Конспект урока № 48 Радиоактивность. Виды радиоактивного излучения

Бардикова А.Г.--------------------------------------------------------------------Гимназия № 52 г. Луганск

Физика                                                                                                            11 – А, Б классы

Урок № 48                                                                                                                        13.03

Тема: Радиоактивность. Виды радиоактивного излучения

Цель урока: формирование  представления о явлении радиоактивности, о физической  природе  и свойствах α-, β-, γ-излучений;  углубление знаний учащихся о структуре атома.

Задачи. Образовательные:  познакомить учащихся с  историей открытия явления радиоактивности и физической природой этого явления, объяснить правило смещения и научить применять его с помощью периодической системы химических элементов;

Воспитательные: продолжить формирование научного мировоззрения путем изучения данной темы квантовой физики; формирование стремления к усвоению теоретических знаний через решение задач,  развивать сообразительность и вычислительные навыки.

Развивающие: активизация мыслительной деятельности, формирование алгоритмического мышления; развитие умений сравнивать, выявлять закономерности, обобщать, логически мыслить; научить применять полученные знания для решения задач.

Тип  урока: урок предьявления новых знаний (усвоения новых предметных ЗУНов)

Методы: беседа, рассказ, объяснительно-иллюстративный, проблемный, метод суждений.

Оборудование: компьютер, видеоматериал:

ХОД УРОКА

І. Оргмомент. Учитель приветствует детей, отмечает отсутствующих.

Обучающиеся записывают за учителем дату и тему урока.

П. Актуализация  чувственного опыта  и  опорных знаний. Вопросы.

Вспомним некоторые вопросы, которые были изучены ранее на уроках физики.

Что происходит с заряженной частицей, влетевшей в магнитное поле? (на неё действует сила Лоренца, формула силы Лоренца)

Как определить направление силы Лоренца?(по  правилу левой руки)

Каково строение атомного ядра? (ядра всех химических элементов состоят из нуклонов: протонов и нейтронов)

Чему равно число протонов в ядре? (порядковый номер в таблице Менделеева)

Как условно обозначаются ядра химических элементов?

Z – зарядовое число, которое показывает число протонов в ядре (порядковый номер в таблице Менделеева)

А - массовое число, которое показывает число нуклонов в ядре A = N + Z  , где N – число нейтронов в ядре

III.  Новый материал.

Слова радиоактивности, радиоактивного излучения, радиоактивные элементы знают сегодня все. Все знают об опасности радиоактивных излучений.  Но 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.    Что такое радиоактивность? Какова его физическая природа? В чём заключается его опасность? Сегодня на уроке мы это узнаем

Английский физик Эрнест Резерфорд проводит эксперименты по изучению радиоактивного излучения. В магнитном поле пучок излучения  распадался на 3 пучка. Две составляющие первичного потока отклонялись в противоположные стороны. Это определенно указывало на наличие у этих составляющих электрических зарядов противоположных знаков, то есть эти составляющие представляют поток положительных и отрицательных частиц. Отрицательная компонента излучения отклонялась магнитным полем гораздо больше, чем положительная. Третья составляющая не отклонялась магнитным полем. Эта составляющая нейтральна, то есть не является  потоком заряженных частиц. Положительно заряженная компонента получило название альфа-лучей, отрицательно заряженная – бета-лучи и нейтральная – гамма-лучи.

Альфа-излучение   – это поток положительно заряженных  α - частиц (ядер гелия), летящих со скоростью 14000-2000 км/с

Бета-излучение – это поток электронов, летящих со скоростью близкой к скорости света (0,999с) 

Гамма-излучение  — электромагнитное излучение с длиной волны менее   10^{-10 м, имеющее ярко выраженные корпускулярные свойства, то есть являющееся потоком γ - квантов}

Радиоактивность естественная - самопроизвольное превращение ядер одних химических элементов в ядра других химических элементов, сопровождаемое испусканием различных α, β, γ - частиц или ядер, при этом используют правило смещения.

Активность радиоактивного вещества – число распадов за 1 с.

                Радиоактивные превращения:

α – распад: Ядро теряет положительный заряд 2ē и масса его убывает на 4 а.е.м. Элемент смещается на 2 клетки к началу периодической системы. Наименьшая проникающая способность.

^A_ZХα → ^A-4_Z-2Y + ⁴₂He

β – распад:   Электронный ^-β –распад, нейтрон превращается в протон из ядра вылетает электрон, заряд увеличивается на 1 единицу, а масса остается почти неизменной. Элемент смещается на 1 клетку к концу периодической системы.

^A_ZХ_β → ^A_Z+1Y + ⁰_-1e                         

Как же из ядра вылетают электроны, если их там нет: при β – распаде нейтрон превращается в протон с испусканием электрона  ¹₀n → ¹₁p + ⁰_-1e+ υ (υ - антинейтрино).

И(и)_q^m → e + И(к)  Составьте продукт реакции: Cs¹³⁸ → e + Ba¹³⁸

Позитронный  ⁺β - распад протон превращается в нейтрон, из ядра выделяется позитрон. Заряд ядра исходного атома уменьшается на 1 единицу, масса остается неизменной.

И(и)_q^m → e + И(к).

К – захват, поглощая электрон атома протон превращается в нейтрон, заряд уменьшается на 1 единицу, число нуклонов остается постоянным, в результате образуется элемент со смещением на 1 клетку к началу, испуская нейтрино,  ₁₉⁴⁰К + ⁰_-1e  → ₁₈⁴⁰Ar + υ (υ - нейтрино).

Спонтанное деление - ядро делится на два осколка, с образованием большого количества нейтронов, сопровождается жестким γ – излучением   ₉₂²³⁵U = ₃₆⁸⁹Kr + ₅₆¹⁴⁴Ba + 3₀¹n +  γ~

Гамма γ – излучение электромагнитное излучение с длиной волны менее ʎ =10^-10 - 10^-13 м, V – скорость распространения эл-магн. волны 300 000 км/с, наибольшая проникающая способность, имеющее ярко выраженные корпускулярные свойства, то есть являющееся потоком γ - квантов не сопровождается изменением заряда, масса же ядра меняется ничтожно мало, так как излучаемые  фотоны не имеют заряда и их масса ничтожно мала

₉₂²³⁸U → ₉₀²³⁴Th +₂⁴He +γ~ – квант Е=0,05 МэВ

III. Закрепление.

Задача 1: Изотоп тория ²³⁰₉₀Th испускает α - частицу. Какой элемент при этом образуется? 
Решение:²³⁰₉₀Th α → ²²⁶₉₈Ra + ⁴₂He 
Задача 2: Изотоп тория ²³⁰₉₀Th испускает β-радиоактивен. Какой элемент при этом образуется?
Решение:²³⁰₉₀Th  β → ²³⁰₉₁Рa + 0-1e
Задача 3: Протактиний ²³¹₉₁Рa α –радиоактивен, определите, какой элемент получается с помощью этого распада. Решение: ²³¹₉₁Рa α → ²²⁷₈₉Ас + ⁴₂Не
Задача 4: В какой элемент превращения уран ²³⁹₉₂U после двух β – распадов и одного α – распада?
Решение:²³⁹₉₂U  β → ²³⁹₉₃Np β → ²³⁹₉₄Pu α → ²³⁵₉₂U
Задача 5: 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

IV. Подведение итогов.

V. Домашнее задание:  § 82, 83, сообщения о действии радиоактивности на живые организмы.

Самостоятельно. Написать цепочки уравнений радиоактивных превращений:

№

В-1

В-2

В-3

В-4

В-5

В-6

6C12

93Np237

7N14

88Ra226

8O16

92U235

9F19

90 Th232

17Cl35

91Pa231

15P30

86Rn222

α →

β →

2α →

2β →

В-1. ₆C¹²  α →    ₂He⁴ + ₄Be⁸ ;  ₄Be⁹  β →  ⁰_-1e  + ₅B⁹;  ₅B¹⁰ 2α → 2₂He⁴ + ₁H²;  ₁H²  2β → 2⁰_-1e + ₄Be²;

  ₉₃Np²³⁷ α → ₂He⁴+₉₁Pa²³³;  ₉₁Pa²³¹ β → ⁰_-1e+₉₂U²³¹;  ₉₂U²³⁵ 2α →  2₂He⁴+₈₈Ra²²⁷; ₈₈Ra²²⁶ 2β → 2⁰_-1e+₉₀Th²²⁶;    

В-2. ₇N¹⁴  α →  ₂He⁴ +₅B¹⁰;  ₅B¹⁰ β → ⁰_-1e  + ₆C¹⁰;  ₆C¹² 2α → 2₂He⁴ + ₂He⁴; ₂He⁴ 2β → 2⁰_-1e+ ₄Be⁴;       

 ₈₈Ra²²⁶ α →  ₂He⁴+ ₈₆Rn²²²;  ₈₆Rn²²² β → ⁰_-1e + ₈₇Fr²²²;  ₈₇Fr²²³ 2α →  2₂He⁴ + ₈₃Bi²¹⁵; ₈₃Bi²⁰⁸ 2β →2⁰_-1e + ₈₅At²⁰⁸;

В-3. ₈O¹⁶ α →   ₂He⁴ + ₆C¹²;  ₆C¹²  β → ⁰_-1e  +  ₇N¹²; ₇N¹⁴ 2α → 2₂He⁴ + ₃Li⁶;  ₃Li⁷ 2β → 2⁰_-1e+ ₅B⁷;    

 ₉₂U²³⁵ α →  ₂He⁴+ ₉₀Th²³¹;  ₉₀Th²³²  β →⁰_-1e + ₉₁Pa²³²;  ₉₁Pa²³¹ 2α →  2₂He⁴ + ₈₇Fr²²³; ₈₇Fr²²³ 2β → 2⁰_-1e +;  ₈₉Ас²²³;

В-4.  ₉F¹⁹ α →   ₂He⁴ +₇N¹⁵; ₇N¹⁴  β →  ⁰_-1e  + ₈O¹⁴;   ₈O¹⁶ 2α →  2₂He⁴ +₄Be⁸; ₄Be⁹ 2β → 2⁰_-1e+ ₆C⁹;

 ₉₀ Th²³² α →   ₂He⁴ + ₈₈Ra²²⁸; ₈₈Ra²²⁶  β → ⁰_-1e+₈₉Ac²²⁶; ₈₉Ac²²⁷2α → 2₂He⁴ +₈₅At²¹⁹; ₈₅At²¹⁰ 2β →2⁰_-1e + ₈₇Fr²¹²  ;

В-5. ₁₇Cl³⁵ α → ₂He⁴ +₁₅P³¹; ₁₅P³⁰ β → ⁰_-1e+₁₆S³⁰; ₁₆S³² 2α → 2₂He⁴ + ₁₂Mg²⁴; ₁₂Mg²⁴ 2β →  2⁰_-1e + ₁₄Si²⁴;    

  ₉₁Pa²³¹ α →    ₂He⁴ + ₈₉Ас²²⁷;  ₈₉Ас²²⁷  β →  ⁰_-1e  + ₉₀Th²³⁷; ₉₀Th²³² 2α → 2₂He⁴ +₈₆Rn²²⁴;  ₈₆Rn²²² 2β → 2⁰_-1e +  ₈₈Ra²²²;

В-6. ₁₅P³⁰ α →₂He⁴+₁₃Al²⁶; ₁₃Al²⁶ β → ⁰_-1e +₁₄Si²⁶; ₁₄Si²⁸ 2α →  2₂He⁴+₁₀Ne²⁰; ₁₀Ne²⁰ 2β → 2⁰_-1e + ₁₂Mg²⁰;  

 ₈₆Rn²²² α →   ₂He⁴ + ₈₄Ро²¹⁸; ₈₄Ро²¹⁰ β → ⁰_-1e + ₈₅At²¹⁰; ₈₅At²¹⁰ 2α → 2₂He⁴ + ₈₁Tl²⁰²; ₈₁Tl²⁰⁴ 2β → 2⁰_-1e + ₈₃Bi²⁰⁴;

Краткое описание документа:

Конспект реального рабочего урока по физике с необходимо-достаточным количеством теоретического материала. Является очередным уроком блока "Квантовая физика". В изучение нового материала урока включен видеофрагмент, в закрепление - решение задач и вопросы по влиянию радиоактивности на окружающий мир. План-конспект урока рассчитан ровно на две страницы листа А4.