Автор:
Андрусенко Наталья Анатольевна, преподаватель физики и
математики,
Государственное казенное коммунальное предприятие колледж
сервиса и новых технологий акимата ЗКО
г. Уральска Западно-Казахстанской области Республики
Казахстан
Адрес ОУ: 090003 РК ЗКО г.Уральск, микрорайон
Строитель 21/1
Естественная радиоактивность. Опыты Беккереля. Радиоактивные
превращения
2
курс
Тип урока: урок изучения
нового материала
Цель урока: проследить историю открытия радиоактивности, изучить явление
радиоактивности; радиоактивных превращений.
Задачи:
образовательная - ознакомление
учащихся с явлением радиоактивности и его физической природы; правила смещения;
расширение представлений учащихся о физической картине мира;
развивающая – отработать навыки физической природы радиоактивности, радиоактивных
превращений, правил смещения по периодической системе химических элементов; способствовать
развитию критического мышления, формированию умения анализировать,
сравнивать,
обобщать факты, убежденности в знаниях в процессе применения полученных знаний
в различных ситуациях при решении задач;
воспитательная – способствовать
развитию любознательности, формировать умение излагать свою точку зрения и
отстаивать свою правоту; продолжить формирование основ
диалектико-материалистического мировоззрения учащихся, на примере жизни и
деятельности Марии и Пьера Кюри показать роль ученых в развитии науки; показать
неслучайность случайных открытий; (мысль: ответственность ученого, первооткрывателя
за плоды своих открытий).
.
Используемые технологии:
информационно-коммуникативные, коррекционно-развивающие.
Оборудование к уроку: компьютер,
проектор, интерактивная доска, презентация, периодическая таблица
Менделеева Д.И., кроссворд, тесты, видеофильм «Открытие радиоактивности»,
анимации «Ядерные реакции», «Проникающая способность радиоактивного излучения».
Формы организации учебной деятельности: фронтальная,
индивидуальная.
Методы обучения:
наглядно-иллюстративный, частично-поисковый, репродуктивный.
Межпредметные связи: литература,
история, химия.
План урока:
I
Вступительное слово учителя, постановка цели урока;
II
Повторение (фронтальный опрос)
III
Изложение нового материала.
IV
Отработка изученного материала. Решение задач. Тестовое задание.
V
Подведение итогов. Домашнее задание.
Конспект урока:
I.Организационный
момент
Преподаватель. Здравствуйте,
ребята, садитесь на свои места. Настроение хорошее? К уроку все готовы? Тогда
начинаем работу.
Эпиграфом
к сегодняшнему уроку послужат слова (слайд №1):
«Блажен, кто
явственно узрел
Хотя бы скорлупу
природы».
Всего
две строчки из стихотворения Гёте, а какой глубокий в них смысл!
Действительно,
у природы много тайн и загадок, раскрывает она их не охотно, поэтому каждая
очередная разгадка – важный шаг человечества на пути к познанию мира.
II
Повторение. Мы с вами уже познакомились с историей развития
взглядов на природу атома. Сейчас мы на уроках знакомимся с физикой атомного
ядра. Давайте вспомним что вам уже известно(слайд №2):
1.Расскажите
о модели атома, предложенной Томсоном; (Томсон представлял атом в виде
положительно заряженного шара радиусом 10-10 м, в котором плавают
электроны, нейтрализующие положительный заряд)
2.Модель
атома Резерфорда;(Атом имеет ядро, размеры которого малы по сравнению с
размерами самого атома; в ядре сконцентрирована почти вся масса атома; отрицательный
заряд всех электронов распределен по всему объему атома)
3.Какие
частицы входят в состав ядра?(Протоны и нейтроны)
4.Кто
предложил протонно-нейтронную модель ядра? (Д. Д. Иваненко и В. Гейзенберг)
5.Какие
силы действуют между протонами в ядре? (Ядерные силы)
6.Что
называется энергией связи ядра? (Энергия, которая необходима для полного
расщепления ядра на отдельные нуклоны.)
7.Что
называется ядерными реакциями? (Превращения, возникающие при взаимодействии
атомного ядра с другими ядрами, элементарными частицами и γ-квантами,
называются ядерными реакциями)
Преподаватель: Мы
продолжаем знакомство с физикой ядра, ведь…(Создание проблемной ситуации)(слайд
№3)
Мир
сложен –
Он
полон событий, сомнений
И
тайн бесконечных,
И
смелых догадок.
Как
чудо природы
Является
гений
И
в хаосе этом
Находит
порядок.
Вот
и вам сегодня предлагается приоткрыть занавес тайны… Показываю знак
радиоактивной опасности (слайд №4) и задаю вопрос: « Что означает этот знак?»
Уч-ся: Радиоактивность.
Преподаватель: Открыли рабочие
тетради. Записали число и тему урока (слайд №5).
III. Новый
материал.
1. Слова радиоактивность, радиоактивное
излучение, радиоактивные элементы знают сегодня все. Многие, наверное, знают и
то, что радиоактивные излучения служат человеку: они позволяют в ряде случаев
поставить правильный диагноз болезни, лечат опасные заболевания, повышают
урожайность культурных растений.
В
чем же состоит явление радиоактивности?
Немного
истории. Изучая тему «Электромагнитные волны» вы познакомились с
рентгеновскими лучами (слайд №6)
Изучение рентгеновских
лучей привело к новым открытиям, одним из которых явилось открытие
радиоактивности.
Понедельник,
20 января 1896 год. Франция (слайд №7). Около 70 членов Парижской академии наук
слушают сообщение Пуанкаре об открытии Рентгена. По рядам пускаются
рентгеновские снимки рук, сделанные уже в Париже. Комментируя открытия
Рентгена, Пуанкаре высказывает гипотезу о том, что рентгеновские лучи
испускаются по фосфоресценции независимо от наличия катодных лучей.
Выслушав
сообщение Пуанкаре, Анри Беккерель тут же помчался в лабораторию, чтобы
проверить его гипотезу. Показ видеофрагмента «Ядерные реакции» (слайд №8).
Итак,
Беккерель делает вывод, что соли урана самопроизвольно, без влияния внешних
факторов создают какое-то излучение нового порядка.
2.
А. Беккерель продолжает изучать открытые им лучи. Однажды, демонстрируя своему
гостю излучение урановых образцов, он задал ему вопрос в виде просьбы:
«Ведь
вы физик и химик одновременно. Проверьте, нет ли в этих излучающих телах
примесей, которые могли бы играть особенную роль».
И
этот, казалось бы, частный вопрос хозяина стал научной программой исследований
молодой четы: Пьера Кюри (1859 – 1906) и его жены Марии Склодовской-Кюри (1867
– 1934)
Доклад учащихся о Пьере Кюри.
Пьер
Кюри (слайд №9) родился 15 мая 1859 г. в Париже в семье врача. Эжен Кюри - человек
высокого гражданского долга и мужества, он привил эти качества своим сыновьям
Жаку и Пьеру.
Пьер
получил домашнее образование. В шестнадцать лет выдержал экзамен на звание
бакалавра. Юный бакалавр слушал лекции в Сорбонне, работал в лаборатории профессора
Леру в фармацевтическом институте и уже в восемнадцать лет стал лиценциатом
физики. С 1878 г. он работал ассистентом Парижского университета. С этого же
времени он вместе с братом Жаком занимается исследованием кристаллов. Вместе с
Жаком они открывают пьезоэлектричество, затем они открывают деформацию
кристаллов под действием электрического напряжения.
В
1883 г. Пьер был назначен руководителем практических работ по физике в
Парижской Школе промышленной физики и химии. Здесь Кюри выполнил свои исследования
по кристаллографии и симметрии. В 1891 г. Пьер Кюри обратился к опытам по
магнетизму. Изучая зависимость ферромагнитных свойств от температуры, он нашел
“точку Кюри”, при которой исчезают ферромагнитные свойства, и открыл закон
зависимости восприимчивости парамагнитных тел от температуры (закон Кюри).
В
1895 г. Пьер Кюри женился на Марии Склодовской.
Доклад учащихся о Марии Кюри.
(слайд
№10)Мария Склодовская родилась в Варшаве. Ещё школьницей она отличалась
необычайным прилежанием и трудолюбием. Она занималась настолько интенсивно,
что, окончив школу, вынуждена была сделать перерыв для поправки здоровья.
Мария
стремилась продолжить образование, однако в Российской империи, в состав
которой в то время входила Польша, возможности женщин получить высшее научное
образование были ограничены. Сестры Склодовские - Мария и Бронислава
договорились по очереди отработать несколько лет гувернантками, чтобы по
очереди получить образование. Мария проработала несколько лет
воспитателем-гувернанткой в то время, пока Бронислава училась в медицинском
институте в Париже. Затем Мария в возрасте 24 лет смогла поехать в Сорбонну, в
Париж, где изучала химию и физику, в то время как Бронислава зарабатывала
средства для обучения сестры.
Весной
1896 г. Мария Кюри заканчивала обучение в Сорбонне и тщательно выбирала тему
магистерской диссертации. (“Выбор темы первого научного исследования - это, как
первая любовь, - на всю жизнь”, - говорила она полушутя.) В это время стали
известны первые результаты исследований Беккереля, способность “урановых лучей”
ионизировать воздух. Вначале Мария Кюри хотела найти ответ на простые вопросы:
“Только ли уран испускает новые лучи? И если да, то в чем его
исключительность?”
Показ видеофрагмента «Ядерные реакции»(слайд №11).
Преподаватель.
В
1903 году Анри Беккерелю, Марии и Пьеру Кюри присуждена Нобелевская премия по
физике за выдающиеся открытия в области радиоактивности.
3. Физическая природа радиоактивности.
Преподаватель. Каков состав,
природа и свойства радиоактивных излучений?
Классический опыт посмотрим на видеофрагменте.(«Ядерные
реакции» (слайд №12))
Эти три вида излучения очень сильно
отличаются друг от друга по проникающей способности, т.е. по тому, насколько
интенсивно они поглощаются различными веществами. Просмотр анимационного
опыта (слайд №13).
Три
вида излучения изучаются с помощью таблицы (слайд №14):
Излучение
|
Заряд
|
Проник.
способность
|
Примеры
|
Природа
|
α
|
+
|
Min
|
бумага
<0,1 мм
пробег
в воздухе 3-9 см
|
Поток
атомных ядер гелия 42Не
υ=
14 000 – 20 000 км/с
|
β
|
-
|
чуть
> α
|
алюминиевая
пластина 2-3 мм
пробег
в воздухе 40 см
|
Поток
электронов 0-1e
υ≈
300 000 км/с
|
γ
|
0
|
Max
|
свинец
– 5 см
пробег
в воздухе несколько сот метров
тело
человека пронизывают насквозь
|
Поток
коротких электромагн. волн (фотонов)
υ=
300 000 км/с
|
Вопросы преподавателя:
Актуализация знаний
Почему
в магнитном поле радиоактивное излучение распалось на три пучка?(На
заряженную частицу, движущуюся перпендикулярно магнитному полю, действует
отклоняющая сила Лоренца. В зависимости от знака заряда, частицы отклоняются в
разные стороны (или не отклоняются вовсе))
4. Радиоактивные превращения.
Преподаватель. Что же происходит
с веществом при радиоактивном распаде?
Уже
самые первые опыты, проделанные Резерфордом совместно с английским ученым Ф.
Содди, убедили их, что при радиоактивном распаде происходит превращение одних
химических элементов в другие.
Теперь
представьте себе, что много веков торжествовала идея Демокрита о неизменности
атома («Сложен мир из мельчайших частиц»,- так считал древний грек … Демокрит)
и в начале ХХ века она ставится под сомнение.
Итак,
запишите в тетрадь определение (слайд №15): радиоактивность представляет
собой самопроизвольное превращение ядер одних элементов в другие,
сопровождаемое испусканием различных частиц или ядер.
Правила смещения.
Превращение
ядер подчиняется правилу смещения, сформулированному впервые английским ученым
Ф. Содди.
Сообщение учащихся о Ф. Содди.(слайд №16)
Фредерик
Содди (2.09.1877 – 22.09. 1956) – английский физик, один из пионеров
радиоактивности, член Лондонского королевского общества.
Вместе
с Резерфордом разработал в 1902-1903 г. теорию радиоактивного распада и
сформулировал закон радиоактивных превращений. В 1903 г. доказал наличие гелия
в продуктах излучения радия. Независимо от других в 1918 г. открыл протактиний.
Сформулировал α – правило. В 1913 г. установил правило смещения при
радиоактивном распаде.
Показ анимационного опыта «Ядерные реакции».(слайд 17)
Преподаватель запишите: α-распад (слайд
18): Ядро теряет положительный заряд 2ē и масса его убывает на 4 а.е.м. Элемент
смещается на 2 клетки к началу периодической системы.
AZХ α → A-4
Z-2Y + 42He
β
-распад (слайд 19): из ядра вылетает электрон, заряд увеличивается на единицу,
а масса остается почти неизменной. Элемент смещается на 1 клетку к концу
периодической системы.
AZХ β → A
Z+1Y + 0-1e
Проблемная ситуация. Вопрос к группе:
Если
вы внимательно следите за моими рассуждениями, то должны мне задать вопрос.
(Как же из ядра вылетают электроны, если их там нет?!!!) Ответ: (слайд №20)при
β-распаде нейтрон превращается в протон с испусканием электрона
10n → 11p
+ 0-1e + υ (υ - антинейтрино)
γ-излучение
не сопровождается изменением заряда, масса же ядра меняется ничтожно мало. Радиоактивный
распад с испусканием γ лучей не является самостоятельным видом распада, он
сопровождает процессы α и β распадов.
(слайд
21)
Радиоактивность
естественная искусственная
Все
три типа излучений – альфа, бета и гамма характерные для естественной радиации
– испускаются также искусственно-радиоактивными веществами.
Сообщение учащихся о естественной радиоактивности.
(слайд 22)Естественная радиация существовала
всегда, и до появления человека, и до появления планеты. Радиоактивно все, что
нас окружает: почва, вода, растения и животные. Уровень естественной
радиоактивности может колебаться в зависимости от региона планеты от 5 до 20
микрорентген в час. Такой уровень радиации не опасен для человека и животных.
Существует три основных источника
естественной радиоактивности:
1. Космическое излучение и солнечная
радиация (слайд 23). Вспышки на солнце — один из
источников естественного радиационного фона.
От этого вида радиации у нас есть надежный
защитник — магнитосфера. Но интенсивная человеческая деятельность приводит к появлению
озоновых дыр и истончению естественной оболочки, поэтому рекомендуется избегать
воздействия прямых солнечных лучей.
2. Излучение земной коры (слайд №24). В поверхности нашей планеты содержится много минералов, хранящих следы
радиоактивного прошлого Земли. Например, это гранит и глинозем. Они
представляют опасность лишь вблизи месторождений. Однако человеческая
деятельность ведет к тому, что радиоактивные частицы попадают в наши дома в
виде стройматериалов. В атмосферу - в результате сжигания угля. На приусадебный
участок - в виде фосфорных удобрений, а затем и на стол в продуктах питания.
Кстати, в кирпичном или панельном доме уровень радиации может быть в несколько
раз выше, чем естественный фон местности, в которой они находятся.
3. Радон(слайд
№25) — это радиоактивный газ без цвета, вкуса и
запаха. Он в 7,5 раз тяжелее воздуха, и именно он становится причиной
радиоактивности строительных материалов. Радон имеет свойство накапливаться под
землей в больших количествах. На поверхность выходит при добыче полезных
ископаемых или через трещины в земной коре. Он поступает в наши дома с бытовым
газом, водопроводной водой (особенно, если она добыта из очень глубоких
скважин), просачивается через микротрещины почвы, накапливаясь в подвалах и на
нижних этажах. Снизить содержание радона очень просто: достаточно регулярно
проветривать помещение и концентрация опасного газа будет равна нулю.
IV.
Отработка изученного материала
Вопросы:
Актуализация знаний (слайд №26)
1.Что
называется радиоактивностью?
(Радиоактивность
- самопроизвольное превращение ядер одних элементов в другие, сопровождаемое
испусканием различных частиц или ядер.)
2.Какие
известные вам законы сохранения выполняются при радиоактивных превращениях? (Законы
сохранения зарядового числа и массового числа (числа нуклонов)).
Решение задач.
Преподаватель у доски разбирает решение задач на
правило смещения (слайд №27):
Задача 1: Изотоп тория 23090Th
испускает α-частицу. Какой элемент при этом образуется?
Решение: 23090Th α → 22688Ra
+ 42He
Задача 2: Изотоп тория 23090Th
испускает β частицу. Какой элемент при этом образуется?
Решение: 23090Th β →
23091Рa + 0-1e
Решение задач учащимися у доски:
Задача 3(слайд №28): Протактиний 23191Рa
α –радиоактивен. С помощью правил «сдвига» и таблицы элементов Менделеева
определите, какой элемент получается с помощью этого распада.
Решение: 23191Рa α → 22789Ас
+ 42Не
Задача 4(слайд №29): В какой элемент
превращается уран 23992U после двух β – распадов и одного
α – распада?
Решение: 23992U β → 23993Np
β → 23994Pu α → 23592U
Задача 5(слайд №30): Написать цепочку
ядерных превращений неона: β, β, β, α, α, β, α, α
Решение:
2010Ne β → 2011Na β → 2012Mg
β → 2013Al α → 1611Na α → 129F
β → 1210Ne α →88O α → 46C
Тестовая работа (слайд №31)
(индивидуально, по карточкам учащимся).
1 вариант
1.
Кто из перечисленных ученых назвал явление самопроизвольного излучения
радиоактивностью?
А.
Супруги Кюри; В. Резерфорд; С. Беккерель
2.
β -лучи представляют собой….
А.
поток электронов; В. поток ядер гелия; С. электромагнитные волны
3.
В результате α - распада элемент смещается
А.
на одну клетку к концу периодической системы; В. на две клетки к началу
периодической системы; С. на одну клетку к началу периодической системы
4.Тот
факт, что при радиоактивных превращениях из атомов одних веществ образуются
атомы других веществ, является доказательством того, что радиоактивные
превращения претерпевают:
А.
ядра атомов; В. электронные оболочки; С. кристаллы
5.Какая
частица освобождается при ядерной реакции: 94Ве + 42Не
→ 126С+Х?
А.
α-частица; В. β-частица; С. 10n
2 вариант
1.
Кто из перечисленных ниже ученых является первооткрывателем радиоактивности?
А.
Супруги Кюри; В. Резерфорд; С. Беккерель
2.
γ - лучи представляют собой…
А.
поток электронов; В. поток ядер гелия; С. электромагнитные волны
3.
В результате β - распада элемент смещается
А.
на одну клетку к концу периодической системы; В. на две клетки к началу
периодической системы; С. на одну клетку к началу периодической системы
4.
Какие частицы или излучения имеют наибольшую проникающую способность?
А.
α-частицы; В. β-частицы; С. γ-излучение
5.
Какие частицы излучаются при указанном процессе распада: МАZ → МА-4Z-2 + Х?
А.
ядро гелия; В. электрон; С. ядро гелия и электрон
По окончании
учащиеся выполняют взаимопроверку.
Ответы:
1
вариант 2 вариант
1А,
2А , 3В, 4А, 5С 1С, 2С, 3А, 4С, 5А
V. Итог
урока:
Актуализация знаний
Вопрос к классу:
1.Какую
тему вы сегодня изучали на уроке?
2.А
знаете ли вы, как переводится слово радиоактивность? Отгадав кроссворд, вы
узнаете от какого слова произошло название радиоактивности.
Вопросы к кроссворду(слайд №32):
1.Кто
из ученых открыл явление радиоактивности?
2.Имя
женщины – ученой, ставшей Нобелевским лауреатом дважды.
3.Что
находиться в центре атома?
4.Изотоп
полония 21084Ро α-радиоактивен. Какой элемент при этом
образуется?
5.Как
по другому можно назвать протоны и нейтроны?
6.Фамилия
ученого, первым установившего существование электрона.
(Радиоактивность
– радиус, луч)
Ответы: 1.Беккерель 2.Мария
3.Ядро 4.Свинец 5.Нуклоны 6.Томсон
3.В.В.Маяковский «Разговор о поэзии»(слайд №33)
Поэзия – та же добыча радия.
В грамм добыча, в год труды.
Изводишь единого слова ради
Тысячи тонн словесной руды.
С
исследованиями каких известных ученых сравнивается труд поэта?
(Пьера и Марии Кюри, открывших радий)
Преподаватель:
На
следующем занятии мы познакомимся с:
законом
радиоактивного распада;
получением
искусственным путем радиоактивных изотопов и их применением;
биологическим
действием радиоактивного излучения.
Оценки за урок.
(слайд №34)Домашнее задание: § 8.7, № 8.4.9
Рефлексия. Выявить
удовлетворенность учащихся уроком.
«Говорят, что
если ты сегодня узнал что-то новое, значит, день прожит не зря. А мы не зря
провели это время?» (слайд 35)
Понравился
ли тебе урок.
Ответь,
выбрав изображение человечка.
☺
Закончить урок хотелось бы словами-пожеланиями
персидского поэта Фирдоуси, 940 – 1030 гг.
«Науку все глубже постигнуть стремись,
познанием вечного жаждой томись.
Лишь первых познаний блеснет тебе свет,
узнаешь: предела для знания нет» (слайд 36)
Спасибо за урок!
Литература:
1.С.Туякбаев,
Ш. Насохова, Б. Кронгарт, В. Кем, В. Загайнова. Физика 11. Алматы, Мектеп, 2007
г.
2.Г.Я
Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский. Физика 11. М, Просвещение, 2007 г.
3.
Ф.М. Дягилев. Из истории физики и жизни ее творцов. М, Просвещение, 1986 г.
4.
Журнал. Физика в школе №2, 1990 г.
5.О.Ф.
Кабардин. Физика, М, Просвещение, 1988 г.
6.С.Е.
Каменецкий, В.П. Орехов. Методика решения задач по физике в средней школе, М,
Просвещение, 1987 г.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.