§ § 69-70
VIII. Подведение итогов… Рефлексия. (Сегодня я узнал…• Было интересно…• Было трудно…• Я понял, что…• Я научился…• Меня удивило… • Мне захотелось
Урок№59(_______)
Состав атомного ядра. Массовое число. Зарядовое число.
Задачи
Обучающая: определение понятия состав атомного ядра
Развивающая: расширить естественнонаучную систему взглядов на процессы, происходящие в природе, развитие зрительной памяти, внимания, смысловой памяти, умений анализировать, сравнивать, обобщать,.
Воспитательная: развитие речи учащихся, наблюдательности, зрительного восприятия, самостоятельности в выдвижении гипотезы и формулирования выводов, воспитание коммуникативной культуры, умения оценивать себя и своих товарищей
Демонстрация: презентация, виртуальные опыты
Цель урока: организация продуктивной деятельности для достижения учащимися следующих результатов:
План урока
Этапы урока
|
Время
|
Примечание
|
I.Организационный момент
|
2м
|
Приветствует учащихся, отмечает отсутствующих, ставит учебные задачи
|
II. Проверка домашнего задания
|
10м
|
Организует фронтальный опрос
|
III.Подготовка к активной учебной деятельности
|
2м
|
Знакомит с принципами организации урока, организовывает выполнение заданий
|
IV.Сообщение нового материала
|
15м
|
Организует изучение основных положений нового учебного материала, который должен быть освоен учащимися
|
V.Закрепление изученного материала
|
10м
|
Организует контроль за степенью усвоения учащимися нового учебного материала;
|
VI. Подведение итогов
|
4м
|
Организует совместное обсуждение в выборе нужных ответов. Выставляет оценки.
|
VII.Домашнее задание
|
2м
|
Разъясняет критерии успешного выполнения домашнего задания.
|
I.Организационный момент
II.Проверка домашнего задания: . 1.Открытие протона 2.Открытие нейтрона 3.Состав атомного ядра 4.массовое число 5. Зарядное число
III. Подготовка к активной учебной деятельности (мотивирование (стимулирования) учебной активности учащихся(практическое применение знаний)-кроссворд
IV.Сообщение нового материала- презентация Открытие нейтрона дало толчок к пониманию того, как устроены ядра атомов. В том же 1932 г., когда был открыт нейтрон, советским физиком Дмитрием Дмитриевичем Иваненко и немецким физиком Вернером Гейзенбергом была предложена протонно-нейтронная модель строения ядер, справедливость которой была впоследствии подтверждена экспериментально. Протоны и нейтроны называются нуклонами (от латинского nucleus — ядро). Используя этот термин, можно сказать, что атомные ядра состоят из нуклонов.
Общее число нуклонов в ядре называется массовым числом и обозначается буквой А. Массовое число ставится вверху перед буквенным обозначением химического элемента. Так, например, для азота  массовое число А = 14, для железа A = 56, для урана A = 235. Понятно, что массовое число А (т. е. общее число нуклонов в ядре) численно равно массе ядра т, выраженной в атомных единицах массы и округленной до целых чисел (поскольку масса каждого нуклона примерно равна 1 а. е. м.). Например, для азота А = 14, т = 14 а. е. м., для железа А = 56, т = 56 а. е. м. и т. д. Число протонов в ядре называется зарядовым числом и обозначается буквой Z. Например, для азота Z =7, для железа Z = 26, для урана Z = 92 и т. д. Как видно из приведенных примеров, зарядовое число ставится внизу перед буквенным обозначением элемента. Заряд каждого протона равен элементарному электрическому заряду. Поэтому зарядовое число Z (т. е. число протонов в ядре) численно равно заряду ядра, выраженному в элементарных электрических зарядах. Для каждого химического элемента зарядовое число равно атомному (порядковому) номеру в таблице Д. И. Менделеева. Ядро любого химического элемента в общем виде обозначается так: (под X подразумевается символ химического элемента). Число нейтронов в ядре обычно обозначают буквой N (не путайте с химическим символом азота). Поскольку массовое число А представляет собой общее число протонов и нейтронов в ядре, то можно записать: А = Z + N. На основе протонно-нейтронной модели строения атомных ядер было дано объяснение интересным экспериментальным фактам, открытым в первые два десятилетия XX в. Так, в ходе изучения свойств радиоактивных элементов было обнаружено, что у одного и того же химического элемента встречаются атомы с различными по массе ядрами. Одинаковый заряд ядер свидетельствует о том, что они имеют один и тот же порядковый номер в таблице Д. И. Менделеева, т. е. занимают в таблице одну и ту же клетку, одно и то же место. Отсюда и произошло название всех разновидностей одного химического элемента: изотопы (от греческих слов isos — одинаковый и topos — место). Изотопы — это разновидности данного химического элемента, различающиеся по массе атомных ядер. Благодаря созданию протонно-нейтронной модели ядра (т. е. примерно через два десятилетия после открытия изотопов), удалось объяснить, почему атомные ядра с одним и тем же зарядом обладают разными массами. Очевидно, ядра атомов изотопов содержат одинаковое число протонов, но различное число нейтронов. Так, например, существует три изотопа водорода: (протий), (дейтерий) и (тритий). Ядро изотопа вообще не имеет нейтронов — оно представляет собой один протон. В состав ядра дейтерия входят две частицы: протон и нейтрон. Ядро трития состоит из трех частиц: одного протона и двух нейтронов.
IV. Выполнить упражнение 53
1. Сколько нуклонов в ядре атома бериллия? Сколько в нем протонов? нейтронов? 2. Для атома калия определите: а) зарядовое число; б) число протонов; в) заряд ядра (в элементарных электрических зарядах); г) число электронов; д) порядковый номер в таблице Д. И. Менделеева; е) массовое число ядра; ж) число нуклонов; з) число нейтронов; и) массу ядра (в а. е. м. с точностью до целых чисел). 3. Определите с помощью таблицы Д. И. Менделеева, атом какого химического элемента имеет: а) 3 протона в ядре; б) 9 электронов. 4. При α-распаде исходное ядро, излучая α-частицу , превращается в ядро атома другого химического элемента. Например, На сколько клеток и в какую сторону (к началу или к концу таблицы Д. И. Менделеева) смещен образовавшийся элемент по отношению к исходному? Перепишите в тетрадь данное ниже правило смещения для α-распада, заполнив пропуски: при α-распаде одного химического элемента образуется другой элемент, который расположен в таблице Д. И. Менделеева на ... клетки ближе к ее .... чем исходный. 5. При β-распаде исходного ядра один из входящих в это ядро нейтронов превращается в протон, электрон и антинейтрино (частицу, легко проходящую сквозь земной шар и, возможно, не имеющую массы). Электрон и антинейтрино вылетают из ядра, а протон остается в ядре, увеличивая его заряд на единицу. Например, Перепишите данное ниже правило смещения для β-распада, заполнив пропуски нужными словами: при β-распаде одного химического элемента образуется другой элемент, который расположен в таблице Д. И. Менделеева на ... клетку ближе к ... таблицы, чем исходный
V.Закрепление изученного материала 1. Расскажите об опыте, проведенном Резерфордом в 1919 г. 2. О чем говорит фотография треков частиц в камере Вильсона (рис. 172)? 3. Как иначе называется и каким символом обозначается ядро атома водорода? Каковы его масса и заряд? 4. Какое предположение (относительно состава ядер) позволяли сделать результаты опытов по взаимодействию α-частиц с ядрами атомов различных элементов? 5. К какому противоречию приводит предположение о том, что ядра атомов состоят только из протонов? Поясните это на примере. 6. Кем впервые было высказано предположение о существовании электрически нейтральной частицы с массой, приблизительно равной массе протона? 7. Кто и когда первым доказал, что бериллиевое излучение представляет собой поток нейтронов? 8. Как было доказано отсутствие у нейтронов электрического заряда? Как была оценена их масса? 9. Как обозначается нейтрон, какова его масса по сравнению с массой протона? 10. Как называются протоны и нейтроны вместе? 11. Что называется массовым числом и какой буквой оно обозначается? 12. Что можно сказать о числовом значении массы атома (в а. е. м.) и его массовом числе? 13. Как называется и какой буквой обозначается число протонов в ядре? 14. Что можно сказать о зарядовом числе, заряде ядра (выраженном в элементарных электрических зарядах) и порядковом номере в таблице Д. И. Менделеева для любого химического элемента? 15. Как в общем виде принято обозначать ядро любого химического элемента? 16. Какой буквой обозначают число нейтронов в ядре? 17. Какой формулой связаны между собой массовое число, зарядовое число и число нейтронов в ядре? 18. Как с точки зрения протонно-нейтронной модели ядра объясняется существование ядер с одинаковыми зарядами и различными массами?
VII. Домашнее задание: §§ 69-71
VIII. Подведение итогов. Рефлексия.
(Сегодня я узнал…• Было интересно…• Было трудно…• Я понял, что…• Я научился…• Меня удивило… • Мне захотелось
Урок№60(_______)
Ядерные силы. Энергия связи. Дефект масс.
Задачи
Обучающая: Дать понятие о ядерных силах и энергии связи.
Развивающая: расширить естественнонаучную систему взглядов на процессы, происходящие в природе, развитие зрительной памяти, внимания, смысловой памяти, умений анализировать, сравнивать, обобщать,.
Воспитательная: развитие речи учащихся, наблюдательности, зрительного восприятия, самостоятельности в выдвижении гипотезы и формулирования выводов, воспитание коммуникативной культуры, умения оценивать себя и своих товарищей
Демонстрация: презентация, виртуальные опыты
Цель урока: организация продуктивной деятельности для достижения учащимися следующих результатов:
Личностных:
Способствовать саморазвитию и самообразованию учащихся на основе мотивации к обучению и познанию.
Формировать целостную картину мира.
Формировать осознанное, уважительное и доброжелательное отношение к другому человеку, его мнению.
Метапредметных:
Организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с учителем и сверстниками.
Создавать, применять и преобразовывать знаково-символические средства для решения задач.
Самостоятельно планировать пути достижения целей, осознано выбирать эффективные способы решения задач.
Предметных:
Понимать смысл понятия Ядерные силы.
Уметь описывать и объяснять физические явления на основе Энергия связи.
Делать выводы на основе теоретических данных.
Решать задачи на применение Энергия связи.
Использовать приобретенные знания в повседневной деятельности
Планируемые результаты обучения:
-понимать смысл физического понятия Ядерные силы.
-уметь объяснять Энергия связи.
-объяснять физические явления на основе знаний о энергии связи.
- использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни
Личностные УУД: внутренняя позиция, мотивация.
Познавательные УУД: физическая модель поясняющая Энергию связи.; выдвижение гипотезы объясняющей существование Ядерных сил, и их обоснование.
Коммуникативные УУД: сотрудничество, вербальные и невербальные способы коммуникации
Регулятивные УУД: постановка учебной цели, задачи.
Общеучебные умения, навыки и способы деятельности
Познавательная деятельность:
• использование для познания окружающего мира различных естественнонаучных методов:
• формирование умений различать факты, гипотезы, причины, следствия, доказательства, законы, теории;
• овладение адекватными способами решения теоретических и экспериментальных задач;
Информационно-коммуникативная деятельность:
• владение монологической и диалогической речью, развитие способности понимать точку зрения собеседника и признавать право на иное мнение;
• использование для решения познавательных и коммуникативных задач различных источников информации.
Рефлексивная деятельность:
• владение навыками контроля и оценки своей деятельности,
• организация учебной деятельности: постановка цели, планирование, определение оптимального соотношения цели и средств.
Тип урока: урок изучения нового материала и формирования знаний, умений, навыков, возможности их применения на практике.
Формы работы учащихся: индивидуальная, фронтальная, работа в паре.
План урока
Этапы урока
|
Время
|
Примечание
|
I.Организационный момент
|
2м
|
Приветствует учащихся, отмечает отсутствующих, ставит учебные задачи
|
II. Проверка домашнего задания
|
10м
|
Организует фронтальный опрос
|
III.Подготовка к активной учебной деятельности
|
2м
|
Знакомит с принципами организации урока, организовывает выполнение заданий
|
IV.Сообщение нового материала
|
15м
|
Организует изучение основных положений нового учебного материала, который должен быть освоен учащимися
|
V.Закрепление изученного материала
|
10м
|
Организует контроль за степенью усвоения учащимися нового учебного материала;
|
VI. Подведение итогов
|
4м
|
Организует совместное обсуждение в выборе нужных ответов. Выставляет оценки.
|
VII.Домашнее задание
|
2м
|
Разъясняет критерии успешного выполнения домашнего задания.
|
I.Организационный момент
II.Проверка домашнего задания
III. Подготовка к активной учебной деятельности
IV.Сообщение нового материала
V.Закрепление изученного материала 
VII. Домашнее задание § 72-73
VIII. Подведение итогов. Рефлексия.
(Сегодня я узнал…• Было интересно…• Было трудно…• Я понял, что…• Я научился…• Меня удивило… • Мне захотелось
Урок№61(_________)
Деление ядер урана. Цепная реакция.Л.Р.№8 «Изучение деления ядер урана по фотографии»
И твердит Природы голос:
В вашей власти, в вашей власти,
Чтобы все не раскололось
На бессмысленные части!
Л.Н.Мартынов
Цель урока: ознакомить учащихся с процессом деления атомных ядер урана, механизмом протекания цепной реакции.
Задачи:
образовательные:
изучить механизм деления ядер урана-235; ввести понятие критической массы; определить факторы, определяющие протекание цепной реакции.
воспитательные:
подвести учащихся к пониманию значимости научных открытий и той опасности, которая может исходить от научных достижений при бездумном, неграмотном или безнравственном отношении с ними.
развивающие:
развитие логического мышления; развитие монологической и диалогической речи; развитие у учащихся мыслительных операций: анализа, сравнения, обучения. Формирование представления о целостности картины мира
Тип урока: урок усвоения новых знаний.
Компетенции, на формирование которых направлен урок:
ценностно-смысловые - способность видеть и понимать окружающий мир,
общекультурные - освоение учеником научной картины мира,
учебно-познавательные - умение отличать факты от домыслов,
Коммуникативные - навыки работы в группе, владение различными социальными ролями в коллективе,
компетенции личностного самосовершенствования- культуры мышления и поведения
Ход урока:
Середина 20 века определяется акселерацией науки:
фантастическим ускорением, внедрением научных
достижений в производство и в нашу жизнь. Всё это
заставляет нас задуматься – что же даст нам наука завтра?
Облегчить все тяготы существования человека – вот
основная цель подлинно прогрессивной науки. Сделать
человечество более счастливым – ни одного, не двух, а
именно человечества. И это очень важно, потому что, как известно, наука может выступить и против человека. Атомный взрыв в японских городах – Хиросима и Нагасаки трагический тому пример.Итак, 1945 год, август. Вторая мировая война идет к своему завершению.
6 августа в 1:45 американский бомбардировщик B-29
взлетел с острова Тиниан, находившегося примерно в 6 часах лета от Хиросимы.
Хиросима после атомного взрыва.
Чья там бродит тень незримо,
От беды ослепла?
Это плачет Хиросима
В облаках из пепла.
Чей там голос в жарком мраке
Слышен иступлённый?
Это плачет Нагасаки
На земле сожженной
В этом плаче и рыданье
Никакой нет фальши,
Мир весь замер в ожиданье –
Кто заплачет дальше?
Количество погибших от непосредственного воздействия
взрыва составило от 70 до 80 тысяч человек. К концу 1945 года, в связи с действием радиоактивного заражения общее количество погибших составило от 90 до 166 тысяч человек. По истечении 5 лет, общее количество погибших достигло 200 000 человек.
В 2:47 9 августа американский бомбардировщик B-29, нёсший на борту атомную бомбу прибыл к Нагасаки. Взрыв произошёл в 11:02 местного времени. Количество погибших к концу 1945 года составило от 60 до80 тысяч человек. По истечении 5 лет, общее количествопогибших, могло достичь или даже превысить 140 000 человек.
Такова история, печальная и предостерегающая
Каждый человек – не есть остров,каждый человек – это часть большого континента.
И никогда не спрашивай, по ком звонит колокол.Он звонит по тебе...
А теперь попробуем рассмотреть предысторию создания атомной бомбы, и выяснить каким образом выделяется такая огромная энергия за очень короткое время.
Для начала вспомним некоторые понятия, определения и явления, которые необходимы для изучения этого вопроса.
Итак, начинаем рассказ о предыстории вопроса. Мы с вами недавно узнали, что некоторых химические элементы при радиоактивном распаде превращаются в другие химические элементы. А как вы думаете, что будет, если в ядро атома некоторого химического элемента направить какую-нибудь частицу, ну, например, нейтрон в ядро урана?
В 1939 году немецкими учеными Отто Ганом и Фрицем Штрассманом было открыто деление ядер урана. Они установили, что при бомбардировке урана нейтронами возникают элементы средней части периодической системы – радиоактивные изотопы бария (Z = 56), криптона (Z = 36) и др.
. Нейтрон, попадая в ядро урана, поглощается им. Ядро возбуждается и начинает деформироваться подобно жидкой капле.
Ядро приходит в состояние возбуждения и начинает деформироваться и ядро разрывается на 2 части?
Под действием электростатических сил отталкивания ядро разрывается на две части, которые разлетаются в разные стороны и излучают при этом 2-3 нейтрона.
Оно растягивается до тех пор, пока электрические силы отталкивания не начнут преобладать над ядерными. Ядро разрывается на два осколка, выбрасывая при этом два или три нейтрона. Такова технология деления ядра урана. Осколки разлетаются с очень большой скоростью.
Получается, что часть внутренней энергии ядра переходит в кинетическую энергию разлетающихся осколков и частиц. Осколки попадают в окружающую среду и тормозятся в ней.
Чтобы не нарушать закон сохранения энергии, мы должны сказать, что произойдет с кинетической энергией?
– Кинетическая энергия осколков преобразуется во внутреннюю энергию среды. Да, среда нагревается.
– Реакция деления ядер урана идет с выделением энергии в окружающую среду.
Уран встречается в природе в виде двух изотопов:  U (99,3 %) и  U (0,7 %). При этом реакция деления U наиболее интенсивно идет на медленных нейтронах, в то время как ядра U просто поглощают нейтрон, и деление не происходит. Поэтому основной интерес представляет реакция деления ядра U.. Две типичные реакции деления этого ядра имеют вид:
Обратим внимание, что энергия, выделяющаяся при делении ядер урана огромна. Например, при полном делении всех ядер, содержащихся в 1 кг урана, выделяется такая же энергия, как и при сгорании 3000 т угля. При том эта энергия может выделиться мгновенно.
Выяснили, что произойдет с осколками, а как поведут себя нейтроны?
При делении ядра урана-235, которое вызвано столкновением с нейтроном, освобождается 2 или 3 нейтрона. При благоприятных условиях эти нейтроны могут попасть в другие ядра урана и вызвать их деление. На этом этапе появятся уже от 4 до 9 нейтронов, способных вызвать новые распады ядер урана и т. д. Такой лавинообразный процесс называется цепной реакцией. (Запись в тетрадь: Цепна́я я́дерная реа́кция — последовательность ядерных реакций, каждая из которых вызывается частицей, появившейся как продукт реакции на предыдущем шаге последовательности). Мы видим, что общее число свободных нейтронов в куске урана лавинообразно увеличивается со временем. К чему это может привести? – К взрыву. -
– Возрастает число делений ядер и, соответственно энергия, выделяющаяся в единицу времени.
Но ведь, возможен и другой вариант, при котором число свободных нейтронов уменьшается со временем, они просто улетят,покинув уран. В этом случае что произойдет с цепной реакцией? – Прекратится.
Можно ли использовать в мирных целях энергию подобных реакций?
– Нет.
А как должна протекать реакция?
– Реакция должна протекать так, чтобы число нейтронов со временем оставалось постоянным.
Как же добиться того, чтобы число нейтронов все время оставалось постоянным?
Для решения этой проблемы нужно знать, какие факторы влияют на увеличение и на уменьшение общего числа свободны нейтронов в куске урана, в котором протекает цепная реакция.
Одним из таких факторов является масса урана.
Дело в том, что не каждый нейтрон, излученный при делении ядра, вызывает деление других ядер. Если масса (и соответственно размеры) куска урана слишком мала, то многие нейтроны вылетят за его пределы, не успев встретить на своем пути ядро, вызвать его деление и породить, таким образом, новое поколение нейтронов, необходимых для продолжения реакции. В этом случае цепная реакция прекратится.
Для осуществления цепной реакции необходимо, чтобы так называемый коэффициент размножения нейтронов был больше единицы. Другими словами, в каждом последующем поколении нейтронов должно быть больше, чем в предыдущем. Коэффициент размножения определяется не только числом нейтронов, образующихся в каждом элементарном акте, но и условиями, в которых протекает реакция – часть нейтронов может поглощаться другими ядрами или выходить из зоны реакции.
Нейтроны, освободившиеся при делении ядер урана-235, способны вызвать деление лишь ядер этого же урана, на долю которого в природном уране приходится всего лишь 0,7 %. Такая концентрация оказывается недостаточной для начала цепной реакции. Изотоп U также может поглощать нейтроны, но при этом не возникает цепной реакции.
(Запись в тетрадь: Коэффициент размножения нейтронов k — отношение числа нейтронов последующего поколения к числу в предшествующем поколении во всём объеме размножающей нейтроны среды)
Цепная реакция в уране с повышенным содержанием урана-235 может развиваться только тогда, когда масса урана превосходит так называемую критическую массу. В небольших кусках урана большинство нейтронов, не попав ни в одно ядро, вылетают наружу. Для чистого урана-235 критическая масса составляет около 50 кг.
(Запись в тетрадь: Критическая масса — минимальное количество делящегося вещества, необходимое для начала самоподдерживающейся цепной реакции деления).
Критическую массу урана можно во много раз уменьшить, если использовать так называемые замедлители нейтронов. Дело в том, что нейтроны, рождающиеся при распаде ядер урана, имеют слишком большие скорости, а вероятность захвата медленных нейтронов ядрами урана-235 в сотни раз больше, чем быстрых. Наилучшим замедлителем нейтронов является тяжелая вода  H2O.
Применение замедлителей нейтронов и специальной оболочки из бериллия, которая отражает нейтроны, позволяет снизить критическую массу до 250 г (0,25 кг).
А в атомных бомбах, как раз, цепная неуправляемая ядерная реакция возникает при быстром соединении двух кусков урана-235, каждый из которых имеет массу несколько ниже критической.
На этом мы закончим предысторию создания атомной бомбы. Атомная бомба – это страшное оружие.
Природа на Земле распорядилась так, что возник человек разумный. Только хватило бы человеку разума, чтобы все свои творения пустить во благо, а не во вред человечеству.
По этому поводу очень хорошо сказал российский физик и общественный деятель Сахаров Андрей Дмитриевич
Да, пора эйфории безвозвратно ушла.
На науке лежит преступленье,
Но к ученым, повинным в создании зла,
Постепенно приходит прозренье.
Домашнее задание: § 74-75
III Изучение и отработка нового материала Фронтальная лабораторная работа по физике № 8
|
