Тема: Ядерные силы, ядерные реакции.
Энергия связи. Дефект масс.
Цели (ожидаемый
результат): Образовательная:
•
рассмотреть из каких частиц состоит ядро атома;
•
ввести понятия зарядового и массового числа, ядерной силы,
дефекта масс, энергии связи, удельной энергии связи;
•
ознакомить учащихся с формулами заряда ядра, дефекта масс,
энергии связи, удельной энергии связи; Развивающая:
•
развивать умение анализировать, сравнивать, систематизировать
информацию;
•
устанавливать причинно-следственные связи;
•
способствовать развитию кругозора квантовых явлений;
•
делать выводы. Воспитательная:
прививать интерес к предмету через различные компоненты воспитательного
процесса.
Тип урока:
комбинированный.
Методы урока: словесный,
наглядный.
Литература: физика 9
класс А.В. Перышкин, Е.М.Гутник; сборник задач А.П.Рымкевич, П.А.Рымкевич.
Оборудование:
мультимедийная презентация, ПК.
Ход урока I. Орг. момент.
Приветствует учащихся, создает
доброжелательный настрой. Отмечает отсутствующих
II. Актуализация знаний,
проверка домашнего задания
Фронтальный опрос
- Что
такое явление радиоактивности?
- Что
происходит с ядром радиоактивного элемента при 𝛼-распаде?
- Приведите
пример реакции 𝛼-распада.
- Как
читается правило смещения для 𝛼-распада?
- Что
происходит в ядре атома, претерпевшего 𝛽-распад?
Какие частицы при этом излучаются? Что происходит с зарядом ядра и почему?
- Сформулируйте
правило смещения для 𝛽-распада.
- Изменится
ли массовое число ядра при 𝛽-распаде?
Почему?
- Каким
видом излучения часто сопровождается 𝛼-
и 𝛽-распад? Домашнее
задание
Упр.47(физика 9
класс А.В. Перышкин, Е.М.Гутник)
1. Какой
химический элемент образуется в результате 𝛼-распада
изотопа урана 23892𝑈? Запишите эту реакцию.
2. В
результате какого числа 𝛽-распадов
ядро атома тория превращается в ядро атома урана 23492𝑈?
1)
23490𝑇ℎ → 23491𝑃𝑎 + −01𝑒 + 00~
𝜈
2)
23490𝑃𝑎 → 23491𝑈 + −01𝑒 + 00~
𝜈
23491𝑃𝑎 → 23492𝑈 + −01𝑒 + 00~
𝜈
III. Изучение нового материала
Гипотеза о том, что атомные ядра
состоят из протонов и нейтронов, подтверждалась многими экспериментами. Это
свидетельствует о справедливости протонно-нейтронной модели строения ядра. Но
почему ядра не распадаются на отдельные нуклоны под действием сил электростатического
отталкивания между положительными заряженными протонами?
Ядерные силы примерно в 100 раз
превосходят электромагнитные. Это самые мощные силы из всех, которыми
располагает природа. Поэтому взаимодействия ядерных частиц часто называют сильными
взаимодействиями. Силы притяжения, связывающие протоны и нейтроны в ядре,
называются ядерными силами.
Свойства ядерных сил:
• являются
только силами притяжения;
• во
много раз больше кулоновских сил;
• не
зависят от наличия заряда;
•
короткодействующие: заметны на 𝑟
≈ 2,2 ∙ 10−15м; взаимодействуют с ограниченным
числом нуклонов; не являются центральными.
Важную роль во всей ядерной
физике играет понятие энергии связи ядра. Энергия связи позволяет объяснить
устойчивость ядер, выяснить, какие процессы ведут к выделению ядерной энергии.
Под энергией связи ядра понимают
ту энергию, которая необходима для полного расщепления ядра на отдельные
частицы.
На основании закона сохранения
энергии можно также утверждать, что энергия связи равна той энергии, которая
выделяется при образовании ядра из отдельных частиц.
Энергия связи атомных ядер очень велика. Например:
образование 4 г гелия сопровождается выделением такой же энергии, что и
сгорание 1,5-2 вагонов каменного угля. Наиболее простой путь нахождения этой
энергии основан на применении закона о взаимосвязи массы и энергии:
𝐸 = 𝑚𝑐2
Масса покоя ядра Мя
всегда меньше суммы масс покоя слагающих его протонов и нейтронов:
Мя < 𝑍𝑚𝑝
+ 𝑁𝑚𝑁
т. е. существует дефект масс:
△ 𝑚 = 𝑍𝑚𝑝
+ 𝑁𝑚𝑁 − Мя.
Энергия связи ядра:
Δ𝐸СВ = Δ𝑚𝑐2
= (𝑍𝑚𝑝 + 𝑁𝑚𝑁
− Мя)𝑐2.
Ядерными реакциями называют
изменения атомных ядер при взаимодействии их с элементарными частицами или друг
с другом. Первая ядерная реакция на быстрых протонах была осуществлена в 1932г.
Удалось расщепить литий на две 𝛼-частицы:
73𝐿𝑖 + 11𝐻
→ 42𝐻𝑒 + 42𝐻.
IV. Рефлексия Задает
вопросы учащимся:
• Все
ли было понятно на уроке? Что вызвало трудности?
• Что
нового мы сегодня узнали?
• Какие
силы действуют между нуклонами в атомном ядре?
• Проявлением
какого вида фундаментальных взаимодействий являются эти силы?
• Какими
свойствами обладают ядерные силы притяжении?
• Что
называют энергией связи атомного ядра?
• Что
называют дефектом массы?
• Напишите
формулу дефекта массы. Что называют ядерными
реакциями?
V.
Решение задач
Задача 1.
Вычислите дефект масс ядра кислорода .
Дано:
17O
8
𝑚𝑝 = 1,6724
∙ 10−27кг
𝑚𝑛 = 1,6748 ∙ 10−27кг
𝑀я =
28,2282 ∙ 10−27кг
|
Формула:
∆𝑚 = 𝑍 ∙ 𝑚𝑝 +
(𝐴 − 𝑍) ∙
𝑚𝑛 − 𝑀я
A = 17
Z = 8
N = A – Z = 17 – 8 = 9
|
Решение:
∆𝑚 = 8 ∙ 1,6724 ∙ 10−27
+ 9 ∙
1,6748 ∙ 10−27 – 28,2282 ∙
10−27 = 0,1656 ∙ 10−27 =
1,656 ∙ 10−28 кг
|
Найти:
∆𝑚 = ?
|
|
Ответ:
∆𝑚 = 1,656 ∙ 10−28
кг
|
Задача 2. Найти
энергию связи ядра изотопа лития 73𝐿𝑖.
Дано:
7Li
3
𝑚𝑝 = 1,6724
∙ 10−27кг
𝑚𝑛 = 1,6748 ∙ 10−27кг
𝑀я = 11,6475 ∙ 10−27кг 𝑐 = 3 ∙ 108
м/с
|
Формула:
𝐸СВ = 𝑚𝑐2
∆𝑚
= 𝑍 ∙ 𝑚𝑝 + (𝐴 − 𝑍) ∙ 𝑚𝑛
−
𝑀я
𝐸СВ = [𝑍 ∙ 𝑚𝑛
+ (𝐴 − 2) ∙ 𝑚𝑛
− 𝑀я] ∙ 𝑐2
𝐸СВ = [3 ∙ 𝑚𝑝 +
4
∙ 𝑚𝑛 − 𝑀я]
∙ 𝑐2
A = 7
Z = 3
N = A – Z = 7 – 3 = 4
|
Решение:
𝐸СВ = [3 ∙ 1,6724 ∙ 10−27 +
4 ∙ 1,6748
∙ 10−27 −
11,6475 ∙ 10−27] ∙
(3 ∙ 108)2 = 0,6201 ∙ 10−27 ∙
9 ∙ 1016 = 5,58 ∙ 10−13Дж
|
Найти:
𝐸СВ = ?
|
|
Ответ:
𝐸СВ = 5,58
∙
10−13Дж
|
VI.
Оценивание
Выставляет оценки за урок, с
комментариями
Домашнее задание: прочитать §64-65 и выучить основные понятия.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.