Печеркина Светлана Викторовна- учитель физики МКОУ-СОШ № 4 ГО Богданович Свердловской области Урок по теме "Ядерные реакции. Энергетический выход реакций" Дидактическая цель: Сформировать умения записывать ядерные реакции, уметь определять неизвестный продукт реакции с использованием законов сохранения массового числа и заряда, обосновать существование ядерной энергии как одной из форм энергии, формировать умение вычислять энергетический выход ядерных реакций. Воспитательная цель: Раскрыть роль эксперимента в научном познании, продолжить формирование диалектико-материалистического мировоззрения учащихся, развивать познавательный интерес к предмету. Развивающая цель: Развитие умений учащихся анализировать результаты эксперимента, формулировать выводы, развивать умение работать с табличными данными при решении задач, формировать познавательные способности учащихся. Тип урока: Изучение нового материала Вид урока: Комбинированный Формы работы: Беседа, рассказ Ход урока 1. Повторение пройденного материала (в форме фронтальной беседы, см. рабочую карточку) Что такое естественная радиоактивность? (Явление самопроизвольного распада ядер атомов урана, тория, и радия с образованием новых ядер и выделением альфа, бета и гамма-излучений). Что такое альфа-распад ядер и как он возникает? (распад ядра, при котором происходит вылет альфа-частицы) Каково правило смещения Содди при альфа-распаде? (При альфа-распаде исходное атомное ядро превращается в ядро нового элемента, расположенного в таблице Менделеева на две клетки левее исходного). В какое ядро превращается торий (234) при трех последовательных альфараспадах? (полоний-222) Что такое бета-распад и как он возникает при распаде ядер? (Распад ядра, при котором происходит вылет электрона (бета-частицы)) Каково правило Содди для бета-распада? (При бета-распаде исходное ядро превращается в ядро другого элемента, расположенного в таблице Менделеева на одну клетку правее исходного). Какой изотоп образуется из радиоактивного изотопа сурьмы(133) после четырех бета-распадов? (цезий-133) Какой изотоп образуется из радиоактивного изотопа лития (8) после одного альфа-распада и одного бета-распада? (ядро атома гелия-4). 2. Изложение нового материала (см.параграф 106, стр. 309 уч-ка). Атомные ядра при взаимодействиях испытывают превращения. Эти превращения сопровождаются увеличением или уменьшением кинетической энергии участвующих в превращениях частиц. Печеркина Светлана Викторовна- учитель физики МКОУ-СОШ № 4 ГО Богданович Свердловской области Сегодня на уроке мы с вами рассмотрим ядерные реакции на нейтронах и научимся рассчитывать энергетический выход. Запишите тему урока – «Ядерные реакции. Энергетический выход реакций». Итак, ядерными реакциями называют изменение атомных ядер при взаимодействиях их с элементарными частицами или друг с другом. Ядерные реакции обычно осуществляются путем бомбардировки тяжелых ядер элементарными частицами или легкими ядрами, ускоренными до больших энергий. Ядро захватывает бомбардирующую частицу, поглощает ее энергию и переходит в возбужденное состояние. Ядро становится неустойчивым и превращается в новое ядро с испусканием другой частицы. В любой ядерной реакции выполняются законы сохранения электрического заряда и числа нуклонов: суммы зарядов и массовых чисел ядер и частиц, вступающих в ядерную реакцию, равны суммам зарядов и массовых чисел конечных продуктов (ядер и частиц) реакции. Выполняются также законы сохранения энергии, импульса и момента импульса. Впервые в истории человечества искусственное превращение ядер было осуществлено Резерфордом в 1919 году. Он осуществил мечту всех алхимиков. Ему удалось бомбардировать азот Написать данную реакцию α-частицами и получить ядро изотопа кислорода: Резерфорд предположил, что для разрушения или преобразования ядра нужна очень большая энергия.. наиболее подходящими носителями большой энергии в то время и были α-частицы, вылетающие из ядер при радиоактивном распаде. 1932 год, сотрудники Резерфорда, Уолтон и Кокрофт впервые расщепили на две α-частицы, с помощью искусственно ускоренных протонов. Написать данную реакцию: Это была первая реакция на быстрых протонах. Что представляет собой α-частица? Эта реакция идет с выделением огромной энергии 17,6 МэВ. Выделяющаяся при ядерных реакциях энергия может быть очень огромной. Но использовать её путем осуществления столкновений ускоренных частиц (или ядер) с неподвижными ядрами мишенями, практически нельзя. Ведь большая часть ускоренных частиц пролетает мимо ядер мишеней, не вызывая реакции. Под действием медленных нейтронов: 1934 год, Ирен и Фредерик Жолио-Кюри, получили искусственные радиоактивные ядра фосфора, путем бомбардировки Написать реакцию: α-частицами. Это был впервые полученный радиоактивный фосфор. Печеркина Светлана Викторовна- учитель физики МКОУ-СОШ № 4 ГО Богданович Свердловской области Ядерные реакции под действием альфа-частиц привели к открытию нейтрона (Дж. Чедвиком): Впоследствии было получено свыше 1000 радиоактивных изотопов. Открытие нейтронов было поворотным пунктом в исследовании ядерных реакций, так как нейтроны лишены заряда и они беспрепятственно проникают в атомные ядра и вызывают их изменения. Итальянский физик Энрико Ферьми первым начал изучать реакции, вызываемые нейтронами. Он обнаружил, что ядерные превращения вызываются не только быстрыми нейтронами, но и медленными нейтронами. Причем медленные нейтроны оказываются в большинстве случаев даже гораздо более эффективными. Как уже было сказано, что каждая реакция протекает с выделением или поглощением энергии. Ядерная реакция характеризуется энергией ядерной реакции ΔE (энергетическим выходом реакции), равной разности энергий покоя ядра и частиц до реакции и после нее, т.е. Энергетическим выходом ядерной реакции называется разность энергий покоя ядер и частиц до и после реакции. где (m1+m2)— сумма масс частиц до реакции, (m3+m4)— сумма масс частиц после реакции. Если ΔE >0, то реакция идет с выделением энергии и называется экзотермической, если ΔE <0, то реакция идет с поглощением энергии и называется эндотермической. Данная энергия выражается в Джоулях, но нам предстоит ее выражать в МэВ. Для этого наша формула будет выглядеть следующим образом: А теперь давайте рассчитаем энергетический выход реакции Уолтона и Кокрофта. Е-? Решение На самом деле эта реакция проходит с выделением энергии 17,6 МэВ, у нас значение данной энергии получилось меньше, так как мы не учитывали кинетическую энергию протона, так как он был разогнан на ускорителе. Печеркина Светлана Викторовна- учитель физики МКОУ-СОШ № 4 ГО Богданович Свердловской области 3. Закрепление. Решение задач на вычисление энергетического выхода ядерной реакции. (Решение см. в образце) 2. Самостоятельная работа по рабочим карточкам. Ответы: 1 вар. 2)7,7 МэВ; 3) -1,27 МэВ (поглощение энергии). 2 вар: 2)341,8 МэВ; 3) 14,3 МэВ (выделение энергии). 3 вар: 2) 225,19 МэВ; 3) 17,4 МэВ (выделение энергии). 4 вар: 2)7,92 МэВ/нук; 3) 3,3 МэВ (выделение энергии). 5 вар: 2) 1804,96 МэВ; 3) 15 МэВ (выделение энергии). Домашнее задание: стр. 330-331, Упр. 14 (6,7). Список интернет-ресурсов: 1. http://www.physbook.ru/ 2. http://festival.1september.ru/articles/534494/ Список литературы: 1. Учебник «Физика-11» под ред.Г.Я. Мякишева и др. 2. Сборник дидактических заданий по физике: Учеб. пособие для техникумов. – 2-е изд., перераб. И доп./Г.И.Рябоволов, Н.Р. Дадашева, П.И. Самойленко – М.: Высш.шк., 1990. Печеркина Светлана Викторовна- учитель физики МКОУ-СОШ № 4 ГО Богданович Свердловской области Приложение 1. Рабочая карточка по теме «Ядерные реакции. Энергетический выход реакций» ФИ учащегося___________________________________________Класс_______________ 1. Повторение пройденного материала (устно) Что такое естественная радиоактивность? Что такое альфа-распад ядер и как он возникает? Каково правило смещения Содди при альфа-распаде? В какое ядро превращается торий (234) при трех последовательных альфа-распадах? Что такое бета-распад и как он возникает при распаде ядер? Каково правило Содди для бета-распада? Какой изотоп образуется из радиоактивного изотопа сурьмы(133) после четырех бета-распадов? Какой изотоп образуется из радиоактивного изотопа лития (8) после одного альфа-распада и одного бета-распада? 2. Выполните самостоятельно в тетради, используя образец и текст параграфа 106 (стр. 309). Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3 Вариант 4 Вариант 5 Образец