МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА теоретического занятия по дисциплине ОДП.010 ФИЗИКА Тема: «Модели строения атомного ядра. Ядерные силы. Радиоактивность. Правила смещения. Закон радиоактивного распада».

ГАПОУ

«Оренбургский областной медицинский колледж»

УТВЕРЖДАЮ

Зам.директора по УР ГАПОУ «ООМК»

______________Л.И.Шухман

«______»_____________20__г.

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

теоретического занятия

по дисциплине ОДП.010 ФИЗИКА

Тема: «Модели строения атомного ядра. Ядерные силы. Радиоактивность. Правила смещения. Закон радиоактивного распада».

для специальности 31.02.02 Акушерское дело

на базе основного общего образования (база 9 классов)

Оренбург 2018 г.

РассмотренА и одобренА

на заседании

общеобразовательной ПЦК

Протокол №_3__

« 29 » марта 2018г.

Председатель ПЦК

_________________ Лапина Н.В.

Согласовано:

_____________________Ерёмина Г.М.

начальник методического отдела ГАПОУ «ООМК»

Методическая разработка занятия «Модели строения атомного ядра. Ядерные силы. Радиоактивность. Правила смещения. Закон радиоактивного распада» соответствует Федеральному компоненту государственного образовательного стандарта среднего (полного) общего образования, утвержденного Приказом Минобразования России от 05.03.2004 года №1089 (ред. от 23.06.2015 года), профильный уровень среднего профессионального образования.

Методическая разработка посвящена раскрытию вопросов:

- модель строения атомного ядра;

- изотопы;

- ядерные силы и их основные свойства;

- радиоактивность;

- виды радиоактивных излучений;

- закон радиоактивного распада;

-воздействие радиации на живые организмы и организм человека;

- меры защиты от радиоактивного излучения.

Содержит дидактическое обеспечение: презентацию по теме «Модели строения атомного ядра. Ядерные силы. Радиоактивность. Правила смещения. Закон радиоактивного распада», опорный конспект для студентов, тестированные задания для взаимопроверки.

Рассматриваются задачи на применение правила смещения для α, β-распадов, γ-излучения, закона радиоактивного распада, расчета периода полураспада.

Так как эта тема уже изучалась в 9-ом классе, то акцент сделан на протонно-нейтронную модель строения атомного ядра, на характеристику ядерных сил, три вида β-распада.

Данная разработка предназначена для преподавателей физики образовательных учреждений СПО подготавливающих специалистов по специальности: 33.02.01 «Фармация», 31.02.02 «Акушерское дело», 34.02.01 «Сестринское дело» (на базе основного общего образования).

Автор: преподаватель физики ГАПОУ «ООМК» Кириллова С.Б.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 4

Учебно-методическая карта 6

План –конспект занятия 11

Заключение 23

Список используемой литературы и Интернет-источников 24

Приложения 25

• Приложение 1

• Приложение 2

• Приложение 3

• Приложение 4

ВВЕДЕНИЕ

«… Быть может, каждый атом – Вселенная, где сто планет.
Там все, что здесь, в объеме сжатом,  

Но также то, чего здесь нет».

В.Брюсов

Актуальность данной темы состоит в том, что какую бы систему тел мы ни рас­сматривали, будь то Солнечная система, Земля или бабочка, моллюск или пылинка все они состоят из атомов, природа и свойства которых определяют все химические и физические явления.

Знание строения атома позволяет объяснить закономерности изменения свойств элементов, понять, почему атомы образуют молекулы, благодаря чему протекают химические реакции, физические процессы внутри всех тел.

Будущим медицинским работникам будет полезно узнать, что знание строения атомного ядра, процессов, которые протекают внутри этих мельчайших кирпичиков всех тел на Земле, имеют огромное значение в профессиональной деятельности: например, лечение с помощью радиоактивных изотопов раковых заболеваний щитовидной железы, лучевая терапия и т.д.

Важно уметь правильно оценивать пользу и вред от радиации, четко понимая, что такое «лучистая энергия», как она влияет на живой организм.

Влияние радиации на окружающую среду и человека по-прежнему остаётся актуальной, в связи с последними событиями в Японии и Чернобыле. Излучения радиоактивных веществ оказывают очень сильное воздействие на все живые организмы. Даже сравнительно слабое излучение, которое при полном поглощении повышает температуру тела лишь на 0,001⁰С, нарушает жизнедеятельность клеток. 

Основные цели занятия:

-раскрыть значимость идеи протонно-нейтронного строения атомного ядра в современной физике;

- раскрыть роль закона радиоактивного распада;

- дать понятие изотопов, стабильных и нестабильных ядер, радиоактивности, периода полураспада;

-систематизировать знания в области физики атома и атомного ядра, ядерной физики, показать их значимость в науке и повседневной жизни, научить решать практические задачи с использованием формул.

Цель можно будет считать достигнутой, если в конце занятия у студентов сформируется представление о радиоактивности, будет освоен навык решения задач на применение правила смещения, закона радиоактивного распада и установлена связь с другими физическими величинами.

Главная идея, которая лежит в основе методической разработки, – дать возможность студентам самостоятельно изучить учебную, научную литературу и интернет-источники по данной теме, узнать много интересных фактов и наблюдений всего человечества из истории развития атомной и ядерной физики, заметить неразрывную связь физики со многими науками, расширить свой кругозор.

Предложенная тематика сообщений предусматривает самостоятельный поиск студентами информации о связи изучаемой темы с медициной, химией, биологией, анатомией и генетикой, математикой и историей.

Занятие строится таким образом, что постоянно прослеживается связь с ранее изученным материалом и акцентируется внимание на важность данной темы в курсе физики, а также обращается внимание на то, что новые знания будут полезны на последующих занятиях.

Предложенная тема занятия позволяет поддержать интерес студентов к предмету и реализовать некоторые воспитательные цели, такие, как умение работать в команде, взаимопомощь, чувство ответственности, проявление активности и мобильности на занятии.

Для того чтобы методическая разработка была реализована в практике образования, достаточно пробудить интерес студентов к теме, организовать их самостоятельную частично-поисковую работу на подготовительном этапе и оказать им консультативную помощь.

Для проведения занятия необходимо наличие ТСО (ПК и экрана), видеофильмов научного содержания по изучаемой теме, презентации.

Преподавателю стоит предусмотреть некоторые риски в проведении занятия, т.к. часть изучаемого материала зависит от подготовки выступлений студентов и тема может быть раскрыта не полностью. Поэтому будет лучше, если студенты заранее предоставят свои работы преподавателю и внесут необходимые коррективы.

Учебно-методическая карта

Тема: «Модели строения атомного ядра. Ядерные силы. Радиоактивность. Правила смещения. Закон радиоактивного распада»

Тип занятия: комбинированное занятие.

Форма проведения: теоретическое занятие.

Продолжительность: 90минут.

Цели занятия:

образовательная:

• добиться прочного усвоения системы знаний основных понятий и законов по изучаемой теме;

• раскрыть значимость идеи протонно-нейтронного строения атомного ядра в современной физике, раскрыть роль закона радиоактивного распада;

• сформировать представления: о явлении радиоактивности, о физической природе и свойствах α-, β-, γ-излучений;

• дать понятие изотопов, стабильных и нестабильных ядер, радиоактивности, периода полураспада;

• углубить знания обучающихся о структуре атома;

• продолжить работу с обучающимися по развитию навыков научного познания мира, устанавливать закономерности и зависимости.

В результате изучения материала на данном уроке студент должен
знать/понимать: 

• смысл физических величин: энергия фотона, масса фотона, импульс фотона, энергия связи ядра, период полураспада, активность радиоактивного элемента, скорость света;

• смысл понятий: квант, фотон, атом, атомное ядро, радиоактивность, ионизирующее излучение, элементарная частица, изотоп, пион, нейтрон, протон;

• смысл физических законов, принципов и постулатов (формулировка, границы применимости): закон связи массы и энергии, постулаты Бора, закон радиоактивного распада; основные положения изучаемых физических теорий и их роль в формировании научного мировоззрения; планетарную модель строения атома, постулаты Бора; особенности ядерных сил; правила смещения для различных видов радиоактивного распада, закон радиоактивного распада, физический смысл периода полураспада;

• последствия действия радиоактивных излучений на живые организмы, меры защиты;

• вклад российских и зарубежных ученых, оказавших наибольшее влияние на развитие квантовой и ядерной физики;
  уметь: 

• определять: характер физического процесса по графику, таблице, формуле;

• описывать и объяснять результаты наблюдений и экспериментов: излучение и поглощение света атомом, радиоактивность;

• применять закон радиоактивного распада при решении задач;

• записывать уравнения различных видов радиоактивного распада;

• определять массовое число, число протонов и нейтронов в ядре любого химического элемента.

• приводить примеры практического применения физических знаний: квантовой физики в создании ядерной энергетики, лазеров; различных видов радиоактивных излучений в медицине;

• воспринимать и на основе полученных знаний самостоятельно оценивать информацию, содержащуюся в сообщениях СМИ, научно-популярных статьях; использовать новые информационные технологии для поиска, обработки и предъявления информации по физике в компьютерных базах данных и сетях (сети Интернета);

• использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для:

• обеспечения безопасности жизнедеятельности в процессе использования транспортных средств, бытовых электроприборов, средств радио- и телекоммуникационной связи и т.д.;

• анализа и оценки влияния на организм человека и другие организмы загрязнения окружающей среды;

• рационального природопользования и защиты окружающей среды;

• определения собственной позиции по отношению к экологическим проблемам и поведению в природной среде;

• приобретения практического опыта деятельности, предшествующей профессиональной, в основе которой лежит данный учебный предмет;

воспитательная:

• соблюдать дисциплину;

• воспитывать умение применять полученные знания при выполнении самостоятельных заданий и последующего формулирования вывода;

• воспитывать чувство патриотизма через изучение работ русских ученых ядерной и квантовой физики;

развивающая:

• расширить кругозор студентов путем осуществления межпредметных связей;

• расширить представления обучающихся о физической картине мира;

• развить навыки работы с таблицами;

• способствовать развитию любознательности;

• сформировать умение анализировать, делать выводы, сравнивать, обобщать факты, применять ранее полученные знания для объяснения наблюдаемых явлений;

• развивать умение правильно использовать физическую терминологию во время фронтальной устной работы;

• систематизировать знания в области физики атома и атомного ядра, ядерной физики, показать их значимость в науке и повседневной жизни, научить решать практические задачи с использованием формул;

методическая:

• создать условия, побуждающие самообразовательную активность студентов;

• стимулировать познавательную и творческую активность;

• усилить мотивацию обучающихся с помощью различных методов обучения: словесного, наглядного и современных технических средств, для создания условий усвоения материала.

Педагогические технологии:

• технология опережающего обучения;

• технология погружения в тему учебного занятия;

• ИКТ.

Методы обучения:

• словесный;

• наглядный;

• объяснительно-иллюстративный;

• эвристический;

• проблемный;

• аналитический.

Формы организации контроля:

• самоконтроль;

• взаимоконтроль.

Формы организации учебной деятельности: коллективная, малыми группами, индивидуальная.

Межпредметные связи:

• ОДБ.04 Математика

• ОДБ.06 История

• ОДП.011 Химия

• ОДП.012 Биология

• ОП.02 Анатомия и физиология человека.

Внутрипредметные связи:

• строение атомного ядра по Н.Бору, теории Томсона и Резерфорда;

• действие магнитного поля на подвижные заряженные частицы, сила Лоренца;

• силы в природе, закон Кулона, закон Всемирного тяготения.

Оборудование:

• ПК, экран;

• классная доска, мел.

Оснащение:

дидактическое:

• опорный конспект для студентов, тестовые задания, периодическая таблица Менделеева Д.И.;

методическое:

• рабочая программа, тематический план, учебно-методическая карта;

• методическое пособие для преподавателя по теме «Модели строения атомного ядра. Ядерные силы. Радиоактивность. Правила смещения. Закон радиоактивного распада».

Информационное обеспечение:

• ПК с установленной ОС Windows и пакетом Microsoft Office;

• мультимедийный проектор;

• презентация «Биологическое действие радиационных излучений».

Виды самостоятельной работы:

• аудиторная: решение задач на применение правила смещения, закона радиоактивного распада, работа с опорным конспектом;

• внеаудиторная: работа с конспектом, с дополнительной литературой.

Список литературы:

Основные источники:

1. Физика. 11 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений с приложением на электронном носителе. Базовый и профильный уровни. (Классический курс) Автор: Мякишев Г. Я., Буховцев Б. Б., Чаругин В. М. / Под ред. Николаева В. И., Парфентьевой, г. Москва,Издательство: «Просвещение», 2018

2. Рымкевич А. П. Физика. Задачник-10 – 11: Изд. 10-е, стереотип. – М.: Дрофа, 2017 .

Дополнительные источники :

1. Сауров Ю. А. Модели уроков-11: кн. для учителя. – М.: Просвещение, 2015.

2. Куперштейн Ю. С. Физика-11: опорные конспекты и дифференцированные задачи. – СПб.: Сентябрь, 2014.

Интернет-ресурсы:

1. Сайт «Классная физика» /class-fizika.narod.ru/ входит в каталог «Образовательные ресурсы сети-интернет для основного общего и среднего (полного) общего образования», одобрено Министеством образования и науки РФ, Москва, выпуск с 2017г.

2. Сайт«Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов» http://files.school-collection.edu.ru/

Литература для студентов:

1. Мякишев Г.Я. Физика. 11 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый и профильный уровни. – М. :Просвещение, 2018.

2. Рымкевич П.А. Сборник задач по физике. М.: «Дрофа» 2017г.

План занятия:

I. Вводная часть

1.Организационный момент –1мин.

а) проверка отсутствующих, готовности обучающихся к занятию, наличие формы и т.д.

2. Объявление темы, ее мотивация и целеполагание– 5-6 мин.

а) объявление правил работы и плана занятия, оглашение критериев оценивания;

б) домашнее задание;

в) начальная мотивация учебной деятельности (вовлечение обучающихся в процесс целеполагания).

3. Активизация опорных знаний (создание проблемной ситуации) – 4-5 мин.

II. Основная часть – 50-52мин.

1. Изучения нового теоретического материала по плану:

- Модели строения атомного ядра.

- Ядерные силы. Природа ядерных сил.

- Изотопы.

- История открытия радиоактивности.

- Физическая природа радиоактивности и виды радиоактивных излучений:

а) история открытия радиоактивности;

б) физическая природа радиоактивности и виды радиоактивных излучений;

в) радиоактивные превращения (правило смещения).

- Закон радиоактивного распада:

а) период полураспада;

б) активность вещества.

III. Закрепление материала -17 -20 мин.

1.Решение задач по теме занятия.

2.Самостоятельная работа.

3. Сообщение «Биологическое действие радиационных излучений».

IV. Рефлексия –1 - 2 мин.

Заполнение листов рефлексии.

V. Подведение итогов – 1-2 мин.

Выставление оценок.

(Резерв времени 2 мин.)

СВР:

1.Реферативные сообщения по теме:

- «Проблемы ядерной энергетики. Защита от радиации. Ядерная защита АЭС».

2. Решение задач по теме.

Ход занятия:

I. Вводная часть

1. Организационный момент.

Проверка отсутствующих и готовности студентов к занятию.

2. Объявление темы ее мотивация и целеполагание.

а) объявление правил работы на занятии, плана и критериев оценивания.

Правила работы на уроке:

На ваших рабочих столах находятся опорные конспекты, которые станут основным рабочим элементом на сегодняшнем занятии.

В течение занятия вы будете заполнять опорный конспект, решая задачи, приведенные в данном методическом пособии, заполнять таблицы и схемы.

Те пункты опорного конспекта, которые вы не выполните, станут заданием для самостоятельной внеаудиторной работы при подготовке к практическому занятию по данной теме.

При выставлении оценки за занятие будет учитываться ваша работа у доски, устные ответы, а так же результаты самостоятельной работы, которую мы проведем в конце занятия, причем за самостоятельную работу вы будете оценивать работы друг другу, проверяя правильность выполнения заданий по приведенным эталонам ответа.

б)домашнее задание:

Учебник Физика.11кл. Буховцев Б.Б., Мякишев Г.Я., Чаругин В.М. §§§78-79, 82-85. Задачи для самостоятельного решения к §85: №№1-5.

СВР: 1.Реферативные сообщения по теме:

- «Проблемы ядерной энергетики. Защита от радиации. Ядерная защита

АЭС».

2. Решение задач по теме (опорный конспект).

в) Начальная мотивация учебной деятельности (вовлечение обучающихся в процесс целеполагания):

Давайте вспомним:

Из чего состоят вещества?

Ответ студентов:

- все вещества состоят из молекул…

А из чего состоят молекулы?

Ответ студентов:

- из атомов.

А что такое атом?

Ответ студентов:

-мельчайшая частица вещества.

С какими теориями строения атома вы познакомились при изучении курса физики в 9 классе?

Ответ студентов:

- модели Томсона и Резерфорда.

Так ли, в действительности, прост атом?

Ответ студентов:

- Нет.

Как вы думаете, о чём пойдёт речь на сегодняшнем уроке?

Ответ студентов:

-Об атоме его сложной структуре.

Великий русский поэт Валерий Брюсов в 1922 году написал стихотворение, отрывок из него я хочу сейчас вам зачитать:

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.

Совершенно верно. Сегодня мы с вами познакомимся с теориями строения атомного ядра, узнаем, что такое ядерные силы и каковы их основные характеристики, узнаем и о превращениях атомных ядер одних химических элементов в другие.

А теперь давайте попробуем предположить какова же цель сегодняшнего нашего занятия? Попробуйте ее сформулировать.

(Студенты помогают сформулировать цели урока).

Итак, тема нашего занятия: «Модели строения атомного ядра. Ядерные силы. Радиоактивность. Правила смещения. Закон радиоактивного распада».

Цель – доказать сложность строения атомного ядра, используя научные данные о строении атома, изучить явление радиоактивности, виды радиоактивных излучений, закон радиоактивного распада.

В истории развития физики одна из самых интересных и увлекательных страниц – это история открытия сложного строения  атома, вы помните, что Демокрит высказал идею, что все тела состоят из неделимых частиц – атомов. Эта идея считалось верной до конца 19 в.

В конце XIX- начале XX в. идеи о  строении  атома   витали в воздухе, различные догадки ученых создавали духовную атмосферу, в которой, в конце концов, и рождалось открытие, ведь в то время ничего о внутреннем  строении  атома  не было известно.

Но дальнейшие исследования показали, что атом устроен сложно.

3. Активизация комплекса знаний.

Давайте вспомним, какие открытия вам известны из курса истории, физики, связанные со строением вещества? (слайд)

1. Открытие рентгеновских лучей( 1895 г. К. Рентген)

2. Открытие катодных лучей (1897 г. Дж. Томсон)

3.Открытие радиоактивности ( 1896 г. А. Беккерель)

4. Изучение явления радиоактивности (1897-1903г. М. Складовская –Кюри, П. Кюри)

Итак, в начале 20 века разрушилось представление о неделимости атома. Причиной послужили открытие электронов, явление радиоактивности.

С тех пор, как стало ясно, что атом состоит из более мелких частиц, ученые пытались объяснить строение атома, предлагали модели.

Давайте еще раз вспомним модели строения атома, которые вам уже знакомы. (Выводится на слайд)

Модель атома Дж. Томсона ( «Пудинг с изюмом»)

Атом состоит из (+) заряда, распределенного по всему объему атома, и электронов, колеблющихся внутри. Но эта модель не нашла экспериментального подтверждения.

Планетарная модель атома (Резерфорд).

Согласно этой модели, атом состоит из (+) заряженного ядра, в котором сосредоточена почти вся масса атома и весь положительный заряд, вокруг ядра движутся электроны.

Возник резонный вопрос: а из чего же состоит атомное ядро?

В 1913 г. Э. Резерфорд предположил, что в состав любого атомного ядра входит ядро атома водорода. Это предположение было обусловлено тем, что масса ядра любого химического элемента в целое число раз больше массы атома водорода. Это дало основание считать ядро атома водорода элементарной частицей, которую назвали протоном.

1919 г. эксперименты Резерфорда и его сотрудников по облучению альфа-частицами легких газов привели к расщеплению атомных ядер. Процесс сопровождался вылетом ядер водорода (протонов). Тогда ученый приходит к выводу, что протоны являются структурной частью всех более тяжелых ядер.

Условное обозначение протона ₁¹ р=¹₁Н, его заряд равен q=1.6*10^-19 Кл.

Тем не менее, очень скоро стало ясно, что ядра состоят не только из протонов.

Открытие нейтрона.

После открытия протона было высказано предположение, что ядра атомов состоят из одних протонов. Однако это предположение оказалось несостоятельным, так как отношение заряда ядра к его массе не остается постоянным для разных ядер, как это было бы, если бы в состав ядер входили одни протоны. Для более тяжелых ядер это отношение оказывается меньше, чем для легких, т. е. при переходе к более тяжелым ядрам масса ядра растет быстрее, чем заряд.

Идея о существовании тяжелой нейтральной частицы казалась Резерфорду настолько привлекательной, что он незамедлительно предложил группе своих учеников во главе с Дж. Чедвиком заняться поиском такой частицы.

Через 12 лет в 1932 г. Чедвик экспериментально исследовал излучение, возникающее при облучении бериллия α - частицами, и обнаружил, что это излучение представляет собой поток нейтральных частиц с массой, примерно равной массе протона. Так был открыт нейтрон. На рис.1 приведена упрощенная схема установки для обнаружения нейтронов.   

Рис. 1

При бомбардировке бериллия α-частицами, испускаемыми радиоактивным полонием, возникает сильное проникающее излучение, способное преодолеть такую преграду, как слой свинца толщиной в 10–20 см.

Это излучение почти одновременно с Чедвиком наблюдали супруги Ирен и Фредерик Жолио-Кюри (Ирен – дочь Марии и Пьера Кюри), но они предположили, что это γ-лучи большой энергии. Они обнаружили, что если на пути излучения бериллия поставить парафиновую пластину, то ионизирующая способность этого излучения резко возрастает. Они доказали, что излучение бериллия выбивает из парафина протоны, которые в большом количестве имеются в этом водородосодержащем веществе. По длине свободного пробега протонов в воздухе они оценили энергию частиц, она оказалась огромной – порядка 50 МэВ.

Вскоре было доказано, что данной частицей является частица, масса которой примерно равна массе протона, но не имеющая заряда, поскольку данная частица не отклонялась в магнитном поле.

И в этом открытии важную роль сыграли альфа-частицы: нейтроны возникали при бомбардировке ими бериллиевой мишени.

После открытия нейтронов сразу и почти одновременно физики из разных стран предложили модель ядра, состоящего из протонов и нейтронов.

В 1932 году В.Гейзенберг и Д.Иваненко предложили протонно-нейтронную модель атомного ядра: все ядра состоят из положительно заряженных протонов и не имеющих заряда нейтронов.

В современной ядерной физике эти частицы объединяют общим названием нуклоны.

Работа с опорным конспектом: (В опорном конспекте студенты заполняют схему)

                             

Атом

                        

                    Ядро              Электрон

     Состоит из нуклонов       (ē) ( Дж. Томсон)

     

Протон Нейтрон

( Э. Резерфорд)     (Д. Чедвик)

   P⁺                        n⁰ 

Г. Мозли в опытах с рентгеновскими лучами определил заряды атомных ядер многих химических элементов и доказал, что заряд ядра всегда равен порядковому номеру элемента в Периодической системе.

Ядром называется центральная часть атома, в которой сосредоточена практически вся масса атома и его положительный электрический заряд. 

Атомное ядро состоит из элементарных частиц — протонов ( p) и нейтронов (n), которые называются нуклонами (от лат. nucleus — ядро).

A= Z+N

Общее число нуклонов в атомном ядре A называется массовым числом. 

Заряд ядра Z  равен порядковому номеру химического элемента в Периодической системе элементов Z=₁¹ р.

Так как атом электрически нейтрален, то число протонов в ядре равно числу электронов, вращающихся вокруг ядра, т.е. Zp=Ze.

N – число нейтронов, входящих в состав атомного ядра.

Очевидно, что N= A-Z.

Работа с опорным конспектом: ( В опорном конспекте заполняется таблица)

Характеристики элементарных частиц.

Вид частицы	Масса	Заряд	Примечания
Протон         11P	1а.е.м.	+1	Число протонов равно порядковому номеру
Нейтрон        10 n	1а.е.м.	0	Рассчитывается по формуле N= A - Z
Электрон       0-1ē	1/1837 а.е.м.	–1	Число электронов равно порядковому номеру

Ядро химического элемента X с атомным номером Z и массовым числом A обозначается  .

Студентам предлагается определить число протонов, нейтронов и электронов в ядрах химических элементов: (три студента вызываются к доске)

³⁹₁₉К, ⁷⁰₃₁Ga, ²⁶₁₃Al.

Эталон ответа:

³⁹₁₉К: А=39, Ze=Zp=19, N=39-19=20

⁷⁰₃₁Ga: А=70, Ze=Zp=31, N=70-31=39

²⁶₁₃Al: А=26, Ze=Zp=13, N=26-13=13

Дальнейшее исследование атомных ядер привело к обнаружению того, что у одного и того же химического элемента атомы могут иметь ядра разной массы.

Причем все эти атомы обладали одинаковыми химическими свойствами, и, следовательно, имеют одинаковый заряд ядра. Если заряды ядер одинаковы, значит, имеют один и тот же порядковый номер в таблице Д.И.Менделеева, т.е. занимают в таблице одну и ту же клетку.

Сейчас уже экспериментально доказано, что почти все химические элементы имеют изотопы.

Например:

Водород	Уран
11Н - протий 21Н - дейтерий 31Н – тритий.	23492U 23592U 23892U 23992U

(Работа с опорным конспектом)

Изотопами называются ядра с одинаковым атомным номером Z (зарядом или числом протонов), но разными A (т. е. разным числом нейтронов N = A — Z). 

Например: ²⁴₁₂Mg , ²⁵₁₂Mg , ²⁶₁₂Mg (Заполнить таблицу в опорном конспекте)

Изобарами называются ядра с одинаковым массовым числом A, но разными Z . 

Например: ²¹⁰₈₁Tl, ²¹⁰₈₂Pb, ²¹⁰₈₃Bi  (Заполнить таблицу в опорном конспекте)

Изотонами  называются ядра с одинаковым числом нейтронов N = A − Z . Например: ¹³₆С, ¹⁴₇N, ¹⁵₈O (Заполнить таблицу в опорном конспекте)

ЭТО ИНТЕРЕСНО:

В настоящее время помимо протонно-нейтронной модели строения атомного ядра существует еще несколько моделей, самыми распространенными являются:

1. Капельная модель. Эта модель основана на аналогии между поведением молекул в капле жидкости и нуклонов в ядре — короткодействие ядерных взаимодействий, одинаковая плотность ядерного вещества в разных ядрах (несжима-емость), свойство насыщения ядерных сил. Она трактует ядро как каплю электрически заряженной несжимаемой жидкости, подчиняющуюся законам квантовой механики.

2. Оболочечная модель. В этой модели нуклоны, как и электроны в атоме, заполняют энергетические уровни (оболочки), в каждой оболочке может находиться определенное число нуклонов. 

Ядра с полностью заполненными оболочками являются наиболее устойчивыми — магические ядра, у которых число протонов Z или нейтронов N равно одному из магических чисел: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126.

Ядра, у которых магическими являются и Z , и N , называются дважды магическими.

Дважды магических ядер известно всего пять: ⁴₂He, ¹⁶₈O, ⁴⁰₂₀Ca, ⁴⁸₂₀Ca, ²⁰⁸₈₂Pb. 

ПРОБЛЕМНАЯ СИТУАЦИЯ.

А теперь подумайте и попробуйте ответить на вопрос: почему протоны, имея одинаковый положительный заряд, не разлетаются, отталкиваясь друг от друга?

Оказывается, что для того, чтобы атомные ядра были устойчивыми, протоны и нейтроны должны удерживаться внутри ядер огромными силами, во много раз превосходящими силы кулоновского отталкивания протонов.

Силы, удерживающие нуклоны в ядре, называются ядерными.

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ЯДЕРНЫХ СИЛ:

• ядерные силы являются силами притяжения;

• ядерные силы - сильные взаимодействия;

• ядерные силы являются короткодействующими — их действие проявляется только на расстояниях порядка 10 ^–15 м (радиус действия ядерных сил равен размеру нуклона, поэтому ядра - концентрация очень плотной материи, возможно, самой плотной в земных условиях);

• ядерным силам свойственна зарядовая независимость: притяжение между любыми двумя нуклонами одинаково независимо от зарядового состояния нуклонов (протонного или нейтронного), (примерно в 100 раз превосходят электростатические силы и на десятки порядков превосходят силы гравитационного взаимодействия нуклонов);

• ядерным силам свойственно насыщение: каждый нуклон в ядре взаимодействует только с ограниченным числом ближайших к нему нуклонов;

• ядерные силы не являются центральными, т. е. действующими по линии, соединяющей центры взаимодействующих нуклонов;

• носят обменный характер, т.е. частицы внутри ядра создают вокруг себя поле, непрерывно испуская и поглощая фотоны, однако эти фотоны необычные, а виртуальные – т.е. это частицы, существующие столь малое время, что не могут быть экспериментально обнаружены.

Считается, что взаимодействие заряженных частиц происходит благодаря обмену виртуальными фотонами. Именно в космическом излучении были обнаружены частицы, которые могут реализовать ядерное взаимодействие – это пи-мезоны. Существуют положительные π⁺, π^- и нейтральные π⁰ - мезоны. Каждый нуклон окружен облаком π-мезонов, происходят процессы поглощения и испускания π-мезонов, например, протон, испуская π⁺-мезон превращается в нейтрон, затем нейтрон, поглощая π⁺-мезон, превращается в протон: р↔ π⁺ + n.

Взаимодействие нейтрона и протона реализуется с помощью виртуального π^- -мезона: n↔ π^- + p.

История открытия радиоактивности.

Истории известны такие случаи, когда великие идеи приходили в умы ученых совершенно случайно, именно такой счастливый случай можно связать с открытием радиоактивности. ( Презентация и доклад студента)

Что же происходит с радиоактивным веществом?
Уже самые первые опыты, проделанные Резерфордом совместно с английским ученым Ф. Содди, убедили их, что при радиоактивном распаде происходит превращение одних химических элементов в другие.
Цепочки превращений испытали радиоактивные элементы: актиний, торий, уран.

Общий вывод, к которому пришли ученые, сформулировал Резерфорд: радиоактивность - самопроизвольное превращение ядер одних химических элементов в ядра других химических элементов, сопровождаемое испусканием различных частиц или ядер.
Какова же физическая природа и свойства радиоактивных излучений?

(Видеоролики: «Виды радиоактивных излучений», «свойства радиоактивных излучений» в презентации).

Положительно заряженная компонента получило название альфа-лучей, отрицательно заряженная – бета-лучей и нейтральная – гамма-лучей.

Эти три вида излучения очень сильно отличаются друг от друга по проникающей способности, т.е. по тому, насколько интенсивно они поглощаются различными веществами.

Дальнейшие исследования радиоактивного излучения позволили выяснить природу этих видов излучения:

(Работа с опорным конспектом)

Альфа-излучение – это поток положительно заряженных α-частиц (ядер гелия ), летящих со скоростью 14000-2000 км/с.

Бета-излучение – это поток электронов, летящих со скоростью близкой к скорости света (0,999 м/с).

Гамма-излучение — электромагнитное излучение с длиной волны менее 10^-10 м, имеющее ярко выраженные корпускулярные свойства, то есть являющееся потоком γ-квантов.

Радиоактивные превращения.

Радиоактивные превращения ядер бывают различных типов: α-распад, β-распад, эти превращения подчиняются правилу смещения, сформулированному впервые английским ученым Ф. Содди: сумма зарядов (а также массовых чисел ) продуктов распада равна заряду (массовому числу) исходного ядра.

1) α – распад, при котором ядро испускает α-частицы: ядро теряет положительный заряд 2ē и масса его убывает на 4 а.е.м.

Физический смысл: элемент смещается на 2 клетки к началу периодической системы.

^A_ZХ_α → ^A-4_Z-2Y + ⁴₂He

2) β – распад сопровождается испусканием быстрых электронов

β-частиц: из ядра вылетает электрон, заряд увеличивается на  единицу, а масса остается почти неизменной.

Физический смысл: элемент смещается на 1 клетку к концу периодической системы.

^A_ZХ_β → ^A_Z+1Y + ⁰_-1e + ⁰₀

( - антинейтрино – нейтральная частица с очень малой массой (возможно нулевой), уносящая при^-β-распаде часть энергии).

ПРОБЛЕМНАЯ СИТУАЦИЯ.

Вопрос к аудитории: Если вы внимательно следите за моими рассуждениями, то должны мне задать вопрос. (Как же из ядра вылетают электроны, если их там нет?!!!)

Ответ: Существует два вида β – распада: ^-β и ⁺β(позитронный распад)

Позитрон – это частица, заряд которой равен модулю заряда электрона, а масса равна массе электрона.

При ^-β – распаде нейтрон превращается в протон с испусканием электрона
¹₀n → ¹₁p + ⁰_-1e+ ⁰₀ ( - антинейтрино).

Позитронный ⁺β – распад: протон превращается в нейтрон, из ядра выделяется позитрон. Заряд ядра исходного атома уменьшается на 1 единицу, масса остается неизменной.

¹₁р → ¹₀n + ⁰₊₁e+ ⁰₀ υ (υ - нейтрино).

Для позитронного ⁺β-распада также справедливо правило смещения: в результате ⁺β-распада элемент смещается на одну клетку ближе к началу периодической системы.

Попробуйте самостоятельно записать общую схему ⁺β-распада.

Работа с опорным конспектом:

^A_ZХ_β → ^A_Z-1Y + ⁰₊₁e + ⁰₀υ (υ –нейтрино )

Существует третий вид превращения ядер с участием β-частиц, который называется К-захват. Ядро поглощает один из электронов атома, в результате чего протон превращается в нейтрон, при этом испускается нейтрино, образуется элемент со смещением на 1 клетку ближе к началу периодической системы.

Примером такого распада является превращение калия в аргон.

₁₉⁴⁰К + ⁰_-1e  → ₁₈⁴⁰Ar + ⁰₀υ (υ - нейтрино)

^A_ZХ_{β +} ⁰_-1e → ^A_Z-1Y + + ⁰₀υ

3) γ – излучение не сопровождается изменением заряда, масса же ядра меняется ничтожно мало, так как излучаемые фотоны не имеют заряда и их масса ничтожно мала.

γ – излучение сопровождает радиоактивный распад в том случае, если вновь образованное ядро находится в возбужденном состоянии.

Правило смещения для γ – излучения имеет вид:

^A_ZХ → ^A_ZY + ⁰₀ γ

Примеры решения задач: (задания выводятся на экран компьютера, студенты решают в опорных конспектах, затем проверяют ответы, к доске вызываются 4 человека)

Задача 1: Изотоп тория ²³⁰₉₀Th испускает α-частицу. Какой элемент при этом образуется?
Решение:²³⁰₉₀Th α → ²²⁶₉₈Ra + ⁴₂He
Задача 2: Изотоп тория ²³⁰₉₀Th β-радиоактивен. Какой элемент при этом образуется?
Решение:²³⁰₉₀Th  β → ²³⁰₉₁Рa + ⁰_-1e
Задача 3: В какой элемент превращения уран ²³⁹₉₂U после двух β – распадов и одного α – распада?
Решение:²³⁹₉₂U  β → ²³⁹₉₃Np β → ²³⁹₉₄Pu α → ²³⁵₉₂U
Задача 4: Написать цепочку ядерных превращений неона:  β, β, β, α, α, β, α, α
Решение: ²⁰₁₀Ne β → ²⁰₁₁Na β → ²⁰₁₂Mg β → ²⁰₁₃Al α → ¹⁶₁₁Na α → ¹²₉F β → ¹²₁₀Ne α →⁸₈O α → ⁴₆C.

ПРОБЛЕМНАЯ СИТУАЦИЯ.

Долгое время алхимики пытались превратить в золото «несовершенные» металлы, в частности, ртуть. Можно ли получить золото (Au) из ртути (Hg) физическим и химическим путем? Как?

Попробуйте решить эту задачу дома.

Небольшая подсказка: Превратить один элемент в другой химическим путем нельзя. Тайна взаимного превращения элементов разгадана лишь в наше время – и это уже совсем иная, новая область физики – радиоактивные превращения.

Попробуйте это сделать, используя правила смещения.

Закон радиоактивного распада.

Резерфорд установил, что для каждого вещества существует характеристика - период полураспада Т- это время , в течение которого распадается половина наличного числа радиоактивных атомов.

Найдём математическую форму закона.

N₀ - число радиоактивных атомов в начальный момент времени t₀.

время	0	Т	2Т	3Т	nТ
число радиоактивных атомов	N0	N0/2	N0/22	N0/23	N0/2n

Время t= nТ

По истечении времени t останется N радиоактивных атомов(N- число нераспавшихся атомов, Т-период полураспада).

N= N₀/2ⁿ= N₀/2^t/T= N₀ ∙2^-t/T, n= t/T

Мы получили формулу закона:

N= или m= , где n= (так как масса вещества прямо пропорциональна числу атомов)/

Закон радиоактивного распада гласит:

За единицу времени всегда распадается одна и та же часть имеющихся в наличии ядер радиоактивного элемента ИЛИ : активность радиоактивных веществ убывает с течением времени:

А= , , единица измерения радиоактивности Беккерель.

В медицине используется внесистемная единица измерения радиоактивности Кюри (Ки) – измеряющая активность 1 г чистого радия.

1Ки=3,7*10¹⁰Бк

Период полураспада - это основная величина, определяющая скорость радиоактивного распада. Чем меньше период полураспада, тем быстрее протекает распад.

Закон справедлив для большого числа частиц.

Период полураспада разных изотопов различный.

Изотоп	Период полураспада
238U 239Pu 14C 226Ra 3H 104Tc	4,5 млрд. лет 24000 лет 5730 лет 1600 лет 12 лет 18 минут

Ф изический смысл закона радиоактивного распада довольно сложный. За период полураспада распадается половина атомов.

С течением времени скорость распада не меняется. Радиоактивные атомы не стареют. Для радиоактивных атомов не существует понятия возраста. Можно определить среднее время жизни.

Закон определяет среднее число атомов, распадающихся за определённый интервал времени. Но всегда имеются отклонения от среднего значения, и чем меньше количество атомов в препарате, тем больше отклонения, закон является статистическим законом (справедлив для большого числа частиц).

«Истина - это то, что выдерживает проверку опытом».

А. Эйнштейн.

ДОМА провести модельный эксперимент.

Для эксперимента нужно взять 40- 50 монет. Монеты, выпавшие гербом, будем считать распавшимися атомами. Монеты встряхнуть и высыпать на стол с некоторой высоты.

Монеты, выпавшие гербом подсчитать, отложить в сторону, а остальные вновь встряхнуть и высыпать на стол. Выпавшие гербом убрать, а остальные встряхнуть и снова повторить опыт несколько раз. По результатам опыта построить график зависимости числа монет от номера опыта. Сравнить полученный результат с графиком радиоактивного распада.

Практическое значение закона.

Закон позволяет определять:

1) возраст минералов;

2) возраст горных пород;

3) время образования земной коры;

4) возраст ископаемых останков древних животных.

Радиоуглеродный анализ - это физический метод датирования биологических останков путём измерения содержания в материале радиоактивного изотопа ¹⁴C по отношению к стабильным изотопам.

Примеры решения задач:

1. Имелось некоторое количество радиоактивного серебра. Масса серебра уменьшилась в 8 раз за 810 суток. Определите период полураспада. (Т= 270 суток).

Решение:

Так что же такое радиация? Чем она опасна для всего живого и для человека в частности, есть ли польза от радиации??? Стоит ли бояться радиоактивного облучения?

На все эти вопросы существуют вполне конкретные ответы и поможет нам их услышать наш докладчик (заслушивание доклада, просмотр презентации и видеофильма).

III. Закрепление.

1) Студентам предлагается ответить на вопросы:

• В чем заключается теория протонно-нейтронного строения атомного ядра?

• Ядра всех химических элементов состоят из протонов и нейтронов.

• Перечислите виды радиоактивных излучений.

• Бета-излучение – это поток электронов, летящих со скоростью близкой к скорости света (0,999с)

• Альфа-излучение — это поток положительно заряженных α-частиц (ядер атома гелия ), летящих со скоростью 14000-2000 км/с

• Гамма-излучение электромагнитное излучение с длиной волны менее

• 10^-10 м, имеющее ярко выраженные корпускулярные свойства, то есть являющееся потоком γ-квантов.

• Какое из излучений (α, β или γ) обладает наибольшей проникающей способностью?

• γ –излучение.

• Какое явление называют радиоактивностью?

• Радиоактивность - самопроизвольное превращение ядер одних химических элементов в ядра других химических элементов, сопровождаемое испусканием различных частиц или ядер.

• Сформулируйте закон радиоактивного распада.

• За единицу времени всегда распадается одна и та же часть имеющихся в наличии ядер радиоактивного элемента.

2) Выполнение упражнений на применение правила смещения с использованием периодической таблицы Менделеева.

Допишите реакцию:

1) ¹⁹₉ F + ? = ¹⁶₈О +⁴₂ Нe

2) ²⁷₁₃ Al + ¹²₆C= ? +⁴₂ Нe+ ¹₀n

3 ) ⁴₂ He + ⁹₄B = ¹²₆C +?

4) ⁴₂ He + ⁴₂ He = ? +¹₁ Н

(Для проверки правильности решения отдельные обучающиеся решают задачи у доски).

3) Выполнение самостоятельной работы (тестовые задания, 2 варианта), правильные ответы выводятся на экран компьютера, правильность выполнения заданий студенты проверяют друг у друга (взаимопроверка), выставляются оценки.

Выполнение упражнений на применение правила смещения с использованием периодической таблицы Менделеева.

IV. Рефлексия.

Заполнение листов рефлексии.

V. Подведение итогов занятия. Ответы на вопросы студентов. Выставление оценок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Тема «Модели строения атомного ядра. Ядерные силы. Радиоактивность. Правила смещения. Закон радиоактивного распада» достаточно интересна для изучения, широко используется в медицине, науке и технике.

Целью данной методической разработки было обобщить знания, полученные при изучении школьного курса физики, отработать навык решения задач по данной теме, научить студентов мыслить логически, анализировать результаты опытов, находить связь теории с практикой.

Главной задачей было обратить внимание студентов на неразрывную связь данной темы с их будущей профессией.

Важно отметить, что одной из главных целей изучения курса физики считается понимание смысла физических законов, знакомство с методами научного познания окружающего мира, постановке проблем, требующих от студентов самостоятельной деятельности по их разрешению. 

Достижению данной цели, в значительной мере, способствует решение качественных и количественных задач, подготовка мультимедийных презентаций и реферативных сообщений.

Предложенная в данной методической разработке форма проведения занятия способствует лучшему усвоению материала и позволяет добиться от студентов более активной мыслительной деятельности.

Список литературы:

Основные источники:

1. Физика. 11 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений с приложением на электронном носителе. Базовый и профильный уровни. (Классический курс) Автор: Мякишев Г. Я., Буховцев Б. Б., Чаругин В. М. / Под ред. Николаева В. И., Парфентьевой, г. Москва,Издательство: «Просвещение», 2018

2. Рымкевич А. П. Физика. Задачник-10 – 11: Изд. 10-е, стереотип. – М.: Дрофа, 2017 .

Дополнительные источники :

1. Сауров Ю. А. Модели уроков-11: кн. для учителя. – М.: Просвещение, 2015.

2. Куперштейн Ю. С. Физика-11: опорные конспекты и дифференцированные задачи. – СПб.: Сентябрь, 2014.

Интернет-ресурсы:

1. Сайт «Классная физика» /class-fizika.narod.ru/ входит в каталог «Образовательные ресурсы сети-интернет для основного общего и среднего (полного) общего образования», одобрено Министерством образования и науки РФ, Москва, выпуск с 2017г.

2. Сайт«Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов» http://files.school-collection.edu.ru/

Литература для студентов:

1. Мякишев Г.Я. Физика. 11 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый и профильный уровни. – М. :Просвещение, 2018.

2. Рымкевич П.А. Сборник задач по физике. М.: «Дрофа» 2017г.

Приложения

Приложение №1

Тесты для взаимопроверки.

1 вариант

1. Как называются протоны и нейтроны с точки зрения строения атомного ядра?

А) частицы; В) ядерные частицы;

Б) нуклоны; Г) нет верного варианта ответа.

2. При исследовании радиоактивности были обнаружены три вида излучений: α, β, γ. Что представляет собой α-излучение?

А) поток электронов; В) поток протонов;

Б) поток нейтронов; Г) поток ядер атома гелия.

3.Какое радиоактивное излучение представляет собой поток электронов?

А) α-излучение; В)β –излучение;

Б) γ – излучение; Г) нет правильного варианта ответа.

4. Какое из трех видов радиоактивного излучения обладает наименьшей проникающей способностью?

А) α-излучение; В)β –излучение;

Б) γ – излучение; Г) нет правильного варианта ответа.

5.Сколько нейтронов содержится в ядре атома ¹⁰⁷₄₇Ag?

А) 154; Б) 60; В) 107; Г) 47.

6.Ядро атома радия ²²⁶₈₈Ra содержит:

А) 88 протонов; В) 88 нейтронов;

Б)226 электронов; Г) нет правильного варианта ответа.

7. Период полураспада ядер франция составляет 4,8 мин., это означает, что:

А) каждые 4,8 мин. распадается одно ядро франция;

Б) за 4,8 мин. атомный номер каждого ядра уменьшается вдвое;

В) все изначально имевшиеся ядра распадутся за 9,6 мин.;

Г) половина исходного числа атомных ядер распадется за 4,8 мин.

8. Период полураспада радия 1600 лет. Через какое время число атомов уменьшится в 4 раза?

А) 3200 лет; Б) 6400 лет; В) 800 лет; Г) 400 лет.

9. Какими частицами бомбардируется изотоп азота ¹⁴₇ N, если в результате реакции получается ядра изотопа кислорода и протон: ¹⁴₇ N + ? = ¹⁷₈О +¹₁ Н

А) нейтрон; Б) гамма-квант; В) электрон; Г) альфа-частица.

10. Ядро состоит из 92 протонов и 144 нейтронов. Сколько протонов и нейтронов будет в новом ядре, которое образуется после испускания двух альфа-частиц?

А) 88 и 140; Б) 140 и 228; В) 228 и 88; Г) нет правильного варианта ответ

Тесты для взаимопроверки.

2 вариант

1. Что можно определить по порядковому номеру элемента в Периодической системе Менделеева?

А) число нуклонов в ядре; В) число протонов в ядре;

Б) число нейтронов в ядре; Г) нет правильного варианта ответа.

2. При исследовании радиоактивности были обнаружены три вида излучений: α, β, γ. Что представляет собой β-излучение?

А) поток электронов; В) поток протонов;

Б) поток нейтронов; Г) поток ядер атома гелия.

3.Какое радиоактивное излучение представляет собой поток положительно заряженных частиц?

А) α-излучение; В)β –излучение;

Б) γ – излучение; Г) нет правильного варианта ответа.

4. Какое из трех видов радиоактивного излучения обладает наибольшей проникающей способностью?

А) α-излучение; Б) γ – излучение; В) β –излучение; Г) нет верного ответа

5.Сколько нейтронов содержится в ядре атома ¹³²₅₀Zn?

А) 182; Б) 50; В) 132; Г) 82.

6.Ядро атома радия ²¹⁵₈₄Ро содержит:

А) 84 протонов; Б)215 электронов; В) 84 нейтронов; Г) нет верного ответа.

7. Период полураспада ядер ²¹⁹₈₆ Rn составляет 3,9 с, это означает, что:

А) каждые 3,9 с распадается одно ядро;

Б) за 3,9 с. атомный номер каждого ядра уменьшается вдвое;

В) все изначально имевшиеся ядра распадутся за 7,8 с;

Г) половина исходного числа атомных ядер распадется за 3,9 с.

8. Период полураспада радия 1600 лет. Через какое время число атомов уменьшится в 2 раза?

А) 3200 лет; Б) 6400 лет; В) 1600 лет; Г) 400 лет.

9. Какими частицами бомбардируется изотоп азота ²⁷₁₃ Al, если в результате распада получается ядро изотопа магния и альфа-частица? ²⁷₁₃ Al + ? = ²⁴₁₂Mg +⁴₂ Нe

А) нейтрон; Б) гамма-квант; В) электрон; Г) протон.

10. Ядро состоит из 92 протонов и 144 нейтронов. Сколько протонов и нейтронов будет в новом ядре, которое образуется после испускания двух бета-частиц?

А) 94 и 236; В) 94 и 142;

Б) 142 и 236; Г) нет правильного варианта ответа.

Критерии оценивания:

6-7 правильных ответов – оценка 3 (удовлетворительно);

8-9 правильных ответов – оценка 4 (хорошо);

10 правильных ответов – оценка 5 (отлично).

Ключи к заданиям:

Номер задания	Вариант ответа
	1 вариант	2 вариант
1	Б	В
2	Г	А
3	В	А
4	А	Б
5	Б	Г
6	А	А
7	Г	Г
8	А	В
9	Г	Г
10	А	В

Приложение 2

Приложение 3

Опорный конспект к теоретическому занятию по теме:

«Модели строения атомного ядра. Ядерные силы. Радиоактивность. Правила смещения. Закон радиоактивного распада».

Цели занятия: ______________________________________________________________________

______________________________________________________________________

______________________________________________________________________

1. Нейтрон – это элементарная частица, входящая в состав _______________________________________________________________________

Условное обозначение: ___________________________________________________

Заряд нейтрона равен ____________________________________________________

Относительная атомная масса нейтрона равна ________________________________

2. Согласно протонно - нейтронной теории атом имеет сложную структуру.

З аполните схему:

АТОМ

?

?

нуклоны

? ?

3.Ядром называется___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Общее число нуклонов в атомном ядре называется: _________________________

и равно_________________________________________________________________

5.Заряд атомного ядра равен ______________________________________________

и равен числу __________________________________________________________

6.Число нейтронов в атомном ядре можно рассчитать по формуле:______________

_______________________________________________________________________

7.Заполните таблицу:

Вид частицы	Условное обозначение	Заряд	Масса	Примечание
протон				Равно _______________________ в таблице Д.И. Менделеева
нейтрон				Расчетная формула: _____________________________
электрон				Равно _______________________ в таблице Д.И. Менделеева

8. Условное обозначение химического элемента с массовым числом А и зарядовым числом Z имеет вид: ^А_Z Х, где А=Z+N.

Определите число протонов, нейтронов и электронов в ядрах элементов:

Элемент	А=Z+ N	Zp	Ze	N= А-Z
3919К
7031Ga
2613Al

9. Изотопы – это ядра химических элементов, у которых одинаковое зарядовое число Z, но разное число нейтронов в ядре N.

Символ	Число частиц в ядре	Число протонов в ядре	Число нейтронов в ядре
2412Mg
2512Mg
2612Mg

10. Изобары – это ядра химических элементов, у которых одинаковое массовое число А, но разное зарядовое число Z ( порядковый номер в ПС Д.И. Менделеева).

Символ	Число частиц в ядре	Число протонов в ядре	Число нейтронов в ядре
21081Tl
21082Pb
21083Bi

11. Изотоны – это ядра химических элементов, у которых одинаковое число

нейтронов N= A-Z

Символ	Число частиц в ядре	Число протонов в ядре	Число нейтронов в ядре
136C
147N
158O

ЭТО ИНТЕРЕСНО:

12. Капельная модель ядра:________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

13. Оболочечная модель ядра:______________________________________________

_______________________________________________________________________

а) магические ядра – это ядра, у которых число протонов или число нейтронов равно одному из магических чисел: ___________________________________________

б) дважды магическими являются атомные ядра, у которых одинаковые число и протонов и нейтронов (Z = N): ____________________________________________

14. Силы, удерживающие нуклоны в ядре называются ЯДЕРНЫМИ силами.

Основные характеристики ядерных сил:

1)______________________________________________________________________

2)______________________________________________________________________

3)______________________________________________________________________

4)______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

5)______________________________________________________________________

6)______________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

15. Альфа-излучение – это поток ______________________заряженных частиц (ядра атома ____________)

16. Бета-излучение – это поток _________________________заряженных частиц (______________________)

17. Гамма-излучение – это _______________________________________________

_______________________________________________________________________

18. Правило смещения Содди гласит: сумма зарядов (а также массовых чисел ) продуктов распада равна заряду (массовому числу) исходного ядра.

А) -распад – распад при котором ядро испускает -частицы (ядра атома _______, Правило смещения для -распада имеет вид:________________________________

Физический смысл распада: конечное ядро (продукт распада) расположен на 2 клетки ___________ к началу Периодической системы, чем исходное ядро.

Например:_____________________________________________________________

_______________________________________________________________________

Б) β–распад- распад при котором ядро испускает β –частицы (быстрые _________) подчиняется правилу смещения:___________________________________________

1) электронный β^- - распад сопровождается испусканием антинейтрино

¹₀n → ¹₁p + ⁰_-1e+ ⁰₀ ( - антинейтрино).

Физический смысл распада: конечное ядро (продукт распада) расположен на 1 клетку ___________ к концу Периодической системы, чем исходное ядро.

Например: _____________________________________________________________

_______________________________________________________________________

2) позитронный β⁺ - распад сопровождается испусканием нейтрино

¹₁р → ¹₀n + ⁰₊₁e+ ⁰₀υ( - нейтрино).

Правило смещения при позитронном β⁺ - распаде имеет вид___________________

Физический смысл распада: конечное ядро (продукт распада) расположен на 1 клетку ___________ к началу Периодической системы, чем исходное ядро.

Например:_____________________________________________________________

_______________________________________________________________________

3) К-захват – поглощение ядром одного из электронов атома, в результате которого испускается нейтрино.

Правило смещения имеет вид: ^A_ZХ_{β +} ⁰_-1e → ^A_Z-1Y + + ⁰₀υ

Запишите реакцию К-захвата в применении к изотопу ядра атома ₁₉⁴⁰К:

_______________________________________________________________________

Физический смысл распада: конечное ядро (продукт распада) расположен на 1 клетку ___________ к началу Периодической системы, чем исходное ядро.

В) γ-излучение – вид электромагнитного излучения, характеризующийся малой длиной волны (менее 2*10^-10 м ) и высокой частотой.

γ-излучение не сопровождается изменением ____________ядра, масса ядра меняется ничтожно мало.

Правило смещения для данного вида излучения имеет вид:____________________

ядро излучает гамма-лучи всегда, когда находится в ______________________________________________________________состоянии.

19. Решите задачи:

Задача 1: Изотоп тория ²³⁰₉₀Th испускает α-частицу. Какой элемент при этом образуется?
Решение:______________________________________________________________

______________________________________________________________________

Задача 2: Изотоп тория ²³⁰₉₀Th β-радиоактивен. Какой элемент при этом образуется?
Решение:_______________________________________________________________

_______________________________________________________________________

Задача 3: В какой элемент превращения уран ²³⁹₉₂U после двух β – распадов и одного α – распада?

Решение:_______________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задача 4: Написать цепочку ядерных превращений неона ²⁰₁₀Ne:  β, β, β, α, α, β, α, α
Решение:_______________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

20. ЭТО ИНТЕРЕСНО: Используя правила смещения, «превратите» ртуть ²⁰¹₈₀Hg в золото ¹⁹⁹₇₉Au:

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

21. Закон радиоактивного распада гласит:_________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

22. Математическая запись закона радиоактивного распада имеет вид:

N= N₀/2ⁿ= N₀/2^t/T= N₀ ∙2^-t/T, n= t/T, где N_{0 - __________,} N _______,

Т- ___________________, t - _______________________________.

ИЛИ: __А_=______________________________________________________________

Единица измерения активности радиоактивного распада __________________.

Чем меньше период полураспада, тем _______________________ протекает распад.

23. Проведите эксперимент: для эксперимента нужно взять 40- 50 монет. Монеты, выпавшие гербом, будем считать распавшимися атомами. Монеты встряхнуть и высыпать на стол с некоторой высоты. Монеты, выпавшие гербом подсчитать, отложить в сторону, а остальные вновь встряхнуть и высыпать на стол. Выпавшие гербом убрать, а остальные встряхнуть и снова повторить опыт несколько раз. По результатам опыта построить график зависимости числа монет от номера опыта. Сравнить полученный результат с графиком радиоактивного распада.

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

25. Практическое применение закона:_______________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________

26. Решите задачи:

1)Имелось некоторое количество радиоактивного серебра. Масса серебра уменьшилась в 8 раз за 810 суток. Определите период полураспада.

Дано: Решение:

Ответ:

2) Период полураспада радия 1600 лет. Через какое время число атомов уменьшится в 8 раз?

Дано: Решение:

Ответ:

3) Период полураспада изотопа водорода (трития) 12,3 года. Определите количество ядер, распавшихся за 24,6 года. Начальное число ядер было равно 1 млн.

Дано: Решение:

Ответ:

29. Допишите реакцию:

1) ¹⁹₉ F + ? = ¹⁶₈О +⁴₂ Нe

Решение:_________________________________________________________

2) ²⁷₁₃ Al + ¹²₆C= ? +⁴₂ Нe+ ¹₀n

Решение:__________________________________________________________

3 ) ⁴₂ He + ⁹₄Bе = ¹²₆C +?

Решение:__________________________________________________________

4) ⁴₂ He + ⁴₂ He = ? +¹₁ Н

Решение:__________________________________________________________

5)

Решение:____________________________________________________________

6)

Решение:____________________________________________________________

7)

Решение:______________________________________________________________

8)

Решение:______________________________________________________________

9)

Решение: ______________________________________________________________

Приложение 4

Лист рефлексии

Имя__________________________________________

Группа________________________________________________

1.На уроке я работал(а) 2.Своей работой на уроке я 3.Урок для меня показался 4.За урок я 5.Мое настроение 6.Материал урока мне был 7.Домашнее задание мне кажется

активно / пассивно доволен (на) / не доволен(на) коротким / длинным не устал (а) / устал(а) стало лучше / стало хуже понятен / не понятен полезен / бесполезен интересен / скучен легким / трудным интересно / не интересно

ОЦЕНИТЕ СВОЕ НАСТРОЕНИЕ, ПОСТАВИВ ЛЮБОЙ ЗНАК

ПОД СМАЙЛИКОМ:

Отлично Плохо Хорошо

САМОАНАЛИЗ ЗАНЯТИЯ ПО ФИЗИКЕ,

проведённого 19 апреля 2018 в ГАПОУ «ООМК»

Тема: «Модели строения атомного ядра. Ядерные силы. Радиоактивность. Правила смещения. Закон радиоактивного распада»

Цели:

Образовательная:

• добиться прочного усвоения системы знаний основных понятий и законов по изучаемой теме;

• раскрыть значимость идеи протонно-нейтронного строения атомного ядра в современной физике, раскрыть роль закона радиоактивного распада;

• сформировать представления: о явлении радиоактивности, о физической природе и свойствах α-, β-, γ-излучений;

• дать понятие изотопов, стабильных и нестабильных ядер, радиоактивности, периода полураспада;

• углубить знания обучающихся о структуре атома;

• продолжить работу с обучающимися по развитию навыков научного познания мира, устанавливать закономерности и зависимости.

Воспитательная:

• соблюдать дисциплину;

• воспитывать умение применять полученные знания при выполнении самостоятельных заданий и последующего формулирования вывода;

• воспитывать чувство патриотизма в отношении к работам русских ученых ядерной и квантовой физики;

Развивающая:

• расширить кругозор студентов путем осуществления межпредметных связей;

• расширить представления студентов о физической картине мира;

• развить навыки работы с таблицами;

• способствовать развитию любознательности;

• сформировать умение анализировать, делать выводы, сравнивать, обобщать факты, применять ранее полученные знания для объяснения наблюдаемых явлений;

• развивать умение правильно использовать физическую терминологию во время фронтальной устной работы;

• систематизировать знания в области физики атома и атомного ядра, ядерной физики, показать их значимость в науке и повседневной жизни, научить решать практические задачи с использованием формул.

Методы: словесный, наглядный, объяснительно-иллюстративный, эвристический, проблемный, аналитический, самопроверка, взаимопроверка.

Тип: комбинированное занятие.

Структура:

1. Оргмомент.

2. Активизация опорных знаний.

3. Первичное усвоение знаний.

4. Закрепление изученного материала.

5. Рефлексия.

6.Подведение итогов занятия.

Оборудование: ПК, экран, доска классная, мел.

Содержание занятия соответствует программе и задачам урока. Я заранее подготовила презентацию по теме: «Модели строения атомного ядра. Ядерные силы. Радиоактивность. Правила смещения. Закон радиоактивного распада».

Материал для изучения с помощью слайдов был очень нагляден, доступен и прост. Для закрепления изученного материала были подобраны качественные и расчетные задачи по теме занятия.

Дидактический материал для студентов (опорный конспект с заданиями) способствовал результативности обучения. Урок способствовал формированию новых знаний, умений и усвоению алгоритма решения задач по изучаемой теме.

Материал урока способствовал развитию творческих способностей студентов.

В изложении нового материала применялся ранее изученный материал, использовались межпредметные связи с математикой, биологией и химией, анатомией и генетикой человека, наукой, техникой и медициной.

Контроль: самоконтроль– для оценки результатов первичного запоминания изученного материала, взаимоконтроль– для оценки уровня изученного материала.

Принципы:

• научности - предполагает единство теории и практики, выражение этого единства является ознакомление студентов с применением физических теорий и законов к объяснению природы физических явлений;

• систематичности - повторение материала проводится в строгом соответствии с последовательностью его изучения, при этом студенты опираются в дальнейшей работе на уже изученный материал;

• наглядности - на уроке демонстрируется презентация, видеоролики;

• сознательности и активности - чтобы предотвратить потерю интереса применяются различные виды деятельности — беседа с обучающимися, работа у доски — индивидуальная работа, фронтальная работа, работа малыми группами.

• прочности - требование глубокого и осознанного усвоения знаний, овладение умениями и навыками. Выработка у студентов прочных знаний и навыков: повторение, обобщение и систематизация знаний, уточнение моментов непонятых студентам.

Методы обучения:

Активный: преподаватель – источник информации, проблема формируется в ходе занятия, и совместного обсуждения;

Интерактивный: преподаватель - консультант, помощник, источник информации, процесс обучения идет через проживание опыта; эвристическая беседа, репродуктивное воспроизведение ранее полученной информации, частично-поискового и исследовательского методов.

По способу передачи информации: словесный (беседа, объяснение), наглядный (презентация, решение задач, видео-эксперимент), метод научного познания мира.

Активизация познавательной деятельности обучающихся проводится в течение всего занятия: при объяснении нового материала, беседе, создании проблемной ситуации, просмотре презентации и считывания с нее.

Студенты старались систематизировать, обобщить изученный материал, демонстрировали желание получить хорошие оценки.

Приемы: интонационное выделение, инструктаж обучающихся, намёк – подсказка, задания различных видов деятельности, вычленение материала, интригующее начало, создание проблемных ситуаций.

Система работы преподавателя:

Занятие прошло организованно, был логический переход от одного этапа к другому, было четкое управление учебной работой студентов, владение группой, соблюдение дисциплины.

Был правильно определен объем учебного материала, умело распределено время, характер обучения был демократичным, объективным.

На уроке царила доброжелательная атмосфера, учащиеся чувствовали себя достаточно свободно.

Моя речь была грамотной, доступной, точной, содержательной, выразительной и эмоциональной.

Система работы студентов:

Обучающиеся были очень активны и организованны на разных этапах занятия: активно отвечали на поставленные вопросы, участвовали в обсуждении проблемных ситуаций, правильно формулировали выводы.

Общие результаты занятия:

План занятия выполнен полностью, были реализованы общеобразовательные, воспитательные, развивающие и методические цели урока. Домашнее задание было зафиксировано на слайде презентации.

Считаю, что занятие получилось эмоциональным, темп и ритм был оптимальными, существовал контакт с обучающимися, доминировала атмосфера доброжелательности, применялись различные методы и приемы обучения.

Занятие проводилось в 192 группе отделения «Акушерское дело»

ГАПОУ «ООМК»

Преподаватель Кириллова С.Б.