Разработка урока физики по теме «Радиоактивность. Закон радиоактивного распада»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН

ГБОУ СПО СТЕРЛИТАМАКСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ

Открытый урок

на тему: Радиоактивность. Закон радиоактивного распада

Подготовила

Преподаватель

Лукьянцева А.А.

Стерлитамак 2014

Урок по физике (2 курс)

Тема: Радиоактивность. Закон радиоактивного распада.

Цели урока

Обучающие: ознакомить обучающихся с открытием естественной радиоактивности, свойствами радиоактивного излучения, его составом; раскрыть природу радиоактивного распада и его закономерности

Развивающие: способствовать развитию познавательной активности и самостоятельности, внимания, памяти, речи

Воспитательные: способствовать формированию у обучающихся научного мировоззрения, убеждений

Тип урока: усвоение новых знаний

Форма организации учебной деятельности: фронтальная, индивидуальная

Методы обучения: словесные, наглядно-демонстрационные, объяснительно-иллюстративные, репродуктивные, проблемный, частично-поисковый

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, экран, электроскоп с пластинами, палочки из оргстекла и эбонита для электризации, фрагмент фильма «Открытие радиоактивности»

Методическое оснащение: презентация, раздаточный материал к уроку

Межпредметные связи: математика (решение показательных уравнений, график), химия (периодическая система химических элементов), история физики, биология (биологическое действие радиоактивного излучения), производственное обучение

Внутрипредметные связи: открытие рентгеновских лучей

План урока

1. Организационный момент

2. Подготовка учащихся к восприятию нового материала

3. Объяснение нового материала

4. Закрепление изученного материала

5. Подведение итогов

6. Домашнее задание

1. Преподаватель приветствует студентов, отмечает отсутствующих

2. В тетради записывается дата, сообщаются тема урока, его задачи, эпиграф

3. Преподаватель: Параграф учебника, посвященный данной теме, начинается со слов: « Открытие радиоактивности произошло благодаря счастливой случайности». Чтобы выяснить, что это была за случайность давайте сначала вспомним как были открыты рентгеновские лучи.

Студент: В конце XIX века всеобщее внимание физиков привлек газовый разряд при малом давлении. При этих условиях в газоразрядной трубке создавались потоки очень быстрых электронов. В то время их называли катодными лучами. Занявшись изучением катодных лучей, Рентген заметил, что фотопластинка вблизи разрядной трубки оказывалась засвеченной даже в том случае, если она была завернута в черную бумагу.

Ему удалось наблюдать и еще одно явление: бумажный экран, смоченный раствором платино-синеродистого бария светился, если им обертывали разрядную трубку. А когда рука Рентгена оказалась между трубкой и экраном, то на экране были видны темные тени костей всей кисти руки.

Рентген понял, что при работе разрядной трубки возникает какое-то неизвестное сильно проникающее излучение. Он также обнаружил, что новое излучение появлялось там где катодные лучи сталкивались со стеклянной трубкой. В этом месте стекло светилось зеленоватым светом.

Преподаватель: Явление подобное тому, которое мы сейчас вспомнили, изучал французский физик Анри Беккерель. Он изучал свечение веществ облученных солнечным светом. Давайте познакомимся с его исследованиями в процессе просмотра видеофрагмента.

Преподаватель: Во Франции существовала целая физическая династия Беккерелей. У представителей этого семейства отмечался традиционный интерес к явлениям холодного свечения и урановым соединениям. Это наверняка сыграло роль в том, что Анри Беккерель заинтересовался флуоресценцией разрядных трубок. Сам Беккерель считал, что не возьмись он за опыты с ураном открытие радиоактивности произошло бы позже. Думается, что если бы даже физики случайно не натолкнулись на уран, его удивительное свойство - радиоактивность-все равно было бы обнаружено в ходе систематического изучения круга вопросов, связанных с проводимостью воздуха в процессе непрерывного совершенствования использовавшихся в соответствующих измерениях электроскопов и электрометров. Ведь единственной (если не считать космического излучения) причиной разряда электроскопа является радиоактивное излучение материалов его конструкции, окружающих предметов, земли. Несомненно этот сильный и очевидный эффект так же, как повышенная степень ионизации воздуха вблизи скоплений минералов содержащих уран и торий, со временем был бы замечен.

Познакомившись с тем как, были открыты беккерелевы лучи, давайте назовем их свойства, схожие со свойствами лучей Рентгена (Ответ: действуют на фотопластинку, проходят через черную бумагу и слои металла небольшой толщины, ионизируют воздух).

Но есть между ними и различие. Какое? (Ответ: лучи Рентгена возникают при электрическом разряде, лучи Беккереля излучаются всегда, непрерывно), их излучает уран (как установил Беккерель). Но только ли уран? Этот вопрос и был поставлен Марией Склодовской - Кюри.

Поиски Марии Кюри были длительны и трудны. Они продолжались около двух лет, в течение которых было исследовано огромное количество различных солей, минералов руд. В поисках веществ, излучающих беккерелевы лучи, М.Кюри не пользовалась фотографической пластинкой. Она заряжала электроскоп и если к нему подносили радиоактивное вещество, оно ионизировало воздух и электроскоп быстро разряжался.

Долгим и упорным трудом Мария Кюри, работавшей со своим мужем Пьером Кюри, удалось обнаружить радиоактивность у тория. Два новых элемента, открытых Кюри, были названы полоний (в честь родины М.Кюри - Польши) и радий (лучистый) - так как давал излучение высокой интенсивности. Термин «радиоактивность» был предложен М.Кюри.

Давайте попробуем дать определение явлению радиоактивности.

Записывают в тетради: Радиоактивность это способность атомов самопроизвольно излучать.

Поближе познакомиться с личностью м. Склодовской-Кюри нам позволит сообщение.

Выступление студента с сообщением «Жизнь и деятельность М.Кюри».

Преподаватель: Открытие радия было великим делом. По своему значению его можно поставить в один ряд с открытием лучей Беккереля или Рентгена. Интенсивность излучения радия оказалась в миллион раз больше интенсивности излучения урана. Благодаря силе радиевого излучения удалось подметить целый ряд новых свойств радиоактивных лучей. Давайте найдем местоположение радия в периодической системе элементов. Назовите его порядковый номер. (88). К группе каких металлов он относится? (щелочноземельных)

Впоследствии было установлено, что все радиоактивные элементы с порядковым номером более 83 являются радиоактивными.

Мы с вами при просмотре видеофрагмента наблюдали, что никакие внешние воздействия не влияют на способность радиоактивных элементов излучать. Пьер и Мария Кюри, пытаясь воздействовать на радий магнитным полем, обнаружили, что луч распадается на три пучка. Одна составляющая не отклонялась, а две другие отклонялись в противоположные стороны. Это указывало на наличие у них электрических зарядов противоположных знаков. α-лучи - положительная составляющая радиоактивного излучения, β-лучи - отрицательная, а γ-лучи - нейтральная.

При исследовании отклонения β-лучей в электрических и магнитных полях было установлено (Кюри, Резерфорд), что они представляют собой пучок электронов, движущихся со скоростями, близкими к скорости света.

γ-лучи по своим свойствам очень напоминают рентгеновские лучи, но их проникающая способность гораздо выше. После обнаружения дифракции γ-лучей на кристаллах окончательно установлено, что γ-лучи это электромагнитные волны с длиной волны 10^-8-10^-11см.

Природу α-лучей выяснил Резерфорд. Это был поток положительно заряженных частиц . Он неоднократно измерял заряд α-частиц, затем методом спектрального анализа убедился в том, что α-частицы - это дважды ионизированные атомы гелия.

Какими свойствами обладает каждый из этих видов излучения мы узнаем из следующего сообщения. Выступление студента с сообщением «Свойства α,β,γ -лучей и их применение».

Преподаватель: Что же происходит с веществом при радиоактивном излучении?

В 1902г Э.Резерфорд и Ф.Содди доказали, что в результате радиоактивного распада происходит превращение атомов одного химического элемента в атомы другого химического элемента. После того, как было открыто атомное ядро, стало ясно, что именно оно претерпевает изменения при радиоактивных превращениях.

Более глубокое определение радиоактивности можно сформулировать так: радиоактивность - это самопроизвольное превращение одних ядер в другие, сопровождаемое излучением различных частиц.

Можно ли узнать ядро какого химического элемента получится если данное ядро выбрасывает α-частицу? Это можно сделать с помощью правила смещения, сформулированному Содди.

(для α-распада)

(для β-распада)

При α-распаде элемент смещается на две клетки к началу периодической системы . При β-распаде элемент смещается на одну клетку к концу периодической системы.

Резерфорд, исследуя превращения радиоактивных веществ, установил опытным путем, что их активность убывает с течением времени. У одних элементов она убывает очень быстро, у других гораздо медленнее. Этот процесс характеризуется периодом полураспада.

Период полураспада T - это время, в течение которого распадается половина наличного числа радиоактивных атомов.

Найдем математическую формулу закона радиоактивного распада.

Обозначим:

N₀ - число радиоактивных атомов в начальный момент времени (t=0)

N - число радиоактивных атомов через время t = nT

t

0

T

2T

3T

4T

N

N₀

N₀/2

N₀/2²

N₀/2³

N₀/2⁴

,

, - закон радиоактивного распада

Для - период полураспада T= 4.5 млрд., для радия период полураспада Т=1600 лет

Закон радиоактивного распада имеет статистический характер, справедлив для большого числа атомов. Он позволяет определить среднее число атомов, распадающихся за определенный интервал времени радиоактивного распада

Давайте получим графическую интерпретацию закона радиоактивного распада.

Студентом на доске строится график.

IV. Закрепление

Воспользуемся законом радиоактивного распада для решения задачи.

1. Имеется радиоактивная медь с периодом полураспада 10 мин. Какая часть первоначального количества меди останется через 1 час?

2. Какие из перечисленных свойств радиоактивных лучей вы запомнили? Запишите их в таблицы, которые имеются у вас на столах. (затем они сдаются на проверку).

задания

V. Подводятся итоги урока, выставляются оценки.

VI. Домашнее задание: §§ 99, 100, 102.

Дополнительные задания

1. В ядро какого элемента превращается после одного α-распада и двух β-распадов.