Тема урока: «Іонізуюча дія випромінювання. Біологічна дія випромінювання. Радиаційний фон»

Тема урока: «Ионизирующие действие излучения. Биологическое действие радиоактивного излучения. Радиационный фон»

Тип урока: урок усвоения новых знаний.

Цель урока:

обучающая:

формировать предметные компетентности:

-учебную компетентность -  в ходе изучения  физических понятий, законов сформировать  представление об источниках ионизирующего излучения, природном радиоактивном фоне, расширить знания учащихся о механизме действия ионизирующего излучения на организм человека и путях радиационного загрязнения; 

- компетентность решения  физических задач -  применять  полученные      знания при решении задач на исследование состояния окружающей среды;

- экспериментальную компетентность - первичные умения самостоятельно выдвигать гипотезу,  навыки  проводить исследования; измерять физические величины, обрабатывать результаты эксперимента (описывать наблюдаемые процессы и подавать результат в виде сравнения).   

развивающая:

развивать ключевые компетентности:

-социальную и гражданскую – умение высказывать свою мысль, аргументировать и отстаивать свою позицию, сотрудничать в команде,  брать на себя ответственность  за общее дело;

-информационно-цифровую  компетентность – умение работать с информацией, выделять главное, оценивать, анализировать и презентовать результаты работы;

- экологическую грамотность и здоровый образ жизни - обогатить опыт учащихся знаниями по безопасности жизнедеятельности,  использовать приобретенные знания и навыки для сохранения здоровья; анализировать проблемы окружающей среды; оценивать положительный потенциал и риск использования достижений физики, техники и технологий для благосостояния человека и безопасности окружающей среды.

- общение на родном языке  - умение воспринимать объяснение учителя, понимать информацию из учебников, пособий и других текстовых источников; устно и письменно объяснять физические понятия, факты, явления, законы, теории; представлять текстовую информацию в другом виде; описывать (устно или письменно) этапы проведения физического эксперимента, используя арсенал  языковых средств (терминов, понятий и т.д.); составлять план выступления, готовить рефераты, сообщения;

  -инициативность и предприимчивость – умение использовать знания по физике для генерирования идей и инициатив  в проектной деятельности, оценивать возможности применения новых знаний по физике в будущей профессиональной деятельности, для эффективного решения повседневных проблем;

-умение учиться в течение всей жизни – умение ставить перед собой цели и достигать их; планировать, организовывать, анализировать и корректировать научно-познавательную деятельность; применять полученные знания для приобретения новых, для их систематизации и обобщения.

воспитательная:

-развивать личностные качества учащихся: целеустремлённость, настойчивость, аккуратность, внимательность, самостоятельность, наблюдательность, позитивную мотивацию к обучению; воспитывать интерес к предмету; бережное отношение к своему здоровью.

Содержательные  линии: «Здоровье и безопасность», «Гражданская ответственность».

Ожидаемые результаты:

 ученики

классифицируют виды радиоактивного излучения, его влияние на живые организмы; характеризуют радиоактивный фон; называют уровни радиоактивного фона допустимые для жизнедеятельности человека; объясняют ионизационное действие радиоактивного излучения; решают ситуативные упражнения на  исследования состояний окружающей среды и влиянию естественных и искусственных источников излучения на организм человека.

Формы работы учащихся: групповая, индивидуальная, фронтальная.

Методы: объяснительно- иллюстративный, словесный (рассказ, беседа, дискуссия), наглядный (таблицы, схемы, видео, презентация, интеллект-карта), метод проектов.

Приемы: эпиграф,  связь с жизнью, формулировка ожидаемых результатов, «Послушай - обсудим», публичное выступление.

Оборудование: компьютер, проектор, экран, презентация, дополнительный информационный материал к уроку, таблица «Дозы радиоактивного излучения», ватман, маркеры.

Технологии: продуктивное обучение. 

Ход урока

І. Ориентация,  мотивация деяльности (подготовка к активной учебной деятельности).

        Каждого человека в окружающей среде подстерегают различные явления, оказывающие на него влияние. К ним можно отнести жару, холод, магнитные и обычные бури, проливные дожди, обильные снегопады, сильные ветры, звуки, взрывы и др.

       Благодаря наличию органов чувств, отведенных ему природой, он может оперативно реагировать на эти явления с помощью, например, навеса от солнца, одежды, жилья, лекарств, убежищ и т. д.

            Однако, в природе существует явление, на которое человек из-за отсутствия необходимых органов чувств не может мгновенно реагировать - это радиация. Какие ассоциации  вызывает у нас это слово?

Когда мы слышим слово «радиация», то сразу представляем себе атомные электростанции, оружие массового поражение или радиоактивные отходы. Однако, это однобокое видение. Радиация, как правило, незаметна, и встречается она везде. Вопрос, только в каких количествах?

«Ничего не надо бояться –

надо лишь понять неизвестное»

Мария Складовская-Кюри

ІІ. Целеполагание.
1. Сообщение темы, цели, задач урока.

Отношение людей к той или иной  опасности определяется тем, насколько хорошо она им знакома и чем больше мы о ней знаем, тем менее опасной она нам кажется. Тема урока: «Ионизирующие действие излучения. Биологическое действие радиоактивного излучения. Радиационный фон»

Ребята, давайте вместе сформулируем цели урока.

Предполагаемые ответы учеников:

- Повторить, какие существуют виды излучения и их основные характеристики.

- Выяснить, как протекает процесс ионизации.

- Выяснить, какое биологическое действие оказывает излучение на организм.

 - Объяснить физический смысл понятия «радиационный фон», определить его источники.

2. Определение ожидаемых результатов

Так чего же вы, ребята, ждете от сегодняшнего урока?

Предполагаемые ответы учеников:

Новых знаний, интересной и полезной информации, узнать …

3. Мотивация учебной деятельности.

Ребята, а как вы думаете, для  чего  необходимо знать данную тему?

Учитель С одной стороны,  главным психологическим последствием Чернобыля стала массовая  «радиофобия» выражающаяся в боязни различных источников ионизирующего (радиация) и электромагнитного излучения.  

А с другой стороны, в последнее время разразился невиданный бум строительства частных домов. Причем не тех скромных домиков советского времени, а добротных вилл из дорогостоящих материалов. Однако не все знают, что эти самые роскошные материалы могут преподнести неприятный сюрприз. Поэтому знания, приобретенные на этом уроке необходимы вам для сохранения собственного здоровья и здоровья других людей.

III. Целереализация.

Знаменитый американец Генри Форд как-то сказал: «Собраться вместе – это начало, держаться вместе – это прогресс, работать вместе – это успех». И сегодня на уроке я желаю всем хорошего настроения, взаимопонимания, плодотворного общения и конечно же успеха в реализации целей нашего урока.

Класс обьеденен в пять групп. Каждая группа получает задание: изучить дополнительный информационный материал к уроку; в течение 5 минут и презентовать его классу.

1 группа презентует в виде таблицы.

2-4 группы составляют и презентует материал в виде «интеллект-карт».

5 группа  готовиться к защите проектов (опережающее задание).

1. Актуализация й коррекция опорных знаний.

        Группа 1 «Характеристики ионизирующего излучения.»

 2. Восприятие и первичное осознание учебного материала, осмысление связей и отношений в объектах изучения.

       Группа 2. Влияние радиоактивного  излучения на организм человека.

          Группа 3. Радиационный фон. Искусственные источники ионизирующего излучения.

3. Релаксация. (Видеоролик «Азовское побережье»)

           Группа 4. Радиационный фон. Естественные источники ионизирующего излучения.

         Группа 5. Экспериментаторы. Радиационный фон города Бердянска.

1.Фонограмма черных песков (проект)

2. Исследование  уровня радиоактивного загрязнения в  жилых помещениях.

 (проект)

Проанализируем в процентном и цифровом эквиваленте, какие дозы облучения  рядовой гражданин Украины получает в течение года от различных искусственных и природных источников (рис.1).

Как видим, основную часть облучения мы получаем от природных источников радиации.

 IV. Обобщение и систематизация знаний, применение их в различных ситуациях, приближенных к жизни.

1.Можно ли человека защитить от радиации, поместив его в свинцовую камеру?

2. Рентгенография – это метод, который продолжает оставаться самым распространенным для выявления патологии легких и сердца. Именно он позволяет выявить туберкулез на ранней стадии и спасти

миллионы жизней. Медицинский работник перед началом

рентгенографии покидает помещение, если его присутствие обязательно, то надевает свинцовый фартук. Почему?

3. В процессе переработки урановых руд на гидрометаллургическом заводе образуются отходы (хвосты) с повышенным содержанием

радионуклидов, которые с помощью пульпопровода размещаются в специально оборудованном  хвостохранилище (хранилище отходов)

Вопрос: почему специалисты постоянно осуществляются пылеулавливающие мероприятия на территории хвостохранилища?

V.  Итог урока.

Возвращаемся к целям урока.

Достигнуты ли цели урока?

2.Сообщение домашнего задания

§ 25, устно ответить на вопросы к параграфу.

1. Рассчитайте собственную дозу  излучения, полученную вами в течение года, используя  данные из таблицы.

2. Определите, где в городе Бердянске радиационный фон может быть повышенным, и от каких источников

VI. Рефлексивно-оценивающий.

1.Рефлексия. Самооценка учащимися деятельности на уроке.

Прием «Микрофон», «Благодарю»

Учитель:

1. Был ли интересен вам материал урока. Оправдались ли ваши ожидания?

2) Что больше всего понравилось? Запомнилось?

3) Довольны ли вы своей работой на уроке?

4) Кого бы вы хотели (одного) поблагодарить за работу на уроке (учитель в это число не входит)

5)Какую бы оценку вы поставили себе за работу на уроке?

3. Ценение,  оценивание.

Выставление оценок,  комментирование  работы учеников на уроке.

Хочу поблагодарить за  проявленную активность….

 Оценки за урок вы получаете такие….

Заключительное слово учителя

Физика -  наука, подарившая много открытий, но непознанного вокруг еще много. Какое поле деятельности для пытливого ума, умелых рук и любознательных натур. Пусть сегодняшний урок разбудит в вас жажду новых познаний, ведь великий океан истины по-прежнему простилается перед вами. И помните «Ничего не надо бояться – надо лишь понять неизвестное».

Определи собственную поглощенную дозу облучения за год, если:

Годовая доза излучения « норма» для человека 3 мЗв в год

Приставка мЗв (мили Зиверт) -  делим число на 1000

Материалы для работы групп

Группа  1 Характеристики ионизирующего излучения

Задание: заполнить таблицу, используя материал  из параграфа 23 учебника  и дополнительный материал, предложенный учителем.

Ионизирующее излучение представляет собой потоки заряженных и нейтральных частиц, а также  электромагнитные волны.

 Альфа излучение -  это поток ядер атома гелия ₂Не⁴, обладающих малой проникающей способностью. Лист плотной бумаги их задерживает полностью. Надежной защитой от альфа-частиц является  также одежда человека. Радиоактивные вещества, испускающие альфа-частицы, попадая вовнутрь организма через рану, с пищей или вдыхаемым воздухом - становятся чрезвычайно опасным. Распространяются альфа-частицы со скоростью около20 тысяч км/с.

Бета излучение- это поток электронов. Распространяется со скоростью близкой скорости света, имеют большую проникающую способность. Они полностью поглощаются оконными и автомобильными стеклами, металлическими экранами толщиной  несколько миллиметров. Одежда поглощает до 50% бета-частиц. Этот вид излучения представляет серьезную опасность при попадании радиоактивных веществ непосредственно на кожу, глаза или внутрь организма.

Нейтронное излучение представляет собой поток ядерных частиц, не имеющих электрического заряда – нейтроны. Проникающая способность нейтронов зависит от их энергии, но она существенно выше, чем у альфа- или бета-частиц. Нейтроны не оказывают ионизирующего действия. Облучаемые нейтронами вещества могут приобретать радиоактивные свойства.

Гамма-излучение – электромагнитное излучение, испускаемое ядрами атомов при радиоактивных превращениях, которое распространяется в вакууме с постоянной скоростью 300 000 км/с. В веществе и вакууме они распространяются прямолинейно и равномерно во все стороны от источника, не вызывая прямой ионизации. При движении в среде они выбивают электроны, передавая им часть или всю свою энергию, которые производят процесс ионизации. В воздухе они проходят путь от нескольких сот метров и даже километров, в бетоне – 25 см, в свинце – до 5 см, в воде – десятки метров, а живые организмы пронизывают насквозь. Надежной защитой  то гамма излучения является  бетонная стена толщиной в несколько метров.

Таким образом, гамма-излучение обладает высокой проникающей способностью и представляет для человека наибольшую опасность из всех видов излучения

Группа 2 Влияние радиоактивного излучения на организм человека.

       Известно, что 2/3 общего состава ткани человека составляют вода и углерод. Вода под воздействием излучения расщепляется на водород Н и гидроксильную группу ОН, которые либо непосредственно, либо через цепь вторичных превращений образуют продукты с высокой химической активностью: гидратный оксид НО₂ и перекись водорода Н₂O₂. Эти соединения взаимодействуют с молекулами органического вещества ткани, окисляя и разрушая ее.

       Существует несколько путей поступления радиоактивных веществ в организм: при вдыхании воздуха, загрязненного радиоактивными веществами, через зараженную пищу или воду, через кожу, а также при заражении открытых ран. Наиболее опасен первый путь, поскольку, во-первых, объем вдыхаемого воздуха очень большой, а во-вторых, в легких  происходит более быстрое взаимодействие излучения с тканью.

        В зависимости от величины поглощенной дозы излучения и от индивидуальных особенностей организма вызванные изменения могут быть обратимыми или необратимыми. При небольших дозах пораженная ткань восстанавливает свою функциональную деятельность. Большие дозы при длительном воздействии могут вызвать необратимое поражение отдельных органов или всего организма (лучевое заболевание).

        Степень поражения организма зависит от размера облучаемой поверхности. С уменьшением облучаемой поверхности уменьшается и опасность поражения. Важным фактором при влиянии  излучения на организм является время облучения. Чем меньше  излучение по времени, тем меньше его поражающее действие.

        Индивидуальные особенности организма человека проявляются лишь при небольших дозах облучения. Чем человек моложе, тем выше его чувствительность к облучению. Взрослый человек в возрасте 25 лет и старше наиболее устойчив к облучению.

        Степень опасности поражения зависит также от скорости выведения

радиоактивного вещества из организма. Не задерживаются на длительное время быстро обращающиеся в организме вещества (вода, натрий, хлор) и вещества, не усваиваемые организмом, а также не образующие соединений, входящих в состав тканей (аргон, ксенон, криптон и др.). Некоторые радиоактивные вещества почти не выводятся из организма и накапливаются в нем. При этом одни из них  (ниобий,  рутений и др.)- равномерно распределяются в организме,  другие  сосредоточиваются в определенных органах (лантан, актиний, торий — в печени, стронций, уран,  радий — в костной ткани), приводя их к быстрому повреждению.

Но кроме негативного влияния без излучения не обойтись при лечении очень опасных болезней.

Полученные учеными знания позволили разработать альфа-терапию. Спектр возможных процедур включает: радоновые ванны, питье радоновой воды, вдыхание воздуха с радоновым компонентом.

Медики считают, что применение в терапии альфа-частиц является более эффективным, чем бета-излучения. Для уничтожения раковых клеток процедур альфа-терапии нужно значительно меньше. Также данная терапия оказывает противовоспалительное, обезболивающее и успокаивающее действие, поэтому назначается пациентам при кожных заболеваниях, гинекологических, сердечно-сосудистых, а также при проблемах с опорно-двигательным аппаратом.

При лечении болезней кожи на проблемные участки накладываются аппликаторы, излучающие β-лучи. При злокачественных опухолях организма используют внутритканевую β-терапию, лечебный эффект которой достигается путем разрушительного действия β-лучей на патологически измененные ткани.

Группа 3 Радиационный фон. Искусственные источники ионизирующего излучения.

       Все известные в настоящее время источники ионизирующих излучений можно разделить на две группы: естественные (природного происхождения) и искусственные (техногенного происхождения). К искусственным источникам принадлежат источники излучений, созданные человеком в результате производственной и научной деятельности.

          Искусственными источниками ионизирующих излучений являются аппараты медицинской рентгенодиагностики и лучевой терапии; калийные и фосфорные удобрения; тепловые электростанции, сжигающие каменный уголь; предприятия ядерного топливного цикла (добыча урановой руды, изготовление ядерного топлива, работающие атомные реакторы, переработка и хранение отработанного ядерного топлива) и некоторые другие значительно менее важные.

Расчеты показывают, что за счет  искусственных источников излучении человек получает 1,01 мЗв/год ( диаграмма). Атомная энергетика считается наиболее «экологически чистой» по своему воздействию на биосферу, однако случайные аварии на атомных реакторах могут иметь катастрофические последствия для человечества.

 Годовая доза для человека составляет 3м Зв/год. Но  эта доза излучения может быть увеличена за счет вклада искусственных источников излучений. Такому профессиональному воздействию, в основном, подвергаются работники некоторых профессий (смотри перечень профессий) которые в силу производственной необходимости находятся под воздействием повышенного радиационного фона. Среди них и летчики гражданской авиации.

   Земная атмосфера это естественный щит от воздействия космической радиации.  Во время полета самолет поднимается в верхние слои земной атмосферы. Чем выше поднимается самолет, тем меньше защитный слой, тем больше уровень  радиации.

Наибольшую дозу за один рейс получают экипаж, и пассажиры, совершая трансатлантический перелет из Соединенных Штатов Америки в Европу. При подъеме на высоту около 10,5 км защитный эффект земной атмосферы частично исчезает, и в результате пассажиры авиалайнера и члены его экипажа получают небольшие дополнительные дозы радиации. Пилоты и другие члены экипажа, совершающие частые перелеты через Атлантику или через континент, могут регулярно накапливать дозу облучения свыше 5 мЗв в год.

Если когда-нибудь доза облучения  экипажа самолета превысит норму, их  должны оставит на земле или давать только короткие рейсы.

Группа 4. Радиационный фон. Природные источники ионизирующего излучения.

Источники ионизирующего излучения условно разделяют на две группы — природные и искусственные. Природные источники существовали всегда. К ним относится космическое излучение и излучение природных радионуклидов (гранит, полевой шпат, глина)

Предполагается, что за счет природных источников каждый житель нашей планеты получает дозу облучения 2,4 м Зв/год. Но, деятельность человека приводит к тому, что природные радиоактивные источники концентрируют и тем самым увеличивают их влияния на человека. В последнее время разразился невиданный бум строительства частных домов. Причем не тех скромных домиков советского времени, а добротных вилл из дорогостоящих материалов. Однако не все знают, что эти самые роскошные материалы могут преподнести неприятный сюрприз: некоторые из них радиоактивны. Причем доза, получаемая от строительных материалов, может достигать 60% от общей дозы радиации, получаемой человеком. К наиболее вредным строительным материалам причисляют: гранит, кварцевый диорит, графит, туф, пемзу. В Украине более чем 200 месторождений природного облицовочного и декоративного камня. Практически все относятся к 1 классу природной радиации стройматериалов, т.е. могут быть  использованы для всех видов строительства без ограничений. Однако есть месторождения гранита в Украине, относящиеся ко 2 классу радиоактивности, следовательно, и применение данного гранита ограничено в строительстве (используются для внешней облицовки и отделки, дорожного и промышленного строительства). К данным месторождениям относятся: Ореховское (Кировоградская область),  Янцевское (Запорожская обл. Вольнянский район), Токовское (Днепропетровская область) и Танское (Черкасская область).

Кирпич, бетон и дерево в этом смысле считаются сравнительно безопасными. Причем радиоактивность силикатного кирпича ниже, чем красного.

         Гранит выделяет газ -  радон. Кроме этого радон выделяется непосредственно из земной коры, просачивается в помещения через трещины и щели в фундаменте, полу и стенах, выделяется из водопроводной воды (особенно артезианской) и природного газа. Химически связать и утилизировать его невозможно, так как это инертный газ. Радон обладает свойством накапливаться в помещениях. Больше всего радона в помещении скапливается зимой.  Радон — тяжелый газ, примерно в восемь раз тяжелее воздуха. Поэтому в подвалах зданий и на первых этажах его существенно больше, чем под крышами. Радон вместе с вдыхаемым воздухом попадает в легкие человека, и там распадается с выделением альфа-частиц, которые бомбардируют организм изнутри и вызывают микроожог легочных тканей. А это чревато раком легких.

 Способов борьбы с радоном всего лишь два. Первый - рекомендуют хорошо забетонировать подвалы, стены оштукатурить плотной штукатуркой. Второй — регулярно проветривать помещения, не загромождать вентиляционные отверстия; над кухонной плитой обязательно поставить вытяжку. Ничто так не помогает борьбе с радоном, как хороший сквозняк.