радіоактивності привело до важливого відкриття природи атом них ядер. Їх було названо ізотопами. Існування ізотопів доводить, що заряд атомного ядра визначає не всі властивості атому, а лише його хімічні та фізичні властивості, які залежать від розмірів. Саме ізотопи дали поштовх для визначення будови ядра. Д.Чедвік вивчаючи в камері Вільсона треки ядер азоту, які підлягали випромінюванню визначив, що енергія гама-квантів різна. Це означало, що ядра рухаються в результаті стикання з частинками, позбавленими маси спокою. Ці частинки досить важкі, та ще й мають величезну проникаючу здібність. Їх було названо нейтронами.

Обговорення 5

    Будова атомного ядра показана в проекті. Додати сюди можна короткодіючий характер ядерних сил. « Богатир з короткими руками» означає дію сил на коротких відстанях ( відстань приблизно дорівнює розміру атому). Якщо частинка попадає в сферу ядерних сил, відбувається ядерна реакція, при якій відбувається зміна атомних ядер, що супроводжується  виділенням величезної енергії, тобто порушується енергія зв’язку. Як визначив Е.Фермі при стиканні відбувається інтенсивна передача кінетичної енергії. Дана властивість показала, що ядра важких елементів згідні до ділення, при якому випускаються декілька нейтронів, гама – промені і виділяється енергія.

Обговорення 6

    Зрозуміло, що вчення про атом відіграли свою роль у житті людей. Застосування ядерної енергії для перетворення її в електричну відбувається на атомних станціях, потужність яких від 5∙10⁹Вт до 10∙10¹¹Вт. Екологічно чисте виробництво, реакції, які відбуваються в реакторі не потребують палива, атмосферний кисень для процесу не потрібен, в атмосферу не попадають продукти горіння. Для протікання ланцюгової реакції не має необхідності в тому, щоб кожен нейтрон обов’язково викликав ділення ядер. Необхідне лише, щоб середнє число вивільнених в даній масі нейтронів не зменшувалася протягом часу. Так виконання всіх умов і атом буде «мирним».

Обговорення 7

    Виконання – це головне, але не все так як треба. Приклади тому – аварі на Чорнобильській АЕС. І вона сталася не по вині «мирного атому», а за безвідповідальністю технічних робітників і не обґрунтованих експериментів. Атомна зброя не може стверджувати, що атом небезпечний. При вибуху атомної бомби температура досягає десятки мільйонів кельвінів, утворюється вибухова хвиля, а також потужне випромінювання, яке знищує все на своєму шляху та несе небезпеку всьому живому.

Обговорення 8

    Є нагоду захистити те , що необхідне для життя людей. Це радіоактивні ізотопи. Саме вони відіграють позитивну роль як в науці, так і в виробництві, медицині. Відомий факт – явище радіоактивності дозволило отримати біля 2000 радіоактивних ізотопів. За допомогою радіоактивності дізналися про велику кількість фактів: об’єм крові, розподіл її по тілу, функціонування внутрішніх органів. З точки зору фізики – повний цикл  кровообігу людини становить 23 секунди. Кожну секунду в тілі людини проходить 2000 розпадів «Калію 40», 300 вуглецю, до 4-х розпадів «Радію226».  Цікаво, що атоми людського тіла відновлюються приблизно за рік. Нові атоми наш організм здобуває з їжею Залізо – один з компонентів крові. Тут відіграє своє значення радіоактивний ізотоп заліза. Ізотоп йоду легко фіксується індикатором радіоактивного випромінювання. Радіоактивні ізотопи дозволяють міркувати про дифузію металів, про дослідження внутрішньої структури металевих відливок та інше.

Додаток 2

Пам’ятка.

 Ми живемо в місті, де дійсно спостерігається досить неблагополучна екологічна ситуація.

 До нашого організму разом з їжею та водою потрапляють шкідливі токсичні речовини. І вам , як майбутнім експертам з правильного і раціонального харчування пропонується пам’ятка, яка допоможе вам застосовувати добавки, які захистять організм людини. Допоможіть організму швидше вивести їх, використовуючи для цього відвари різних трав.

 

№	Трава	Лікувальна дія
1	Відвар листя мати – й - мачухи	Добре очищує нирки
2	Чай з листя брусниці	Очищує стінки судин, печінку, нирки
3	Чай з пелюсток липи	Добре очищує весь організм. Разом з потом виводяться численні токсини.
4	Відвар хвоща польового	Очищує нирки, печінку
5	Соки: морквяний, буряковий, яблучний, цитрусовий	Добре очищує організм