Урок физики на тему «Радиоактивность. Радиоактивные превращения» (11 класс)

Цели урока: ввести и закрепить понятия радиоактивности, альфа-, бета-, гамма-излучения и периода полураспада; изучить правило смещения и закон радиоактивного распада.

Задачи урока:

а) образовательные задачи - объяснить и закрепить новый материал, познакомить с историей открытия явления радиоактивности;

б) развивающие задачи - активизировать мыслительную деятельность учащихся на уроке, реализовать успешное овладение новым материалом, развивать речь, умение делать выводы;

в) воспитательные задачи - заинтересовать и увлечь темой урока, создать личную ситуацию успеха, вести коллективный поиск по сбору материала о радиации, создать условия для развития у школьников умения структурировать информацию.

Ход урока

Учитель:

- Ребята, предлагаю вам выполнить следующее задание. Найдите в списке слова, обозначающие явления: ион, атом, протон, электризация, нейтрон, проводник, напряжённость, электричество, диэлектрик, электроскоп, заземление, поле, оптика, линза, сопротивление, напряжение, вольтметр, амперметр, заряд, мощность, освещение, радиоактивность, магнит, генератор, телеграф, компас, намагничивание.

- Дайте определения этим явлениям. Для какого явления мы ещё не можем дать определение? Правильно, для радиоактивности.

- Ребята, тема нашего занятия – радиоактивность.

- На предыдущем уроке некоторые учащиеся получили задание – подготовить сообщения по биографиям ученых: Анри Беккереля, Пьера Кюри, Марии Склодовской-Кюри, Эрнеста Резерфорда. Ребята, как вы думаете, случайно ли именно об этих ученых сегодня должна пойти речь? Может, кто-то из вас уже что-то знает о судьбе и научных достижениях этих людей?

Дети предлагают свои варианты ответов.

- Молодцы, вы очень хорошо осведомлены! А теперь давайте послушаем материал докладчиков.

Дети рассказывают об ученых (о А.Беккереле, о М.Склодовской-Кюри, о П.Кюри)

Учитель:

- Сто лет назад, в феврале 1896г, французский физик Анри Беккерель обнаружил самопроизвольное излучение солей урана 238U, однако он не понимал природы этого излучения.

В 1898г супруги Пьер и Мария Кюри открыли новые, ранее неизвестные элементы – полоний 209Po и радий 226Ra, у которых излучение, аналогичное излучению урана, было значительно более сильным. Радий – редкий элемент; чтобы получить 1 грамм чистого радия, надо переработать не менее 5 тонн урановой руды; его радиоактивность в несколько миллионов раз выше радиоактивности урана..

- Самопроизвольное излучение некоторых химических элементов было названо по предложению П.Кюри радиоактивностью, от латинского radio «излучать». Неустойчивые ядра превращаются в устойчивые.

- Химические элементы с номера 83 являются радиоактивными, то есть самопроизвольно излучают, причем, степень излучения не зависит от того, в состав какого соединения они входят.

- Изучением природы радиоактивного излучения занимался великий физик начала 20 века Эрнест Резерфорд. Ребята, давайте прослушаем сообщение о биографии Э.Резерфорда.

- Что же представляет из себя радиоактивное излучение? Предлагаю вам самостоятельную работу с текстом: стр. 222 учебника Ф-11 Л.Э.Генденштейна и Ю.И.Дика.

- Ребята, ответьте на вопросы:

1. Что представляют собой α-лучи? (α-лучи – это поток частиц, представляющих собой ядра гелия.)

2. Что представляют собой β-лучи? (β-лучи – это поток электронов, скорость которых близка к скорости света в вакууме.)

3. Что представляет собой γ-излучение? (γ-излучение – это электромагнитное излучение, частота которого превышает частоты рентгеновского излучения.)

- Итак, в 1899 г Эрнест Резерфорд обнаружил неоднородность излучения. Исследуя излучение радия в магнитном поле, он обнаружил, что поток радиоактивного излучения имеет сложную структуру: состоит из трех самостоятельных потоков, названных α-, β- и γ-лучами. При дальнейших исследованиях оказалось, что α-лучи представляют из себя потоки ядер атомов гелия, β-лучи – потоки быстрых электронов, а γ-лучи есть электромагнитные волны с малой длиной волны.

- Но эти потоки различались еще и своими проникающими способностями.

- Превращение атомных ядер часто сопровождается испусканием α-, β-лучей. Если одним из продуктов радиоактивного превращения является ядро атома гелия, то такую реакцию называют α-распадом, если же – электрон, то β-распадом.

Эти два распада подчиняются правилам смещения, которые впервые сформулировал английский ученый Ф.Содди. Давайте посмотрим, как выглядят эти реакции.

1. При α-распаде ядро теряет положительный заряд 2e и его масса убывает на 4 а.е.м. В результате α-распада элемент смещается на две клетки к началу периодической системы Менделеева:

2. При β-распаде из ядра вылетает электрон, что увеличивает заряд ядра на 1е, масса же остается почти неизменной. В результате β-распада элемент смещается на одну клетку к концу периодической таблицы Менделеева.

- Кроме альфа- и бета-распадов радиоактивность сопровождается гамма-излучением. При этом из ядра вылетает фотон.

3. γ-излучение – не сопровождается изменением заряда; масса же ядра меняется ничтожно мало.

- Давайте попробуем решить задачи на написание ядерных реакций: №20.10; №20.12; №20.13 из сборника заданий и самостоятельных работ Л.А.Кирика, Ю.И. Дика.

- Ядра, которые возникли в результате радиоактивного распада, в свою очередь также могут быть радиоактивны. Возникает цепочка радиоактивных превращений. Ядра, связанные с этой цепочкой, образуют радиоактивный ряд или радиоактивное семейство. В природе существует три радиоактивных семейства: урана, тория и актиния. Семейство урана заканчивается свинцом. Измеряя количество свинца в урановой руде, можно определить возраст этой руды.

- Резерфорд опытным путём установил, что активность радиоактивных веществ убывает с течением времени. Для каждого радиоактивного вещества существует интервал времени, на протяжении которого активность убывает в 2 раза. Это время называется периодом полураспада Т.

- Как же выглядит закон радиоактивного распада?

- Закон радиоактивного распада установлен Ф. Содди. По формуле находят число не распавшихся атомов в любой момент времени. Пусть в начальный момент времени число радиоактивных атомов N0. По истечении периода полураспада их будет N0/2. Спустя t = nT их останется N0/2п.

- Период полураспада – основная величина, определяющая скорость радиоактивного распада. Чем меньше период полураспада, тем меньше времени живут атомы, тем быстрее происходит распад. Для разных веществ период полураспада имеет разные значения.

- Одинаково опасными являются как быстро, так и медленно распадающиеся ядра. Быстро распадающиеся ядра интенсивно излучают за малый промежуток времени, а медленно распадающиеся ядра радиоактивны на большом интервале времени. С различными уровнями радиации человечество встречается как в естественных условиях, так и в искусственно созданных обстоятельствах..

- Радиоактивность имеет как отрицательное, так и положительное значение для всего живого на планете Земля. Ребята, давайте посмотрим маленький кинофрагмент о значении радиации для жизни.

- И в заключение нашего урока давайте решим задачу на нахождение периода полураспада.

Домашнее задание:

§98, 100 вопросы