Проект "Атомный урок"

Педагогический проект:
« Атомный урок».

ФИО автора: Самсонова Луиза Нефалимовна.

Место работы автора: МБОУ «Янтиковская СОШ» Янтиковского района Чувашской республики.

Преподаваемый предмет: Физика

Пояснительная записка.

1.Обоснование необходимости проекта.

20 августа в нашей стране традиционно отмечается день рождения атомной промышленности. В этом году ей исполняется 75 лет. Росатом запустил масштабную программу юбилейных мероприятий, которые в течение 75 дней будут проходить по всей стране. Мы тоже не хотели оставаться в стороне и решили создать проект «Атомный урок» в рамках нашей школы.

2. Актуальность.

20 августа 1945 года было создано Первое главное управление при Совете народных комиссаров СССР для руководства работами по атомному проекту. Именно эта дата стала точкой отсчета истории отечественной атомной промышленности, которая уже 75 лет «держит» ядерный щит страны, обеспечивает энергией города, развивает науку и новые технологии уже далеко не только по «ядерным» направлениям.

Отечественные атомщики запустили первую в мире АЭС, спустили на воду первый атомный ледокол, создали самую перспективную установку для освоения энергии термоядерного синтеза - токамак. При участии специалистов СССР и России в мире построено более 70 блоков АЭС.

Сегодня атомпром – это более 300 предприятий, на которых работают около 270 тыс. специалистов.

Долгое время отрасль была одной из самых закрытых и даже о мирных достижениях атомной науки не принято было говорить. Большинство людей не задумываются, что многие доступные нам сегодня технологии и решения - от диагностического медицинского оборудования до охранных систем и композитных материалов - разработаны и сделаны на предприятиях атомпрома.

3. Практико-ориентированная направленность.

В данном проекте ученики знакомятся с достижениями и перспективами развития отечественной атомной отрасли. Выполняют исследовательские работы по данной теме.

4.Цель проекта: познакомить отечественным атомпромом и ролью, которую мирный атом играет в жизни каждого из нас.

5. Задачи проекта: Рассказать о достижениях отечественной атомной отрасли, осмыслить интеграцию ядерных технологий в наше настоящее и вместе заглянуть в будущее, помочь узнать как можно больше об атомной науке, достижениях и открытиях, о том, как выросла отрасль, какие знания, направления, компетенции были развиты атомщиками за 75 лет.

6. Участники проекта.

Участниками проекта являются ученики 7-11 класса.

Основная часть методических материалов.

1.Описание проекта.

Проект включает проведение следующих мероприятий:

Уроки в 7-11 классах «Атомный урок»

Открытые уроки «Мирный атом». (10-11 классы)

Уроки решения задач на тему «Атомная энергетика».

Оформление стенда «Мирный атом».

Оформление кабинета физики по теме «Атомная энергетика»

Выступления учеников 10 тн класса в кабинете физики перед другими классами с информацией по теме «Атомная энергетика!»

Выполнение исследовательских работ по теме «Атомная энергетика». (10 тн)

2. Основные моменты урока «Атомный урок».

Организационный момент.

Эмоциональный настрой (актуальность темы урока).

Знакомство ребят с концепцией «зеленого квадрата», предложенной Росатомом, которая подразумевает всемерное развитие четырех основных экологически чистых генераций: ветряной, солнечной, гидроэнергетики и атомной энергетики,  с историей развития  и с перспективами атомной энергетики.

Ответы на вопросы: Можно ли получать энергию большой мощности и при этом не вредить природе? Как атомные технологии уже сегодня улучшают планету и что такое физика будущего?

Закрепление полученных знаний - соревнование «Своя игра».

3.Основные моменты урока «Мирный атом».

Организационный момент.

Эмоциональный настрой (актуальность темы урока).

Использование атомных технологий в мирных целях (АЭС, космос, медицина, сельское хозяйство)

Решение задач на тему «Атомная энергия».

Закрепление полученных знаний – соревнование между командами.

4. Задачи на тему «Атомная энергетика».

Задача №1

Мировое потребление энергии человечеством составляет примерно   4* 10 20 Дж в год. Если будет возможно освобождение собственной энергии вещества, сколько килограмм вещества потребуется расходовать человечеству в сутки для удовлетворения современных потребностей в энергии? Ответ 12 кг.

Решение

Выход  энергии можно вычислить по дефекту массы :E=mc2

Масса  вещества может быть найдена по выходу энергии: m=E/c2

Найдем массу вещества, необходимого для освобождения собственной энергии в количестве, достаточном для удовлетворения годовой потребности человечества: m=4,4* 103 кг.

Суточное потребление равно: 4400/365= 12 кг

Задача №2

Препарат, активность которого равна  1,7*1012 частиц в секунду, — помещен в калориметр, заполненный водой при 293 К. Сколько времени потребуется, чтобы довести до кипения 10 г воды, если известно, что данный препарат испускает -частицы энергией 5,3 МэВ, причем энергия всех -частиц полностью переходит во внутреннюю энергию? Теплоемкостью препарата, калориметра и теплообменом с окружающей средой пренебречь.

Решение.

За время t в препарате выделяется количество теплоты  Q=AEt, где А — активность препарата,  E— энергия -частицы,  — tвремя.

Изменение температуры воды определяется равенством Q=cm(t2-t1) где с — удельная теплоемкость воды, m — масса воды,  —(t2-t1) изменение температуры воды (переведем начальную температуру воды в шкалу Цельсия t1=200C конечная температура  —   температура кипения воды ).

Выделившееся количество теплоты идет на нагревание воды.

Окончательно, для времени нагревания имеем:t=cm(t2-t1)/AE=2330 c

Задача №3

 Одним из типов реакций синтеза, которые можно использовать в будущих термоядерных реакторах, является реакция слияния дейтерия и трития, при етом выделяется гелий и протон.Какая энергия  выделяется при этой реакции? Масса атома дейтерия  примерно равна 2,014 а.е.м., масса атома  трития — 3,016 а.е.м, масса атома  гелия— 4,003 а.е.м. Ответ выразите в МэВ.

Решение.

Согласно формуле А. Эйнштейна для взаимосвязи массы и энергии, уменьшение массы продуктов реакции по сравнению с исходной массой атомов до реакции говорит о выделении энергии в количестве  (здесь  — разность суммарной массы частиц до и после термоядерной реакции).

При расчёте вместо масс ядер атомов можно использовать массы атомов, которые приведены в условии задачи, поскольку массы электронов в левой и правой части уравнения реакции при вычитании сокращаются, да и вообще лежат за пределами точности приведённых данных. Таким образом, с учётом данных задачи, получаем:18,63 МэВ.

Задача №4

Одним из типов реакций синтеза, которые можно использовать в будущих термоядерных реакторах, является реакция слияния дейтерия и трития, при етом выделяется гелий и протон.Какая энергия  выделяется при этой реакции? Масса атома дейтерия  примерно равна 2,014 а.е.м., масса атома  трития — 3,016 а.е.м, масса атома  гелия— 4,003 а.е.м. Ответ выразите в МэВ.

Решение.

Согласно формуле А. Эйнштейна для взаимосвязи массы и энергии, уменьшение массы продуктов реакции по сравнению с исходной массой атомов до реакции говорит о выделении энергии в количестве  (здесь  — разность суммарной массы частиц до и после термоядерной реакции).

При расчёте вместо масс ядер атомов можно использовать массы атомов, которые приведены в условии задачи, поскольку массы электронов в левой и правой части уравнения реакции при вычитании сокращаются, да и вообще лежат за пределами точности приведённых данных. Таким образом, с учётом данных задачи, получаем:18,63 МэВ.

Задача №5

Радиоактивные источники излучения могут использоваться в космосе для обогрева оборудования космических аппаратов. Например, на советских «Луноходах» были установлены тепловыделяющие капсулы на основе полония-210, где получающиеся -частицы обладают кинетической энергией  5,3 МэВ. Сколько атомов полония должно распасться в тепловыделяющей капсуле, чтобы с её помощью можно было вскипятить стакан воды объёмом 250мл? Начальная температура воды  200С, теплоёмкостью стакана и капсулы, а также потерями теплоты можно пренебречь.

Решение.

Найдём вначале количество теплоты  необходимое для нагревания воды, оно равно 84000 Дж.

В результате распада одного ядра полония-210 выделяется количество теплоты  8,48 *10-13 Дж. Значит, в капсуле должно распасться число ядер полония, равное 1017.

5.Темы исследовательских работ.

История развития отечественной атомной энергетики.

Принцип работы атомной электростанции.

Как устроен атомный ледокол.

Атомная энергия в космосе.

Ядерная медицина

Ядерные технологии в сельском хозяйстве.

6.Рабочий план реализации проекта.

7.Прогнозируемые результаты реализации проекта.

В своей работе я ежегодно проводила уроки физики, связанные с атомной тематикой. В этом году решила собрать все мероприятия в один проект. Прогнозирую, что ученики заинтересуются этой темой, так как она охватывает самые разные моменты использования атомной энергии.

8.Оценка рисков и меры, запланированные для минимизации влияния факторов риска.

Риски: Нет интереса учеников по этой теме. Нежелание учеников в участии в исследовательской работе и в оформлении стенда и класса.

Меры: Заинтересовать учеников, приводя разные примеры использования атомной энергии. Убеждать, что атомная энергия это основной источник энергии будущего.

9. Дальнейшее развитие проекта.

В настоящее время проект завершен. Проведены уроки «Атомный урок» в некоторых классах школы. Оформлен стенд «Мирный атом». Оформлен кабинет физики по теме «Атомная энергетика».Ученики выступили с защитой исследовательских работ на школьной НПК , приняли участие на районном этапе.

Использованные ресурсы.

https://kak-eto-sdelano.ru/)

http://www.fao.org/zhc

www.rian.ru

https://ru.wikipedia.org

https://rosatom-easteurope.com

https://moluch.ru/archive/103/23636/

https://phys-ege.sdamgia.ru/