Инфоурок / Физика / Конспекты / Внеаудиторная самостоятельная работа по атомной физике

Внеаудиторная самостоятельная работа по атомной физике

Курсы профессиональной переподготовки
124 курса

Выдаем дипломы установленного образца

Заочное обучение - на сайте «Инфоурок»
(в дипломе форма обучения не указывается)

Начало обучения: 22 ноября
(набор групп каждую неделю)

Лицензия на образовательную деятельность
(№5201 выдана ООО «Инфоурок» 20.05.2016)


Скидка 50%

от 13 800  6 900 руб. / 300 часов

от 17 800  8 900 руб. / 600 часов

Выберите квалификацию, которая должна быть указана в Вашем дипломе:
... и ещё 87 других квалификаций, которые Вы можете получить

Получите наградные документы сразу с 38 конкурсов за один орг.взнос: Подробнее ->>

библиотека
материалов

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ГОРОДА МОСКВЫ

МОСКОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ







Методические указания

для студентов колледжей по выполнению внеаудиторной самостоятельной работы

Специальности:

15.02.08 « Технология машиностроения»
15.02.06 «Монтаж и техническая эксплуатация холодильно-компрессорных машин и установок»

23.02.03. «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта»
















Москва

2016 г.


Методические указания для студентов колледжей по выполнению внеаудиторной самостоятельной работ ( решение качественных, расчетных и графических задач по физике). / Методические рекомендации для студентов – М., 2016.-26 с.


Одобрено цикловой комиссией математических и естественно-научных дисциплин

Протокол № 1 от 31.08.2016г.

Председатель ЦК_________



Составитель: Мокрова Ирина Иннокентьевна - преподаватель
физики ГБПОУ МТК














Пособие содержит теоретический материал для самоподготовки студентов по разделу «Строение атома. Ядерные реакции» и может быть использовано преподавателем для выполнения домашних заданий , проведения самостоятельных работ по теме , осуществления текущего контроля знаний, умений и навыков студентов , в качестве индивидуальных дополнительных упражнений, а также с целью самоподготовки студентов к ЕГЭ.




«Физика не является, и никогда не будет являться законченной книгой. Каждый важный успех приносит новые вопросы. Всякое развитие обнаруживает со временем все новые и более глубокие трудности». Альберт Эйнштейн
ВВЕДЕНИЕ

«Я ... всю жизнь учился мыслить, преодолевать

трудности, решать вопросы и задачи». К. Э. Циолковский


Вы поступили в колледж, чтобы стать высококвалифицированным специалистом, не только владеющих глубокими техническими знаниями по выбранной специальности, но и умеющих самостоятельно обновлять и применять их на практике, способных ориентироваться в законах развития общества и техники. Это значит, что приняли решение за годы учебы в колледже овладеть знаниями и умениями, необходимыми для начала профессиональной деятельности.

Путь в профессию начинается с понимания круга проблем своей науки (области техники), овладения навыками и секретами ремесла. Овладевать навыками и секретами ремесла можно и нужно с самого начала учебы в колледже при изучении общеобразовательных, в частности, курса физики. Физика занимает особое место при подготовке технолога, большинство профессиональных знаний и умений закладываются при изучении физики. По характеру работы технологу приходится решать различные производственные задачи: технологические, конструкторские, исследовательские. Нередко это нетиповые и неповторимые задачи. Для решения производственных задач нужны не только глубокие и прочные знания, но и умение применять их в нестандартных условиях, способность работать в коллективе и решать продуктивно задачи в крайне сжатые сроки Как правило, для этих задач приходится не только искать способ решения, но и часто предварительно формулировать их для себя и других, т.е.составлять условия и требования задачи. Таким образом, умение решать задачи — профессиональное качество, необходимое для каждого технолога.

Именно поэтому в колледже придают важное значение формированию умения решать познавательные и расчетные задачи. Решить учебную задачу по физике — это значит найти такую последовательность общих положений физики (законов, формул,

определений, правил), использование которых позволяет получить то, что

требуется в задаче, — ее ответ.

Иначе говоря, процесс решения физической задачи — это последовательность научно обоснованных действий:

— изучение условий и требований задачи;

— запись условий в буквенных выражениях;

— перевод единиц физических величин в систему СИ;

— графическое изображение процесса, описанного в задаче;

— поиск пути решения;

— составление плана решения;

— осуществление решения;

— запись искомых величин в виде формул и вычисление их значений с

требуемой точностью;

— проверка правильности решения;

— оценка полученных результатов по здравому смыслу;

— анализ процесса решения задачи и отбор информации, полезной для

дальнейшей деятельности.

Правильное и рациональное исполнение этих действий требует определенной системы знаний и умений, причем знаний не только тех разделов физики, к которым относится данная конкретная задача, но и знаний по физике, математике и другим учебным дисциплинам, полученных ранее в школе. Овладеть устойчивым умением решать задачи по физике могут все студенты. Помните, нельзя научиться решать задачи, только наблюдая за тем, как это делают другие!

В методическом пособии приводятся задачи двух видов: на усвоение учебного материала и активное использование изученного материала.

Задачи на усвоение учебного материала — это стандартные задачи (1 уровень). Для большей части из них имеются алгоритмы решения, приведенные в данном пособии.

Задачи на активное использование изученного материала (2 уровень)- так

называемые нестандартные или проблемные, поисковые, творческие

задачи, требующие самостоятельного поиска способа решения задачи. проявления находчивости, целеустремленности и большого напряжения умственных способностей. Поэтому, только решая нестандартные задачи, можно приобрести умения и навыки для решения производственных задач.










Стрение атома. Ядерные реакции


hello_html_m41313ab1.jpg

Атом состоит из атомного ядра и окружающего его электронного облака. Ядро атома состоит из положительно заряженных протонов и электрически нейтральных нейтронов, а окружающее его облако состоит из отрицательно заряженных электронов. В состав атома входят заряженные частицы, однако атом – это электронейтральная частица. Если число протонов в ядре совпадает с числом электронов, то атом в целом оказывается электрически нейтральным

Заря́довое число́ атомного ядра- количество протонов в атомном ядре(Z),равное порядковому номеру соответствующего ядру химического элемента в таблице Менделеева. Массовым числом A называется сумма числа протонов Z и числа нейтронов N.

Рассмотрим химический элемент, порядковый номер которого равен трем. Это – литий. В атоме лития ядро образовано тремя протонами и четырьмя нейтронами. Заряд ядра равен +3, около него находятся три электрона, массовое число равно 7.hello_html_m7207cfa9.jpg

Для указания порядкового номера и массового число элемента, запись элемента производится следующим образом : hello_html_m252b4b5d.jpg. Здесь 7 – массовое число, равное сумме протонов и нейтронов. Число электронов в атоме равно числу протонов (заряд ядра) и такое же, как порядковый номер элемента (3).

Ядра с одинаковым зарядовым числом, но различным массовым числом A (которое равно сумме числа протонов Z и числа нейтронов N) являются различными изотопами одного и того же химического элемента, поскольку именно заряд ядра определяет структуру электронной оболочки атома и, следовательно, его химические свойства.

У каждого химического элемента есть один или более изотопов с нестабильными ядрами, которые подвержены радиоактивному распаду, в результате чего атомы испускают частицы или электромагнитное излучение. Радиоактивность возникает, когда радиус ядра больше радиуса действия сильных взаимодействий (расстояний порядка 1 фм.

Существуют три основные формы радиоактивного распада:

Альфа-распад происходит, когда ядро испускает альфа-частицу — ядро атома гелия, состоящее из двух протонов и двух нейтронов. В результате испускания этой частицы возникает элемент с меньшим на два атомных номера.

Правило смещения для α-распада:

hello_html_m48352cdc.png.

Пример:

hello_html_m1bfad8d7.png.

Бета-распад происходит из-за слабых взаимодействий, и в результате в первом случае происходит испускание электрона(-1e) и антинейтрино(ve), во втором — испускание позитрона (+1e) и нейтрино. Электрон и позитрон называют бета-частицами. Бета-распад увеличивает или уменьшает атомный номер на единицу.

Правило смещения для β -распада:

hello_html_m2dc02585.png

Пример:

hello_html_m45863421.png

  • Гамма-излучение происходит из-за перехода ядра в состояние с более низкой энергией с испусканием электромагнитного излучения. Гамма-излучение может происходить вслед за испусканием альфа- или бета-частицы после радиоактивного распада.


Я́дерная реа́кция — процесс превращения атомных ядер, происходящий при их взаимодействии с элементарными частицами, гамма-квантами и друг с другом, обычно приводящий к выделению колоссального количества энергии. Ядерные реакции записываются в виде специальных формул, в которых встречаются обозначения атомных ядер и элементарных частиц.

Способ написания формул ядерных реакций аналогичен записи формул реакций химических, то есть, слева записывается сумма исходных частиц, справа — сумма получившихся частиц (продуктов реакции), а между ними ставится стрелка.

Так, реакция радиационного захвата нейтрона ядром кадмия-113 записывается так:

hello_html_m28798f44.png

Первое принудительное ядерное превращение азота в кислород, которое провёл Резерфорд, обстреливая азот альфа-частицами, записывается в виде формулы

hello_html_5cfc19ee.png, где hello_html_m6eff1cd3.png— ядро атома водорода, протон.

Внеаудиторная самостоятельная работа

« Решение задач на определение состава ядра атома, применение правила смещения и нахождения неизвестного продукта ядерной реакции»

Примеры β –распада

hello_html_42069a1b.png распад),

hello_html_m4ee5ff32.png+ распад),



Примеры α-распада

2hello_html_6825fb4a.gif26 88Ra 222 86Rn +4 2He

2hello_html_md246c0d.gif38 92U 234 90 Th + 4 2He


Примеры ядерных реакций:

hello_html_6146dff1.jpg













Решите задачи

1 уровень

1.Сколько протонов находится в ядре изотопа кислорода с массовым числом 17, если его зарядовое число равно 8?

2. Каков состав ядер натрия 2311Na, фтора 199F, серебра 10747Ag, кюрия 24796Cm, менделевия 257101Md?

3.Каков состав изотопов неона 2010Ne, 2110Ne и 2210Ne?

4.Изменяются ли массовое число, масса и порядковый номер элемента при испускании ядром γ-кванта?

5.Изменяются ли массовое число и номер элемента при выбрасывании из ядра протона? нейтрона?

6.Написать ядерную реакцию, происходящую при бомбардировке алюминия 2713Al α- частицами и сопровождающуюся выбиванием протона.

7. Написать ядерную реакцию, происходящую при бомбардировке бора 105В α- частицами и сопровождающуюся выбиванием нейтронов.

8.При бомбардировке изотопа бора 105В нейтронами из образовавшегося ядра выбрасывается α-частица. Написать реакцию.

9. Элемент менделевий был получен при облучении эйнштейния 25399Es α- частицами с выделением нейтрона. Написать реакцию.

10.Элемент курчатовий получили, облучая плутоний 29294Pu ядрами неона 2210Ne. Написать реакцию, если известно, что в результате образуется еще четыре нейтрона.

11.Написать недостающие обозначения в следующих ядерных реакциях:

2hello_html_a972dfc.gif713Al + 10n ? +42He

12. Написать недостающие обозначения в следующих ядерных реакциях:

hello_html_m51d95d99.gif? + 11H ? + 2211Na + 42He

13. Написать недостающие обозначения в следующих ядерных реакциях:

hello_html_m5b27ed49.gif5525Mn + ? 5626Fe + 10n

14. Написать недостающие обозначения в следующих ядерных реакциях:

hello_html_m7cc15078.gif2713Al + γ 2612Mg + ?

15. В состав α-частицы входит 2 протона и 2 нейтрона. Чему равно массовое число α-частицы?

16. В нейтральном атоме алюминия содержится 13 электронов. Сколько нейтронов содержится в ядре алюминия, если его массовое число равно 27?

17.В нейтральном атоме золота содержится 79 электронов. Сколько ней­тронов находится в ядре золота, если его массовое число равно 197?

18.В результате захвата альфа-частицы ядром азота 147 N образуется неко­торый химический элемент АZX и протон. Определить, какой элемент об­разовался.

19. При взаимодействии альфа-частиц с ядрами алюминия 2713 А1 образуются ядра кремния 3014Si. Определить, какая частица, кроме ядра кремния, обра­зуется в этой реакции

20.При облучении ядер алюминия-27 γ-квантами образуются ядра магния-26. Какая частица, кроме ядра магния, выделяется в этой реакции?

21. При облучении ядер неизвестного химического элемента протонами образуются ядра натрия-22 и α-частицы. Какие ядра облучались протона­ми?

22. Написать недостающие обозначения в следующих ядерных реакциях:

hello_html_1aa89cc3.gif147N + 42He 178O + ?

23. Написать недостающие обозначения в следующих ядерных реакциях:

hello_html_1aa89cc3.gif63Li + 11H ? + 32He

24. Написать недостающие обозначения в следующих ядерных реакциях:

hello_html_m242ef97.gif73Li + 42He ? + 10n

25. Какой изотоп образуется из урана 23992U после двух β-распадов и одного α- распада?

26.Написать реакции α-распада урана 23892 U и распада свинца 20992Pb.

27.Написать реакцию α-распада радия 22688 Ra.

28.Написать недостающие обозначения в следующих ядерных реакциях:

hello_html_m20638ace.gif94Be + ? 105B +10n

29.Написать недостающие обозначения в следующих ядерных реакциях:

hello_html_1aa89cc3.gif73Li + 21H ? + 10n

30. Написать недостающие обозначения в следующих ядерных реакциях:

hello_html_m242ef97.gif73Li + ? 42He + 42He





















Решите задачи

2 уровень

  1. Во сколько раз меньше нейтронов содержит ядро атома азота с массовым и зарядовым числами 14 и 7, чем ядро цинка с массовым и зарядовым числами 65 и 30?

  2. Ядро урана с массовым числом 239 и зарядовым числом 92. являясь радиоак­тивным, после испускания электрона превращается в ядро некоторого элемента. Каков порядковый номер этого элемента в периодической системе элементов Менделеева?

  3. В ядро атома азота 147N попадает альфа-частица и остается в нем. При этом образуется ядро некоторого элемента и испускается протон. Каков порядковый номер этого элемента в периодической системе элементов Менделеева?

  4. При бомбардировке некоторых ядер протонами возникает альфа-частица и испускается позитрон. Определите количество нейтронов в первоначальном ядре.

  5. В реакции изотопа 2713Аl и углерода 126С образуется альфа-частица, нейтрон и ядро некоторого изотопа. Определите количество нейтронов в образующемся ядре.

  6. При бомбардировке лития 63Li нейтронами образуется ядро гелия-4 и изотоп некоторого элемента. Определите количество нейтронов в ядре этого изотопа.

  7. При бомбардировке нейтронами ядра атома алюминия 2713Аl испускается альфа-частица и образуется ядро некоторого изотопа. Определите количество нейтронов в ядре вновь образовавшегося изотопа.

  8. Ядро изотопа бериллия 94Be , поглотив дейтон (изотоп водорода с массовым числом 2), превращается в ядро некоторого элемента. При этом испускается один ней­трон. Каков порядковый номер образовавшегося элемента в таблице Менделеева?

  9. Когда ядро атома алюминия захватывает альфа-частицу, то образуется ней­трон и радиоактивный изотоп некоторого элемента. При его распаде испускается пози­трон. Каков порядковый номер элемента, образующегося при этом распаде? Порядковый номер алюминия 13.

  10. После захвата нейтрона ядро изотопа урана 23892 U превращается в радиоак­тивный изотоп урана, который после двух последовательных бета-распадов превращается в плутоний. Сколько нейтронов содержит ядро атома плутония?

  11. В цепочке радиоактивных превращений после 5 бета-распадов и нескольких альфа -распадов ядро тяжелого элемента превращается в ядро устойчивого атома, поряд­ковый номер которого на 13 меньше первоначального. На сколько меньше первоначаль­ного становится массовое число ядра?

  12. В цепочке радиоактивных превращений 23892 U в 20782Pbсодержится несколько альфа- и бета-распадов. Сколько всего распадов в этой цепочке?

  13. В цепочке радиоактивных превращений после нескольких альфа- и бета-распадов ядро некоторого тяжелого атома превращается в ядро устойчивого атома, у которого число нейтронов на 27 меньше, чем у первоначального ядра. Известно, что чис­ло альфа-распадов равно числу бета-распадов. Чему равно общее число распадов?

14.Ядро некоторого элемента X захватывает альфа-частицу. При этом испускает­ся нейтрон и образуется ядро элемента Y.Это ядро в свою очередь распадается с испус­канием позитрона, образуя ядро элемента Z. Определите, на сколько больше нейтронов в ядре элемента Z,чем в первоначальном ядре X.

15. Массовое число изотопа водорода трития равно 3, а его зарядовое чис­ло 1. Во сколько раз больше в тритии нейтронов, чем протонов?

16.Порядковый номер неона в таблице химических элементов равен 10, а его массовое число равно 20. Определить, чему равен суммарный заряд всех ядер неона, содержащихся в 2 граммах неона.( 9,6.104 Кл)

17. Из таблицы химических элементов находим, что массовое и зарядовое число кальция равны соответственно 40 и 20. Определить суммарный за­ряд всех электронов в атоме кальция.(:-3,2.10-19Кл)

18. Серебро в таблице химических элементов находится под номером 47. Чему будет равен суммарный заряд всех электронов, содержащихся в 1 грамме серебра?(4,2 .104Кл)

19. Баллон содержит гелий при температуре —73 °С и под давлением 1660 Па. Объем баллона 5 л. Чему равен суммарный заряд всех электро­нов, принадлежащих атомам этого гелия?( -9,06.103 Кл)

20. Ядро урана 23592 U захватывает два нейтрона и делится на два осколка: 14055 Cs и 9437 Rb. Сколько нейтронов выделяется в этой реакции?

21. Определить, какая частица X образуется в результате ядерной реакции
146С + 42Не -> 1780 + Х.

22. Ядро изотопа урана 23992U захватывает нейтрон и не испытывает при этом деления, а претерпевает два последовательных β-распада. Опреде­лить, какое ядро образуется при этом.

23. Ядро состоит из 92 протонов и 144 нейтронов. После испускания двух α-частиц и одной β-частицы образовалось новое ядро. Сколько протонов и нейтронов оно содержит?

24.В какое ядро превратится ядро изотопа урана 23992 U после захвата нейтрона, если при этом оно не делится, а только претерпевает два последова­тельных β-распада?

25. В результате какого радиоактивного распада натрий 2211Na превращается в магний 2212Mg?

26. В результате какого радиоактивного распада плутоний 2211Pu превращается в уран 23592U?

27.При бомбардировке железа 5626Fe нейтронами образуется β- радиоактивный изотоп марганца с атомной массой 56. Написать реакцию получения искусственного радиоактивного марганца и реакцию происходящего с ним β-распада.

28.При бомбардировке азота 147N нейтронами из образовавшегося ядра выбрасывается протон. Написать реакцию. Полученное ядро изотопа углерода оказывается β-радиоактивным. Написать происходящую при этом реакцию.

29. Радиоактивный марганец 5425Mn получают двумя путями. Первый путь состоит в облучении изотопа железа 5626Fe дейтронами, второй – в облучении изотопа железа 5426Fe нейтронами. Написать ядерные реакции.

30.При облучении лития – 7 протонами получается гелий – 4. Напишите эту реакцию.




hello_html_a89bef7.jpg

14


Самые низкие цены на курсы переподготовки

Специально для учителей, воспитателей и других работников системы образования действуют 50% скидки при обучении на курсах профессиональной переподготовки.

После окончания обучения выдаётся диплом о профессиональной переподготовке установленного образца с присвоением квалификации (признаётся при прохождении аттестации по всей России).

Обучение проходит заочно прямо на сайте проекта "Инфоурок", но в дипломе форма обучения не указывается.

Начало обучения ближайшей группы: 22 ноября. Оплата возможна в беспроцентную рассрочку (10% в начале обучения и 90% в конце обучения)!

Подайте заявку на интересующий Вас курс сейчас: https://infourok.ru


Краткое описание документа:

Пособие содержит теоретический материал для самоподготовки студентов по

разделу

« Строение атома.Ядерные реакции" 2 варианта по 30 расчетных задач репродуктивного и творческого характера , может быть использовано преподавателем для выполнения домашних заданий , проведения самостоятельных работ по теме , осуществления текущего контроля знаний, умений и навыков студентов , в качестве индивидуальных дополнительных упражнений, а также с целью самоподготовки студентов к ЕГЭ.

Общая информация

Номер материала: ДБ-202714
Курсы профессиональной переподготовки
124 курса

Выдаем дипломы установленного образца

Заочное обучение - на сайте «Инфоурок»
(в дипломе форма обучения не указывается)

Начало обучения: 22 ноября
(набор групп каждую неделю)

Лицензия на образовательную деятельность
(№5201 выдана ООО «Инфоурок» 20.05.2016)


Скидка 50%

от 13 800  6 900 руб. / 300 часов

от 17 800  8 900 руб. / 600 часов

Выберите квалификацию, которая должна быть указана в Вашем дипломе:
... и ещё 87 других квалификаций, которые Вы можете получить

Похожие материалы

Получите наградные документы сразу с 38 конкурсов за один орг.взнос: Подробнее ->>