Методическая разработка урока по теме "Радиоактивные излучения и их биологическое действие на организм человека"

КГУ «Карагайлинская средняя школа отдела образования акимата Алтынсаринского района»

Разработка урока

«Радиоактивные излучения и их биологическое действие на организм человека»

( 11 класс)

                Выполнила: Баймухаметова Б.Т. 

                              учитель физики

с.Шокай - 2018 г.

Тема: «Радиоактивные излучения и их биологическое действие на организм человека».

   Цели:

  Обучающая : познакомить с допустимыми дозами и исследованиями мест получения облучения, методами защиты от излучения. Формировать у учащихся понятий поглощенной и эквивалентной дозы излучения, для их ознакомления с биологическим действием радиоактивных излучений на организм человека, источниками радиоактивных излучений и защитой от них. Повторить и обобщить свойства радиоактивных излучений.

   Развивающая : развивать познавательную активность, физическое мышление, самостоятельность, ответственность, уверенность в себе.

  Воспитывающая: воспитывать интерес к ядерной физике, миролюбие и патриотизм.

Мотивация:

Отношение людей к той или иной опасности определяется тем, насколько хорошо она им знакома.

Тип урока: Комбинированный с элементами конференции.

Оформление: На партах карточки с тестами, конспектом урока, таблицами.

На доске эпиграф урока и фотографии ядерного взрыва и Хиросимы.

Эпиграф к уроку

«Ничего не надо бояться –

надо лишь понять неизвестное»

Мария Склодовская- Кюри. 

Межпредметная связь: биология , литература, история, НВП.

Дидактические материалы: тесты по теме « Виды р/а излучений и их биологическое действие», таблица «Сравнительная характеристика , , - излучений», конспект урока.

Оборудование: компьютер, видеопроектор, видеофильм «Радиация вокруг нас», таблица дозиметрических величин и их единиц (демонстрационная), сводка о радиационном состоянии в районе АЭС

Ход урока:

I Организационный момент:

Ребята! Тема нашего урока: « Радиоактивные излучения и их биологическое действие на организм человека».

Наша цель сегодня не только познакомиться с биологическим действием радиоактивных излучений, но и ещё раз повторить и обобщить их свойства.

II. Повторение пройденного: Взаимоопрос ( учащиеся задают вопросы друг другу по теме радиоактивного  излучения)

III. Изучение нового:

Слово учителя: Первое применение человеком ядерной энергии это использование неуправляемой ядерной энергии.

  А знаете ли вы, что сочетание слов «атомная бомба» впервые появилось в научно- фантастическом романе Герберта Уэллса «Освобождённый мир» в 1913 году. Любопытно, что в этом романе Уэллс предсказал открытие искусственной радиоактивности в 1933 году и пуск первой атомной электростанции 1953 году и в обоих случаях ошибся всего на 1 год.

Исторически сложилось так, что сначала…

« Мир –рвался в опытах Кюри

Атомной, лопнувшей бомбой

На электронные струи…» (Андрей Белый 1921)

  Демонстрация атомного взрыва по телевизору.

 Мощности атомных бомб, сброшенных на Хиросиму (около 20 кг урана 235) и Нагасаки ( около 5 кг плутония 239) эквивалентна взрыву 13 и 21 тыс. тон тринитротолуола. Температура при взрыве превысила температуру в центре Солнца, а грибообразное облако р/а праха поднялось на высоту 15 км.

  А в нашей стране на Семипалатинском полигоне за период с 1949 по 1989 годы (за 40 лет) было произведено 470 ядерных испытаний. В 1998 году Казахстан был объявлен безъядерной державой, а Семипалатинский полигон был закрыт по указу президента РК Н.А.Назарбаева.

   В арсеналах разных стран накоплено более 50 тыс. водородных бомб, каждая из которых примерно в 20 раз мощнее первой атомной бомбы.

   Более 10 стран владеют технологией изготовления атомной бомбы, многие близки к её производству.

   Одним словом, сделать атомную бомбу сейчас не проблема. Значительно труднее понять, как теперь жить на Земле, если на каждого обитателя планеты, включая стариков и грудных младенцев, уже сейчас накоплено по 5 тонн ядерной взрывчатки.

   Мои помощницы (специалисты биологи и ядерщики) расскажут о действии радиоактивных излучений, сопровождающих ядерные взрывы, на организм человека.

Ученик –биолог1: Литвинова Яна

Живая клетка — это сложный механизм, не способный продолжать нормальную деятельность даже при малых повреждениях отдельных его участков. Между тем даже слабые излучения способны нанести клеткам существенные повреждения и вызвать опасные заболевания (лучевая болезнь). При большой интенсивности излучения живые организмы погибают. Опасность излучений усугубляется тем„ что они не вызывают никаких болевых ощущений даже при смертельных дозах.

Механизм поражающего биологические объекты действия излучения еще недостаточно изучен. Но ясно, что оно сводится к ионизации атомов и молекул и это приводит к изменению их химической активности .

Биологические эффекты. Биохимические изменения могут произойти как через несколько секунд, так и через десятилетия после облучения и явиться причиной немедленной гибели клеток или таких изменений в них, которые могут привести к раку. Наиболее чувствительны к излучениям ядра клеток, особенно клеток, которые быстро делятся. Поэтому в первую очередь излучения поражают костный мозг, из-за чего нарушается процесс образования крови. Далее наступает поражение клеток пищеварительного тракта и других органов.

Сильное влияние оказывает облучение на наследственность, поражая гены в хромосомах. В большинстве случаев это влияние является неблагоприятным.

Облучение живых организмов может оказывать и определенную пользу. Быстроразмножающиеся клетки в злокачественных (раковых) опухолях более чувствительны к облучению, чем нормальные. На этом основано подавление раковой опухоли Y-лучами радиоактивных препаратов, которые для этой цели более эффективны, чем рентгеновские лучи. Лечение злокачественных опухолей производится изотопами кобальта-60. Для лечения болезней крови применяется изотоп фосфора-32, для лечения кожных и глазных заболеваний изотопы фосфора-32 и стронция-90 и т.п.

Опасность излучений усугубляется тем, что они не вызывают ни каких болевых ощущений даже при смертельных дозах.

Поражающее биологические объекты действие р/а излучений заключается в том, что они ионизируют атомы и молекулы живого организма. А это приводит к изменению их химической активности.

Наиболее чувствительны к излучениям ядра клеток, особенно клеток, которые быстро делятся. поэтому в первую очередь излучения поражают костный мозг, из-за чего нарушается процесс образования крови (белокровие). Далее наступает поражение клеток пищеварительного тракта и других органов.

Сильное влияние оказывает облучение на наследственность, поражая гены в хромосомах. В большинстве случаев это влияние является неблагоприятным. У 3 % облучённых рождаются мутанты в последующих поколениях.

Облучение живых организмов может оказывать и определённую пользу.

Клетки в злокачественных (раковых) опухолях быстроразмножающиеся и поэтому более чувствительны к р/а облучению, чем нормальные. На этом основано подавление раковой опухоли гамма лучами р/а препаратов, которые для этой цели более эффективны, чем рентгеновские.

Ученик-ядерщик 1 : Антонцов Сергей

Характер действия р/а излучения на живые организмы зависит от вида излучения и поглощённой дозы излучения.

Поглощённая доза излучения есть отношение энергии излучения, поглощённой облучаемым телом, к его массе.

За единицу дозы поглощённого излучения в СИ принят 1Гр (Грей)= 1Дж/кг.

На практике используется внесистемная единица 1 Р ( рентген)

1Р=0,01 Гр

Эта единица является мерой ионизирующей способности рентгеновского и гамма-излучений. Доза излучения равна одному рентгену (1 Р), если в 1 см³ сухого воздуха при температуре 0°С и давлении 760 мм рт. ст. образуется столько ионов, что их суммарный заряд каждого знака в отдельности равен 3-10^-10 Кл. При этом получается примерно

2-10⁹ пар ионов. Число образующихся ионов связано с поглощаемой веществом энергией. В практической дозиметрии можно считать 1Р приблизительно эквивалентным поглощенной дозе излучения 0,01 Гр.

При облучении живых организмов, в частности человека, поражающее действие излучения ( при одной и той же поглощённой дозе зависит от вида излучения, поэтому принято сравнивать биологическое действие всех видов излучения с биологическим действием рентгеновского и гамма излучения.

Коэффициент показывающий, во сколько раз поражающее действие данного вида излучения выше, чем рентгеновского, при одинаковой дозе поглощённого излучения называют относительной биологической эффективностью или коэффициентом качества излучения.

Вот значения КОБЭ для основных типов излучения:

Виды излучения.	КОБЭ.
Рентгеновское и гамма излучение	1
- Частицы (электроны)	1
Тепловые (медленные) нейтроны	3
Быстрые нейтроны	10
Протоны	10
- излучение	20

Для оценки действия излучения на живые организмы введена:

Эквивалентная доза поглощённого излучения -это величина, равная произведению поглощённой дозы на коэффициент биологической эффективности.

В СИ за единицу эквивалентной дозы облучения принят 1Зв- Зиверт.

1Зв=1Гр (если КОБЭ).

На практике для измерения дозы поглощённого излучения используется бэр- биологический эквивалент Рентгена.

1 Зв=100бэр.

Учитель : Чтобы в дальнейшем не возникало затруднений из-за большого числа единиц измерения хочу сказать, что для рентгеновского,  и - излучений равнозначны Рентген, рад и бэр, а также Грей и Зиверт.

1 бэр=1Р=1рад=0,01Гр=0,01Зв, или 1Зв=1Гр=100рад=100бэр=100Р

Ученик –биолог 2. Балтаканова Казима

Человек непрерывно подвергается действию р/а излучений.

Источниками этого излучения являются: космические тела, недра Земли, содержащие р/а вещества, здания, в которых мы живём, рентгеновские аппараты, телеприёмники, компьютеры.

Даже в нашем теле содержится примерно 0,01грамма р/а калия, который распадается со скоростью 4000 делений в секунду.

В течение года каждый человек в среднем получает дозу примерно 400-500 мбэр, которая распределяется следующим образом:

-- космические и земные излучения -150 мбэр;

-- рентгеноскопия - 140 мбэр;

-- терепередачи – 100 мбэр;

--прочие виды излучения – 80 мбэр.

Такая доза не оказывает какого-либо отклонения в здоровье. Дело в том, что человек как биологический объект сформировался в условиях непрерывного облучения и наш организм привык к таким дозам. По данным Международной комиссии по радиологической защите, опасными являются дозы, превышающие 35 бэр в год.

Действие р/а излучений на человека зависит не только от поглощённой дозы излучения и её КОБЭ, но и от времени в течение которого эта доза была получена.

Одинаковые дозы, полученные человеком за короткое время и на протяжении длительного времени, оказывает разное воздействие на организм.

Посмотрим на характер действия на организм человека разных доз р/а излучения:

Доза, Р	Действие на человека.
0-25	Отсутствие явных признаков.
25-50	Возможные изменения состава крови.
50-100	Изменение состава крови.
100-200	Возможна потеря трудоспособности.
200-400	Нетрудоспособность. Возможно смерть.
400-600	Смертность 50%.
600	Смертельная доза.

Учитель: Ученые выяснили, что малые дозы при хроническом облучении более опасны, чем краткосрочные (острые)

Ученик- биолог 3: Папроцкая Оля

Как было уже сказано у человека наиболее чувствительны к облучению кроветворные органы (костный мозг, селезёнка, лимфатические железы), эпителий слизистой оболочки кишечника.

При очень больших дозах облучения смерть наступает в результате разрушения производящих кровь клеток костного мозга (лейкемия).

При дозах меньше смертельной происходят многочисленные изменения в организме: раннее старение, падение его сопротивления инфекционным заболеваниям, возможно появление раковых опухолей.

Любое, даже незначительное облучение может вызвать необратимые генетические изменения хромосом, что приводит к тяжёлым наследственным болезням и уродству потомства.

Даже при небольших дозах р/а излучение вызывает малокровие, лучевые ожоги, трудно заживающие язвы, выпадение волос, тяжёлые поражения глаз, дёсен, горла и т.д.

  Биологический эффект (по таблице):

                      Доза облучения, приводящая к гибели 50% особей в течение месяца

Доза (в рентгенах)	Виды организмов	Доза (в рентгенах)	Виды организмов
1000-150000 100000 20000 8000-20000 1000-10000 800-2000 600-1500 700-900	растения амёбы улитки змеи насекомые рыбы, птицы мыши крысы	250-600 400 400 250-400 350 300 200	обезьяны люди морские свинки собаки козы ослы овцы

                     Обращается внимание на

                     выносливость растений (150000Р)

                     слабую сопротивляемость животных (200 – 500Р)

Ученик- ядерщик 2: Приходько Анжела

Рассмотрим меры радиационной защиты людей попавших в зону действия излучения.

Ø  Самый простой способ защиты удаление людей от источника излучения на достаточно большое расстояние, так как интенсивность уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния. Кроме того, излучение хорошо поглощается воздухом.

Ø  Когда удаление невозможно используют преграды из поглощающих материалов (гамма –излучение—свинец, нейтроны—кадмий и бор с предварительным замедлением графитом) .

Ø  Наиболее проста защита от - частиц (они в воздухе пролетают несколько сантиметров и полностью задерживаются одеждой).

Ø  Сложнее защитится от - излучения, которое в воздухе проходит до 5 метров, задерживается несколькими мм алюминия, частично поглощается одеждой.

Ø  Очень трудно защититься от гамма-излучения (проходит через 1 м воды и свинцовый лист толщиной до 6 см, ослабляется в 2 раза 1 см свинца, 11 см алюминия, 1 м железобетона или земли)

Учитель: Таким образом следует иметь в виду, что лучшей защитой от любого излучения являются расстояние и время: чем дальше - тем лучше, Чем меньше время пребывания в зоне облучения, тем лучше.

Рассматривают совместно -  защита организмов от излучения и предлагают меры защиты:

Защита организмов от излучения. При работе с любым источником радиации (радиоактивные изотопы, реакторы и др.) необходимо принимать меры по радиационной защите всех людей, могущих попасть в зону действия излучения.

Самый простой метод защиты — это удаление персонала от источника излучения на достаточно большое расстояние. Даже без учета поглощения в воздухе интенсивность радиации убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от источника. Поэтому ампулы с радиоактивными препаратами не следует брать руками. Надо пользоваться специальными щипцами с длинной ручкой. В тех случаях, когда удаление от источника излучения на достаточно большое расстояние невозможно, используют для защиты от излучения преграды из поглощающих материалов.

Наиболее сложна защита от Y-лучей и нейтронов из-за их большой проникающей способности. Лучшим поглотителем Y-лучей является свинец. Медленные нейтроны хорошо поглощаются бором и кадмием. Быстрые нейтроны предварительно замедляются с помощью графита.

После аварии на Чернобыльской АЭС Международным агентством по атомной энергии (МАГАТЭ) по предложению нашей страны приняты рекомендации по дополнительным мерам безопасности энергетических реакторов. Эти дополнительные меры приведут к некоторому повышению расходов на получение одного киловатт-часа электроэнергии. Установлены более строгие регламенты работ персонала АЭС.

Диалектика жизни такова: наши успехи всегда являются одновременно и нашими поражениями.

Изучение последствий ядерных взрывов позволило ученным сделать выводы:

Разрушения производимые ядерным взрывом в 1МТ
Расстояние от эпицентра взрыва, км	Разрушения	Скорость ветра, км/ч	Избыточное давление кПа
1,6-3,2	Сильные разрушения или уничтожение всех наземных сооружений.	483	200
3,2-4,8	Сильные разрушения зданий из железобетона. Умеренные разрушения автодорожных и железнодорожных сооружений.
4,8-6,4		272	35
6,4-8	Сильные повреждения кирпичных строений. Ожоги 3-й степени.
8-9,6	Сильные повреждения строений с деревянным каркасом. Ожоги 2-й степени.	176	28
9,6-11,2	Возгорание бумаги и тканей. Повал 30% деревьев. Ожоги 1-й степени.
11,2-12,8		112	14
17,6-19,2	Возгорание сухой листвы.	64	8,4

При взрыве 10000Мт ядерных зарядов озоновый слой разрушится над Северным полушарием на и на 40% над Южным. Эти разрушения озонового слоя повлекут губительные последствия для всего живого: люди получат обширные ожоги и даже раковые заболевания кожи; некоторые растения и мелкие организмы погибнут мгновенно; многие люди и живот потеряют способность ориентироваться.

   В результате крупномасштабной ядерной войны произойдет климатическая катастрофа. Загорятся города и леса, облака из радиоактивной пыли окутают Землю непроницаемым слоем, что неминуемо приведет к резкому падению температуры у земной поверхности. После ядерных взрывов суммарной силой 10 000 Мт в центральных районах континентов Северного полушария температура понизится до минус 31° С. Температура вод мирового океана останется выше 0° С, но из-за большой температуры воздуха возникнут жестокие штормы. Затем, спустя несколько месяцев, к Земле прорвется свет, но, по-видимому, богатый ультрафиолетом из-за разрушения озонового слоя. Как следствие этого произойдут гибель посевов, лесов, животных и голодный мор людей. Трудно ожидать, что уцелеет хоть какое-то человеческое сообщество.

Дома подготовить ответ по параграфу 92, стр.220. (Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев Ф-11)

IV. Закрепление:

• Что такое доза излучения?
• Чему (в рентгенах) равен естественный фон радиации?
• Чему (в рентгенах) равна предельно допустимая за год доза излучения для лиц, работающих с радиоактивными препаратами?
• Что поражается радиоактивными излучениями в первую очередь?
• Где мы получаем радиоактивные излучения?

V. Тестирование по данной теме и теме «Радиоактивные излучения»(приложение 1).

VI. Этап подведения итогов, информация о домашнем задании.

составить тест на 10 вопросов по темам: «Радиоактивные излучения и их биологическое действие»

VII. Рефлексия деятельности на уроке

Закончить фразу

1.      сегодня я узнал…

2.      мне было интересно…

3.      я понял, что…

4.      теперь я могу…

5.      я научился…

6.      у меня получилось …

7.      меня удивило…

8.      урок дал мне для жизни…

9.      мне захотелось…

Использованная литература:

1.kargoo.gov.kz›files/loader/62_upfiles_14451.doc

2. stepnshkola.narod.ru›uroki/radioaktivnost.doc

3.sandbox.openclass.ru›node/50108

4.uchitelya.com›Физика›…-deystvie-radiacii-11…

5.BestReferat.ru›referat-176862.html

6.kargoo.gov.kz›files/loader/62_upfiles_14451.doc

 Приложение 1

Тест. «Радиоактивность»

1 вариант

1. Кто из перечисленных ученых назвал явление самопроизвольного излучения радиоактивностью?

А. Супруги Кюри

В. Резерфорд

С. Беккерель

2.b-лучи представляют собой….

А. поток электронов

В. поток ядер гелия

С. электромагнитные волны

3. В результате a- 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

2 вариант

1. Кто из перечисленных ниже ученых является первооткрывателем радиоактивности?

А. Супруги Кюри

В. Резерфорд

С. Беккерель

2. g- лучи представляют собой…

А. поток электронов

В. поток ядер гелия

С. электромагнитные волны

3. В результате b- 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

Краткое описание документа:

Тема: «Радиоактивные излучения и их биологическое действие на организм человека».

Цели:

Обучающая : познакомить с допустимыми дозами и исследованиями мест получения облучения, методами защиты от излучения. Формировать у учащихся понятий поглощенной и эквивалентной дозы излучения, для их ознакомления с биологическим действием радиоактивных излучений на организм человека, источниками радиоактивных излучений и защитой от них. Повторить и обобщить свойства радиоактивных излучений.

Развивающая : развивать познавательную активность, физическое мышление, самостоятельность, ответственность, уверенность в себе.

Воспитывающая: воспитывать интерес к ядерной физике, миролюбие и патриотизм.

Мотивация:

Отношение людей к той или иной опасности определяется тем, насколько хорошо она им знакома.

Тип урока: Комбинированный с элементами конференции.

Оформление: На партах карточки с тестами, конспектом