Открытие радиоактивности

11 класс

Тема урока: «Открытие радиоактивности. Альфа-, бета- и гамма-излучения»

Цели урока:

Образовательные – расширение представлений учащихся о физической картине мира на примере явления радиоактивности; изучить закономерности

Развивающие – продолжить формирование умений: теоретическому методу исследования физических процессов; сравнивать, обобщать; устанавливать связи между изучаемыми фактами; выдвигать гипотезы и обосновывать их.

Воспитывающие –  на примере жизни и деятельности Марии и Пьера Кюри показать роль ученых в развитии науки; показать неслучайность случайных открытий; (мысль: ответственность ученого, первооткрывателя за плоды своих открытий),продолжить формирование познавательных интересов, навыков коллективной, в сочетании с самостоятельной работой.

Дидактический тип урока: изучение и первичное закрепление новых знаний.

Оборудование и материалы: знак радиоактивной опасности, учебник, периодическая таблица Менделеева.

Ход и содержание урока

Этапы урока.

1. Этап организационный.

2. Этап подготовки к изучению новой темы, мотивация и актуализация опорных знаний.

3. Этап усвоения новых знаний.

4. Этап закрепления новых знаний.

5. Этап подведения итогов, информация о домашнем задании.

6. Рефлексия.

1. Этап организационный

2.Этап подготовки к изучению новой темы

Актуализация наличных знаний обучающихся в форме проверки домашнего задания и беглого фронтального опроса обучающихся.

1. На чём основано действие счётчика Гейгера? (На ударной ионизации)

2. В чём принцип действия камеры Вильсона? (Принцип действия камеры Вильсона основан на конденсации перенасыщенного пара на ионах с образованием капелек воды. Ионы создаёт движущаяся заряженная частица вдоль своей траектории.)

3. Что образуют капельки воды? (Они образуют след, называемый треком)

4. Что можно сказать о частицах по образовавшимся трекам? (Трек длиннее – энергия больше, трек толще – заряд больше, больше капелек воды на единицу длины – скорость меньше, трек большей кривизны при помещении камеры Вильсона в магнитное поле – заряд больше, а масса меньше.)

5. В чём преимущество пузырьковой камеры перед камерой Вильсона? (Преимущество обусловлено большой плотностью рабочего вещества. Пробеги частиц короткие, частицы застревают в камере)

6. Что ещё применяют для регистрации частиц? (Также применяется метод толстослойных эмульсий)

Показываю знак радиоактивной опасности и задаю вопрос:
«Что означает этот знак? В чем опасность радиоактивного излучения?»

Слова: радиоактивность, радиоактивное излучение, радиоактивные элементы знают сегодня все. Радиоактивные излучения служат человеку: они позволяют в ряде случаев поставить правильный диагноз болезни, лечат опасные заболевания, повышают урожайность культурных растений. 

3.Этап усвоения новых знаний

Радиоактивность появились на земле со времени ее образования, и человек за всю историю развития своей цивилизации находился под влиянием естественных источников радиации. Земля подвержена радиационному фону, источниками которого служат излучения Солнца, космическое излучение, излучение от залегающих в Земле радиоактивных элементов.

В чем же состоит явление радиоактивности? Что же такое радиация? Как она возникает? Какие виды радиации существуют? И как от нее защититься?

Слово «радиация» происходит от латинского radius и обозначает луч. Мы в обычной жизни привыкли словом радиация называть вредное излучение, возникающее вследствие радиоактивности некоторых видов вещества.

Открытие радиоактивности Анри Беккерелем.

Возможно, об Антуане Беккереле осталась бы лишь память как о весьма квалифицированном и добросовестном экспериментаторе, но не более, если бы не то, что произошло 1 марта в его лаборатории.

Открытие радиоактивности произошло благодаря счастливой случайности. Беккерель долгое время исследовал свечение веществ, предварительно облученных солнечным светом. Он завернул фотопластинку в плотную черную бумагу, положил сверху крупинки урановой соли и выставил на яркий солнечный свет. После проявления фотопластинка почернела на тех участках, где лежала соль. Беккерель думал, что излучение урана возникает под влиянием солнечных лучей. Но однажды, в феврале 1896г., провести ему очередной опыт не удалось из-за облачной погоды. Беккерель убрал пластинку в ящик стола, положив на нее сверху медный крест, покрытый солью урана. Проявив на всякий случай пластинку два дня спустя, он обнаружил на ней почернение в форме отчетливой тени креста. Это означало, что соли урана самопроизвольно, без каких либо внешних влияний создают какое-то излучение. Начались интенсивные исследования. Вскоре Беккерель установил важный факт: интенсивность излучения определяется только количеством урана в препарате, и не зависит от того в какие соединения он входит. Следовательно, излучение присуще не соединениям, а химическому элементу урану. Затем подобное качество было обнаружено и у тория.

Открытие радия и полония.

В 1898 году другие французские ученые Мария Склодовская-Кюри и Пьер Кюри выделили из уранового минерала два новых вещества, радиоактивных в гораздо большей степени, чем уран и торий. Так были открыты два неизвестных ранее радиоактивных элемента - полоний и радий. Полоний (Po-84) был назван в честь родины Марии – Польши. Радий (Ra-88)– лучистый, термин радиоактивность предложен был Марией Склодовской. Радиоактивными являются все элементы с порядковыми номерами более 83, т.е. расположенными в таблице Менделеева после висмута. За 10 лет совместной работы они сделали очень многое для изучения явления радиоактивности. Это был беззаветный труд во имя науки – в плохо оборудованной лаборатории и при отсутствии необходимых средств. Препарат радия исследователи получили в 1902 году в количестве 0,1 гр. Для этого им потребовалось 45 месяцев напряженного туда и более 10000 химических операций освобождения и кристаллизации.

В 1903 году за открытие в области радиоактивности супругам Кюри и А.Беккерелю была присуждена Нобелевская премия по физике.

РАДИОАКТИВНОСТЬ – это способность некоторых атомных ядер самопроизвольно превращаться в другие ядра, испуская при этом различные частицы.

Сложный состав Радиоактивного излучения

В 1899 году под руководством английского ученого Э. Резерфорда, был проведен опыт, позволивший обнаружить сложный состав радиоактивного излучения. В результате опыта, проведенного под руководством английского физика, было обнаружено, что радиоактивное излучение радия неоднородно, т.е. оно имеет сложный состав.

К лассический опыт, позволивший обнаружить сложный состав радиоактивного излучения.

Препарат радия помещали в свинцовый контейнер с отверстием. Напротив отверстия помещали фотопластинку. На излучение действовало сильное магнитное поле.

Почти 90 % известных ядер нестабильны. Радиоактивные ядра могут испускать частицы трех видов: положительно заряженные (α-частицы – ядра гелия), отрицательно заряженные (β-частицы – электроны) и нейтральные (γ-частицы – кванты коротковолнового электромагнитного излучения). Магнитное поле позволяет разделить эти частицы.

Как условно обозначаются ядра химических элементов?

Z – зарядовое число, которое показывает число протонов в ядре (порядковый номер в таблице Менделеева)

А - массовое число, которое показывает число нуклонов в ядре A = N + Z  , где N – число нейтронов в ядре

По ходу изучения нового материала учащиеся самостоятельно заполняют таблицу:

Проникающая способность α,β,γ излучения

α –лучи обладают наименьшей проникающей способностью. Слой бумаги толщиной 0,1мм для них уже непрозрачен.

β-лучи полностью задерживает алюминиевая пластинка толщиной несколько мм.

γ -лучи при прохождении через слой свинца в 1см уменьшают интенсивность в 2 раза.

Физическая природа α,β,γ излучения

γ-излучение электромагнитные волны 10^-10-10^-13м

Гамма-излучение — это фотоны, т.е. электромагнитная волна, несущая энергию. В воздухе оно может проходить большие расстояния, постепенно теряя энергию в результате столкновений с атомами среды. Интенсивное гамма-излучение, если от него не защититься, может повредить не только кожу, но и внутренние ткани. Плотные и тяжелые материалы, такие как железо и свинец, являются отличными барьерами на пути гамма-излучения.

β-лучи-поток электронов, движущихся со скоростями близкими к скорости света.

α –лучи- ядра атома гелия

4.Этап закрепления новых знаний.
Первичное закрепление.

Тест

№1. Радиоактивность – это …

1. Способность ядер самопроизвольно испускать частицы, превращаясь при этом в ядра других химических элементов.

2. Способность ядер испускать частицы, превращаясь при этом в ядра других химических элементов .

3. Способность ядер самопроизвольно испускать частицы

4. Способность ядер испускать частицы.

№2 Как был назван новый химический элемент, открытый супругами Кюри?

1. Радон

2. Уран

3. Радий

4. Франций

№3 Что представляет собой α – излучение?

1. Поток электронов

2. Поток ядер атома гелия

3. Электромагнитные волны

4. Поток нейтрино

№4. Что представляет собой β – излучение?

1. Поток ядер атома гелия

2. Электромагнитные волны

3. Поток электронов

4. Поток нейтрино

№5. Что представляет собой ϒ – излучение?

1. Поток ядер атома гелия

2. Поток электронов

3. Поток нейтрино

4. Электромагнитные волны

№6.Кто открыл явление радиоактивности?

1. Пьер Кюри

2. Анри Беккерель

3. Нильс Бор

4. Эрнест Резерфорд

Давайте попробуем решить задачи на написание ядерных реакций:

Учитель у доски разбирает решение задач на правило смещения:
Задача 1: Изотоп тория ²³⁰90Th испускает α-частицу. Какой элемент при этом образуется?
Решение: ²³⁰90Th α → ²²⁶98Ra + ⁴2He
Задача 2: Изотоп тория ²³⁰90Th испускает β-радиоактивен. Какой элемент при этом образуется?

Решение: ²³⁰90Th  β → ²³⁰91Рa + ⁰_-1e

Решение задач учащимися :
Задача3: Протактиний ²³¹91Рa α –радиоактивен. С помощью правил «сдвига» и таблицы элементов Менделеева определите, какой элемент получается с помощью этого распада.
Решение: ²³¹91Рa α → ²²⁷89Ас + ⁴2Не
Задача4: В какой элемент превращения уран ²³⁹92U после двух β – распадов и одного α – распада?
Решение: ²³⁹92U  β → ²³⁹93Np β → ²³⁹94Pu α → ²³⁵92U

5.Этап информации о домашнем задании

6.Этап подведения итогов

7.Рефлексия

Тест

№1. Радиоактивность – это …

1. Способность ядер самопроизвольно испускать частицы, превращаясь при этом в ядра других химических элементов.

2. Способность ядер испускать частицы, превращаясь при этом в ядра других химических элементов .

3. Способность ядер самопроизвольно испускать частицы

4. Способность ядер испускать частицы.
   
   

№2 Как был назван новый химический элемент, открытый супругами Кюри?

1. Радон

2. Уран

3. Радий

4. Франций
   
   

№3 Что представляет собой α – излучение?

1. Поток электронов

2. Поток ядер атома гелия

3. Электромагнитные волны

4. Поток нейтрино
   
   

№4. Что представляет собой β – излучение?

1. Поток ядер атома гелия

2. Электромагнитные волны

3. Поток электронов

4. Поток нейтрино
   
   

№5. Что представляет собой ϒ – излучение?

1. Поток ядер атома гелия

2. Поток электронов

3. Поток нейтрино

4. Электромагнитные волны
   
   

№6.Кто открыл явление радиоактивности?

1. Пьер Кюри

2. Анри Беккерель

3. Нильс Бор

4. Эрнест Резерфорд

1. Протактиний ²³¹91Рa α –радиоактивен. С помощью правил «сдвига» и таблицы элементов Менделеева определите, какой элемент получается с помощью этого распада.

2. В какой элемент превращения уран ²³⁹92U после двух β – распадов и одного α – распада.

6