Разработка урока на тему "Радиоактивность" 9 класс

9 класс Урок № 51 Тема: Радиоактивность.

Цель урока: организовать деятельность учащихся по изучению явления радиоактивности

Задачи: образовательные: изучить с учащимися понятие радиоактивности, историю открытия данного явления, характеристики видов излучения; познакомить учащихся с радиоактивными элементами;

развивающие: формировать мыслительные операции: умение делать выводы из представленного материала, умение сравнивать и сопоставлять характеристики видов излучений, умение устанавливать сходство и различие, умение выделять главное в содержании;

воспитательные: воспитывать ответственность при выполнении заданий, уважительное отношение к учебному труду и уважение друг к другу.

регулятивные УУД: ставить цели и планировать свою деятельность с помощью учителя; контролировать и оценивать результаты своей деятельности под руководством учителя; понимать различия между исходными фактами и гипотезами  и объяснять их под руководством учителя.

познавательные УУД: определять способы решения проблем под руководством учителя; представлять полученную информацию в виде модели;

коммуникативные УУД: строить понятные для партнеров высказывания, договариваться, участвовать в коллективном обсуждении проблемы и приходить к общему решению в совместной деятельности;

личностными УУД: сформировать ситуативный познавательный интерес к новому учебному материалу; способствовать уважительному отношению к творцам науки, интересу к физике.

Тип урока: изучение нового материала.

Методы обучения: объяснительно-иллюстративный, репродуктивный, частично-поисковый.

Оборудование для урока: ноутбук, проектор, интерактивная доска, презентация.

Ход урока.

1. Организационный момент Мотивация

У природы много тайн и загадок, раскрывает она их не охотно, поэтому каждая очередная разгадка – важный шаг человечества на путь к познанию мира. Вот и мы сегодня приоткроем занавес тайны…

II. Актуализация знаний

Вопросы об атоме и атомном ядре:

1. Какие частицы входят в состав атома:

2.Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Между какими парами частиц внутри ядра действуют ядерные силы?

3.В ядре атома кальция   сколько содержится протонов, нейтронов?

4.Что такое ядерные силы?

5 Чему равна энергия связи? Удельная энергия связи?

III. Изучение нового материала. Наиболее ярким свидетельством сложного строения атома явилось открытие явления радиоактивности, сделанное французским физиком Анри Беккерелем в 1896 г. Он обнаружил, что химический элемент уран самопроизвольно (т. е. без внешних воздействий) излучает ранее неизвестные невидимые лучи, которые позже были названы радиоактивным излучением.  Оказалось, что не только уран, но и некоторые другие химические элементы (например, радий) тоже самопроизвольно испускают радиоактивные лучи. (доклад уч-ся «Об истории открытия Беккереля»)

22 декабря 1895 года немецкий ученый Рентген поведал миру об икс-лучах, которые русские физики назвали рентгеновскими. Это открытие заинтересовало французского ученого Анри Пуанкаре, он организовал публичную лекцию в Парижской академии наук и обратил внимание на бледно-зеленое пятно в конце катодной трубки, где рождались новые лучи. Среди присутствующих в зале был Анри Беккерель, и его поразило «зеленое пятно». Он вспомнил, что его отец, Эдман Беккерель, тоже физик, изучал свечение некоторых веществ, которые под действием ультрафиолетового излучения испускали красивое свечение: бледно-синее, зеленоватое, бледно-фиолетовое. Может быть, они тоже под действием света испускали икс-лучи? Свою догадку он решил проверить в лаборатории, изучив образцы урановой соли.

26 февраля 1896 года Беккерель задумал эксперимент: под блюдце с солями урана, поставленное на фотопластинку, завернутую в светонепроницаемую бумагу, он поместил медный крестик. Урановая соль должна была освещаться солнечными лучами. Но эксперимент пришлось отложить: несколько дней стояла пасмурная погода. И Беккерель в ожидании солнечных дней убрал свою конструкцию в ящик. В воскресенье 1 марта 1896 года, так и не дождавшись солнечной погоды, решил на всякий случай проявить фотопластинку и, к своему изумлению, обнаружил на ней четкие контуры крестика.

Таким образом, ученый пришел к выводу, что соли урана самопроизвольно без внешних воздействий излучают. Так было открыто явление радиоактивности, за что в 1903 году Беккерель был удостоен Нобелевской премии по физике.

Способность атомов некоторых химических элементов к самопроизвольному излучению стали называть радиоактивностью (от лат. radio - излучаю и activus - действенный).

В 1899 г. в результате опыта, проведённого под руководством английского физика Э. Резерфорда, было обнаружено, что радиоактивное излучение радия неоднородно, т. е имеет сложный состав.

Опыт. Крупицу радия помещали на дно толстостенного свинцового сосуда. Пучок радиоактивного излучения радия выходил сквозь узкое отверстие и попадал на фотопластинку (излучение Rа происходит во все стороны, но сквозь толстый слой свинца оно пройти не может). После проявления фотопластинки на ней обнаруживалось одно тёмное пятно - как раз в том месте, куда попадал пучок.

Потом опыт изменяли: создавали сильное магнитное поле, действовавшее на пучок. В этом случае на проявленной пластинке возникало три пятна: одно, центральное было на том же месте, что и раньше, а два других - по разные стороны от центрального.

вывод из опыта:

Если два потока отклонились в магнитном поле от прежнего направления, значит, они представляют собой потоки заряженных частиц. Отклонение в разные стороны свидетельствует о разных знаках электрических зарядов частиц. В магнитном поле на движущиеся заряженные частицы действует сила Лоренца и по правилу левой руки в одном потоке присутствовали только положительно заряженные частицы, в другом - отрицательно заряженные. А центральный поток представлял собой излучение, не имеющее электрического заряда, так как на него не действовала сила Лоренца.

Положительно заряженные частицы назвали α-частицами, отрицательно заряженные -  -частицами, а нейтральные –  -частицами или -квантами.

α-частицы- это потоки ядер атомов гелия. Скорость этих частиц 20000 км/с, что превышает скорость современного самолета (1000 км/ч) в 72000 раз. Альфа-лучи обладают небольшой проникающей способностью. Они полностью поглощаются поставленным на их пути листком бумаги, практически не проникает через кожный покров, но при попадании в организм, например, через порезы, очень опасны и пагубно действуют на внутренние органы.

-частицы представляют собой поток быстрых электронов, летящих со скоростями близкими к скорости света. При этом пучок бета-лучей расширяется при отклонении, что свидетельствует о разных скоростях частиц в пучке. Проникающая способность больше, чем у альфа-лучей. Данный вид радиации проникает через тонкую одежду и кожу глубоко в ткани. Задержать бета-излучение можно при помощи алюминиевого листа в несколько миллиметров или толстой деревянной доски.

-излучение действует на фотопластинку, ионизирует воздух, не отклоняется магнитным полем. Следовательно, представляет собой электромагнитные волны. Скорость распространения электромагнитного излучения такая же, как и у всех электромагнитных волн - 300000 км/с. Гамма - лучи обладают самой большой проникающей способностью. Для защиты от них нужно использовать толстый слой бетона или пластину из тяжёлых металлов таких, как платина и свинец. Свинец – 5 см, бетон – 30 см, грунт – 60 см

Сообщения учащихся.

1. Естественные источники радиации

Земная кора, вода, воздух содержат радиоактивные элементы. Человек, как обитатель этой среды, также немного радиоактивен, так как основную часть облучения он получает от естественных источников радиации. Избежать облучения от естественных источников радиации совершенно невозможно. На протяжении всей истории существования Земли, излучения из космоса, облучают земную цивилизацию.

Человеческий организм регулярно подвергается действию радиоактивного излучения. Приблизительно 80% ежегодно получаемого количества приходится на космические лучи. В воздухе, воде и почве содержатся 60 радиоактивных элементов, являющихся источниками естественной радиации. Основным природным источником излучения считается инертный газ радон, высвобождающийся из земли и горных пород. Радионуклиды также проникают в организм человека с пищей.

2. Применение радиоактивных излучений

Открытие радиоактивности позволило людям использовать для своих нужд новые источники энергии.

Полезные свойства радиации нашли применение в различных областях естествознания, технике, медицине.

В промышленности - гамма-дефектоскопия (контроль целостности различных сварных швов).

В сельском хозяйстве – обработка семян, повышающая урожайность.

В космонавтике - создание атомных источников энергии спутников, орбитальных комплексов.

В криминалистике - нанесение специальных меток на предметы хищения, облегчающие их поиск, идентификацию и изобличение преступников.

В археологии - определение возраста геологических пород.

В медицине - диагностика заболеваний, лечение онкологических больных, стерилизация медицинских инструментов и материалов.

3. Биологическое действие радиации

Первыми заметили действие радия на человеческий организм супруги Кюри (как и Анри Беккерель, они получили ожоги, прежде чем поняли опасность обращения с радиоактивными веществами). Как-то Беккерель, собираясь на одну из лекций, обнаружил, что у него нет урановой соли. Зайдя в лабораторию Кюри, взял пробирку с урановой солью и положил ее в карман костюма. После лекции вновь положил в карман и проходил так до возвращения домой. На следующий день он обнаружил в том месте, где лежала пробирка покраснение кожи. Беккерель показал ожог супругам Кюри, предположив о действии урана на кожу. Пьер Кюри решил проверить и привязал урановую пластину к предплечью и проходил так 10 часов. Вызванное облучением покраснение перешло в сильную язву и не заживало в течение почти 2 лет. Таким образом, Пьер открыл биологическое действие радиоактивного излучения.

IV. Физминутка.

Сообщение учащегося на тему «Вклад супругов Кюри в изучение явления радиоактивности»

Работу Беккереля продолжили Пьер Кюри и Склодовская-Мария Кюри, которые занялись исследованием явления излучения металлов, в том числе и урана. Свои исследования они проводили в заброшенном сарае, который принадлежал Парижской школе. Условия работы были невыносимы: входящий в лабораторию должен был задержать дыхание, чтобы не задохнуться парами кислот, зимой окна держали открытыми, поэтому температура в сарае не превышала 6°С тепла.

Напряженный труд дал результаты: 18 июля 1898 года Пьер и Мария Кюри сообщили об открытии нового металла, который они предложили назвать полонием в честь родины Марии Кюри, его активность была в 400 раз выше активности урана.

26 декабря 1898 года супруги сообщили об открытии нового элемента, очень похожего по химическим свойствам на барий, обладающий сильной радиоактивностью. Новый элемент назвали радием. Его активность в 900 раз превышала активность урана. А само свойство веществ испускать невидимые лучи Пьер и Мария Кюри назвали радиоактивностью.

После радия и полония Кюри открыли ряд других радиоактивных элементов. Ученые установили, что все тяжелые элементы, расположившиеся в нижних клетках таблицы Менделеева, обладают радиоактивными свойствами. В 1906 году Пьер и Мария обнаружили, что радиоактивностью обладает элемент, содержащийся в клетках всех живых существ на Земле — изотоп калия. За свои открытия супруги Кюри в 1903 году были удостоены Нобелевской премии.

Пьер Кюри трагически погиб, когда, углубленный в свои мысли о предстоящем эксперименте, переходил улицу и попал под почтовый экипаж. Мария пережила мужа на много лет и умерла от мучительной лучевой болезни.

Превращение ядер подчиняется правилу смещения, сформулированному впервые англ. ученым Ф. Содди.

альфа – распад:  ^A_ZХ — ^A-4_Z-2Y + ⁴₂He

бета – распад:  ^A_ZХ — ^A_Z+1Y + ⁰_-1e

гамма – излучение не сопровождается изменением заряда, масса же ядра меняется ничтожно мало.

Как же из ядра могут вылетать электроны, если их там нет? Какие преобразования могут происходить?

Ответ: при - распаде нейтрон превращается в протон с испусканием электрона ¹₀n — ¹₁p + ⁰_-1e + ν (ν - антинейтрино)

V. Первичное закрепление 1. Блиц-опрос (Продолжи вопрос…)

1. Явление радиоактивности, открытое Беккерелем, свидетельствуют о том что ...

А. Атом имеет сложную структуру.

Б. В состав атома входят электроны.

В. Все вещества состоят из неделимых частиц-атомов

2. В состав атома входят следующие частицы:

А. Нейтроны и электроны Б. Нуклоны и электроны. В. Протоны и нейтроны.

3. Какой вид радиоактивного излучения наиболее опасен при внутреннем облучении человека?

A. Бета-излучение. Б. Гамма-излучение. B. Альфа-излучение.

4. При альфа-распаде атомных ядер…

А. Масса ядра остаётся практически неизменной, поэтому масса числа сохраняется, а заряд увеличивается на единицу.

Б. Массовое число увеличивается на 4, а заряд остаётся неизменным.

В. Массовое число уменьшается на 4, а заряд также уменьшается на 2.

2. Работа с учебником (решение задач стр.111).

Итог урока.

VI. Подведение итога, выставление оценок

VII. Домашнее задание. §24

VIII. Рефлексия. Закончить предложения:

Сегодня я узнал(а)…

Было интересно…

Было трудно…

Я понял(а), что…

Я научился (лась)…

Меня удивило…