Радиоактивность

11 класс

Тема урока: Радиоактивность.

Цели урока:

Образовательные – расширение представлений учащихся о физической картине мира на примере явления радиоактивности; познакомить учащихся с историей открытия явления радиоактивности и физической природой этого явления, объяснить правило смещения и научить применять его с помощью периодической системы химических элементов;

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 самостоятельной работы.

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, актуализация и мотивация 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.

Приветствие, проверка присутствующих, готовности к уроку.

2.Этап подготовки к изучению новой темы.

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

Приложение1. Постулаты Бора. Лазер.

П оказываю знак радиоактивной опасности и задаю вопросы:
«Что означает этот знак? В чем опасность радиоактивного излучения? Почему он имеет такой вид?»

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. Но, так же может и негативно влиять на здоровье и жизнь человека.

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 Антуан 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 в конце февраля 1986 г. 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: α-частицы, β-частицы и γ-частицы.

Магнитное поле позволяет разделить эти частицы.

По ходу изучения нового материала учащиеся самостоятельно заполняют таблицу.

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

Нуклонная модель ядра Гейзенберга-Иваненко — модель, предложенная в 1932 году Дмитрием Дмитриевичем Иваненко и Вернер Карлом Гейзенбергом. Согласно этой модели, ядра всех атомов состоят из протонов и нейтронов (нуклонов).

Физическая природа α, β, γ излучения

α –лучи- ядра атома гелия
β-лучи-поток электронов, движущихся со скоростями близкими к скорости света

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.

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.

Видеофрагмент «Как выглядит радиация»

Видеофрагмент «Как радиация влияет на живые организмы»

4.Этап закрепления новых знаний.

Первичное закрепление.

Тест. Закрепление.

№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

Решение заданий ЕГЭ

М.Ю.Демидова,2025 «Отличный результат», стр. 388 №№ 16.9-16.14 ,
стр. 397 №№ 17.19,17.20,17.21,17.23

(позитрон ⁰₊₁ e )

5.Этап информации о домашнем задании.

п.82,83. стр. 317 ЕГЭ (устно)

6.Этап подведения итогов.

Выставление оценок

Рефлексия

Закончить фразу

1. сегодня я узнал…

2. мне было интересно…

3. я понял, что…

4. теперь я могу…

5. я научился…

6. у меня получилось …

7. меня удивило…

8. мне захотелось

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.

Постулаты Бора. Лазеры.

Вариант 1

1. Какие из приведенных ниже утверждений соответствуют смыслу постулатов Бора? Укажите все правильные ответы.

А. В атоме электроны движутся по круговым орбитам и излу­чают при этом электромагнитные волны.

Б. Атом может находиться только в одном из стационарных со­стояний, в стационарных состояниях атом энергию не излучает.

В. При переходе из одного стационарного состояния в другое атом поглощает или излучает квант электромагнитного излу­чения.

1. Какое из приведенных ниже высказываний выражает второй постулат Бора? Укажите все правильные ответы.

A. Атом состоит из ядра и обращающихся вокруг ядра элек­тронов. Положительный заряд и почти вся масса атома сосре­доточены в ядре.

Б. При переходе электрона с орбиты на орбиту атом излучает (или поглощает) квант электромагнитной энергии.

B. Атом состоит из ядра и электронов. Заряд и почти вся мас­са атома сосредоточены в ядре.

1. П о диаграмме энергетических уровней атома определите, какой переход соответствует случаю излучения фотона с максимальной частотой.

А. 1 2 B. 2 1 C. 1 3 D. 3 1 E. 3 2

1. Частота фотона, поглощаемого при переходе атома из основного состояния с энергией Е₀ в возбужденное состояние с энергией Е₁, равна:

А. B. C. D. E.

1. На чем основана работа лазера

1) На явлении фотоэффекта

2) На явлении индуцированного излучения

3) На фотонах

4) На инфракрасном излучении

Постулаты Бора. Лазеры

Вариант 2

1. Какое из приведенных ниже высказываний выражает первый постулат Бора? Укажите все правильные ответы.

A. Атом состоит из ядра и электронов. Заряд и почти вся мас­са атома сосредоточены в ядре.

Б. Существуют стационарные орбиты, двигаясь по которым электрон не излучает электромагнитных волн.

B. Положительный заряд атома рассредоточен по всему объе­му атома, а отрицательно заряженные электроны «вкрапле­ны» в него.

1. Какое из приведенных ниже высказываний правильно описыва­ет способность атомов к излучению и поглощению энергии при переходе между двумя различными стационарными состояния­ми? Укажите все правильные ответы.

A. Может излучать и поглощать фотоны любой энергии.

Б. Может излучать и поглощать фотоны лишь с некоторыми значениями энергии.

B. Может излучать фотоны любой энергии, а поглощать лишь с некоторыми значениями энергии.

1. П о диаграмме энергетических уровней атома определите, какой переход соответствует случаю поглощения фотона с минимальной частотой.

А. 1 2 B. 2 1 C. 1 3 D.3 1 E. 3 2

1. Частота фотона, испускаемого при переходе атома из возбужденного состояния с энергией Е₁ в основное состояние с энергией Е₀ , равна:

А. B. C. D. E.

1. На чем основана работа рубинового лазера с трехуровневой системой?

1) На том факте, что в различных возбужденных состояниях атом может находится в течение неодинаковых промежутков времени

2) На явлении фотоэффекта

3) На том, что в этом лазере используется не два зеркала (как в обычном), а три

4) Правильного ответа нет

11