Открытый урок по физике на тему Радиоактивные превращения (11 класс)

Урок по теме

« Радиоактивные превращения». (11 класс).

Цель данного урока - изучить фундаментальные экспериментальные данные, чтобы в элементарном виде разъяснить основные принципы использования ядерной энергии. Этим определяется и характер решаемых задач по физике атомного ядра в средней школе, в основном они носят качественный характер.

Урок включает семь основных этапов:

Этап 1. Актуализация знаний.

Этап 2. Постановка проблемы.

Этап 3. Объяснение новой темы.

Этап 4. Закрепление.

Этап 5. Самостоятельная работа.

Этап 6. Решение задач повышенной сложности.

Этап 7. Обобщение полученных знаний; постановка проблемы к следующему уроку.

Этап 1. Актуализация знаний.

На доске находится таблица со схемой опыта позволившего обнаружить сложный состав радиоактивного излучения.

Ученикам предлагаются следующие вопросы и задания:

1. Дать определение явления радиоактивности.

2. История открытия этого явления в 1896 году Анри Беккерелем. Открытие новых радиоактивных элементов Пьером и Марией Кюри. (Дарижапова О.)

3. Установление неоднородности излучения по его отклонению в магнитном поле (с использованием таблицы). Характеристика каждого вида излучения.(Балданов Ц., Евсеева Н.)

4. Свойства радиоактивных излучений.( Попов Н., Карпова Г.)

Этап 2. Постановка проблемы.

Что происходит с веществом при радиоактивном излучении?

Ответить на этот вопрос в начале 20 века было очень непросто. Уже в самом начале исследований радиоактивности обнаружилось много странного и необычного.

1.Постоянство излучения. (Завязочникова С. Прочитать в учебнике)

На протяжении суток , месяцев и лет интенсивность излучения заметно не менялась. На него не оказывали никакого влияния такие обычные воздействия, как нагревание или увеличение давления. Химические реакции, в которые вступали радиоактивные вещества, также не влияли на интенсивность излучения.

2.Радиоактивность сопровождается выделением энергии. ( Дарижапова О.)

Пьер Кюри поместил ампулу с хлоридом радия в калориметр. В нем поглощались α-,β-,γ-лучи, и за счет их энергии нагревался калориметр. Кюри определил, что 1 г радия выделяет за 1 час около 582 Дж энергии. И такая энергия выделяется на протяжении ряда лет.

Откуда же берется энергия, на выделение которой не оказывают никакого влияния все известные воздействия?

Учащимся предлагается в течение урока найти ответ на вопрос « Откуда берется энергия при радиоактивных превращениях?»

Этап 3. Объяснение новой темы.

Для ответа на вопрос « Откуда берётся энергия?»

Мы с вами поработаем с учебником. Откройте учебник, читаем на с. 296 со слов откуда берётся энергия….

Выводы учащихся: а) атомы радиоактивного вещества подвержены спонтанному распаду.

б) в результате спонтанного распада образуется совершенно новое вещество, полностью отличное от первоначального.

в) спонтанный распад сопровождается огромной энергией.

После того как было открыто атомное ядро, Э. Резерфорд выдвинул предположение, что превращения претерпевают сами ядра.

Итак, радиоактивность - это самопроизвольное превращение одних ядер в другие, сопровождающееся выбросом энергии и различных частиц.

ЦОР - альфа распад, бета распад

В 1913 году К. Фаянс в Германии и независимо от него Ф.Содди и А.Рассел в Англии сформулировали так называемые правила смещения для α- и β-распада.

Сегодня мы с вами попытаемся самостоятельно на месте этих учёных сделать научные открытия. (К доске выйдет Балданов Цырен)

Итак, материнское ядро претерпевает изменения в результате альфа распада, образуется дочернее ядро и выброс энергии.

Реакцию бета распада распишет нам Коля Попов.

Согласно этим правилам испускание β -частицы ведет к увеличению порядкового номера элемента в таблице Д.И.Менделеева на единицу, а испускание α-частицы - к его уменьшению на две единицы.

Далее учащимся вводятся уравнения α- и β- распадов в общем виде, с разъяснением условных обозначений и акцентированием на тот факт , что правила смещения являются следствиями двух законов сохранения, выполняющихся при радиоактивных распадах, -сохранения электрического заряда и массового числа: сумма зарядов ( а также массовых чисел) продуктов распада равна заряду (массовому числу) исходного ядра .

Этап 4. Закрепление полученных знаний при решении задач.

Перед уроком каждому учащемуся выдаётся карточка с распечатанным ходом урока и карточка для выполнения самостоятельной работы. Таблица химических элементов Д.И.Менделеева.

Рассматриваются задания № 1, 2, 3. Трое учеников у доски выполняют эти задания с последующими комментариями. При выполнении заданий показывается краткая запись нескольких α- и β- распадов.

Этап 5. Выполнение самостоятельной работы.

Учащиеся выполняют самостоятельную работу на предложенной распечатке с записью условия. Двое учеников проводят эту работу на закрытой части доски. После проводится быстрая проверка выполненных заданий. Учащиеся сдают выполненные работы.

-Возвратимся к вопросу, поставленному в начале урока: откуда берется энергия при радиоактивных превращениях? Учащиеся либо самостоятельно или с помощью учителя находят ответ на этот вопрос.

Этап 6. Решение задач повышенной сложности.

Рассматриваются задачи № 4, 5, 6 из распечатки урока.

Задача № 4. Схематическую запись проводит учитель, а решение ученики.

Задача № 5. Ход решения объясняет учитель с последующей записью.

Задача № 6. Эта задача аналогична № 5, её решение проводят ученики.

Этап 7. Обобщение полученных знаний; постановка проблемы к следующему уроку.

Получившееся в результате радиоактивного распада дочернее ядро, как правило само является радиоактивным. Его дочернее ядро, уже « внучатое» по отношению к исходному , также может быть радиоактивным, и т.д. Так возникает цепочка радиоактивных превращений, и ядра, связанные этой цепочкой, образуют радиоактивный ряд, или радиоактивное семейство. Члены радиоактивных рядов являются радиоактивными изотопами элементов, стоящих в соответствующих клетках периодической системы.

Естественно-радиоактивные ядра образуют три радиоактивных семейства , называемых по родоначальнику семейства: семейство урана-238, семейство тория-232 и семейство актиния-235. Существуют, кроме того, еще одно радиоактивное семейство, полученное искусственным путем и начинающееся от трансуранового элемента нептуния-237. Переход от одного члена каждого из естественно - радиоактивных семейств к другому осуществляется цепочкой α- и β- распадов и заканчивается на устойчивых ядрах изотопов свинца. Семейство тория заканчивается на ядре свица-208, семейство урана- на свинце-206, семейство актиния - на свинце-207. Семейство нептуния заканчивается на ядре висмута-209. Радиоактивные распады с течением времени уменьшают число нераспавшихся материнских ядер. На следующем уроке мы выведем закон по которому происходит убыль числа распадающихся ядер и выясним как используется явление радиоактивности для измерения времени в геологии и археологии.

Далее учащимся сообщается домашнее задание с указанием параграфа учебника и письменного задания в распечатке.

Распечатка №1.

Задания к уроку по теме « Радиоактивные превращения».

1. Решите задачи.

1. В какое ядро превращается торий-234 при трех последовательных α-распадах?

2. Какое ядро образуется из радиоактивного изотопа сурьмы-133 после четырех β-распадов?

3. Какое ядро образуется из радиоактивного лития -8 после одного α-распада и одного β-распада?

2. Выполните самостоятельную работу.

3. Решите задачи.

4. В периодической таблице рядом расположены три элемента X ,Y, S. Радиоактивный изотоп элемента X превращается в элемент Y, а тот , в свою очередь, - в элемент S. Последний превращается в изотоп исходного элемента X. Какими процессами обусловлены переходы X→Y, Y→S, S→X?

5.Ядро нептуния -237 после α- и β- распадов превращается в ядро висмута-209. Какое число α- и β- распадов происходит при этом? Запишите реакции распадов.

6. Сколько α- и β-распадов испытает ядро урана-238, чтобы превратиться в ядро свинца-206? Запишите реакции распадов.

Домашнее задание.

1.В результате какого р/а распада плутоний- 239 превращается в уран -235?

2.В результате какого р/а распада натрий-22 превращается в магний-22?

3.Написать реакции α-распада урана -238, радия-226 и β-распада свинца-209.

4.Изотоп радия-226 превратился в изотоп свинца-206. Сколько α- и β-распадов при этом произошло?

5. Изотоп урана-238 превратился в изотоп урана-234. Сколько α- и β-распадов при этом произошло?

Распечатка № 2.

Самостоятельная работа по теме « Радиоактивные превращения».

Напишите реакции следующих распадов:

1. α-распад урана-238.

2. β-распад свица-209.

3. α- распад, а затем два β-распада изотопа полония-214.

4. 6 α-распадов, а затем 4 β-распада изотопа тория-232.