Урок "Радіоактивність. Радіоактивні випромінювання, їхня фізична природа і властивості.

Тема: Радіоактивність. Радіоактивні випромінювання, їхня фізична природа і властивості.

Мета: сформувати поняття радіоактивності, ознайомити учнів з видами радіоактивного випромінювання і основними характеристиками α-, β- і γ-випромінювання; навчити класифікувати види радіоактивного випромінювання; з’ясувати, за якими правилами відбуваються α- та β-розпади; ввести поняття радіоактивного ряду; з’ясувати позитивні та негативні наслідки відкриття радіоактивності та способи захисту від радіоактивного випромінювання;

розвивати пізнавальну активність, творчий потенціал учнів; залучати їх до самостійної пізнавальної діяльності: набуття учнями нових знань і вмінь самостійно набувати знання; аналіз навчальної інформації; пошук інформації з теми в додаткових посібниках, визначення причинно-наслідкових зв’язків між явищами; узагальнення інформації і формулювання висновків;

виховувати комунікативні якості в процесі групової роботи, поважного ставлення до думки співрозмовника, посилити почуття взаємної відповідальності, сприяти підвищенню самооцінки учня шляхом залучення до індивідуально-групової роботи; виховувати правильне ставлення кожного учня до екологічних проблем, пов’язаних з забезпеченням безпечної життєдіяльності людини й суспільства.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Обладнання та наочність: ноутбук, проектор, інтерактивна дошка, презентація до уроку, портрети видатних вчених, відеоролики: «Аварія на Чорнобильській АЕС», «Аварія на АЕС Фукусіма-1», підручники, текст самостійної тестової роботи.

Хід уроку

«Навчіть себе думати».

Едвард де Боно

І. Організаційний етап

• привітання учителя з учнями;
• створення позитивного мікроклімату на уроці.

Вправа «Коло успіху»

Для створення позитивного настрою учні продовжують речення: «Я успішний, тому що…»

ІІ. Повідомлення теми, мети й завдань уроку

Учитель повідомлює тему уроку.

Епіграф уроку: хмара слів (тегів), створена за допомогою онлайн-програми WordArt.com.

Учитель подає інформацію про автора вислову, а потім пропонує учням розшифрувати вислів.

Учитель. Епіграфом до уроку я взяла слова відомого британського психолога, експерта в області творчого мислення і письменника, який є автором методу «Шість капелюхів мислення». Назвіть, хто ця людина та розшифруйте його вислів.

Відповіді учнів

Учитель пропонує учням ознайомитися з планом вивчення теми (слайд презентації). Потім просить учнів самостійно сформулювати мету уроку і за необхідності вносить корективи у відповіді.

План вивчення теми

1. Відкриття природної радіоактивності.

2. Дослідження радіоактивності.

3. Складові радіоактивного випромінювання.

4. Захист від радіоактивного випромінювання.

5. Застосування радіоактивного випромінювання.

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності

Демонстрація відеофрагментів, аргументоване пояснення.

Про актуальність цієї теми в школі можна сперечатися дуже довго. Але в світлі останніх подій вона очевидна. Людство протягом всієї своєї історії намагається підкорити і підпорядкувати природу. Ми навчилися добувати, переробляти і використовувати природні ресурси, але вони вичерпні, і проблема енергетики залишається одним з найважливіших пріоритетів розвитку людської цивілізації. Коли провідні країни експортери газу і нафти визнали, що ресурсів цих копалин залишилося небагато, на допомогу прийшла атомна енергетика. Але чи врятує вона Землю від глобальної нестачі енергії або погубить своїми руйнівними «побічними ефектами» невідомо, на жаль, нікому.

Історія людства рясніє великими катастрофами, війнами, трагедіями державного та всесвітнього масштабів, але які найбільші згадали б ви?

Велику Вітчизняну війну, цунамі, землетруси і швидше за все Чорнобильську катастрофу (демонстрація відеофрагмента). Забруднення території України радіоактивними викидами під час катастрофи на Чорнобильській АЕС не має аналогів ні за масштабами, ні за тяжкістю екологічних, соціальних і економічних наслідків. Трагедія на Чорнобильській атомній станції забрала тисячі життів, під час аварії було забруднено близько 12 млн. гектарів земель, з них 8,4 млн. гектарів сільськогосподарських угідь. Тепер це Територія Відчуження, мертві міста, покинуті землі. На їх відновлення до стану придатного для життя підуть тисячі років.

11 березня 2011 року сталася трагедія на атомній станції Фукусіма-1 в Японії (демонстрація відеофрагмента).

Фахівці відразу кинулися порівнювати масштаби з Чорнобелем, але тільки 11 квітня визнали, що трагедія на Фукусімі-1  вже перевершила Чорнобиль. Десятки тон радіоактивної води потрапили у води Тихого Океану, території на десятки кілометрів навколо станції заражені. Тисячі людей загинули і за прогнозами, у найближчі роки радіація вб’є ще 420 тисяч людей в радіусі 200 км навколо станції. Японія пережила атомний удар Сполучених Штатів Америки в кінці Другої Світової Війни, але чи зможе вона вистояти перед «ударом мирного атома». Населення Японії складає 127 млн. осіб, але площа території країни не дозволяє «законсервувати», закрити заражені території, так як це зробив СРСР за часів Чорнобильської катастрофи.

Отже, актуальність теми очевидна. У зв’язку з цим, кожна людина повинна бути хоча б умовно обізнаною в темі радіоактивності. Адже такими темпами скоро всю планету заполонять сховища, але якими б захищеними і екранованими вони не були, радіаційний фон в цілому на планеті весь час зростатиме. Захистити себе від радіації неможливо, але знати про неї якомога більше повинні всі.

ІV. Вивчення нового матеріалу

Метод «Шість капелюхів»

Робота в групах

 

Червоний капелюх: почуття та інтуїція

 

І не намагайтеся їх пояснити. Які почуття в мене виникають?

У режимі червоного капелюха в учасників є можливість висловити свої почуття та інтуїтивні здогади щодо питання, яке обговорюється, не вдаючись у пояснення про те, чому це так, хто винен і що робити далі.

Які почуття в  мене викликає слово «радіоактивність»?

Виступи груп

 

Білий капелюх: інформація

 

Детальна і необхідна інформація. Тільки факти. Яка ще необхідна інформація?

У цьому режимі мислення нас цікавлять лише факти. Ми задаємося питаннями про те, що ми вже знаємо, яка ще інформація нам необхідна і як нам її отримати.

Що ми знаємо про радіоактивність та яка інформація нам ще необхідна?

 

У XXI ст. навряд чи знайдеться доросла людина, яка хоча б раз у житті не робила рентгенівський знімок. А от наприкінці XIX ст. зображення руки людини з видимою структурою кісток (рис. 23.1) обійшло шпальти газет усього світу, а для фізиків стало справжньою сенсацією. Учені розпочали дослідження рентгенівських променів і пошук їхніх джерел.

Одним із таких учених був французький фізик Антуан Анрі Беккерель (фотографія А. Беккереля).

Якими несподіваними висновками закінчилося його дослідження, ви дізнаєтесь із повідомлення, яке підготував ваш товариш.

Відкриття природної радіоактивності (міні-повідомлення учнів як випереджувальні пошукові завдання).

 

Учитель.

Тепер ми знаємо ким і як було відкрите явище радіоактивності.

Явище радіоактивності відразу зацікавило багатьох інших вчених.

«Чи тільки Уран випускає "промені Беккереля"?» — саме з пошуку відповіді на це запитання почала свою роботу з вивчення радіоактивності М. Склодовська-Кюрі (фотографія М. Склодовської-Кюрі).

Дослідження радіоактивності (міні-повідомлення учнів як випереджувальні пошукові завдання).

 

Учитель.

Тепер ми знаємо, що таке радіоактивність і хто досліджував явище радіоактивності.

Отже, радіоактивність – це властивість речовин самочинно (спонтанно) випускати випромінювання. Речовини, які випускають таке випромінювання називають радіоактивними. 

 

Що ж являє собою радіоактивне випромінювання?

Складові радіоактивного випромінювання

1899 р. група вчених під керівництвом Ернеста Резерфорда експериментально встановила, що радіоактивне випромінювання не є однорідним (фотографія Е. Резерфорда).

Класичний дослід, що дозволив виявити складний склад радіоактивного випромінювання, полягав у наступному (рис. 23.5). Препарат Радію поміщали на дно вузького каналу в шматку свинцю. Проти каналу знаходилася фотопластинка. На виходу з каналу на випромінювання діяло сильне магнітне поле. Вся установка розміщувалася у вакуумі. За відсутності магнітного поля на фотопластинці після прояву з’являлася одна темна пляма точно навпроти каналу. У магнітному полі пучок розпадався на три складові. Дві складові первинного потоку відхилялися в протилежні сторони. Це вказувало на наявність у цих випромінювань електричних зарядів протилежних знаків. При цьому негативний компонент випромінювання відхилявся магнітним полем сильніше, ніж позитивний. Третя складова (існування якої було доведено 1900 р. французьким ученим П. Війяром) не відхилялася магнітним полем. Позитивно заряджений компонент отримав назву α-променів, негативно заряджений – β-променів і нейтральний – γ-променів. Ці три види випромінювання дуже сильно відрізняються один від одного за проникаючою здатністю та за тим, наскільки інтенсивно вони поглинаються різними речовинами. 

 

Робота в групах (робота з підручником)

Завдання групам: опрацювати стор. 153 підручника та охарактеризувати даний вид радіоактивного випромінювання (І група – α-випромінювання, ІІ група – β-випромінювання, ІІІ група – γ-випромінювання).

Виступи  груп.

 

Заповнити таблицю: «Види радіоактивного випромінювання» (інтерактивна дошка).

 

Вид випромінювання	Фізична природа	Властивості
α-випромінювання
β-випромінювання
γ-випромінювання

Учитель.

Тепер ми знаємо про склад радіоактивного випромінювання.

І на основі цього ми можемо сказати, що радіоактивність – це явище спонтанного (самочинного) перетворення нестійких ядер одного елемента в ядра іншого елемента, яке супроводжується випромінюванням різних частинок і електромагнітних хвиль.

Випромінюючи α- чи β-частинки, вихідне (материнське) ядро перетворюється на ядро атома іншого елемента (дочірнє ядро); α- і β-розпади можуть супроводжуватися у-випромінюванням. З’ясовано, що радіоактивні перетворення підпорядковуються так званим правилам зміщення.

1. Під час α-розпаду кількість нуклонів у ядрі зменшується на 4, протонів — на 2, тому утворюється ядро елемента, порядковий номер якого на 2 одиниці менший від порядкового номера вихідного елемента (рис. 23.7):

 

2. 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 (рис. 23.8):

Дізнаємося про радіоактивні ряди

Виходить, що після пояснення радіоактивності мрія алхіміків Середньовіччя про перетворення речовин на золото здійснилася? Насправді — ні. Учені з’ясували, що вихідне (материнське) ядро атома радіоактивного елемента X може зазнавати цілої низки перетворень: ядро атома елемента X перетворюється на ядро атома елемента Y, потім на ядро атома елемента Z і т. д., однак у цьому ланцюжку не може бути випадкових «гостей».

Сукупність усіх ізотопів, які виникають у результаті послідовних радіоактивних перетворень даного материнського ядра, називають радіоактивним рядом. Один із ланцюжків таких перетворень подано на рис. 23.9. Виявлено, що 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).

Як захиститися від радіоактивного випромінювання?

У більшості людей слово «радіація» асоціюється з небезпекою. І це, безумовно, правильно. Радіоактивне випромінювання не фіксується органами чуття людини, проте відомо, що воно може шкідливо вплинути на живий організм, викликаючи променеву хворобу. Нерідко цей вплив може передаватися нащадкам, оскільки радіація пошкоджує хромосомний апарат, викликає мутації. Від шкідливого впливу радіації можна захиститися, побудувавши на шляху випромінювання перешкоду.

Простіше за все захиститися від α- і β-випромінювань. Хоча α- і β-частинки летять із величезною швидкістю, їх потік легко зупиняє навіть тонка перешкода. Як показали експерименти, достатньо тонкого аркуша паперу (0,1 мм), щоб зупинити α-частинки; β-випромінювання повністю поглинається алюмінієвою пластинкою завтовшки 1 мм.

Найбільш небезпечним є γ-випромінювання. Як випливає з рис. 23.6 (різна проникна здатність радіоактивного випромінювання), воно проникає крізь доволі товсті шари матеріалів. В окремих випадках для захисту від γ-випромінювання необхідні бетонні стіни завтовшки кілька метрів.

Тепер ми знаємо як захиститися від радіоактивного випромінювання.

 

Критичне ставлення до події, явища. Обережність. Що може статися поганого або що піде не так? У чому недоліки?

Дозволяє дати волю критичним оцінками, побоюванням й обережності. Вона захищає нас від нерозважливих і непродуманих дій, вказує на можливі ризики і підводні камені.

Які негативні наслідки відкриття радіоактивності?

Виступи груп.

 

Але, незважаючи на негативні наслідки впливу радіоактивного випромінювання, воно може бути й корисним для людини.

Використання радіоактивних ізотопів в медицині (міні-повідомлення учнів як випереджувальні пошукові завдання (вправа 23 (6)).

Тепер ми знаємо не лише про негативний вплив радіоактивного випромінювання, а й про його користь.

 

Жовтий капелюх: логічний позитив

 

Символічне відображення оптимізму. Дослідження можливих успіхів і позитивних сторін. Переваги.  Для чого це потрібно робити? Чому це спрацює? Які переваги?

Вимагає переключити свою увагу на пошук переваг і позитивних сторін ідеї, яка розглядається.

Яку користь принесло людям відкриття радіоактивності?

Виступи груп.

 

Зелений капелюх: креативність

 

Зосередження на творчості, альтернативних рішеннях, нові можливості та ідеї. Це можливість висловити нові поняття та концепції.

Перебуваючи під зеленим капелюхом, ми придумуємо нові ідеї, модифікуємо вже існуючі, шукаємо альтернативи, досліджуємо можливості, взагалі, даємо креативності зелене світло.

Чи мають майбутнє атомні електростанції? За розвитком яких альтернативних видів енергетики майбутнє?

Виступи груп.

 

Синій капелюх: управління процесом

 

Керування розумовими процесами. Гарантія дотримання всіх шести капелюхів.

Його використовують на початку сесії для визначення того, що належить зробити, або в кінці, щоб узагальнити досягнуте і поставити нову мету.

Чого ми досягли? Що потрібно зробити далі?

Виступи груп.

 

V. Підбиття підсумків уроку

Рефлексія

• Який етап уроку вам найбільше сподобався?
• У якому капелюсі вам найбільше сподобалося працювати?
• Мислення у якому капелюсі стало для вас найбільш важким та незвичним?
• Як вдалося подолати труднощі?

 

VІ. Оцінювання діяльності учнів

Учитель оцінює роботу груп і окремих учнів.

 

VІІ. Домашнє завдання: опрацювати §23 (підручник «Фізика-9» В. Г. Бар’яхтар), вправа 23 (4).

Додаткове завдання: виконати самостійну тестову роботу (додається).

Творче завдання: написати сенкан на тему «Радіоактивність».