Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Физика / Конспекты / План практического занятия по теме «Закон радиоактивного распада. Энергия связи атомных ядер. Удельная энергия связи»

План практического занятия по теме «Закон радиоактивного распада. Энергия связи атомных ядер. Удельная энергия связи»



  • Физика

Поделитесь материалом с коллегами:

План практического занятия по физике.

Тема: «Закон радиоактивного распада. Энергия связи атомных ядер. Удельная энергия связи»

Цель занятия:

образовательные: закрепление понятий периода полураспада, среднего времени

жизни атомного ядра, дефекта массы, энергии связи и удельной

энергии связи атомных ядер;

усвоение студентами алгоритмов решения задач по указанным темам.

развивающие: понимание теории радиоактивного и методов его анализа,


воспитательные: формирование навыков самостоятельной и коллективной работы,

точного аналитического подхода к рассмотрению явлений

природы, способностей к логическому мышлению и анализу.


Тип учебного занятия: урок формирования умений и навыков.


Методы обучения: репродуктивный и продуктивный (частично-поисковый) методы

обучения.


Используемое оборудование:

таблица удельной энергии связи атомных ядер; проектор, ПК,

карточки с индивидуальными и тестовыми заданиями.


Актуализация знаний.


С целью актуализации знаний проводится плотный опрос в виде

-- Терминологического диктантаhello_html_m53d4ecad.gif

-- Проверка узнавания формул

Формирование новых способов действий.

-- Объяснения преподавателя. Решение в качестве примера задачи №1

-- Задача 2 решается у доски студентами. При решении студентом задачи остальные

следят за правильностью решения и под руководством преподавателя вносят замечания и исправления, если в решение допущена ошибка.

-- Задача 3,4 также решаются у доски под контролем преподавателя и студентов,

используются иллюстрации.

Задача 1

Найти удельную энергию связиhello_html_m53d4ecad.gifhello_html_m73fe398.gif ядра hello_html_6617ce6d.gif. Масса ядра Мядра=15,99052 а.е.м., масса одного протона mp=1,00783 а.е.м., масса нейтрона mn=1,00866.а.е.м.


Дhello_html_m6be6fcf0.gifано: здесь A –массовое число изотопа кислорода ядра hello_html_6617ce6d.gif,

A=16 Z-зарядовое число.

Z=8 Решение. Напомним, что удельной энергией связи называют mp=1,0783 а.е.м энергию связи, приходящуюся на один нуклон, поэтому удельная

mn=1,0866 а.е.м энергия hello_html_m73fe398.gif связи ядра может быть определена отношением всей

Mhello_html_m2f4cac47.gifядра=15,99052 а.е.м энергией связи hello_html_m7bbfb3ef.gif , т. е. энергии связи, приходящейся на все

hello_html_m73fe398.gif-? нуклоны ядра , к их общему количеству, т.е. к массовому числу А:

hello_html_53153331.gif.

Энергию связи ядра hello_html_m7bbfb3ef.gif (по модулю) можно определить по формуле

hello_html_1f727904.gif.

Здесь N=A-Z – число нейтронов в ядре.

Напомним, что здесь массы протона, нейтрона и ядра следует оставить выраженными в атомных единицах массы (е.а.м), и тогда мы получим энергию связи hello_html_m7bbfb3ef.gif, выраженную в мегаэлектрон-вольтах (МэВ).

С учетом этого hello_html_3bcf47f3.gif.

Подставим это выражение в первую формулу, получим

hello_html_47541946.gif.

Задача в общем виде решена. Очевидно, что единицей измерения здесь будет hello_html_22131fd.gif.

Отметим, что в некоторых справочных таблицах приводятся не массы ядер, а массы изотопов элементов. В этом случае для нахождения массы ядер следует вычесть из массы изотопа массу всех электронов, умножив их количество на массу покоя одного электрона me=9,1*10-31 кг.

Количество электронов в нейтральном атоме равно количеству протонов в его ядре, т. е. тоже равно зарядовому числу Z или порядковому номеру элемента в таблице Менделеева.

Поставим числа в полученное выражение для hello_html_290d264a.gif и произведем вычисления:

hello_html_m4e1cacab.gif

Ответ: hello_html_2edddf26.gif.

Задача 2.


Масса атома хлора М=35,5 а. е. м. Хлор имеет два изотопа: hello_html_18ade9b0.gif с массой атома М1=35

а. е. м. и hello_html_m33714705.gif с массой атома М2=37 а. е. м. Найти их процентное содержание.


Решение.


Дhello_html_534c979f.gifано:

М =35,5 Обозначим N некоторое количество атомов хлора, N1-количество изотопов хлора М1=35 hello_html_18ade9b0.gif в общем количестве N, N2 – количество изотопов hello_html_m33714705.gif в этом же количестве

Мhello_html_m2823cef2.gif2=37 N, hello_html_m7131a88f.gif, hello_html_3dcaadba.gif- относительно содержание изотопов hello_html_18ade9b0.gifи hello_html_m33714705.gif. hello_html_m7131a88f.gif-?

Здесь следует сообразить, что сумма произведений массы атома М1

hello_html_3dcaadba.gif-? на относительное содержание hello_html_m7131a88f.gif изотопов хлора hello_html_18ade9b0.gif и массы атома М2 на

относительное содержание hello_html_3dcaadba.gif изотопов хлора hello_html_m33714705.gif есть масса М:

М1hello_html_m7131a88f.gif+ М2hello_html_m25eebb80.gif=M


Так как N­2=N-N1, то М1hello_html_m7131a88f.gif+ М2hello_html_17461753.gif=M.

Отсюда найдем относительное содержание hello_html_m7131a88f.gif изотопов хлора hello_html_18ade9b0.gif в их смеси с изотопом hello_html_m33714705.gif, выраженное в частях, а затем, умножив полученное отношение hello_html_m7131a88f.gif на 100%, получим искомое процентное содержание этих изотопов:

М1hello_html_m7131a88f.gif+ М2hello_html_m1e4099ea.gif=M.


hello_html_m7131a88f.gif12) = М-М2,


hello_html_m7131a88f.gif=hello_html_38a21b13.gif



Мы нашли одну искомую величину. Очевидно, что, отняв ее от 100%, мы определим процентное содержание hello_html_3dcaadba.gif изотопов hello_html_m33714705.gif, выраженное тоже в процентах:

hello_html_4746ec1d.gif

Все полученные величины будут выражены в процентах. Подставим числа и произведем вычисления:

hello_html_3195c371.gif,

hello_html_m3875f830.gif.

Ответ: hello_html_39491998.gif, hello_html_m71828f47.gif=25%.


Задача№3.


Какая доля радиоактивных ядер некоторого элемента распадается за время t , равное половине периода полураспада?


Дhello_html_772131a4.gifано: Решение.

Обозначим hello_html_2e85d6ba.gifN количество ядер, распавшихся за время t, Nhello_html_m221db12.gif-

t=hello_html_38281e24.gif первоначальное количество ядер (т.е. в момент t=0), T- период

полураспада элемента.


hello_html_67572be6.gifhello_html_m441d7c7e.gif


Количество hello_html_2e85d6ba.gifN распавшихся за время t=hello_html_38281e24.gif ядер равно разности первоначального количества ядер Nhello_html_m221db12.gif и количества ядер N, оставшихся нераспавшимися через время t от начала расчета времени распада: hello_html_2e85d6ba.gifN= Nhello_html_m221db12.gif-N.

Количество нераспавшихся ядер N связано со временем распада t и периодом полураспада T законом радиоактивного распада

hello_html_213c6ba8.gif, где t=hello_html_38281e24.gif, поэтому

N= hello_html_m3b2cabb7.gif

Тогда hello_html_2e85d6ba.gifN= Nhello_html_m221db12.gif-hello_html_m71f26230.gif= Nhello_html_m221db12.gif hello_html_52d690fa.gif, откуда hello_html_m3281c63a.gif.

Ответ: hello_html_m3cd91ed9.gif.


Задача 4

Активность радиоактивного препарата уменьшилась в 4 раза за t = 8 дней. Найти период полураспада Т этого препарата.

hello_html_m75498e95.gif

Дано: обозначим hello_html_m568e513a.gif активность препарата в начальный момент времени, hello_html_m33bbcc6d.gif-

hello_html_69daa45f.gif активность препарата через t дней.

thello_html_m441d7c7e.gif = 8 дней Решение.

Т=?. Напомним, что активностью hello_html_m33bbcc6d.gifрадиоактивного препарата

называется величина, равная числу распадающихся ядер в единицу времени. В отличие от периода полураспада, который для данного препарата постоянная величина, активность с течением времени убывает.

Пусть в начальный момент за единицу времени распадалось hello_html_m568e513a.gif ядер препарата, а через время t стало распадаться в единицу времени hello_html_m33bbcc6d.gif ядер. Тогда согласно закону убывания активности hello_html_m33bbcc6d.gif=hello_html_m568e513a.gif*hello_html_m4ae86052.gif, откуда hello_html_46176f16.gif.

Отсюда определим период полураспада Т, выполнив логарифмирование:

hello_html_m7e3b4c3e.gif,

hello_html_428a8d5f.gif


Задача в общем виде решена. Подставим числа и выполним вычисления:

hello_html_m72cbea1a.gifдней = 4 дня.

Ответ: Т = 4 дня.



Выполнение работы.

Решить задачи № 21.15, 21.16-21.22

№ 22.7, 22.8, 22.13, 22.17-22.20 (Волькенштейн, Сборник задач по курсу

общей физики, 1993)

Для слабых студентов - 7.27, 7.29, 7.31, 7.37, 7.39 (Трофимова., Сборник задач по физике с решениями 1999) № 7.85, 7.86


Межпредметные связи: математика, химия, экология.

Домашнее задание: 21.23-21.30; 22.14-22.16; 22.10-22.12(Волькенштейн, Сборник задач по курсу общей физики, 1993)

Или 7.7-7.20; 7.84, 7.87, 7.88 (Трофимова., Сборник задач по физике с решениями 1999) № 7.85, 7.86

2.Составить несколько задач по изученному материалу с содержанием исторических или экологических фактов.


Автор
Дата добавления 11.09.2015
Раздел Физика
Подраздел Конспекты
Просмотров377
Номер материала ДA-039333
Получить свидетельство о публикации


Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх