Открытый урок физики в 9 классе Деление ядер урана

МБОУ Бурулятуйская СОШ

Урок по физике в 9 классе

«Деление ядер урана »

Цель урока: ознакомление учащихся с процессом деления атомных ядер урана и практическим применением выделившейся энергии.

Задачи:

образовательные:

изучить механизм деления ядер урана-235; .

воспитательные:

подвести учащихся к пониманию значимости научных открытий и той опасности, которая может исходить от научных достижений при бездумном, неграмотном или безнравственном отношении с ними.

развивающие:

развивать логическое мышление через монологическую и диалогическую речь; развивать у учащихся мыслительные операции: анализа, сравнения, через выполнение беседу, решение задач . Формирование представления о целостности картины мира

Тип урока: урок усвоения новых знаний.

Компетенции, на формирование которых направлен урок:

• ценностно-смысловые - способность видеть и понимать окружающий мир,

• общекультурные - освоение учеником научной картины мира,

• учебно-познавательные - умение отличать факты от домыслов,

• Коммуникативные - владение навыками ведения диалога,

• компетенции личностного самосовершенствования- культуры мышления и поведения

Ход урока:

(слайд 1)

1. Орг момент. Приветствие, создание рабочей атмосферы. 2 мин

Здравствуйте, ребята!

Мы продолжаем изучать раздел атомной физики под девизом слайд2 «Мыслящий ум не чувствует себя счастливым, пока ему не удастся связать воедино разрозненные факты, им наблюдаемые».

На прошлых уроках мы с вами узнали, что атомы некоторых элементов при радиоактивном распаде превращаются в другие атомы. Какие радиоактивные превращения вы знаете?

Из курса химии вы знаете , что реакции происходят как с поглощением так и с выделением энергии.

А можно ли найти практическое применение выделившейся энергии? (Проблема) Ответ на этот вопрос мы узнаем когда познакомимся с мемеханизмом деления ядер урана

Механизмом деления ядер урана.

Итак тема нашего урока «Деление ядер урана» слайд 3

Для начала вспомним некоторые понятия, определения и явления, которые необходимы для изучения этого вопроса.

Актуализация знаний. (слайд 4-7)

Физкультминутка для глаз слайд 8

Итак мы вспомнили, что атомы некоторых элементов при радиоактивном распаде превращаются в другие элементы.

А как вы думаете, что будет, если в ядро атома некоторого химического элемента направить какую-нибудь частицу, ну, например, нейтрон в ядро урана?

(Слайд 9-10)

В 1939 году немецкими учеными Отто Ганом и Фрицем Штрассманом было открыто деление ядер урана. Они установили, что при бомбардировке урана нейтронами возникают элементы средней части периодической системы – радиоактивные изотопы бария (Z = 56), криптона (Z = 36) и др.

Рассмотрим более подробно процесс деления ядра урана при бомбардировке нейтроном по картинке. Нейтрон, попадая в ядро урана, поглощается им. Ядро возбуждается и начинает деформироваться подобно жидкой капле.

Ядро приходит в состояние возбуждения и начинает деформироваться. Почему ядро разрывается на 2 части? Под действием каких сил происходит разрыв?

Какие силы действуют внутри ядра?

– Электростатические и ядерные.

Хорошо, а как проявляются электростатические силы?

– Электростатические силы действуют между заряженными частицами. В ядре заряженной частицей является протон. Так как протон заряжен положительно, значит, между ними действуют силы отталкивания.

Верно, а как проявляются ядерные силы?

– Ядерные силы – силы притяжения между всеми нуклонами.

Так, под действием каких сил происходит разрыв ядра?

– (Если возникнут затруднения, задаю наводящие вопросы и подвожу учащихся к правильному выводу) Под действием электростатических сил отталкивания ядро разрывается на две части, которые разлетаются в разные стороны и излучают при этом 2-3 нейтрона.

Оно растягивается до тех пор, пока электростатические силы отталкивания не начнут преобладать над ядерными. Ядро разрывается на два осколка, выбрасывая при этом два или три нейтрона. Такова технология деления ядра урана.

Осколки разлетаются с очень большой скоростью. Получается, что часть внутренней энергии ядра переходит в кинетическую энергию разлетающихся осколков и частиц. Осколки попадают в окружающую среду. Как вы думаете, что происходит с ними?

– Осколки тормозятся в окружающей среде.

Чтобы не нарушать закон сохранения энергии, мы должны сказать, что произойдет с кинетической энергией?

– Кинетическая энергия осколков преобразуется во внутреннюю энергию среды.

Можно ли заметить, что внутренняя энергия среды изменилась?

– Да, среда нагревается.

А будет ли влиять на изменение внутренней энергии тот фактор, что в делении будет участвовать разное количество ядер урана?

– Конечно, при одновременном делении большого количества ядер урана внутренняя энергия среды, окружающей уран, возрастает.

Какой вывод мы можем сделать?

– Реакция деления ядер урана идет с выделением энергии в окружающую среду.

(Слайд 11)

Уран встречается в природе в виде двух изотопов: U (99,3 %) и U (0,7 %). При этом реакция деления U наиболее интенсивно идет на медленных нейтронах, в то время как ядра U просто поглощают нейтрон, и деление не происходит. Поэтому основной интерес представляет реакция деления ядра U. В настоящее время известны около 100 различных изотопов с массовыми числами примерно от 90 до 145, возникающих при делении этого ядра. Две типичные реакции деления этого ядра имеют вид:

Обратим внимание, что энергия, выделяющаяся при делении ядер урана огромна. Например, при полном делении всех ядер, содержащихся в 1 кг урана, выделяется такая же энергия, как и при сгорании 3000 т угля. При том эта энергия может выделиться мгновенно.

(Слайд 12)

Выяснили, что произойдет с осколками, а как поведут себя нейтроны?

Они будут участвовать в делении других ядер урана и будут увеличиваться лавинообразно и резко возрастает и выделившаяся энергия. Такая реакция носит взрывной характер. ( Анимация) Видеофрагмент взрыв()

Где она может протекать? ( в атомной бомбе).

Такая реакция называется цепной ядерной реакцией

Возможен и другой вариант реакции, при которой число высвободившихся нейтронов уменьшается со временем. Реакция прекратится. Такую реакцию нельзя использовать для производства электроэнергии. В мирных целях возможно использовать энергию только такой цепной реакции, в которой число нейтронов не меняется с течением времени. Как этого добиться узнаем на следующем уроке.

Итак: Давайте подведем итог: (слайд 13)

1. Каков механизм деления ядер урана?

2. Под действием каких сил происходит разрыв ядра?

3. Что происходит с кинетической энергией осколков после попадания в окружающую среду?

4. Где на практике можно применить энергию, выделенную при делении ядер урана?

Слайд проверим что усвоили-рефлексия (слайд 13)

Природа на Земле распорядилась так, что возник человек разумный. Только хватило бы человеку разума, чтобы все свои творения пустить во благо, а не во вред человечеству.

(Слайд 14-15)

По этому поводу очень хорошо сказал российский физик и общественный деятель САХАРОВ Андрей Дмитриевич

Да, пора эйфории безвозвратно ушла.

На науке лежит преступленье,

Но к ученым, повинным в создании зла,

Постепенно приходит прозренье. А. Д. Сахаров

С техникой XX и начала XXI века нужно быть на Вы. Проблемы нравственности и ответственности перед Людьми, Миром и Жизнью за научно-технические творения и связанные с ними решения приобретают для деятелей науки и техники, руководителей всех рангов этих отраслей и государства первостепенное значение.

Ныне, каждый должен отчетливо понимать опасность, которая исходит от техники при бездумном, неграмотном или безнравственном отношении с нею.

Д/з:

1. Параграф учебника «Деление ядер урана. ».

2. Задача:

Один из путей, которыми осуществляется деление ядер урана при бомбардировке нейтроном, выглядит следующим образом:

Осколки деления – цезий и рубидий – претерпевают превращения:

_{Какие радиоактивные распады претерпевают цезий и рубидий. Как вы думаете, почему это происходит?}

_{Задача раздается индивидуально каждому на заранее подготовленных карточках.}

1. Задание по желанию :

Учащиеся представляют материал об атомной бомбардировке японских городов Хиросима и Нагасаки по вопросам:

1. Имеет ли последствия ядерного конфликта глобальный характер, в чём это выражается?

2. Когда прекратится это безумие и человечество перестанет заниматься самоуничтожением?

3. При каких условиях, по вашему мнению, это возможно?

.

1. Задача:

Один из путей, которыми осуществляется деление ядер урана при бомбардировке нейтроном, выглядит следующим образом:

Осколки деления – цезий и рубидий – претерпевают превращения:

_{Какие радиоактивные распады претерпевают цезий и рубидий. Как вы думаете, почему это происходит?}

1. Задача:

Один из путей, которыми осуществляется деление ядер урана при бомбардировке нейтроном, выглядит следующим образом:

Осколки деления – цезий и рубидий – претерпевают превращения:

_{Какие радиоактивные распады претерпевают цезий и рубидий. Как вы думаете, почему это происходит?}

1. Задача:

Один из путей, которыми осуществляется деление ядер урана при бомбардировке нейтроном, выглядит следующим образом:

Осколки деления – цезий и рубидий – претерпевают превращения:

_{Какие радиоактивные распады претерпевают цезий и рубидий. Как вы думаете, почему это происходит?}

Приложение

Записи в тетради по новой теме:

Тема: Деление ядер урана.

В 1939 году немецкие ученые О. Ган и Ф. Штрассман было открыли деление ядер урана.

Тестовое задание по пройденной теме:

Ответы: Вариант 1. 1)1; 2)2; 3)3; 4)1; 5)3; 6)3; 7)3; 8)2.

Вариант 2. 1)1; 2)3; 3)2; 4)2; 5)3; 6)2; 7)2; 8)2.

Строение атомного ядра. Ядерные реакции.

Вариант 1.

1. Какой заряд имеет ядро?

1) положительный 2) отрицательный 3) ядро заряда не имеет

2. Что представляет собой альфа – частица?

1) электрон 2) ионизированный атом гелия

3) электромагнитное излучение

3. Сколько протонов и нейтронов содержит ядро атома бериллияBe

1) Z=9, N=4 2) Z=5, N=4 3) Z=4, N=5

4. Ядро какого химического элемента образуется при α – распаде радия?

Ra → ? + He.

1) радона 2) урана 3) фермий

5.Каков заряд атома в целом?

1. Положительный 2. Отрицательный 3. нейтральный

6. Нейтрон – это частица,

1) имеющая заряд +1, атомную массу 1;

2) имеющая заряд – 1, атомную массу 0;

3) имеющая заряд 0, атомную массу 1.

7. Укажите второй продукт ядерной реакции

1)n; 2) p; 3).

Строение атомного ядра. Ядерные реакции.

Вариант 2.

1. Какой заряд имеет атом?

1) атом электрически нейтрален 2) отрицательный

3) положительный

2. Что представляет собой бета – частица?

1) полностью ионизированный атом гелия

2) один из видов электромагнитного излучения

3) электрон

3. Сколько протонов и нейтронов содержит ядро атома алюминияAl 1) Z=13, N=27 2) Z=13, N=14 3) Z=27, N=13

4. Ядро какого химического элемента образуется при β-распаде калия?

K → ? + e

1) фтор 2) кальций 3) аргон

5. Какие силы позволяют нуклонам удерживаться в ядре?

1) гравитационные 2) электромагнитные 3) ядерные

6. Изотопы – это…

1) элементы с одинаковым количеством протонов и одинаковым количеством нейтронов;

2) элементы с одинаковым количеством протонов и разным количеством нейтронов;

3) элементы с разным количеством протонов и одинаковым количеством нейтронов.

7. Определите второй продукт ядреной реакции. .

1) α – частицу; 2) нейтрон; 3) электрон.

Технологическая карта

Дата проведения :______________________________ФИ учащегося__________________________________________ класс_______ Школа___________________________________________________

Тема урока____________________________________________________________________________

Цель , поставленная тобою______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Рейтинговая таблица

1. Д/З Параграф учебника «Деление ядер урана. ».

2. Задача:

Один из путей, которыми осуществляется деление ядер урана при бомбардировке нейтроном, выглядит следующим образом:

Осколки деления – цезий и рубидий – претерпевают превращения:

_{Какие радиоактивные распады претерпевают цезий и рубидий. Как вы думаете, почему это происходит?}

1. Задание по желанию:

1. Имеет ли последствия ядерного конфликта глобальный характер, в чём это выражается?

2. Когда прекратится это безумие и человечество перестанет заниматься самоуничтожением?

3. При каких условиях, по вашему мнению, это возможно?

.

учитель Тазова Н.Я., 02.05.2017

«Мыслящий ум не чувствует себя счастливым, пока ему не удастся связать воедино разрозненные факты, им наблюдаемые» Дьёрдью Хевеши

1. Каково строение атома по Резерфорду

2. Почему это строение называется планетарной моделью атома?

3. Из каких частиц состоит ядро атома?

4. Какая из этих частиц имеет заряд, и какой?

5. Как взаимодействуют друг с другом протоны в ядре?

6 6. Тогда какие же силы удерживают нуклоны в ядре?

7. Что собой представляют α-, β- частицы?

8. Химический элемент в общем виде записывается так: Х . Что обозначают и что показывают Z и А.

8. Протактиний Ра α радиоактивен. Определить, какой элемент получится после этого распада.

9. В какой элемент превращается U-239 после двух β-распадов и одного α-распада?

10.Что такое дефект масс и энергия связи ядра?

• 1 вариант:
• 1.1, 2.2, 3.2, 4.1, 5.3, 6.3, 7.3
• 2 вариант:
• 1.1, 2.3, 3.2, 4.2,, 5.3, 6.2, 7 .2

• 1 уровень : рассчитать дефект масс ядра
• 2 уровень: рассчитать дефект масс ядра
• И энергию связи.
• 3 уровень: рассчитать дефект масс ядра,
• энергию связи и удельную энергию

В 1939 году немецкими учеными О. Ганом и Ф. Штрассманом было открыто деление ядер урана*. Они установили, что при бомбардировке урана нейтронами возникают элементы средней части периодической системы

Капельная модель деления ядра урана

Фриц Штрассман

(1902-1980)

Отто Ган

(1879-1968)

Модель деления ядер урана при бомбардировке нейтроном

F эл Прит. оттал. F яс F эл и гамма излучение r ≈ 10 -15 м" width="640"

n

F яс F эл

Прит. оттал.

F яс F эл

и гамма излучение

r ≈ 10 -15 м

F эл Прит. оттал. F яс F эл 92 U 236 36 Kr 89 56 Ba 144 и гамма излучение 0 n 1 0 n 1 0 n 1 r ≈ 10 -15 м" width="640"

Скорость нейтрона ≈ 1000 м/с

0 n 1

92 U 235

F яс F эл

Прит. оттал.

F яс F эл

92 U 236

36 Kr 89

56 Ba 144

и гамма излучение

0 n 1

0 n 1

0 n 1

r ≈ 10 -15 м

В природе встречается два вида изотопа урана: (99,3 %) (0,7 %).

Основной интерес для ядерной энергетики представляет реакция деления ядра 235

Две наиболее типичные реакции деления этого ядра имеют вид:

Энергия, которая выделяется при полном делении 1 кг урана = энергии, которая выделяется при полном сгорании 3000 т угля

При делении ядра урана-235, освобождается 2 или 3 нейтрона. При благоприятных условиях эти нейтроны могут попасть в другие ядра урана и вызвать их деление.

выяснили, ядро, уран, бомбардировка, нейтрон, поглощение, деформируется, нуклоны, форма, ядерные силы, электростатические силы, разрыв, осколки, торможение, температура, энергия, излучают, опасность.

• Природа на Земле распорядилась так, что возник человек разумный. Только хватило бы человеку разума, чтобы все свои творения пустить во благо, а не во вред человечеству.

САХАРОВ Андрей Дмитриевич российский физик и общественный деятель

12

• С техникой XX и начала XXI века нужно быть на Вы. Проблемы нравственности и ответственности перед Людьми, Миром и Жизнью за научно-технические творения и связанные с ними решения приобретают для деятелей науки и техники, руководителей всех рангов этих отраслей и государства первостепенное значение.
• Ныне, каждый должен отчетливо понимать опасность, которая исходит от техники при бездумном, неграмотном или безнравственном отношении с нею.

• Учить параграфы 66,
• Выполнить задачи в тетради
• Творческое задание (по желанию) Имеют ли последствия ядерного конфликта глобальный характер, в чём это выражается?
• Когда прекратится это безумие и человечество перестанет заниматься самоуничтожением?
• При каких условиях, по вашему мнению, это возможно?

Спасибо за работу! !