Гайворонський політехнічний коледж

 

 

 

 

 

 

 

 

Конспект відкритого заняття з фізики

« Радіоактивність. Радіоактивні випромінювання»

 

 

 

 

 

 

Викладач фізики вищої категорії

Наталія Подуфала

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гайворон 2021 р

Радіоактивність.

Радіоактивні випромінювання.

 

«Нічого не потрібно боятися-

треба лише зрозуміти невідоме»

Марія Кюрі

  

Мета: ознайомити студентів з відкриттям явища природної радіоактивності та видами радіоактивного випромінювання; розглянути основні характеристики  α-, β- та γ- випромінювання, вивчити правила зміщення Фредеріка Содді.

Розвивати логічне мислення, пам'ять,  уяву, вміння робити висновки.

виховувати любов до предмету та прагнення нових знань, вміння працювати в колективі. виховувати правильне ставлення кожного студента до екологічних проблем, пов’язаних з радіоактивністю.

Міжпредметні зв’язки: основи безпеки життєдіяльності; біологія; хімія, історія

Тип уроку. Комбінований..

Прилади та матеріали для роботи з учнями:

 

• Комп’ютер, інтерактивна дошка
• Підручник фізика 11 клас Бар’яхтар В.Г…
• Таблиця Менделеєва
• Картки із завданнями
• Відеофільм Марія Склодовська - Кюрі
• Відеофільм Кюрі Марія. Радіоактивність. Анрі Беккерель
• Відеофільм Відкриття радіоактивності

 

План

І. Організаційний момент

ІІ. Актуалізація опорних знань

ІІ. Вступне слово вчителя

ІІІ. Вивчення нового матеріалу

         1. Історія відкриття радіоактивності

2.Склад радіоактивного випромінювання

3. Захищаємося від радіоактивного випромінювання

4. Радіоактивність

5. Радіоактивні ряди

6. Основний закон радіоактивного розпаду

ІV. Вчимося розв'язувати задачі

V Закріплення вивченого матеріалу

VІ. Домашнє завдання

 

Хід уроку

1.Організаційний момент

Вправа «Бартер»

       Я на свої долоні (показую їх) кладу свою любов до вас, розуміння, терпіння. Ви ж на свої долоні покладіть свої знання, уважність. А тепер давайте з вами зробимо обмін: я легенько здуваю до вас те, що лежить на моїх долонях, а ви здуваєте те, що на ваших долонях. Ось ми з вами здійснили бартер, а наскільки він успішний, побачимо в кінці уроку.

        ( слайд 2)

2. Актуалізація опорних знань.                                                        

Перевірка домашнього завдання.                                  Усне опитування:

вправа   «Мікрофон»                                                                                           

1. Опишіть дослід Е. Резерфорда із розсіяння α-частинок та його результати.
2. Із яких частинок складається атом? атомне ядро?
3. Що таке зарядове число? масове число?
4. Як визначити кількість протонів і нейтронів у ядрі? Наведіть приклад.
5. Що таке нуклід?
6. Які нукліди називають ізотопами? Назвіть ізотопи Гідрогену.
7. Який тип взаємодії забезпечує утримання нуклонів у ядрі атома?
8. Дайте означення ядерних сил, назвіть їхні властивості.
9. Яка кількість електронів у ядрі Урану-235?
10. Визначити нуклонний склад ядер заліза ⁵⁴₂₆Fe.

 

                 3. Вступне слово вчителя

         Усі тіла навколишньої живої й неживої природи складаються з дрібних частинок— атомів: Перші уявлення про атоми як найдрібніші частинки речовини виникли ще задовго до нашої ери. Давньогрецький філософ Анаксагор ( бл. 500-428 рр. до н.е.) учив, що всі речі збудовано з первинних найдрібніших частинок — «насінинок».

Його ідеї розвинули відомі грецькі філософи Левкіпп і Демокрит (бл. 460-370 рр. до н.е.).

Левкіпп вважав, що найдрібніші неподільні частинки речовини — атоми (слово атом у перекладі з грецької означає «неподільний») — вічні. Усі зміни, які відбуваються в природі, спричиняються з'єднанням і роз'єднанням атомів. Демокрит — учень Левкіппа — поглибив ці уявлення. Він вважав, що світ складається з незмінних і неподільних атомів, які рухаються в порожньому просторі. За Демокритом, атомів існує безліч, і вони можуть набувати силу-силенну різних форм. Якісно всі атоми однакові. Відмінність усіх тіл залежить від кількості атомів, їхньої величини, форми й порядку. Атоми — це найпростіші частинки, які не мають ніякої внутрішньої будови.

Заслуга давніх атомістів полягала в тому, що вони своїми геніальними здогадками вказали науці шлях, передбачили майбутній успіх атомної теорії.

 

4. Мотивація навчальної діяльності учнів                          ( слайд 3-4)

Могутність і безсилля людини продемонстрував Чорнобиль. І застеріг: не захоплюйся своєю могутністю, людино, не жартуй з нею. Нагромадження в природі шкідливих радіоактивних речовин згубно впливає на біосферу. Другим сигналом людству стала Фокусіма 12 березня 2011 року стався вибух на першому енергоблоці.

Отже, до сьогоднішнього заняття ви не раз стикалися з такими термінами як радіоактивність, радіоактивне випромінювання

 

Оголошення теми уроку та завдань.

 

Тема. Радіоактивність. Види радіоактивного випромінювання. Закон радіоактивного розпаду

                                                        (слайд 5)

Завдання уроку.

1.Ознайомити з історичною хронологією відкриття природної радіоактивності.

2.Розглянути властивості радіоактивного випромінювання (α-, β-, γ-промені) та вміти використовувати правила зміщення для знаходження утворених радіоактивних елементів в результаті вказаних випромінювань.

3.Розкрити природу радіоактивного розпаду та його закономірностей.

4.Формувати навички використання закону радіоактивного розпаду в сукупності з іншими фізичними характеристиками для розв’язування задач з даної теми.

3.Вивчення нового матеріалу.                                                ( слайд 8)

 

1. Історія відкриття радіоактивності

У 1896р. французький вчений Анрі Беккерель (1852-1908) вивчав після свічення деяких речовин після опромінення їх сонячними променями і встановив, що солі Урану без опромінення самочинно випромінюють невидимі промені.

Пізніше таке випромінювання назвуть радіоактивним випромінюванням (від латин. radio - випромінюю, activus - дієвий); здатність речовин до радіоактивного випромінювання - радіоактивністю; нукліди, ядра яких мають таку здатність,- радіонуклідами.

Радіоактивні промені засвічують фотоплівку, проходять крізь непрозорі тіла, іонізують газ.

 

 

Зображення фотоплівки Беккереля

 

 

 

                      ( слайд 10)

2. Радіонукліди

У 1896р. Марія Склодовська - Кюрі і П'єр Кюрі відкрили радіоактивні Торій, Полоній, Радій. Згодом виявили, що радіоактивність є властивою всім без винятку нуклідам хімічних елементів, порядковий номер яких більший за 82. Проте й всі інші елементи мають радіоактивні нукліди (природні або одержані штучно).

 

 

                    2.Склад радіоактивного випромінювання     ( слайд 11-12)

 

На початку ХХ ст. Резерфорд пропустив сильне випромінювання радіоактивних елементів через сильне магнітне поле, внаслідок чого потік частинок ядер розділився на три потоки, які Резерфорд назвав α (альфа), β (бета) – частинками та γ (гамма) - променями.

Учений одним із перших з’ясував, що α -випромінювання -

це потік ядер атомів Гелію ²Не, які рухаються зі швидкістю порядку 10⁷ м/с. Заряд α - частинки дорівнює двом елементарним зарядам:

q_α = +2| e|≈ +3,2 ·10⁻¹⁹ Кл.

β - випромінювання — це потік електронів − ( ⁰е), які летять із величезною

швидкістю (наближеною до швидкості поширення світла).

e ≈ - 1,6 ·10⁻¹⁹ Кл.

Вивчення γ - випромінювання показало, що це електромагнітні хвилі надзвичайно високої частоти (понад 10¹⁸ Гц). Швидкість поширення цих хвиль у вакуумі становить 3 ·10⁸ м/с.

 

           3.Захищаємося від радіоактивного випромінювання   ( слайд 13)

Простіше за все захиститися від α - і β - випромінювань. Достатньо тонкого аркуша паперу (0,1 мм), щоб зупинити α-частинки; β-випромінювання повністю поглинається, наприклад, алюмінієвою пластинкою завтовшки 1 мм.

Найважче захиститися від γ-випромінювання — воно проникає крізь доволі товсті шари матеріалів. В окремих випадках для захисту від γ-випромінювання необхідні бетонні стіни завтовшки кілька метрів.

 

 

Види радіоактивного випромінювання (підручник ст.231)

- випромінювання	- - випромінювання	+ - випромінювання	- випромінювання
Потік ядер Гелію	Потік електронів	Потік позитронів	Електромагнітна хвиля
V  порядку 107 м/с	V близько 3108м/с	V близько 3108м/с	V =с= 3108м/с
q =+2е = 3,2 10-19Кл m=4,0 а.о.м=6,610-27кг	q=-е=-1,610-19Кл m=5,510-4а.о.м=9,110-31кг	q=-е=+1,610-19Кл m=5,510-4а.о.м=9,110-31кг	не заряжені
затримуються аркушем паперу	затримуються листком алюмінію завтовшки 1 мм	затримуються листком алюмінію завтовшки 1 мм	затримуються шаром бетону завтовшки декілька метрів

 

4.Радіоактивність ( слайд 14-15)

 

Радіоактивність - здатність ядер радіонуклідів довільно перетворюватися на ядра інших елементів із випромінюванням мікрочастинок.

Радіоактивні перетворення підпорядковуються так званим правилам зміщення. Альфа-розпад. Під час α-розпаду кількість нуклонів у ядрі зменшується на 4, протонів - на 2, тому утворюється ядро 2 одиниці менший від порядкового номера вихідного елемента:

^A X ^A4Y  ⁴He

Z Z 2 2

88Ra226 → 86Rn222 + 2Не4

Бета-розпад. Під час β-розпаду кількість нуклонів в ядрі не змінюється, при цьому кількість протонів збільшується на 1, тому утворюється ядро елемента, порядковий номер якого на одиницю більший за порядковий номер

вихідного елемента:

^AX  ^AY  ⁰e

Z Z 1 1

90Th234  → 91Pa234  + -1е0

 

^AX  ^AY  ⁰e

Z   Z 1 1

 

При гама-розпаді елемент не перетворюється на інший.

 

5. Радіоактивні ряди (слайд 16)

 

Сукупність усіх ізотопів, які виникають у результаті послідовних радіоактивних перетворень даного ядра, називають радіоактивним рядом. Існують чотири радіоактивні ряди, які об’єднують усі відомі в природі радіоактивні елементи: ряд Торію (починається з Торію - 232), ряд Урану-Радію (починається з Урану-238); ряд Урану-Актинію (починається з Урану-235); ряд Нептунію (починається з Нептунію - 237).

 

 

6.Основний закон радіоактивного розраду ( слайд 17)

 

Резерфорд, досліджуючи перетворення радіоактивних речо­вин, установив дослідним шляхом, що їхня активність зменшуєть­ся з часом. Так, активність радону зменшується вдвічі вже за 1 хв.

Для кожної радіоактивної речовини існує визначений інтервал часу, протягом якого активність зменшується вдвічі.

Період напіврозпаду Т — це час, протягом якого розпадається половина наявного числа радіоактивних атомів.

Наприклад, для ядраперіод напіврозпаду складає близько 1600 років. Отже, якщо взяти 1 г радію, то через 1600 років його буде 0,5 г, а через 3200 років — 0,25 г. Таким чином, вихідна кіль­кість радію повинна перетворитися на нуль через нескінченний проміжок часу.

У різних речовин період напіврозпаду дуже різний: від міль­йонних часток секунди до мільярдів років. Чим менше період на­піврозпаду, тим активніше протікає розпад.

 

Період напіврозпаду деяких радіоактивних нуклідів ( підручник ст.233)

 

 

Радіонуклід	Період напіврозпаду
Йод -131	8 діб
Калій -40	1,25 млрд років
Карбон- 14	5700 років
Кобальт -60	5,3 року
Плутоній -239	24 тис. років
Радій -226	1600 років
Радон -220	55,6 секунди
Радон -222	3,8 доби
Стронцій-89	50,5 доби
Стронцій -90	28,9 року
Уран -235	0,7 млрд років
Уран-238	4,5 млдр років
Цезій -137	30 років

 

Робота з підказкою. Працюючи з карткою  пишемо конспект заняття ( слайд 19)

 

 

 

4.Вчимось розв’язувати задачі

 

• Задача 1. Ядро якого елемента утворилося після β – розпаду ядра атома 225Ra88
• Задача 2. Ядро якого елемента утворилося після  – розпаду ядра атома 220Rn86
• Задача 3. Визначте, ядро якого хімічного елемента X утвориться в результаті такої реакції β - розпаду: 14 6С → Х + 0-1е
• Задача 3. Ядро ізотопу 21183Bi утворилося з іншого ядра після послідовних α - і β -розпадів. Що це за ядро?
• Задача 5. Скільки α - і β - розпадів відбувається в результаті перетворення Урану 238 U на Плюмбум 206 Pb?
• Задача 6. У результаті якого радіоактивного розпаду Плутоній Pu 239 перетворюється в Уран 235

               Задача 6. Закінчити запис розкладу:

1. 
2. 
3. 

               4.

 

5.Запитання на закріплення вивченого.

Вправа « Знайди помилку»                                                Додаток 2

Вправа розвиває стійку увагу, пам'ять, критичне мислення. Необхідно уважно прослухати текст і виправити помилки в ньому.

Гра « Портрет»                                                                       Додаток 3

Завдання 1. Назви явище

Інформація 1. Це явище лежить в основі методу, який дозволяє визначити вік давніх предметів.

Інформація 2. Під час перебігу цього явища завжди виділяється енергія.

Інформація 3. У цьому явищі одне ядро перетворюється на інше.

Інформація 4. Це явище відкрив у 1896 році французький науковець, який у 1903 році став першим лауреатом Нобелівської премії

                       Відповідь: радіоактивність

 

Завдання 2. Назви клементарну частинку

Інформація 1. Входить до складу ядра.

Інформація 2. Ця участь має найменшу масу серед баріонів.

Інформація 3. Бере участь у сильній та електромагнітній взаємодіях.

Інформація 4. Ця частинка є носієм найменшого позитивного заряду.

                                                                                       Відповідь: протон

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Підбиття підсумків уроку

 

Власна оцінка уроку

« Радіоактивність. Радіоактивні випромінювання»

Оцінка:		уроку в цілому	пізнавальності інформації, відображеної в презентації	новизни інформації, відображеної в презентації
Дуже сподобався
Сподобався
Байдуже
Не зовсім сподобався
Не сподобався
Дуже не сподобався

 

Виставлення оцінок

 

7. Домашнє завдання.

Опрацювати параграф 40; виконати: вправа 40 (2,5).

Творче завдання скласти кросворд на тему « Радіоактивність»    Виконати тести в Google Classroom.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Конспект уроку.

Робота з підказкою

1.Радіоактивним випромінюванням вважають таке,

2.Радіоактивність –

3.  – радіонукліди.

4.Різні радіонукліди можуть випромінювати

5.-випромінювання –

6. -випромінювання:

^--випромінювання –

⁺-випромінювання –

- випромінювання

7. Під час  -розпаду кількість нуклонів у ядрі

8.Під час ^- розпаду кількість нуклонів у ядрі

9. Під час ⁺ розпаду кількість нуклонів у ядрі

10. Період напіврозпаду Т_1/2 –

11. Одиниця періоду піврозпаду в

12. Основний закон радіоактивного розпаду має вигляд N=N₀2^{- t/ Т}

 

Ключ до підказки

• позитивно заряджені частинки важкі частинки ( ядра атома Гелію)
• негативно заряджені легкі частинки ( швидкі електрони)
• позитивно заряджені легкі частинки ( швидкі позитрони)
• високочастотні електромагнітні хвилі.
• вважають таке, що без впливу зовнішніх факторів, висилає невидиме випромінювання.
• Нукліди ядра яких мають здатність до випромінювання
• зменшується на 4, протонів- на 2.
• не змінюється, а кількість протонів збільшується на 1.
• це фізична величина, що характеризує радіонуклід і дорівнює часу, протягом якого розпадається половина наявної кількості ядер даного радіонукліда.
• СІ – секунда  Т_1/2 = 1с(s)
• має вигляд N=N₀2^{- t/ Т1/2}
• променів трьох видів.
• не змінюється, а кількість протонів зменшується на 1.
• здатність ядер радіонуклідів довільно перетворюватися на ядра інших елементів із випромінюванням мікрочастинок.

 

 

 

 

 

Закріплення вивченого матеріалу     

 

Вправа  «Знайди помилку»

 

1.Різні радіонукліди можуть випромінювати променів двох видів.

2.-випромінювання – негативно заряджені частинки важкі частинки ( ядра атома Гелію)

3. -випромінювання:

^--випромінювання – негативно заряджені важкі частинки ( швидкі електрони)

⁺-випромінювання – позитивно заряджені легкі частинки ( швидкі                      позитрони)

4.- випромінювання –низькочастотні електромагнітні хвилі.

5. Під час  -розпаду кількість нуклонів у ядрі збільшується на 4, протонів- на 2.

6.Під час ^- розпаду кількість нуклонів у ядрі зменшується а кількість протонів збільшується на 1.

7. Під час ⁺ розпаду кількість нуклонів у ядрі не змінюється, а кількість протонів збільшується на 1.

8. Чим більше період напіврозпаду, тим активніше протікає розпад.