Урок "Радіоактивність. Види Радіоактивного випромінювання Розв'язування задач"

План-конспект уроку фізики (9 клас)

учитель фізики Академічного ліцею №47

Хилько Світлана Олександрівна

Тема: Радіоактивність. Види радіоактивного випромінювання. Розв’язування задач.

Мета уроку

• Навчальна: Сформувати поняття радіоактивності як природного явища; повторити склад радіоактивного випромінювання (α, β, γ); навчити застосовувати правила зміщення (закони Содді) для опису ядерних перетворень.

• Розвивальна: Розвивати логічне мислення, , вміння аналізувати результати експериментів (дослід Резерфорда). вміння аналізувати будову складних систем, навички роботи з таблицею Менделєєва,   вміння аналізувати причинно-наслідкові зв’язки та працювати з графічними схемами.
• Виховна: Виховувати повагу до наукового пошуку на прикладі життя родини Кюрі та Анрі Беккереля, формувати відповідальне ставлення до  екологічних проблем  та використання ядерної енергії, розуміння важливості радіаційної безпеки та екологічну свідомість.

Компетентності

• Основні компетентності у природничих науках і технологіях:  пояснювати явища радіоактивності на мікрорівні, пояснювати фізичні явища на атомному рівні, удосконалювати навички роботи з таблицею Менделєєва, застосовувати закони збереження заряду та маси ядра атома хімічного елементу, правила запису символу хімічного елемента,
• Математична: використовувати математичний апарат (індекси, рівняння) для розв’язання рівнянь та задач.
• Інформаційно-цифрова: робота з віртуальними симуляціями або інтерактивними схемами,  критично оцінювати інформацію про радіаційний фон.
• Екологічна грамотність: усвідомлення впливу випромінювання на живі організми.

Хрономтраж (45 хв)

1. Організаційний момент: 1 хв.
2. Актуалізація опорних знань (бліц-опитування): 3 хв.
3. Мотивація та проблемне запитання: 7 хв.
4. Вивчення нового матеріалу + Демонстрація: 12 хв.
5. Закріплення (розв’язування задач за рівнями): 15 хв.
6. Підбиття підсумків (Рефлексія): 5 хв.
7. Домашнє завдання (2 хв).

Методи а форми роботи

• Методи: "Кероване дослідження": аналіз досліду Резерфорда за допомогою схеми.  Проблемний виклад, "Мозковий штурм", метод "Кейсів" (аналіз реальних прикладів), командна робота, робота з картками.
• Робота в парах: порівняння проникної здатності променів.
• Візуалізація: використання діаграм для розрізнення треків частинок у магнітному полі.

• Форми: Фронтальна робота, робота в малих групах (диференційовані групи), індивідуальна практика.

 

І. Організаційний етап ( 1 хв)

Перевірка готовності класу, налаштування на робочу атмосферу.

ІІ. Актуалізація опорних знань (3 хв)

• Яка будова атома згідно з моделлю Резерфорда?
• Що таке ядро атома? З яких частинок воно складається?
•      Які сили утримують нуклони в ядрі?

Визначення радіоактивності

Радіоактивність — це здатність ядер деяких хімічних елементів довільно перетворюватися на ядра інших елементів із випромінюванням мікрочастинок.

Історія відкриття радіоактивності

• 1896 р. — Анрі Беккерель: Випадкове відкриття випромінювання солей Урану (вплив на фотопластинку).
• 1898 р. — П’єр і Марія Кюрі: Відкриття Полонію та Радію. Введення терміна «радіоактивність»
• 1899 -  Дослід Резерфорда

Для з’ясування складу випромінювання Резерфорд використав сильне магнітне поле.

Результати досліду: Пучок розділився на три частини:

 

ІІІ. Мотивація та проблемні запитання: 7 хв 

Бліц-опрос – тест з відповідью «Так-Ні»

Демонстрація

Правила зміщення (для задач):

α – розпад:

Ядро втрачає позитивний заряд 2  і маса його зменшується на 4 а.о.м. Елемент зміщується на 2 клітини на початок періодичної системи.

 

α:        →   +  

 

β – розпад:

із ядра вилітає електрон, заряд збільшується на одиницю, а маса залишається майже незмінною. Елемент зміщується на 1 клітинку до кінця періодичної системи.

 

β           →    +  

 

Проблемна ситуація.

Питання до класу:

Якщо ви уважно стежите за моїми міркуваннями, то мусите мені поставити запитання. (Як же з ядра вилітають електрони, якщо їх там немає?!)

Відповідь:

при β – розпаді нейтрон перетворюється на протон з випромінюванням електрона

10n  →  11p  +   +  υ         (υ - антинейтрино)

 

γ – випромінювання не супроводжується зміною заряду, маса ж ядра змінюється мізерно мало, тому що випромінювані фотони не мають заряду та їх маса мізерно мала

 

 

• α-промені (альфа): Відхиляються як позитивно заряджені частинки.
• β-промені (бета): Відхиляються як негативно заряджені частинки (сильніше за альфа).
• γ-промені (гамма): Не відхиляються (нейтральні).

Характеристики випромінюван  (робота з картками)

Тип випромінювання	Природа (що це таке?)	Проникаюча здатність
Альфа (α)	Ядра атомів Гелію	Низька (аркуш паперу)
Бета (β)	Потік швидких електронів	Середня (алюмінієва пластина)
Гамма (γ)	Електромагнітна хвиля високої частоти	Висока (шар свинцю або бетону)

 

Демонстрація відеофайлу з комп'ютерною моделлю альфа-розпаду та бета-розпаду (комп’ютерна гра-тренування з PhET-симуляції)

ІV. Вивчення нового матеріалу (15 хв)

Початковий/Середній рівень (Знання та Розуміння):

• Яка будова атома згідно з моделлю Резерфорда?
• Що таке ядро атома?
• Які сили утримують нуклони в ядрі?

1. З яких частинок  складається ядро атома? Що таке нуклони?
2. Визначте склад ядра Літію     та Урану  
3. Що таке ізотопи? Чим вони відрізняються один від одного?

Достатній/Високий рівень (Застосування та аналіз):

1. Чому позитивно заряджені протони не розлітаються в ядрі під дією електричного відштовхування? (Поняття ядерних сил).
2. Запишіть склад нейтрального атома, у якого в ядрі 26 протонів і 30 нейтронів. Який це елемент?     ( протонів  Z = 26, нейтронів  N =30,  масове число А=56, елемент   

Розв'язання задач

 

Виконання двох вправ застосування правила зміщення з використанням комп'ютерної моделі періодичної таблиці Менделєєва

Самостійне вирішення завдань із використанням таблиці Менделєєва. Для перевірки правильності рішення окремі учні вирішують завдання біля дошки.

 

Завдання 1:

 Ізотоп торію       випускає α-частку. Який елемент утворюється при цьому?

 

Рішення:    α:           →      ₊             

   

 

Завдання 2:

Ізотоп торію      випускає β - часинку. Який елемент утворюється при цьому?

 

Рішення:     β:             →    +              

 

Завдання 3:

 Протактіній    - радіоактивний. За допомогою правил «зсуву» та таблиці елементів Менделєєва визначте, який елемент виходить за допомогою  α - розпаду.

 

Рішення:      α:                →      ₊                                 

 

Завдання 4:

 Який елемент перетворюэться з урану         після двох β – розпадів і одного α – розпаду?

Рішення:      →      +                 

  

       →    +    

Завдання 5:

Написати ланцюжок ядерних перетворень неону: β, β, β, α, α, β, α, α

 

Рішення:       (β)  →     (β)   →   (β) →   (α) →

 

    (α)  →   (β)  →     (α)  →      (α) →   

V. Закріплення знань (12 хв)

Завдання за рівнями знань (НУШ)

• Початковий/Середній (L1-L2): Назвіть три складові радіоактивного випромінювання. Яка з них має найменшу проникну здатність?
• Достатній (L3): Визначте, який елемент утвориться внаслідок alpha-розпаду Радію-226. Запишіть рівняння реакції:

       →     +  

  →     +  

• Високий (L4): Поясніть, чому gamma-випромінювання не відхиляється в магнітному полі, на відміну від alpha та beta.
•  Як змінюється масове число ядра при beta-розпаді і чому?

Фронтальне опитування:

1. Чому β-частинки відхиляються магнітним полем сильніше, ніж α-частинки? (Відповідь: через меншу масу електрона порівняно з ядром Гелію).
2. Який вид випромінювання є найнебезпечнішим при зовнішньому опроміненні? Чому?
3. Задача: Визначте склад ядра Радію-228  

Завдання за рівнями знань:

• Рівень 1 (Низький): Визначити, який вид проміння має найбільшу проникну здатність.
• Рівень 2 (Середній): Ядро свінцю        випустило α-частинку. Який елемент утворився?
• Рівень 3 (Достатній): Ядро якого елемента утворилося з ядра  франція        після одного, двух, трьох  β-розпадів та одного α-розпаду?
• Рівень 4 (Високий): Скільки α та β розпадів відбулося при перетворенні    на   ?

Диференціація

• Для "практиків": Робота з інтерактивною таблицею властивостей (заповнення порівняльної таблиці: заряд, маса, швидкість, проникна здатність)..
• Для "теоретиків": Аналіз причин нестабільності важких ядер (енергія зв'язку) або Опрацювання біографій П’єра та Марії Кюрі (підготовка короткого повідомлення).
• Для учнів з особливими освітніми потребами: Використання карток-візуалізацій "Промінь — Перешкода" (аркуш паперу, алюміній, свинець).

• Підтримка: Картки-підказки з алгоритмом кроків для розв'язання рівнянь ядерних реакцій.

Проблемні запитання

1. Чи може людина відчути радіацію своїми органами чуття?
2. Чому радіоактивність називають "природним перетворенням елементів", про яке мріяли алхіміки?
3. Якщо ядро випромінює beta-частинку (електрон), то звідки він там береться, адже в ядрі лише протони та нейтрони?
4. Чи може один хімічний елемент перетворитися на інший природним шляхом? (Середньовічні алхіміки були б у захваті).
5. Чому β-частинка  (електрон)  вилітає з ядра, якщо в ядрі електронів немає?
6. Чому радіоактивність називають "випадковим" процесом?
7. Чому деякі елементи "світяться" в темряві

 

 

VI. Підбиття підсумків та рефлексія (5 хв)

• Що для вас сьогодні було найбільш неочікуваним?
• Чи змінили ви свою думку про безпеку «мирного атома»?

Ідеї тем проектів (до наступного уроку)

• "Історія відкриття радіоактивності: від Анрі Беккереля до Марії Кюрі".
• "Вплив радіації на живі організми: користь чи шкода?".
• "Радіоактивні ізотопи в медицині та археології (радіовуглецевий аналіз)".
• "Ядерна енергетика України: виклики та перспективи".

 

VII. Домашнє завдання (2 хв)

1. Стандарт: Повторити параграф 23 підручника (відповідно до програми Кремінського),  Заповнити в зошиті порівняльну характеристику випромінювань (якщо не встигли в класі). розв'язати  задачі № 3, 4 з впр 23  на ланцюжок розпадів.
2. Творче: Знайти інформацію про природний радіаційний фон у вашому місті/селі (використати онлайн-карти моніторингу) або 

Підготувати коротке повідомлення "Внесок Марії Склодовської-Кюрі в розвиток науки"

3. Експериментальне: Дослідити, які побутові предмети можуть містити радіоактивні ізотопи (наприклад, старі годинники зі світломасою чи датчики диму).