Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Физика / Конспекты / Внеаудиторная самостоятельная работа по атомной физике
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 26 апреля.

Подать заявку на курс
  • Физика

Внеаудиторная самостоятельная работа по атомной физике

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


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.

Автор
Дата добавления 19.09.2016
Раздел Физика
Подраздел Конспекты
Просмотров252
Номер материала ДБ-202714
Получить свидетельство о публикации

"Инфоурок" приглашает всех педагогов и детей к участию в самой массовой интернет-олимпиаде «Весна 2017» с рекордно низкой оплатой за одного ученика - всего 45 рублей

В олимпиадах "Инфоурок" лучшие условия для учителей и учеников:

1. невероятно низкий размер орг.взноса — всего 58 рублей, из которых 13 рублей остаётся учителю на компенсацию расходов;
2. подходящие по сложности для большинства учеников задания;
3. призовой фонд 1.000.000 рублей для самых активных учителей;
4. официальные наградные документы для учителей бесплатно(от организатора - ООО "Инфоурок" - имеющего образовательную лицензию и свидетельство СМИ) - при участии от 10 учеников
5. бесплатный доступ ко всем видеоурокам проекта "Инфоурок";
6. легко подать заявку, не нужно отправлять ответы в бумажном виде;
7. родителям всех учеников - благодарственные письма от «Инфоурок».
и многое другое...

Подайте заявку сейчас - https://infourok.ru/konkurs


Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ


Идёт приём заявок на международный конкурс по математике "Весенний марафон" для учеников 1-11 классов и дошкольников

Уникальность конкурса в преимуществах для учителей и учеников:

1. Задания подходят для учеников с любым уровнем знаний;
2. Бесплатные наградные документы для учителей;
3. Невероятно низкий орг.взнос - всего 38 рублей;
4. Публикация рейтинга классов по итогам конкурса;
и многое другое...

Подайте заявку сейчас - https://urokimatematiki.ru

Похожие материалы

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