Конспект уроку з теми "Радіоактивність. Види радіоактивного випромінювання та їхні основні характеристики"

Тема уроку

Радіоактивність. Види радіоактивного  випромінювання та їхні основні характеристики

Мета уроку: актуалізувати знання учнів першу модель атома, про досліди Резерфорда та планера тну модель атома; ознайомити з явищем радіоактивності та його особливостями; продовжити формувати поняття про будову атома; розвивати вміння використовувати комп’ютер на різних етапах уроку; виховувати інформаційну компетентність.

Тип уроку: комбінований урок

Обладнання: Power Point, Test-W, бібліотека електронних наочностей.

ХІД УРОКУ

І. Організаційний момент.

ІІ. Актуалізація опорних знань.

1. Перегляд учнівських презентацій (учням задавалося завдання створити презентації за темами «Досліди Резерфорда та їх результати», «Історія попередніх досліджень, пов’язаних із будовою атома», «Теоретичні моделі будови атомів»)

ІІІ. Перевірка домашнього завдання.

1. Комп’ютерне тестування.
2. Усне опитування.

1. Чому Резерфорд уважав альфа-частинки найбільш придатними слідження речовин зсередини?
2. У чому полягав зміст досліду Резерфорда?

3. Для чого в досліді Резерфорда мікроскоп із екраном оберталися осі, що проходила крізь центр золотої фольга?

 4.   Чому установка для досліду Резерфорда вмішувалася в кожух відкачувалося повітря?

 5.  На підставі яких експериментальних результатів Резерфорд запропонував ядерну модель будови атома?

6.  Поясніть під кутом зору ядерної моделі будови атома зміну напряму альфа-частинок за їх проходження крізь фольгу.

ІV. Повідомлення теми та мети уроку.

Темою нашого уроку є: «Радіоактивність. Види радіоактивного  випромінювання та їхні основні характеристики», а метою ознайомити з явищем радіоактивності та його особливостями.

V. Вивчення нового матеріалу.

 Одним із найбільш ґрунтовних спро­стувань багатовікової ідеї щодо неподільно­сті атомів було відкриття в 1896 р, французь­ким фізиком Анрі Беккерелем явища радіо­активності.

Беккерель займався дослідженням дії солей урану на фотопластинку після освіт­лення їх сонячним світлом. Він завертав фотопластинку в чорний папір і виставляв на сонячне світло, попередньо поклавши зверху шматочок уранової солі. На пластинці, яка була надійно захищена від сонячних проме­нів, після проявлення виявлялось почорнін­ня. На думку Беккереля, це свідчило про те, що солі урану під дією сонячного світла набу­вають здатності засвічувати фотопластинку. Але, продовжуючи свої досліди, Беккерель установив, що солі урану засвічують фотопла­стинку і за відсутності сонячного світла, навіть у темряві (рис. 1).

Після цього Бек­керель зрозумів, що ним відкрито нове явище: довільне випромінювання солей урану. На той час такі випромінювання у фізиці  були невідомі. Беккерель ретельно дослідив випромінювання солей урану і встановив, що воно мав такі особливості:

• проникає крізь тонкі металеві пластинки;
• не залежить від зовнішніх факторів (освітленості, тиску, температури);
• розряджає електроскоп;
• викликає світіння деяких тіл,

24 лютого 1896 р. Беккерель доповів про своє відкриття на засіданні Французької Ака­демії наук, що викликало значну зацікавле­ність серед учених.

Рис. 1

Особливо зацікавилися результатами до­слідів Беккереля французькі фізики, подруж­жя П'єр і Марія Кюрі, які вирішили відпові­сти на запитання: чи існують інші речовини з надзвичайними властивостями урану ? їх робо­та була дуже важкою. Складний хімічний аналіз Кюрі виконували без належного обладнання лабораторії, не маючи на це достатньо коштів. У них навіть не було лабо­рантів, і всю підготовчу роботу вони викону­вали самостійно (рис. 2).

Рис. 2

Завдяки їхній наполегливості та енергії у квітні 1898 р. було встановлено, що властивості, аналогічні вла­стивостям урану, належать торію. У липні 1898 року П'єром і Марією Кюрі було від­крито новий елемент - полоній, а в грудні -радій. Ці елементи мали ще потужніше випро­мінювання, ніж уран.

Після відкриття радію речовини, які випу­скали такі випромінювання, було названо радіоактивними. Нова властивість речовини, пов'язана з наявністю особливих випроміню­вань, дістала назву радіоактивності.

Оскільки радіоактивність було відкрито в елементів, які існують у природі, ЇЇ було наз­вано природною радіоактивністю. Природна радіоактивність спостерігається у важких елементів, які містяться в періодичній системі елементі Менделєєва за свинцем.

 Тепер уже явищем радіоактивності захопилися сотні фізиків у багатьох лабора­торіях світу. Але про одне ім'я слід сказати окремо — ім'я англійського фізика Ернеста Резерфорда. На той час Резерфорд був іще молодим ученим, більше цікавився електро­магнетизмом. Але вік захопився явищем – радіоактивності, зайнявся його досліджен­ням| працював над цією науковою пробле­мою до останніх років свого життя.

Резерфорд поставив перед собою завдання: виявити природу випромінювання, яке випуска­ють радіоактивні речовини. Він правильно передбачив, що до складу цього випроміню­вання входять заряджені частинки, які відхиля­ються в магнітному полі. Тому Резерфорд про­пустив випромінювання радію між полюсами потужного магніту. Реєстрація випромінюван­ня здійснювалась за його дією на фотопластин­ку. За відсутності магнітного поля на фотопла­стинці з'являлась одна пляма від випроміню­вання. Після  проходження випромінювання крізь  магнітне поле воно розділялося на три частини. Один дотік частинок відхилявся праворуч, дру­гий -„ліворуч. І лише досить слабкий третій промінь не змінював свого напрямку (рис. 3).

Про що свідчив цей експериментальний факт?

Відхилення випромінювання в магнітному полі підтвердило передбачення Резерфорда і чітко вказало на те, що до складу радіоактив­них випромінювань входять заряджені частин­ки. Знак заряду частинок можна було визначено за їхнім відхиленням, використовуючи правило лівої руки. За трьома першими літе­рами грецького алфавіту (α, β, γ) Резерфорд назвав три складові частини випромінювання радіоактивних речовин.

Та частина випромінювання, яка відхиля­лась як позитивно заряджені частинки, одер­жала назву альфа-випромінювання. Частину випромінювання, відхилення якої відповідало відхиленню негативно заряджених частинок, було названо бета-випромінювання. А та частина випромінювання, яка не відхилялась у магнітному полі, а, отже, не мала електричного заряду, дістала назву гамма-      

                                   Рис. 3

променів.

Подальші дослідження Резерфорда та інших фізиків привели до остаточного з'ясу­вання фізичної природи альфа- бета- і гамма-променів. Слід зазначити, що всі вони вияви­лися шкідливими для живих організмів.

Альфа-промені (або альфа-частинки) - не потік ядер атомів гелію, їх заряд є позитивним і вдвічі перебільшує заряд протона, тобто q= 2е = 3,2-10^-19 Кл. Маса альфа-частинок дуже значна:   

т = 6,67-10^-27 кг. Альфа-частинки мають велику швидкість (порядку 10 м/с). Це зумо­влює наявність у альфа-частинок значної енер­гії 10⁶  - 10⁷ Дж. Джерелом альфа-частинок є атоми важких елементів. Шлях, що його альфа-частинка проходить у повітрі, є порівняно неве­ликим - кілька сантиметрів, а в твердій речови­ні - кілька десятків мікрометрів, тобто їх можна затримати за допомоги звичайного аркуша паперу. Якщо людина працює з відкритими альфа-препаратами, вона може захистити свої руки за допомоги гумових рукавичок.

Бета-промені (чи бета-частинки) є потоком електронів, швидкість яких наближається до швидкості світла у вакуумі. Відповідно, вони мають дуже велику енергію. Зокрема, деякі бета-частинки долітають до Землі з космічного простору. Захиститись від бета-променів важко, оскільки вони пронизують порівняно товсті металеві частинки (1,5 - 2 см).

Гамма-промені - це «жорстке» (таке, що має велику проникну здатність) електромаг­нітне випромінювання. Гамма-промені легко проходять крізь товсті шари бетону і металу, а тому є найбільш шкідливими для живих організмів. Для захисту від смертоносної дії гамма-променів використовуються тонни бетону і свинцю.

На рис. 4 показано, за допомоги яких речовин можна затримати радіоактивні випромінювання, Після встановлення складу випромінювання радіоактивних речовин стало очевидно, що радіоактивність - це розпад ядер атомів, а, отже, перетворення одних елементів на інші. Справді, радіоактивні атоми нестабільні, вони довільно розпадаються і при цьому з них вилітають альфа- та бета-частинки. Внаслідок цього вини­кає інший атом, який у більшості випадків теж є нестабільним, тобто радіоактивним. Так триває  доти, доки не досягається стабільність і не утво­рюється нерадіоактивний елемент.

Отже, відкриття явища радіоактивності дозволило подолати головне утруднення екс­периментальної фізики - знаходження

               Рис. 4

безпосе­реднього підходу до дослідження будови атомів.

Радіоактивні сім’ї. Внаслідок радіоактивності одні

хімічні елементи перетворюються на інші, які теж, своєю чергою, розпадаються і перетворюються, же. хімічні елементи послідовно переходять один в одного. При цьому повторюється своєрідний ланцюжок, який називається радіоактивною сім'єю ю радіоактивним рядом). У кожній радіоактивній сім'ї є елемент, яким вона починається, та елемент, яким закінчується. Дослідження показали, що існують три природні радіоактивні сім’ї: урану, торію, актинію. Четверта радіоактивна сім я починається елементом, якого в природі немає — нептуній, Нептуній одержують штучно. Всі радіоактивні сім’ї закінчуються елементами, які є стійкими і далі не перетворюються. Сім’я урану, торію і актинію закінчуються свинцем, а сім'я нептунію - вісмутом.

VІ. Закріплення вивченого матеріалу.

1. Робота з ППЗ бібліотека електронних наочностей

Перегляд відео фрагмента «Дослід Беккереля» та його обговорення.

2. Комп’ютерне тестування.

VІІ. Підведення підсумків. Повідомлення домашнього завдання. Виставлення оцінок.

Отже сьогодні на уроці ми ознайомилися з темою: «Радіоактивність. Види радіоактивного  випромінювання та їхні основні характеристики».

Скажіть:

1. Яка особливість відкритого Анрі  Беккерелем випромінювання на те, що воно є незвичайним?

2. У чому полягає явище радіоактивності?
3. Які речовини називаються радіоактивними?
4. Які радіоактивні речовини відкрили П'єр і Марія Кюрі?

5. Який метод використав Резерфорд для встановлення фін випромінювання радіоактивних речовин? Чому?

6. Що являють собою альфа-частинки? бета-частинки? Гамма?
7. Яке випромінювання називається жорстким?

8. Яке з видів радіоактивного випромінювання є найбільш і живих організмів? Чому?

Домашнє завдання підготувати презентації, опрацювати конспект уроку.

Додаток 1

Радіоактивні сімейства

Ряд радію	Ряд торію
Ряд актинію

 

Додаток 2

Радіоактивне випромінювання. Правила зміщення

Варіант 1

У завданнях 1 – 5 виберіть правильну відповідь.

1. Як називають здатність ядер деяких хімічних елементів довільно перетворюватися на ядра інших елементів з випромінюванням мікрочастинок?

а)	Індуктивність	б)	Радіопасивність
в)	Іонізація	г)	Радіоактивність

2. Запишіть одиницю сталої радіоактивного розпаду в СІ.

а)	с	б)	Гр
в)		г)	Бк

3. Який вид радіоактивного випромінювання є найбільш небезпечним для людини?

а)	α-випромінювання	б)	γ-випромінювання
в)	β-випромінювання	г)

4. До якого виду випромінювання відносять видиме світло, γ-, рентгенівське, ультрафіолетове, інфрачервоне випромінювання?

а)	Низькочастотне	б)	Електромагнітне
в)	Високочастотне	г)	Теплове

5. Вкажіть позначення та одиницю періоду піврозпаду в СІ.

а)	T,  с	б)	A, Бк
в)	m, кг	г)	N

У завданнях 6 – 9 допишіть правильну відповідь.

6. Існують такі види радіоактивного розпаду: ___________________________________

7. Існують такі види радіоактивного випромінювання:____________________________ __________________________________________________________________________

8. Потік позитивно заряджених частинок називають _____________________________

9. Фізичну величину, яка характеризує кількість радіоактивних перетворень за одиницю часу називають ____________________________________________________

У завданнях 10 – 12 дайте розгорнуту відповідь.

10. Які хімічні елементи відносять до радіоактивних?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

11. Що собою являють β-проміні?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

12. Сформулюйте правило зміщення для α-розпаду.

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

 

 

Радіоактивне випромінювання. Правила зміщення

Варіант 2

У завданнях 1 – 5 виберіть правильну відповідь.

1. Запишіть формулу для розрахунку активності радіонукліда.

а)	A=λN	б)	V=S/t
в)	D=W/m	г)	λ=

2. Час, протягом якого розпадається половина наявної кількості ядер даного радіонукліда називається

а)	Частотою	б)	Періодом піврозпаду
в)	Розпадом	г)	Активністю

3. Чи можуть зовнішні чинники впливати на радіоактивність?

а)

Так

б)

Ні

4. Який знак мають α-частинки? Яке значення заряду вони мають?

а)	Позитивний	б)	Нейтральний
в)	Негативний	г)

5. У яких одиницях вимірюється активність в СІ?

а)	с	б)	Гр
в)		г)	Бк

У завданнях 6 – 9 допишіть правильну відповідь.

6. Які види випромінювання відхиляються в електричному полі? __________________________________________________________________________

7. Потік ядер гелію являють собою ____________________________________________

8. Розташуйте α-, β- і γ-випромінювання у порядку зменшення їхнього шкідливого впливу на організм для людини при зовнішньому опроміненні.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

9. Наведіть приклади радіоактивних елементів. __________________________________________________________________________

У завданнях 10 – 12 дайте розгорнуту відповідь.

10. Охарактеризуйте сталу радіоактивного розпаду радіонукліда.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

11. Сформулюйте правило зміщення для β-розпаду.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

12. Які перетворення відбуваються під час розпаду ядра? 

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________