Тема: Изучение деления ядра атома урана по фотографии треков
Цели: применить закон сохранения импульса для объяснения движения двух ядер, образовавшихся при делении ядра атома урана
Приборы и материалы: фотография треков заряженных частиц, образовавшихся при делении ядра атома урана.
На данной фотографии вы видите треки двух осколков, образовавшихся при делении ядра атома урана, захватившего нейтрон. Ядро урана находилось в точке g, указанной стрелочкой.
По трекам видно, что осколки ядра урана разлетелись в противоположных направлениях (излом левого трека объясняется столкновением осколка с ядром одного из атомов фотоэмульсии, в которой он двигался)
Задание:
Пользуясь законом сохранения импульса, объясните, почему осколки, образовавшиеся при делении ядра атома урана, разлетелись в противоположных направлениях ___________________________________________________________________________________________________________________
Известно, что осколки ядра урана представляют собой ядра двух разных химических элементов (например, бария, ксенона и др.) из середины таблицы Д.И. Менделеева.
Одна из возможных реакций деления урана может быть записана в символическом виде следующим образом: 92U + 0n → 56 Ba + z X + 2 · 0n, где символом z X обозначено ядро атома одного из химических элементов.
Пользуясь законом сохранения заряда и таблицей Д.И. Менделеева, определите, что это за элемент
Выводы:
_________________________________________________
Урок№62(_______)
Ядерный реактор. Преобразование внутренней энергии атомных ядер в электрическую энергию
Цель урока: выявить преимущества и недостатки использования энергии атома.
Задачи:
Научить анализировать информацию с последующей её обработкой путем восприятия и самостоятельного анализа фактов;
Развивать навыки самостоятельности, творческую активность детей, коммуникативные качества личности;
Воспитывать чувство сострадания, бережливости, представив материал о биологическом действии радиации;
Воспитывать чувство гражданской ответственности за свое будущее, за будущее своей малой родины, своей страны.
Оборудование: мультимедиапроектор, ПК, презентация.
Методы обучения: беседа, рассказ, иллюстрация.
Тип урока: урок-беседа.
Ход урока:
Учитель: Человечество живет в едином, взаимосвязанном мире, и наиболее серьезные энергетические, экологические и социально-экономические проблемы приобретают глобальный масштаб. Уже стали привычными такие достижения науки и техники, как средства мобильной связи, высокоскоростной транспорт, освоение космического пространства и морских глубин. Это требует огромных затрат энергии. Поэтому одной из проблем, стоящих перед человечеством, является проблема источников энергии. Сегодня реальный вклад в энергоснабжение вносит атомная энергетика. Немного предыстории развития учения об атомном ядре.
1.Впервые о сложном строении атома заговорил француз Анри Беккерель, наблюдая явление самопроизвольного испускания химическими элементами невиданных доселе лучей.
2. Благодаря исследованиям его земляков, супругов Кюри, а также известного физика Резерфорда этот факт оказался неоспоримым.
3. Кроме того, когда выяснилось, что и ядра атомов имеют непростое строение, обнаружились новые виды сил, действующие между нуклонами в ядре. Чтобы разорвать связь между протонами и нейтронами, необходимо затратить определенную энергию. Ее, согласно формуле Эйнштейна, назвали энергией связи.
4.Именно это количество энергии выделяется в процессе ядерной реакции, одну из которых наблюдали немецкие ученые Отто Ган и Фриц Штрассман.
5. Экономистами подсчитано, что при полном делении 1 г урана выделяется 57,6 х 1010 Дж энергии. Чтобы покрыть расходы радиоактивного топлива, понадобиться сжечь почти 30 т каменного угля или 2,5 т нефти, привычного топлива для ТЭС.
6. До 1940 г многие учёные считали, что ядерная физика представляет чисто научный интерес, не имея при этом никакого практического применения. Так, в 1937 г. Резерфорд утверждал, что получение ядерной энергии в более значительных количествах, достаточных для использования, никогда не будут возможны.
7. Однако уже в 1942 г в США под руководством Энрико Ферми был построен первый ядерный реактор. Первый европейский реактор был создан в 1946г. в Советском Союзе под руководством Игоря Васильевича Курчатова.
8. В 1954г. в нашей стране (в г. Обнинск) была введена в действие первая в мире атомная станция, мощностью всего в 5000 кВт.
9.Современные АЭС имеют в сотни раз большую мощность.
10. 17 сентября 1959 года в свой первый рейс вышел первый в мире атомный ледокол «Ленин», построенный на Ленинградском Адмиралтейском заводе
Если говорить об использовании атомной энергии, то, прежде всего, надо говорить о мирном использовании энергии атомного ядра.
Мы сегодня на уроке попытаемся взвесить «за» и «против» применения атомной энергии. Прежде всего, поговорим о том, для чего надо развивать атомную энергетику.
Одной из важнейших проблем, стоящих перед человечеством, является проблема источников энергии. Потребление энергии растёт столь быстро, что известные в настоящее время запасы топлива окажутся исчерпанными в сравнительно короткое время.
Проблему «энергетического голода» не решает использование возобновляемых источников энергии рек, ветра, солнца, морских волн, глубинного тепла Земли: нефть, газ, уголь. Они могут обеспечить в лучшем случае только 5-10% наших потребностей. В связи с этим возникла необходимость в середине 20 века поиска новых видов энергии. Мы с вами живём в постоянно развивающемся мире. Ещё 20-30 лет назад о таком чуде, как компьютер, сотовый телефон, исследование подводных глубин Арктики, скоростных поездах и др. – можно было только мечтать. Теперь все это окружает нас повседневно и кажется таким же обыденным как смена дня и ночи. Но для того, чтобы всё это работало нужно много энергии. Поэтому перед учёными и встала задача поиска новых видов энергии. И таким видом и стала энергия атомного ядра.
Сейчас мы с вами поговорим о преобразовании внутренней энергии атомных ядер в электрическую энергию, т.е. рассмотрим принцип работы ядерного реактора
Ядерный реактор – это устройство, предназначенное для осуществления управляемой ядерной реакции.
Управление ядерной реакции заключается в регулировании скорости размножения свободных нейтронов в уране, чтобы их число оставалось неизменным. При этом цепная реакция будет продолжаться столько времени, сколько это необходимо, не прекращаясь и не приобретая взрывного характера.
Рассмотрим устройство и принцип действия реактора, в котором в качестве делящегося вещества (его называют также ядерным топливом или горючим) используется в основном U-235. В природном уране этого изотопа недостаточно для протекания цепной реакции (всего 0,7%), поэтому природный уран обогащают, т.е. увеличивают процентное содержание в нём урана – 235 (до 5%).
Реактор, работающий на этом изотопе урана, называется реактором на медленных нейтронах. Специальные графитовые стержни поглощают быстрые нейтроны. С их помощью можно управлять ходом реакции.
После того, как стержни будут подняты, начнется ядерная реакция. Температура T1 внутри реактора возрастет до 300 °С, и вода вскоре начнет кипеть. Реактор начнёт вырабатывать электрический ток.
Задвинув стержни обратно, можно приостановить цепную реакцию.
«Преимущества и недостатки АЭС по сравнению с другими».
ПЛЮС
|
МИНУС
|
ИНТЕРЕСНО
|
- Экономия органического топлива.
- Малые массы горючего.
- Получение большой мощности с одного реактора.
- Невысокая себестоимость энергии.
- Отсутствие потребности в атмосферном воздухе.
- Экологическая чистота (при правильной их эксплуатации).
|
- Опасность окружающих АЭС территорий.
- Особенности ремонта.
- Сложность ликвидации ядерного энергетического объекта.
- Высокая квалификация и ответственность кадров.
- Доступность для терроризма и шантажа с катастрофическими последствиями.
- Необходимость захоронения радиоактивных отходов.
|
- Возможная мутация животных, растений и человека при малых дозах облучения.
- Уменьшение парникового эффекта.
- Жизнь животных и растений на территориях вокруг АЭС.
- Как радиоактивные отходы повлияют на все живое на планете в будущем.
- Использование портативных атомных реакторов для различных видов транспорта, в том числе спутников Земли.
|
Учитель: Несмотря на опасности, связанные с радиоактивным излучением, а также потенциальной возможностью взрыва, ядерная энергетика развивается во всем мире и является одним из самых перспективных на сегодняшний день направлений энергетики. В структуре топливно-энергетического баланса (ТЭБ) и электроэнергетики мира преобладают, соответственно, нефть (40%) и уголь (38%). В мировом ТЭБ газ (22%) занимает третье место после угля (25%), а в структуре электроэнергетики газ (16%) находится на предпоследнем месте, опережая только нефть (9%) и уступая всем остальным видам энергоносителей, включая атомную энергетику (17%).
Учитель: о биологическом действии радиации расскажет ------------------------------------------------------------
Учитель: Очередная гдовщина трагедии, случившаяся на Чернобыльской АЭС, заставляет нас задуматься о том, что человеческий фактор может сыграть решающую роль в развитии цивилизации. Взрыв четвёртого реактора на Чернобыльской АЭС показал, что риск разрушения активной зоны реактора из-за ошибок персонала и просчётов в конструкции реакторов остаётся реальностью, поэтому принимаются строжайшие меры для снижения этого риска.
Учитель: Подведём итоги нашего урока. Как вы думаете, нужна ли нам атомная энергетика? Объединитесь в группы и сделайте вывод в виде рисунков, тезисов, призыва.
А может нам отказаться от постройки новых электростанций: тепловых, атомных, а заняться проблемой энергосбережения. Подсчитано, что в России до 40% вырабатываемой энергии теряется на пути к потребителю или в результате расточительного использования. Это означает, что мы добываем и сжигаем почти в 2 раза больше угля, нефти и газа, чем это необходимо в действительности. Я думаю, что вывод из нашего урока не может быть однозначным. Есть как положительные моменты использования АЭС, так и отрицательные.
IV Закрепление
Домашнее задание: § 76
Урок№63(______)
Биологическое действие радиации. Закон радиоактивного распада. Л.Р. № 9 «Измерение естественного радиационного фона дозиметром.»
Цель: рассмотреть вопрос о последствиях катастроф на АЭС для жизни и здоровья человека и планеты в целом.
Образовательные задачи урока:
Продолжить формирование знаний о видах радиоактивных излучений и их свойствах;
Продолжить формирование правильного понимания механизма реакции деления тяжелых ядер;
Рассмотреть вопрос об экологических проблемах использования атомной энергии.
Развивающие задачи урока:
установить взаимосвязь теории и практики;
дальнейшее развитие умений и навыков анализировать информацию и делать выводы;
поддерживать интерес к данной теме и предмету при показе видеофрагментов .
Воспитательные задачи урока:
воспитание чувства коммуникабельности, доброжелательности и умения слушать друг друга.
Приобретаемые учащимися навыки: сравнивать, анализировать, обобщать и делать выводы, объяснять физические явления, решать задачи, развивать устную речь.
Технические и программные средства обучения: персональный компьютер, мультимедийный проектор, программа презентаций Microsoft Power Point, презентация «Биологическое действие радиоактивных излучений», видеофрагменты «Калининская атомная станция», «Фукусима - 1», «Зона отчуждения Припять»(выход в Интернет).
Ход урока:
Организационный момент.
Постановка вопроса.
Крылатые слова Френсиса Бэкона «Знание – сила» в настоящее время приобрели устрашающее значение. Наука свидетельствует, что через 50-100 лет на Земле иссякнут запасы нефти и газа, а еще через несколько столетий – запасы угля, чтобы решить эту проблему мы получаем и используем энергию атомного ядра. Но вот тут- то человечество столкнулось с глобальной проблемой: при нынешних темпах загрязнения наша планета в скором будущем станет непригодной для жизни. Так вот сегодня мы с вами и поговорим об отрицательном воздействии радиоактивных излучений на человека и окружающую среду.
I. Постановка основной учебной проблемы урока
II Фронтальный опрос Актуализация знаний
Вопросы учителя
|
Примерные ответы учеников
|
Строение атома по Резерфорду
|
В центре атома находится положительно заряженное ядро, вокруг которого вращаются отрицательные электроны
|
Почему это строение называется планетарной моделью атома?
|
Строение атома подобно строению звездной системы.
|
Из каких частиц состоит ядро атома?
|
Из протонов и нейтронов (из нуклонов)
|
Какой из этих частиц имеет заряд, и какой?
|
Протон. Положительный.
|
Как электрически взаимодействуют друг с другом протоны в ядре?
|
Так как они заряжены одноименными зарядами, поэтому протоны электрически отталкиваются. (Одноименные заряды отталкиваются)
|
Тогда какие же силы удерживают нуклоны в ядре?
|
Ядерные силы притяжения. Они действуют между нуклонами и в сотни раз сильнее электрических сил отталкивания.
|
Что такое радиоактивность?
|
Самопроизвольное излучение веществом α-, β-, γ-частиц…
|
Что собой представляют α-, β-частицы?
|
α-частица - , β-частица -е
|
Химический элемент в общем виде записывается так: X. Что обозначают и что показывают Z и N.
|
Число нейтронов обозначают буквой N. Z показывает число протонов в ядре, также число электронов в атоме, также порядковый номер в таблицк Менделеева
|
Запищите уравнение α-, β-распада.
|
X = Y +
X = Y + е
|
Протактиний Ра α радиоактивен. Определить, какой элемент получится после этого распада.
|
Ра = + Ас (актиний)
|
В какой элемент превращается U после двух β-распадов и одного α-распада?
|
U = U + 2е +
|
Что такое дефект масс?
|
Разность между массой нуклонов и массой ядра.
|
Что такое энергия связи?
|
Минимальная энергия, которую необходимо затратить для полного расщепления ядра на отдельные нуклоны
E = Δmc2
|
Что такое энергетический выход ядерной реакции?
|
Q = (M1– M2)c2 = Δmc2 , где M1 – массы исходных продуктов, M2 – массы конечных продуктов реакции
|
III.Объяснение нового материала
IV Лабораторная работа
Фронтальная лабораторная работа по физике № 9
|