Методична розробка уроку фізики на тему: «Проблеми розвитку ядерної енергетики. Чорнобильська катастрофа та її наслідки»

Управління освіти і науки

Чернігівської обласної державної  адміністрації

Чернігівський професійний будівельний ліцей

 

 

 

 

 

 

 Методична розробка уроку фізики на тему:

«Проблеми розвитку ядерної енергетики. Чорнобильська катастрофа та її наслідки»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема уроку: Проблеми розвитку ядерної енергетики. Чорнобильська катастрофа та її наслідки. (елементи  проектної діяльності )

    Мета уроку:

Навчальна: познайомити учнів зі сферою застосування атомної енергії,   висвітлити проблеми розвитку ядерної енергетики в Україні, показати переваги і недоліки атомних електростанцій.

Розвиваюча: сприяти розвитку комунікативних навичок, вміння аналізувати, порівнювати і роботи висновки.

Виховна:  на прикладі  Чорнобильської  трагедії виховувати в учнів відповідальне ставлення до виконуваної роботи, відчуття людяності, порядності.

Методична мета уроку:  застосування інтерактивних методів навчання та інформаційно –  комунікаційних  технологій як засіб пізнавальної діяльності учнів на уроках фізики.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Обладнання:  екран, ноутбук, мультимедійний проектор, мультимедійна презентація, «Проблеми розвитку ядерної енергетики. Чорнобильська катастрофа та її наслідки», фрагменти відеофільму, тестові завдання, опорний конспект, види дозиметрів.

План уроку

І. Організаційний момент.

ІІ. Актуалізація опорних знань :

• Вправа «Світлофор»
• Вправа «Впізнай мене»

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності.

ІV. Вивчення нового матеріалу

• Проблеми розвитку ядерної енергетики
• Чорнобильська катастрофа
• Наслідки чорнобильської катастрофи

V. Закріплення вивченого матеріалу

• Розв’язування задачі
• Тестування учнів

VІ. Підведення підсумків уроку:

VІІ. Домашнє завдання.

Хід уроку

І. Організаційний момент.

Заходжу в клас вітаюся,  дозволяю учням сісти, відмічаю відсутніх.

Епіграфом уроку є:

                                  Скажи мені  - і я забуду,

                                  Покажи мені -  і я запам’ятаю,

                                 Дай діяти самому -  і я навчусь.

                                                    Китайська мудрість.

Сьогодні я вам розкажу, покажу, і надам можливість діяти самим. Але перед початком вивчення нової теми давайте перевіримо готовність вас до уроку.

ІІ. Актуалізація опорних знань.

• Вправа «Світлофор» (слайд № 2).

    НЕ ГОТОВИЙ ДО УРОКУ

 

 

 ГОТОВИЙ ДО УРОКУ,  АЛЕ КРАЩЕ МЕНЕ  НЕ ЗАПИТУЙТЕ

 

 

 ГОТОВИЙ ДО УРОКУ

 

• Вправа «Впізнай мене»

1. Що зображено на малюнку? (поділ ядра Урану - 235).

2. Як відбувається поділ? (при захопленні нейтрону ядро збуджується і починає деформуватися, набуває витягнутої форми. Ядро витягується до тих пір, поки сили відштовхування між половинками витягнутого ядра не перевищать сили притягання, що діють у перешийку. Ядро розривається на два осколки, з яких вилітає 2 -3 нейтрони).

1. Що зображено на малюнку? (ланцюгову реакцію).

2. Що називають ланцюговою реакцією?(це реакція, в якій частинки, що її викликають утворюються як продукти цієї реакції).

3. Які частинки викликають ланцюгову реакцію? (нейтрони).

1. Що зображено на малюнку? (ядерний реактор).

2. Що називають ядерним реактором? (це пристрій, в якому відбувається керована ланцюгова реакція).

3. Назвіть основні компоненти ядерного реактора? (реактор має активну зону, в якій розміщується ядерне паливо (Уран, Плутоній), пристрій для регулювання ходу ланцюгової реакції (Кадмій, Бор – речовини, що добре поглинають нейтрони), теплоносій (вода). У реакторах на теплових нейтронах в активну зону входить ще й сповільнювач (графіт). Ззовні реактор захищений бетонною оболонкою).

3. Назвіть типи реакторів? (ректор на теплових нейтронах (РБМК), водоводяний ректор (ВВЕР), реактор на швидких нейтронах).

ІІІ. Мотивація навчально – пізнавальної діяльності, повідомлення теми і мети уроку.

Електропоїзд, трамвай, тролейбус – ці види транспорту для вас не нові всі вони є споживачами електроенергії

1. Де виробляється електроенергія?(на електростанціях).

2. Назвіть типи електростанцій?(ГЕС, ТЕС, АЕС, ВЕС, СЕС).

3. Близько 50 % енергії нашої країни виробляється на АЕС. Назвіть АЕС нашої країни? (ЧАЕС, ХАЕС, ЗАЕС, РАЕС,ПУАЕС)

4. Чому близько 50 % енергії виробляється на АЕС? (запасів ядерного палива вистачить більше чим на 100 років, чого не можна сказати за органічне паливо, ядерна енергія економічно вигідніша, бо  при розщеплені 1 г Урану виділяється енергія еквівалентна згоранню 3 т вугілля, практично не виділяють хімічних відходів в повітря).

5. Але в наш час розвиток ядерної енергетики трохи забарився. З 1986 – 2002 р. в Західній Європі та Північній Америці не побудовано жодної АЕС. Звідси постає питання: чи потрібна людству енергія атомних електростанцій? Бути чи не бути мирному атому? На це запитання ми дамо відповідь вивчивши тему сьогоднішнього уроку.

Повідомлення теми та мети уроку.

IV. Вивчення матеріалу нової теми (метод проектів).

1 група.

Оволодівши атомною енергією людство поставило під загрозу сам факт свого існування, так як розчеплення атомного ядра це найнебезпечніший з процесів відомих людині. Отже наша задача розповісти про проблеми розвитку ядерної енергетики (свою розповідь ми будемо супроводжувати презентацією).

1. Під час роботи реакторів в паливних стрижнів накопичуються радіоактивні відходи. На сьогодні не існує поки що загальноприйнятого способу зберігати відходи, які залишаються високо радіоактивними протягом дуже довгого часу. На даний час більшість відходів ядерного палива тимчасово зберігають в облицьованих сталевими плитами басейнах біля атомних електростанцій.

2. Проблема – це проблема витоку радіації з ядерного реактора, щоб відвернути таку небезпеку реактори обладнують оболонкою з нержавіючої сталі а довкола цієї оболонки будують міцні залізобетонні споруди, щоб зафіксувати рівень радіації використовують дозиметри (демонстрація дозиметрів та вимірювання рівня радіації в кабінеті фізики).

Середній рівень радіації по Україні зараз становить 12 мікрорентген за годину. В день 27 квітня 1986 року в Прип’яті рівень радіації становив 200 Мілірентген за годину що в 15 тисяч разів перевищував норму. Ввечері цього ж дня рівень радіації становив 7 рентген за годину, що перевищував норму в 600 тисяч раз. Без шкоди для здоров’я людина може одержувати 5 рентген в рік.

3. Виробництво ядерної зброї – ядерну енергію можна використати і для вироблення ядерної зброї. Це зброя набагато руйнівніша ніж усі види зброї. За допомогою її можна знищити цілі міста за лічені години. Згадаймо долю Хіросімі і Нагасакі 1945 році. На даний час Україна є без’ядерною позаблоковою державою.

4. Забруднення навколишнього середовища в результаті техногенних викидів – внаслідок аварії на ЧАС було забруднено близько 12 млн. га.

5. Важливу роль у розвитку ядерної енергетики відіграє людський фактор – люди що обслуговують реактор повинні бути високо кваліфікованими. крім цього потрібен контроль за психічним станом операторів щоб відвернути божевілля і не допустити дії спроможних привести до аварій.

6. Чорнобильська проблема – зараз Чорнобиль більше асоціюється з Україною ніж її столиця  Київ. 

Вчитель:  Отже, можна виділити 6 основних проблем ядерної енергетики: утилізація радіоактивних відходів, проблема витоку радіації, виробництво ядерної зброї, забруднення навколишнього середовища, людський фактор, аварія на ЧАЕС.

2 група.

Завдання нашої групи висвітлити чорнобильську катастрофу. Свою розповідь ми  б хотіли розпочати з перегляду відео сюжету. (Показ фільму). Отже в ніч на 26 квітня 86 року стався вибух на ЧАЕС (слайд № 13,14) 

Вибухів було два?  

Так вибухів було дійсно два, перший вибух стався у 1 год. 23хв. 44с. Внаслідок зросту потужності ланцюгової реакції розжарилися твели. Частинки ядерного палива зруйнували цирконієві оболонки, розлетілися та застрягли в графіті. Теплоносій - вода перетворилася в пару, тиск її заблокував подальший доступ води знизу для відбору тепла, реактор перестав бути керованою системою. Коли пара під великим тиском зруйнувала частину паропроводів, потік води та пари викликав хімічні реакції з розігрітим графітом та цирконієм, це привело до утворення горючих газів. Тиск цих газів був достатнім для підняття кришки реактора.

       Другий вибух стався 1год. 23хв. 46с. Повітря увірвалося у активну зону і після утворення суміші  кисню з воднем та оксидом карбону відбувся новий вибух, що зруйнував перекриття реакторного залу, викинувши біля чверті графіту та частину ядерного палива назовні.

Чому сталася аварія на ЧАЕС? 

Єдиною версії причин аварії не існує. Їх називають багато: велику роль відіграв так званий людський фактор (була помилка операторів), говорять про те що неправильно спрацювала система захисту, існує також версія що вибух що зруйнував реактор мав хімічну природу тобто це був вибух водню. Існує також версія що вибух був виключно паровим. але я ще раз говорю що версій дуже багато! 

Вчитель:  Отже, група повідомила нам про аварію на ЧАЕС та назвала основні причини аварії.

3 група.

Завданням нашої групи було показати наслідки аварії на ЧАЕС. Найперший удар прийняла на себе воєнізована частина атомної станції. Вони опинилися в самому епіцентрі радіації. Близького 2 год. ночі з’явилися перші враження із числа пожежників. В них були ознаки променевої хвороби. Всього приймало участь в ліквідації пожежі 69 пожежників і 14 одиниць техніки. В Чорнобилі споруджено пам’ятник пожежникам. Техніку яка працювала на аварії було залишено через великий вміст радіації .

Перші офіційні повідомлення були зроблені 27 квітня. Про істинні масштаби катастрофи нічого не повідомлялося. Після оцінки масштабів радіоактивного забруднення стало зрозумілим, що потрібна евакуація

м. Прип’ять за 3 год. місто перетворилося  в мертве місто (читання вірша та демонстрація фото Прип'яті до та після аварії).

Весенний день

 Весенний день. Все как обычно,

 Ничто не предвещало нам беды,

 И ветерок так непривычно

 Развевал моей души мечты.

 Движение вокруг уже остановилось,

 Природа также уложилась спать.

 Кому – то завтрашнее солнышко приснилось,

 Кто что-то мог тогда предполагать.

Темно… Вдруг небо ярко озарилось

Большим пучком не меркнувших огней,

Как  будто бы мне все это приснилось

И хочется проснуться поскорей.

Но нет. Эта зловещая реальность,

Умеющая также в один миг

Преобразить всю первомайскую ту радость

На дикий тридцатикилометровый крик.

Кто знал, что фейерверк бывает

Не только дарящим улыбку нам,

Кто знал, что город свой он оставляет

На пропитание непрожитым годам.

И не нажитки мы свои та оставляли

На честь своей недвижимой казны,

А памятник неимоверный воздвигали

Дальнейшим поколениям своей страны.

С трепещущим волнением в душе

Мы покидали все места родные,

И каждый знал, что не вернется он уже

На осветленные аллеи городские.

Деревья в кроны сильно пожелтели

Как будто осень наступила невпопад,

Вечно зеленные, как будто поседели,

В апреле ожидая бурный листопад.

Кто мог тогда остановить все это

Сейчас уже не сможем мы понять

Каким тогда у всех могло быть лето

И как тогда могли мы зиму переждать.

Ах, если бы Всевышний в эту ночь

Поставил паузу между закатом и рассветом

И обратил назад все это время прочь,

Не оставляя будущему нашему в прошлое запрета.

                                                                     (А. Ворошилов г. Славутич)

В перші дні після аварії найбільшу небезпеку являв радіоактивний йод (період піврозпаду 8 днів). В наш час найбільшу небезпеку являють ізотопи Стронція і Цезія (період піврозпаду близько 30 років). Найбільшу концентрацію Цезія – 137 виявлено в верхніх шарах ґрунту звідки він може попасти в рослини. Внаслідок аварії на ЧАЕС почалися мутації в живій природі, підвищився рівень онкозахворювань. 

Щоб зменшити надходження радіонуклідів  в навколишнє середовище було споруджене суцільне укриття – саркофаг (слайд № 19).

В 2000 році ЧАЕС була закрита. Нажаль зараз Україна залишилася один  на один з Чорнобильською трагедією.

Вчитель:  Бачимо, які наслідки залишила після себе аварія на ЧАЕС.

26 квітня – день Чорнобильської трагедії,14 грудня – день вшанування учасників ліквідації наслідків аварії на ЧАЕС.

    Отже, ми прийшли до того питання яке було поставлено на початку уроку:

«чи потрібна людству енергія атомних електростанцій? Бути чи не бути мирному атому?» Давайте назвемо переваги та недоліки АЕС:

Переваги: дешева електроенергія; АЕС не споживають органічного палива;

не потребують великих водосховищ; запасів ядерного палива багато; практично не виділяє в атмосферу хімічних забруднювачів.

Недоліки: поховання високоактивних відходів; залежність від людського фактору;

радіоактивність палива, що використовується, та продуктів його розпаду;

теплове забруднення води.

Отже, ядерна енергія може бути корисна в умілих руках людини. Але не потрібно виключати і природний фактор. Задаймо аварію в Японії (Фукусіма).

V. Закріплення знань учнів.

• Розв’язування задачі;

Обчислити  ККД атомної електростанції, електрична потужність якої 5 МВт. Витрати урану складають 30 г за добу. Внаслідок ділення одного ядра урану виділяється 200 МеВ енергії.

• Тестування учнів.

Варіант 1

1. Ядерний реактор – це пристрій, в якому відбувається …

а). термоядерна реакція;

б). реакція гідролізу;

в). керована ланцюгова реакція.

 

2. Скільки АЕС знаходиться на території України?

а). 3;                б). 4;                     в). 5;             

         

3. В результаті α- розпаду утворюється хімічний елемент, що знаходиться …

а). на 2 клітинки ближче до початку таблиці Менделєєва;

б). на 2 клітинки ближче до кінця таблиці Менделєєва;

в). під тим самим номером.

 

4. Чим ізотоп відрізняється від ?

а). кількістю електронів;

б). кількістю протонів;

в). кількістю нейтронів.

 

5. Визначити склад ядра ?

а). Z=92; N =235;                  б). Z=235; N =92 ;              в). Z=92; N =143.

 

6. Що являють собою α – промені?

а). електромагнітну хвилю;

б). потік ядер атома гелію;

в). потік електронів.

 

7. У 1986 році відбулася аварія на:

а). атомній електростанції;

б). гідроелектростанції;

в). тепловій електростанції.

 

8.Яке місто в Україні називають мертвим містом?

а). Чорнобиль;           б). Славутич;           в). Прип’ять.

 

9. На атомній електростанції використовується:

а). енергія поділу ядер урану;

б). енергія води;

в). енергія Сонця.

10. Радіоактивне проміння складається:

а). α - променів;             б). α-, γ-, β - променів;                 в). γ - променів.

 

Варіант 2

1. Визначити склад ядра ?

а). Z=92; N =238;              б). Z=238; N =92 ;                 в). Z=92; N =146.

 

2. В результаті β- розпаду утворюється хімічний елемент, що знаходиться …

а). на 1 клітинку ближче до початку таблиці Менделєєва;

б). на 1 клітинку ближче до кінця таблиці Менделєєва;

в). під тим самим номером.

 

3. Що являють собою γ– промені?

а). електромагнітну хвилю;

б). потік ядер атома гелію;

в). потік електронів.

 

4. Скільки АЕС знаходиться на території України?

а). 5;                б).3;                     в). 4;       

               

5. Порядковий номер хімічного елемента вказує на:

а). кількість протонів в ядрі;

б). кількість нейтронів в ядрі;

в). кількість нуклонів в ядрі.

 

6. Ядерний реактор – це пристрій, в якому відбувається …

а). керована ланцюгова реакція;

б). реакція гідролізу;

в). термоядерна реакція.

 

7. Яке місто в Україні називають мертвим містом?

а). Славутич;             б). Прип’ять;               в). Чорнобиль.

 

8. Планетарну модель атома запропонував:

а).Бор;                   б). Резерфорд;                     в). Беккерель.

 

9. Радіоактивне проміння складається:

а). γ - променів;                б). α - променів;                в). α-, γ-, β - променів.

 

10. На атомній електростанції використовується:

а). енергія води;            б). енергія поділу ядер урану;        в). енергія Сонця.

 

VІ. Домашнє завдання

VІІ. Підсумок уроку.