Урок "Ядерна енергетика та екологія. Радіоактивність. Види радіоактивного випромінювання"

Тема: Ядерна енергетика та екологія. Радіоактивність. Види радіоактивного випромінювання.

Мета:  сприяти формуванню знань про екологічні проблеми розвитку ядерної енергетики; вдосконалювати вміння застосовувати набуті знання про ядерну енергетику на практиці шляхом розв’язування тестових, експериментальних та якісних завдань;

 на основі міжпредметних зв’язків (хімія, біологія, географія) і асоціацій формувати спостережливість, гнучкість, логічність і послідовність мислення; сприяти розширенню кругозору учнів шляхом розв’язування завдань з екологічною тематикою; формувати вміння виступати перед аудиторією, чітко формулювати і висловлювати свою думку;

  виховувати патріотичні почуття, ставлення до людських та глобальних екологічних проблем, інтерес до науки, уміння ставитись до точки зору іншого.

Тип уроку: комбінований урок.

Девіз уроку: Приборкання енергії атома - вражаюче досягнення людства, але нерозумне, безвідповідальне її використання спроможне знищити все живе на землі.

План вивчення нової теми

1. Ядерна енергетика та екологія.

2. Радіоактивність. Види радіоактивного випромінювання.

ХІД УРОКУ

I.Організаційний етап

Ернест Резерфорд (оживлене фото – слайд 3), видатний вчений, основоположник ядерної фізики, один з перших, хто зрозумів могутність енергії прихованої у атомі, якось в інтерв’ю для газети «Times» (12.09.1933 р.) висловився негативно щодо перспективи використання ядерної енергії і все життя вважав, що його роботи носять характер суто теоретичної фізики. Але вже за кілька років після його смерті (19.10.1937 р.) було відкрито поділ ядер урану, ланцюгову ядерну реакцію, створено ядерний реактор, ядерну та термоядерну зброю. Застереження Резерфорда та Содді щодо ядерної енергії виявилися не безпідставними і, навіть, так званий «мирний атом» виходить з-під контролю і веде до глобальних катастроф.

II. Перевірка домашнього завдання

Схематично у картках зобразити ланцюгову реакцію поділу ядер Урану

III. Актуалізація опорних знань та умінь

• Які види електростанцій вам відомі?

•Наведіть приклади різних типів електростанцій, які є в Україні.

•Який відсоток складає атомна енергетика від загального видобутку електроенергії в Україні, у світі?

•Що ви знаєте про проблеми атомної енергетики в Україні,  у світі?

Неполадки та аварії на атомних електростанціях другої половини ХХ ст., найжахливіша аварія на Чорнобильській АЕС, останні події на АЕС Фукусіма-1 змушують нас задуматися не тільки над їх причинами, але і наслідками та всіма проблемами, пов’язаними з ядерною енергетикою. Чи зуміє людство справитися з ними? Які шляхи вирішення цих проблем?

IV. Вивчення нового матеріалу

Насамперед ми спробуємо оцінити позитивні і негативні сторони сучасного використання ядерної енергетики. Ця тема актуальна на тлі подій в Японії і страшної трагедії, яка сталася майже 35 років тому в Чорнобилі. Спробуємо відповісти на питання: "Ядерна енергетика - це рятівник від енергетичного" голоду " або руйнівник, винний у загибелі всього живого?»

Перегляд фрагменту про схема роботи ядерного реактора – 2 хв (https://www.youtube.com/watch?v=2gBMMjOZ7fA)

Ядерні процеси , які відбуваються в ядрі атома несуть як позитивне так і негативне людству

Всі питання пов'язані з ядерною енергетикою повинні вирішуватися усією світовою спільнотою. Наслідки неполадок чи навіть аварій є глобальними і не обмежуються територією однієї країни. Але очевидні переваги атомних електростанцій не дають можливість повністю відмовитися від них, як і не можна дати однозначну відповідь на запитання: ядерна енергетика – добре чи погано? Тому ставитися до ядерної енергетики потрібно помірковано мудро і виважено.

Зараз ми ознайомимося з причинами чорнобильської катастрофи

(Перегляд фрагменту https://www.youtube.com/watch?v=UhgXiUf9vX8 документального кінофільму «Чорнобиль. Загублений світ» про причини аварії на ЧАЕС – 4 хв)

Загадили ліси і землю занедбали.

Поставили АЕС в верхів’ї трьох річок.

То хто ж ви є, злочинці, канібали?!

Ударив чорний дзвін. І досить балачок.

В яких лісах іще ви забарложені?

Що яничари ще занапастять?

І мертві, і живі, і ненароджені

Нікого з вас довіку не простять!

Ліна Костенко.

Ці рядки відомої поетеси найкраще характеризують глобальну катастрофу такого масштабу, яка вплинула на всю біосферу, забруднивши повітря, водне середовище, грунти, рослинний і тваринний світ, але найголовніше, спричинила жахливу дію на людей.

Радіоактивність

Отже, до сьогоднішнього уроку ви не раз стикалися з такими термінами як радіоактивність, радіоактивне випромінювання, шкідливі радіоактивні елементи, результати їх використання як позитивні так і негативні. Але це все було на рівні понять,  літературних висновків та розумінь.

1903 р. за відкриття в галузі радіоактивності подружжю Кюрі та А. Беккерелю була присуджена Нобелівська премія з фізики. (слайд 8 – оживлені фото)

Що ж таке радіоактивність? За що Беккерелю була присуджена Нобелівська премія?

Радіоактивність – це явище самовільного виділення деякими речовинами енергії і вигляді особливих променів, що складаються або з заряджених найдрібніших частинок: α (альфа) – промені і β (бета) – промені, або з дуже короткохвильового електромагнітного випромінювання, подібного рентгенівським променям, але з ще більшою здатністю проникнення: γ (гамма) – промені.

Активність – кілька розпадів в одиницю часу. Одиниця активності – кюрі (Кі), 1 Кі = 3,7-1010 Бк ядерних перетворень за 1 секунду. В системі СІ одиниця активності – бекерель (Бк). 1 Бк дорівнює 1 ядерному перетворенню за 1 секунду.

Радіоактивний розпад – природне радіоактивне перетворення ядер, що відбувається спонтанно.

З відкриття рентгенівських променів почалася історія відкриття радіоактивності, й допоміг у цьому випадок.

Поштовхом до дослідження стало припущення вчених, що рентгенівські промені можуть виникати під час короткочасного світіння деяких речовин, опромінених перед тим сонячним світлом ( таке світіння називають флюоресценцією). До таких речовин належать наприклад, деякі солі Урану. Одною із них і скористався Беккерель, щоб перевірити зазначене припущення.

Учений узяв крупинки уранової солі, поклав їх на згорнуту в чорний папір фотопластину: А хто знає чим фотопластинка відрізняється від фотоплівки?  Відмінність фотопластинки від фотоплівки полягає в тому, що в першому випадку чутливу до випромінювання речовину наносять на скло, а в другому на пластик) й на кілька годин виніс увесь пристрій на яскраве сонячне світло. Після проявлення на фотопластинці з’явилися темні плями саме в тих місцях, де лежала уранова сіл. Тобто з’ясувалося, що уранова сіль дійсно випускає випромінювання, яке проходить крізь чорний папір і діє на фотопластинку.

Беккерель вирішив продовжити свої дослідження й підготував дослід, який дещо відрізнявся від попереднього. Проте вченому завадила похмура погода, і він з жалем поклав готову до досліду фотопластинку з урановою сіллю та мідним хрестом між ним у шухлядку стола. Через кілька днів, так і не дочекавшись появи сонця, учений вирішив на всяк випадок проявити фотопластинку. Результат виявився несподіваним: на пластинці з’явився контур хреста. Тож сонячне світло тут ні до чого і сіль урану сама, без впливу зовнішніх факторів, випускає невидиме випромінювання.

Ким було відкрито явище радіоактивності? (Антуаном Анрі Беккерелем)

Явище радіоактивності було відкрито в 1896 році французьким фізиком Антуаном Анрі Беккерелем, який помітив, що солі урану виділяють випромінювання, здатне проходити крізь метали і діяти на фотографічну пластинку.

А хто знає які є види радіоактивності? (Природна та штучна.)

Природна радіоактивність – спонтанний розпад ядер елементів, що зустрічаються в природі.

Штучна радіоактивність – спонтанний розпад  ядер елементів, отриманих штучним шляхом, через відповідні ядерні реакції.

Пошуками радіоактивних речовин і дослідженням їх випромінювань  одразу ж зайнялися багато вчених в усьому світі. Особливо плідною виявилася праця французьких учених П’єра Кюрі та його дружини Марії Складовської-Кюрі.

1898 р. вони відкрили два нові радіоактивні елементи – Полоній і Радій, радіоактивність яких виявилася значно сильнішою, ніж Урану. Згодом з’ясувалося, що радіоактивність властива ще багатьом іншим елементам: Торію, Актинію тощо – всього близько сорока.

1903 р. за відкриття в галузі радіоактивності подружжю Кюрі та А. Беккерелю була присуджена Нобелівська премія з фізики. Другу премію М. Складовська-Кюрі отримала через 8 років, на цей раз із хімії – «за відкриття елементів Радію і полонію, за пояснення природи радію та виділення його в металічному вигляді». Так вона стала першим ученим, двічі відзначеним вищою науковою нагородою.

М. Складовська-Кюрі померла 1934 р. від променевої хвороби. І дотепер її лабораторні зошити зберегли високий рівень радіації. На честь подружжя Кюрі отримав свою назву штучно отриманий трансурановий елемент із порядковим номером 96 – Кюрій.

Типи радіоактивності

Ернест Резерфорд експериментально встановив (1899), що солі урану випромінюють 3 типи променів, які по-різному відхиляються в магнітному полі:

•                   промені першого типу відхиляються так само, як потік додатно заряджених частинок. Їх назвали альфа-променями;
•                   промені другого типу відхиляються в магнітному полі так само, як потік негативно заряджених частинок (в протилежну сторону), їх назвали бета-променями;
•                   і промені третього типу, які не відхиляються магнітним полем, назвали гамма-променями.

V.Закріплення нових знань та умінь

•                 Які наслідки Чорнобильської катастрофи для України та сусідніх держав?
•                 У якому році було відкрито радіоактивне випромінювання? (1896)
•                 Хто відкрив радіоактивне випромінювання? (Беккерелем)
•                 Хто із вчених зробив значний внесок у розвиток радіоактивного випромінювання? (Марія Складовська-Кюрі і П’єр Кюрі)
•                 Які види радіоактивного випромінювання ви знаєте? (природне і штучне)
•                 Що таке радіоактивність?

•Заповніть фрагмент радіоактивного ряду:

У картці роботи учня на уроці перейдіть за QR-кодом у завданні 4 та виконайте вправи для самоперевірки

VI. Підбиття підсумків уроку

Довгий час ядерна енергія була прихована від людини. Але людина цікавиться! Їй завжди потрібно знати те, що поки невідомо. Завжди потрібно більше, ніж у неї є. І вона невпинно шукає нове, шукає всюди! Якщо використовувати ядерну енергію розумно і обережно, то з її допомогою можна вирішити енергетичні проблеми Землі: замінити 10 традиційне паливо принципово новим - компактним, бездимним і, що особливо важливо, практично невичерпним. На жаль, сили, укладені в ядрі, спочатку були звернені у зло, а лише потім - на благо. Це навчило людей стримано ставитися до можливостей ядерної енергії. Після трагедії Хіросіми і Нагасакі мільйони людей усвідомили жахливу силу атомного випромінювання, і настав свого роду шок. А коли весь світ потрясла катастрофа на Чорнобильській АЕС, байдужих вже не було, атомна енергетика набула лютих супротивників. Все це і зараз заважає бачити в атомній енергії, яка освоєна і служить нам багато років, доброчинну силу.

 А. Ейнштейн сказав: «Виявлена сила урану загрожує цивілізації і людям не більше, ніж коли ми запалюємо сірник. Подальший розвиток людства залежить не від рівня технічних досягнень, а від його моральних принципів ».

VII. Домашнє завдання

Скласти інтелект-карту «Види радіоактивного випромінювання»

Додатково: «Порівняйте переваги та недоліки різних типів електростанцій»

Карта роботи на уроці учня _____________________________

1. Домашнє завдання

2. Пригадаймо…

•Які види електростанцій вам відомі?

•Наведіть приклади різних типів електростанцій,  які є в Україні.

•Який відсоток складає атомна енергетика від загального видобутку електроенергії в Україні, у світі?

•Що ви знаєте про проблеми атомної енергетики в Україні, у світі?

3. Дізнаємось нове…

- Ядерні процеси , які відбуваються в ядрі атома несуть як позитивне так і негативне людству

4. Згадаємо та закріпимо знання з теми

- Заповніть фрагменти радіоактивного ряду

5. Домашнє завдання

Скласти інтелект-карту «Види радіоактивного випромінювання»

Додатково: «Порівняйте переваги та недоліки різних типів електростанцій»