Теорія розробки аспірантура ядерна фізика, дисертація

Університет Драгоманова

Кафедра методики фізики

 

Аспірантка

Данилова І.В

Науковий керівник

Благодаренко Л.Ю

Монографія. 

Тема:

Освітні аспекти методики викладання                 фізики та математики

,астрономії ,інформатики(7-9,10-11 класах),державні стандарти освіти 2019-2020 роки в сучасних школах та вузах за профільним

спеціальності з ядерної,атомної фізики(в Україні та за кордоном)

План Дисертації  роботи.

ВСТУП………………………………………………………………………….

Методична новизна підходи у викладанні закладах в загальноосвітніх

школах……….

РОЗДІЛ 1. Методичні аспекти викладання квантової та ядерної фізики з математично-аналітичної теорії та розроблені нанотехнології ,з частинками  астрономії .

1.1 Застосування сучасних наукових досягнень ядерної фізики, та радіоактивності. 

1.2Сучасні Ядерні реактори,атомні реактори

1.3 Термоядерні реактори, плазма

1.4 Великий адронний колайдер

1.5 Медецина радиційна

1.6Теорії космогонії ,теорії вивчення Всесвіту.власні розроблені теорії космосу.

РОЗДІЛ 2. Теорія         основи        квантової та ядерної фізики та фізики елементарних 

частинок…………………………………………………………………………

..

2.1.    Масштаби фізичних    величин     в        ядерній фізиці………………………….

2.2.                                     Статистичні                                     властивості

ядер…………………………………………….

2.2.1. Атомне ядро……………

2.2.2. Склад та будова ядер………..

Методи досліджень власних теорій з ядерної фізики." Теорії всього" ,Теорія сучасності атома ,плазми ,лазера","Теорія 

Математичної дедукції ".та створення власних ідей з викладання ядерної,атомної, квантової фізики……………

2.2.3. Енергія зв’язку ядер………………………………………………..

2.2.4.Сучасні методи викладання ядерних теорій та радіоактивності в профільних школах( 7-9,10-11класах) ,державний стандарт середньо освіти

 Елементи квантової фізики .магнітність ядер. Ядерних частинок………

2.2.6. Фиатони . Статистика ядер.Парність…

2.2. 7 Ядерні моделі…………………………….

2.2.8. Класифікація ядерних моделей…………………

2.2.9. Колективна модель ядер………... Одночастинкова модель

ядра…………………………………………….

2.4.1". Модель оболонок……………………………

РОЗДІЛ 3. Місце практичних умінь і навичок при вивченні ядерної та радіоактивної фізики,фізики та фізики елементарних частинок в вищих навчальних закладах…..

3.1.    Визначення        енергії        зв’язку       та      швидкостей        ядерних частинок…………

3.2.    Основні     характеристики ядер і         ядерні моделі…………………………..

3.3.                                      Закони                                      радіоактивного

розпаду………………………………………….

3.4. – елементи радіоактивного розпаду …... 

3.5. Елементарні частинки……………………

3.6приклади та теорії розв'язування задач з ядерної та квантової фізики,термодинаміка………………

3.7 Розробки план конспектів уроків з фізики…………………………..

ВИСНОВКИ………………………………

СПИСОК літератури……………………….

ВСТУП

Методична новизна підходи у викладанні закладах загальноосвітніх школах.

Методичні аспекти у викладанні атомної та ядерної фізики в школі

7-9.10-11 класах.

Соціально-економічні перетворення в Україні.

Ядерна фізика - відносно молода наука, але темпи її розвитку настільки високі, що вже сьогодні досягнення фізиків-ядерників вражають своєю масштабністю.

 

Завдяки ядерної фізиці промисловість озброїлась атомними електростанціями і реакторами для опріснення води та отримання трансуранових елементів. Крім того,були винайдені

джерела-випромінювання для дефектоскопії, активаційний аналіз для експрес визначення домішок у сплавах, вугіллі і т. д.  Величезне значення мають  ізотопні джерела струму і тепла.  Їх застосовують для енергопостачання  важкодоступних районів      і         автоматичних    станцій      (наприклад, метеорологічних або супутників Землі).

Джерела-випромінювання застосовуються для автоматизації різних операцій(наприклад, вимірювання  щільності середовища, товщини шару вугільного пласта і т. д.). У сільському  господарстві знайшли застосування установки для опромінення

овочів і 30

Пряме використання променевої енергії Сонця, вітру, енергії припливів тощо  не вирішують повністю енергетичної проблеми. 

Де ж вихід? На теперішній час він є. Це – атомна (ядерна) енергетика.  Інших можливостей на Землі поки що не знайдено, якщо людство бажає не  залишитися без реальних джерел енергії і зберегти нафту, вугілля, газ, які 

накопичувались протягом мільйонів років, для інших корисних цілей.  Особливо це стосується країн, які мають у своїх надрах дуже малі запаси 

мінерального палива,фундаментальним фізичним дослідженням. У думаючої людини це подиву не викликає – фізики вже давно працюють на межі можливого, стандартних, адекватних поставленим цілям, приладів не існує і їх необхідно створювати “під задачу”. Найсвіжіший яскравий приклад – будівництво і запуск восени 2008 року Великого адронного колайдера в Міжнародному ядерному центрі  (ЦЕРН) в Женеві для спостереження процесів народження і взаємних перетворень нових елементарних частинок. Такий обсяг отриманих даних при  цьому очікується таким, що сумірний з існуючим у світі, а аналіз відповідної 

інформації      неспроможний      зробити      жоден      серед     існуючих

суперкомп’ютерів. 

Спроби знайти спосіб її обробки привели до створення відсутнього раніше  обчислювального Інтернету, який отримав назву грід-технології.  Колайдер ще не вийшов на повну потужність, а грід-обчислення вже застосовуються не тільки фізикам іматематиками-обчислювачами, а й фармакологами при синтезі нових речовин для ліків, економістами для оцінок роботи  підприємств, метеорологами при прогнозах погоди, геофізиками при з’ясуванні ризиків землетрусів, екологами при визначенні ступеня забруднення навколишнього середовища парниковими газами внаслідок роботи паливно-енергетичних компаній та використання транспорту. 

 

Між існуючим рівнем викладання курсу ядерної фізики і фізики елементарних частинок вищої школи та рівнем досягнень сучасної фізичної 24 бездротовий зв’язок, мережеві технології і наноіндустрія.  Остання взагалі на очах стає міждисциплінарною і домінуючою, і через 3-5 років, охоплюючи все більше коло проблем.

 Все це, певна річ, не може не враховувати будь-яка молода людина – студент, що починає вчитися і думає про свою майбутнього.

 

Суперкомп’ютери, надпровідні магніти, прискорювачі та детектори різноманітних випромінювань, томографи, комп’ютерні мережі, супутниковий зв’язок,

 Інтернет – все це зароджувалось завдяки виключно фундаментальним фізичним дослідженням. У думаючої людини це подиву не викликає – фізики вже давно працюють на межі можливого, стандартних, адекватних поставленим цілям, приладів не існує і їх необхідно створювати 

Міжнародному ядерному центрі 

(ЦЕРН) в Женеві для спостереження процесів народження і взаємних  перетворень нових елементарних частинок. 

Обсяг Таким чином попередній аналіз досліду отриманих даних при цьому очікується таким, що сумірний з існуючим у світі, а аналіз відповідної інформації неспроможний зробити жоден серед існуючих суперкомп’ютерів. 

Спроби знайти спосіб її обробки привели до створення відсутнього раніше  обчислювального Інтернету, який отримав назву грід-технології. Колайдер ще не вийшов на повну потужність, а грід-обчислення вже застосовуються не  тільки фізиками математиками-обчислювачами, а й фармакологами при синтезі нових речовин для ліків, економістами для оцінок роботи  підприємств, метеорологами при прогнозах погоди, геофізиками при з’ясуванні ризиків землетрусів, екологами при визначенні ступеня забруднення навколишнього середовища парниковими газами внаслідок роботи паливно-енергетичних компаній та використання транспорту.суб мікросвіту. Наукова інформація за весь період її розвитку до сьогодення рівна надбанню інформації за останні десятки років. Констатуючим експериментом було встановлено, що у науці ядерна фізика і фізика елементарних частинок, – щороку здійснюється багато відкриттів. 

Відповідно збагачується теоретична база, яка стає основою розвитку новітніх  нанотехнологій.

 Тому дуже важливо, щоб стан розвитку ядерної фізики та її практичне застосування викладалась як цілісна система в існуючій  методичній системі забезпечення студентів закладів вищої освіти сучасними знаннями й новітніми науковими методами дослідження природних явищ. 

 

Вказана проблема помітна при аналізі структури й змісту курсу ядерної фізики і фізики елементарних частинок та існуючою методичною системою навчання сучасних досягнень фізики, де розглядаються явища мега-,макро-,мікро світу, проблеми молекулярної та атомної фізики, фізики ядра, низьких і високих енергій, суб мікросвіту.

 Виявлена проблема свідчить про існування наукової проблеми, яка потребує окреслення, висунення гіпотези та  винайдення шляхів її розв’язання.  А це викликає необхідність модернізації  методичної системи вивчення теоретичної фізики у вищій школі, шляхом узгодження принципів науковості та наочності в умовах кредитно-модульної системи навчання.

 

Високо оцінюючи наукові досягнення мною освітленні ідей та теорій з приводу ядерної ,атомної фізики та квантової,плазми, астрономії, вказаних вище наукових напрямків досліджень вітчизняних та зарубіжних вчених.

 

Можна вийти до висновку, що квантово-релятивістська парадигма, квантово-польова дослідницька програма, дослідницька програма стандартних концепцій у науці, базисні дослідницькі програми, культурологічне вчення про розвиток наукового знання,

плюралістична методологія, історико-методологічні  проблеми складають філософську основу пізнання новітніх знань і на

цій 

основі розвитку суб'єктів навчання є фундаментом для реалізації принципів  науковості та наочності.

Розв’язання проблеми в цілому потребує наступного вирішення: персоналу. Але як показали дослідження, за дотримання належних  запобіжних заходів забруднення навколишнього середовища від роботи АЕС 

можна зробити помітно меншим, ніж від електростанцій, що працюють на 

вугіллі.

Радіоактивні       речовини   (ізотопи),   що     в        великих     кількостях виробляються  ядерними реакторами поділу, можна також використовувати для отримання  енергії, але в невеликих кількостях. Інтенсивні потоки нейтронів в реакторах  поділу призводять до утворення альфа-радіоактивних ядер з енергією

α-

частинок в кілька МеВ. Приблизно такі ж енергії мають і електрони, що утворюються в реакторах при розпаді нейтронів.

http://www.researchgate.net/profile/Leonid_Bulavin/publication/260094688

_N uclear_Physics/links/0f31752fdbed41b060000000.pdf

1.2. Термоядерні ректори, плазма

На основі поглинання випромінювання радіоізотопами заряджених частинок можна створити малопотужні, але надійні і довго функціонують  джерела енергії з перетворенням за допомогою термопар теплової

енергії в 

електричну.        Такі зручні        генератори          енергії        вже   створені     і використовуються  на          супутниках,        світлових   бакенах,     метеостанціях, підводних акустичних  маяках, в медичних приладах.

Зі створенням термоядерних реакторів, в яких енергію будуть отримувати в результаті злиття найлегших ядер (дейтронів і тритонів), енергетична проблема вирішуватиметься можливо ще на більший термін, ніж при використанні ланцюгової реакції поділу

урану. 

http://www.researchgate.net/profile/Leonid_Bulavin/publication/260094688 Nuclear Physics/links/0f31752fdbed41b060000000.pdf різні механізми народження бозона Хіггса в протонних зіткненнях. 

Бозон Хіггса може народитися сам по собі, може народитися з парою кварків  дуже високих енергій і ці кварки можна бачити. Вони виглядають не як елементарні частинки, а як адронні струменя, зливи, але, тим не менш, такий  процес можна вивчати окремо. Так виглядає подія з народженням бозона Хіггса і його розпадом на пару електрон-позитрон плюс мюон-антимюонів. 

Ці вусики — це електрон і позитрон, вони залишають свій

характерний слід,  а два мюона летять далеко. Ці частинки пролітають весь детектор наскрізь.Е р

– це повна енергія, частинки в стані спокою. Якщо частинка

рухається  співвідношення (1) набуває вигляду: 

Е с р М с .2 2 2

Якщо р 0, ми отримуємо Релятивістська кінетична енергія:

Т Е с р М с Мс .2 2 2 2

Швидкість частинки , знаходиться із співвідношення:Е рс2

Згідно теорії відносності може існувати частинка, маса спокою якої  рівна 0. (М 0). Тоді,Е а швидкість:

Формулу (2) можна переписати по іншому:

Е с р М с ;2 2 2 2 4,Е с р const.2 2 2 рел

З формули  слідує, що якби не змінилася швидкість частинки, її  енергія буде змінюватися таким чином, щоб залишалась const.  носить  назву     інтеграла руху.http://polit.ru/article/2014/04/13/rubakov/128 Порахувати енергію зв’язку, яка припадає на один нуклон в ядрах 63 Li

3.2. Основні характеристики ядер і ядерні моделі

Задача 1. Визначити густину ядерної речовини, густину і заряд ядра хлору 36 17Cl

Розв’язання: q e , Кл , Кл 19 18 17 17 16 10 2 72 10 , c A146.146146 .

 Р. Фейнмана, І. Вакарчука, І. Ареф’єва, І. Воловича, Б. Гріна, С. Вайнберга, 

Георгія Гамова, Фреда Хойла, С.Перлмуттера, Б. Шмідта, А. Рісса, Л.Б. Окуня.

Досліджено та систематизовано новітні теоретичні дані з ядерної фізики та фізики елементарних частинок.

Створено    комплекс    практичних    завдань    систематизований    за

підтемами (з розв’язками та для самостійної роботи).

Апробовано результати роботи на семінарах кафедри методики

фізики. 

Опубліковано отриманий матеріал у вигляді методичної роботи: .«Збірник лекцій та практичних занять з Ядерної фізики та атомної фізики і плазми елементарних частинок».

 

Список літератури

 

1./ Е.М.Трифонова, Н.И.Садовой 

// Стратегия развития образования: эффективность, инновации,  качество: в 3 ч. – М.: МГУТУ, 2008. – Ч. 1. – 2008. – С. 353-360.Вип. 72.

– Кіровоград: РВВ КДПУ ім. В.Винниченка, 2007. – Ч. 1. – С. 105- 2.111. .Сивухин Д.В. Общий курс физики. Атомная и ядерная физика.

Ч. 2. //М: 

Наука. – 1989. – 416 с.

3.59.Ситенко О.Г., Тартаковський В.К. Теорія ядра // Київ: Либідь. –

2001. 

608с.

4..Скачков А.Б. и др. Сборник задач по ядерной физике. М.: Наука,

1968.- 

243 с.

5.Слюсаренко В.В. Дидактичні можливості навчально-програмного  забезпечення «Фізика-11»        / В.В.Слюсаренко, О.М.Трифонова // Наукові  записки. – Серія: Педагогічні науки. – Вип. 77. – Кіровоград: РВВ КДПУ 

ім. В.Винниченка, 2008. – Ч. 2. – С. 266-271. 

6.Справочник по ядерной энерготехнологии./ Под ред. В.А. Легасова. М.: 

7.Энергоатомиздат, 1989.751 с.

.Трифонова Олена Михайлівна. Автореферат дисертації на здобуття  наукового ступеня кандидата педагогічних наук.

8. Трифонова Е.М. Изучение и анализ противоречий, содержания и  деятельности научных физических школ – важный фактор научности  образовательного процесса / 9.Е.М.Трифонова, Н.И.Садовой  // Стратегия развития образования: эффективность, инновации,  качество: в 3 ч. – М.: МГУТУ, 2008. – Ч. 1. – 2008. – С.

353-360..32.Калашникова