» Открытый урок по физике в 9 классе «Повторение основных вопросов ядерной физики и решение задач»

Май 2017
Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
« Май		Сен »
1	2	3	4	5	6	7
8	9	10	11	12	13	14
15	16	17	18	19	20	21
22	23	24	25	26	27	28
29	30	31

Цель урока: Актуализация знаний. Обобщить, систематизировать и углубить знания учащихся, расширить их кругозор.

Задачи:
образовательные: применение ранее полученных знаний на практике;
воспитательные: способствовать развитию любознательности, формировать умение излагать свою точку зрения; формирование положительных мотивов обучения;
развивающие: развитие логического мышления, развитие у учащихся мыслительных операций: анализа, сравнения, обучения, повышение познавательного интереса.

Тип урока: комбинированный урок, урок повторения и закрепления изученного материала, решение задач.
Программное обеспечение: таблица Менделеева, учебник, рабочая тетрадь, доска, справочный материал и предлагаемый учителем дополнительный материал.
Опережающее задание: используя дополнительную литературу, подготовить короткие сообщения, предложенные учителем.

ХОД УРОКА.

Организационный момент.

Учитель. Здравствуйте! Ребята, у нас сегодня присутствуют гости, и я желаю вам качественной и эффективной работы! Эпиграфом к сегодняшнему уроку послужат слова:

«Блажен, кто явственно узрел
Хотя бы скорлупу природы».

Всего две строчки из стихотворения Гёте, а какой глубокий в них смысл!

Действительно, у природы много тайн и загадок, раскрывает она их неохотно, поэтому каждая очередная разгадка – важный шаг человечества на путь к познанию мира.

Сообщение учащимся о целях и ходе урока. Вы знаете, что, не зная теоретических вопросов, нельзя решить ни одну задачу. Поэтому в ходе урока, вы будете не только решать задачи, но и отвечать на вопросы. Таким образом, будет осуществлено повторение изученного материала.

Учащаяся читает стихотворение: Валерий Брюсов. Мир атома.

Быть может, эти электроны-
Миры, где пять материков,
Искусства, знанья, войны, троны
И память сорока веков!
Еще, быть может, каждый атом-
Вселенная, где сто планет;
Там все, что здесь, в объеме сжатом,
Но также то, чего здесь нет.
Их меры малы, но все та же
Их бесконечность, как и здесь

Там скорбь и страсть, как здесь, и даже
Там та же мировая спесь.
Их мудрецы, свой мир бескрайний
Поставив центром бытия,
Спешат проникнуть в искры тайны
И умствуют, как нынче я;
А в миг, когда из разрушенья
Творятся токи новых сил,
Кричат, в мечтах самовнушенья,
Что бог свой светоч загасил!

Вот таким образом ещё в 1922 году поэт-лирик Валерий Яковлевич Брюсов сопоставил взаимодействие частиц в атоме с взаимоотношением людей в обществе.

Повторим состав атома:

Строение атома? Что такое ядро атома? Перечислите частицы, из которых состоит ядро атома.
Что показывает массовое число, зарядное число элемента?
Что такое изотопы? Примеры.

Задания: Определить состав атома и атомного ядра.

Кюрий(Cm)– 247 (Z – 96, N – 151);
Уран(U)-235, 238, (Z – 92, N – 143), (Z – 92, N – 146);
Неон(Ne) – 20, 21 и 22, (Z – 10, N – 10), (Z – 10, N – 11), (Z – 10, N – 12);
Натрий(Na)– 23, (Z – 11, N – 12);
Серебро(Ag)– 107, (Z – 47, N – 60);
Радий(Ra)– 226, (Z – 88, N – 138);
Менделевий(Md)- 257, (Z – 101, N – 156);
Свинец(Pb)-207, (Z – 82, N – 125);
Германий(Ge) – 73. (Z – 32, N – 41);

При работе мы пользовались?…Да, периодической системой Менделеева.

Учащийся: Д.И.Менделеев. Автор фундаментальных исследований по химии, химической технологии, физике, метрологии, воздухоплаванию, метеорологии, сельскому хозяйству, экономике, народному просвещению и др., тесно связанных с потребностями развития производительных сил России.

Заложил основы теории растворов, предложил промышленный способ фракционного разделения нефти, изобрел вид бездымного пороха, пропагандировал использование минеральных удобрений, орошение засушливых земель. Один из инициаторов создания Русского химического общества.

Учащаяся читает стихотворение: Степан Щипачев. «Читая Менделеева»

Другого ничего в природе нет
ни здесь, ни там, в космических глубинах:
все — от песчинок малых до планет —
из элементов состоит единых.

Как формула, как график трудовой
строй Менделеевской системы строгой.
Вокруг тебя творится мир живой,
входи в него, вдыхай, руками трогай.

Вопросы повторения:

Что такое естественная радиоактивность? Какие радиоактивные излучения вы знаете?
Что представляют собой: α- частица, протон, β- излучение?
Назовите приёмники для регистрации радиоактивных частиц.
Кем и каким образом был открыт нейтрон ( Чедвик — в 1932 г.; бомбардировка атомов Ве α-частицами:
${^9_4 Be} + {^4_2 \alpha} \rightarrow {^{12}_6 C} + {^1_0 n}$

)
Кем и каким образом был открыт протон (Резерфорд – в 1919 г.;
бомбардировка атомов азота α-частицами. Это первое ядро, подвергшееся первому искусственному превращению:

${^{14}_7 N} + {^4_2 He} \rightarrow {^{17}_8 O} + {^1_1 H}$
Правило смещения — α-распад. Альфа-распад. При альфа-распаде ядро испускает одну a-частицу, и из одного химического элемента образуется другой, расположенный на две клетки левее в периодической системе Менделеева:
${^A_Z X} \rightarrow {^{A-4}_{Z-2} Y} + {^4_2 He}$
Правило смещения – β-распад. Бета-распад. При бета-распаде испускается один электрон, и из одного химического элемента образуется другой, расположенный на клетку правее:
${^A_Z X} \rightarrow {^A_{Z+1} Y} + {^0_{-1} e} + {\bar{\nu} _e }$
Что такое межмолекулярные силы?
Что такое ядерные силы? Между какими частицами действуют ядерные силы? Чем ядерные силы отличаются от кулоновских?
Почему ядро не рассыпается на нуклоны, ведь протоны отталкиваются друг от друга? (Между нуклонами действуют ядерные силы, которые в сотни раз больше кулоновских)

А теперь подведём итоги:
Ядро состоит из протонов и нейтронов. Нуклоны удерживаются в ядре ядерными силами.

Решение задач на правило смещения.

1) Протактиний ${^{231}_{91} Y}$ α- радиоактивен. Определить, какой элемент получится после этого распада.

${^{231}_{91} Y} \rightarrow {^4_2 He} + {^{227}_{89} Ac}$

2) В какой элемент превращается ${^{239}_{92} U}$ после двух β-распадов и одного α-распада?

${^{239}_{92} U} \rightarrow {^{235}_{92} U} + 2*{^0_{-1} e} + {^4_2 He}$

3). Какой изотоп образуется из урана-238 после трёх α -распадов, и двух β -распадов?

Физкультминутка (зарядка для глаз).
1.Быстро поморгать, закрыть глаза и посидеть спокойно, медленно считая до 5. Крепко зажмурить глаза (считать до 3, открыть их и посмотреть вдаль (считать до 5).
2.Вытянуть правую руку вперед. Следить глазами, не поворачивая головы, за медленными движениями указательного пальца вытянутой руки влево и вправо, вверх и вниз. Посмотреть на указательный палец вытянутой руки на счет 1 — 4, потом перенести взор вдаль на счет 1 — 6.
3.В среднем темпе проделать 3 — 4 круговых движений глазами в правую сторону, столько же в левую сторону. Расслабив глазные мышцы, посмотреть вдаль на счет 1 — 6.

Учащаяся: Борис Пастернак

Во всем мне хочется дойти
До самой сути.
В работе, в поисках пути,
В сердечной смуте.

До сущности протекших дней,
До их причины,
До оснований, до корней,
До сердцевины.

Вопрос повторения:Что называют ядерными реакциями? (Ядерными реакциями называют изменения атомных ядер при взаимодействии их с элементарными частицами или друг с другом. Первая ядерная реакция на быстрых протонах была осуществлена в 1932 г. Удалось расщепить литий на две α- частицы).

Задачи.

1). При бомбардировке нейтронами атома азота-14 испускается протон. В ядро какого изотопа превращается ядро азота? Написать реакцию.

2). Ядро изотопа магния-25 подвергается бомбардировке протонами. Ядро какого элемента при этом образуется, если реакция сопровождается излучением α — частицы?

3). При бомбардировке α-частицами алюминия образуется новое ядро и нейтрон. Записать ядерную реакцию и определить ядро, какого элемента при этом образуется.

Учащийся. ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Ядерные реакции обычно происходят при бомбардировке тяжелых атомных ядер более легкими ядрами или частицами. Ядерные реакции используются для изучения строения и свойств атомных ядер, получения ядерной энергии и радиоактивных изотопов.
Самая большая в мире пузырьковая камера стоимостью 7 млн $ была построена в октябре 1973 г. в Уэстоне, штат Иллинойс, США. Она имеет 4,57 м в диаметре, вмещает 33 тыс. л жидкого водорода при температуре –247°C и снабжена сверхпроводящим магнитом.
Ядерно-физические методы успешно использовались в криминалистике, позволяют исследовать вещества массой менее 1*10^-10 грамма, например, для идентификации людей по крохотным остаткам волос.
Естественная радиоактивность мужчин и женщин различна из-за разного содержания в их организме изотопа калия.
Трансурановые элементы – это химические элементы с атомным номером больше 93. Из-за относительно высокой скорости их радиоактивного распада они в заметных количествах не сохранились в земной коре.

Учащийся. Слова великого физика А. Эйнштейна:

…Мы хотим не только знать, как устроена природа (и как происходят природные явления), но и по возможности достичь цели, может быть, утопической и дерзкой на вид, — узнать, почему природа является именно такой, а не другой.

Вопросы повторения:

1). Что называют дефектом массы? (Масс покоя ядра M всегда меньше суммы масс покоя слагающих его протонов и нейтронов: Mя<Zmр+Nmn. Т.е существует дефект масс:

$\Delta M = (Z \cdot m_p + N \cdot m_n) - M_я$

2). Что называют энергией связи атомного ядра? (Это минимальная энергия, необходимая для полного расщепления атомного ядра. Исходя из закона сохранения энергии, такая же по величине энергия выделяется при образовании ядра из нуклонов.)

3). Удельная энергия связи? (Энергия, приходящаяся на один нуклон,

$E_{yd}= \frac{E_{yd} }{A}$

, где

А – число нуклонов в ядре. Физический смысл Е: удельная энергия связи характеризует степень связанности нуклонов в ядре. Чем больше Е, тем прочнее ядро.

4). Записать формулу для расчета энергии связи. (Согласно формуле А.Эйнштейна (1905 год), энергия связи равна Е = Мс², где М — дефект масс: М = (Z× m+N× m_n) — М_я). Энергия связи атомных ядер очень велика.

Учащийся. Альберт Эйнштейн величайший из ученых, работы которого определили развитие всей современной физики. Величие сделанного Эйнштейном в науке трудно пересказать. Сейчас нет практически ни одной ветви современной физики, где, так или иначе, не присутствовали бы фундаментальные понятия квантовой механики или теории относительности. Но, пожалуй, еще важнее уверенность, которую своими трудами вселил в ученых Эйнштейн, что природа познаваема и ее законы красивы. Стремление к этой красоте и составляло смысл жизни великого ученого.

Как сказал Чарльз Перси Сноу – английский писатель, физик, государственный деятель: “Если бы не существовало Эйнштейна, физика XX века была бы иной. Этого нельзя сказать ни об одном другом учёном… Он занял в общественной жизни такое положение, какое вряд ли займёт в будущем другой учёный. Никто, собственно, не знает, почему, но он вошел в общественное сознание всего мира, став живым символом науки и властителем дум двадцатого века»… Сам Эйнштейн говорил: “Забота о человеке и его судьбе должна быть основной целью в науке. Никогда не забывайте об этом среди ваших чертежей и уравнений”. Позднее он также сказал: “Ценна только та жизнь, которая прожита для людей”…«Эйнштейн был самым благородным человеком, какого мы когда-либо встречали”.

Учащийся. ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Дефект массы — фундаментальное понятие, которое дает жизнь звездам.
Именно энергия связи “отвечает” за устойчивость планетных систем, молекул, атомов и их ядер.
…причины неудач алхимиков в попытках превратить один химический элемент в другой, т.е. преобразовать ядра атомов, кроются в том, что энергия связи в ядрах (в расчете на одну частицу) примерно в миллион раз (!) превышает химическую энергию связи атомов между собой.
Значение дефекта масс и энергии связи играет огромную роль в жизни и науке.

Сообщение учителя: Существует только два принципиально различных способа высвобождения внутриядерной энергии:

Слияние очень лёгких ядер (синтез), термоядерная реакция.Пример: реакция соединения ядер дейтерия и трития в ядро гелия:

$t + d = {^4_2 He} + {^1_0 n}$

Деление ядер тяжёлых элементов (элементов конца периодической системы):

${^{235}_{92} U} \rightarrow {^{94}_{36} Kr} + {^{139}_{56} Ba} + 3*{^1_0 n}$

Сообщение учителя: Реакция идёт с выделением энергии, т. к. энергия покоя конечных частиц меньше, чем начальных. Реакция синтеза ядер в энергетическом отношении более выгодна, чем реакция деления тяжёлых ядер. Осуществить термоядерную реакцию сложно, т.к. необходима очень высокая температура. Первые неуправляемые термоядерные реакции осуществлены при взрыве водородной бомбы почти одновременно в СССР и США. Взрыв водородной и атомных бомб сопровождается высокой температурой, ударной волной и мощным радиоактивным излучением.

Так, при образовании 4 г гелия выделяется столько энергии, сколько выделяется при полном сгорании 2 т каменного угля.

(Но эти реакции протекают при очень высоких температурах: более 3000 градусов. Причина: для слияния ядер необходимо, чтобы они сблизились на расстояние около 10^-12 для попадания в сферу действия ядерных сил. Но этому сближению препятствует кулоновское отталкивание ядер. А отталкивание может быть преодолено за счёт большой кинетической энергии теплового движения. Для того чтобы разогнать ядра до необходимой скорости и требуется очень высокая температура).

Ученик. Владимир Маяковский.

Послушайте!
Ведь, если звезды зажигают —
значит — это кому-нибудь нужно?
Значит — кто-то хочет, чтобы они были?

Учащийся. Энергия излучения Солнца и других звёзд имеет термоядерное происхождение.

В 1939 году американский физик Бете выдвинул гипотезу, согласно которой одним из источников звёздной энергии является синтез гелия из водорода, входящих в состав звёзд и Солнца. По современным представлениям на ранней стадии развития звезда состоит из водорода. Наше Солнце тоже состоит из водорода и 10% гелия, а на другие более тяжёлые элементы приходится около 2% массы Солнца.

История существования любой звезды – это борьба между силой гравитации, стремящейся её неограниченно сжать, и силой газового давления, стремящейся её распылить, рассеять в окружающем пространстве. При сжатии звезды недра её нагревались до чудовищной температуры – приблизительно до 15 000 000 К, при которой возможен был ядерный синтез. Эти реакции сопровождаются выделением энергии, обеспечивающей излучение света звёздами на протяжении миллиардов лет.

На Солнце и звёздах силы тяготения не позволяют раскалённой плазме расшириться, и термоядерные реакции протекают в центральной зоне на неизменном уровне в течение миллионов лет. Но запасы водорода уменьшаются, поэтому дальнейшая судьба звезды определяется величиной её массы.

Итоги урока. Учитель. Ваше мнение об уроке. Можно закончить фразой:

Сегодня я узнал (а), понял (а), удивился (ась):______________________________

Понравились ответы… Оценки за урок… Домашнее задание.

Вы на уроке показали свои знания и умения. Но “То, что мы знаем – ограничено, а то, чего не знаем – бесконечно”. Пьер Симон Лаплас.

Поэтому наш поход за знаниями продолжится на последующих уроках.

(Сообщается тема следующего урока. Выставляются оценки).

Спасибо всем за урок. Желаю дальнейших успехов.

Свежие записи

ПОИСК

Открытый урок по физике в 9 классе «Повторение основных вопросов ядерной физики и решение задач»

ХОД УРОКА.

Обсуждения закрыты для данной страницы