Цели урока:
- Образовательная: ввести понятие ядерные реакции и показать их значение для жизнедеятельности человека.
- Воспитательная: воспитание мировоззренческих понятий "причинно-следственные связи в окружающем мире", "познаваемость окружающего мира и человека
- Развивающая: развитие навыков и умений классифицировать и обобщать, формулировать выводы по изученному материалу.
Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, раздаточный материал «таблица Менделеева», презентация к уроку, самостоятельная работа.
Ход урока
I. Организационный этап (1-2 мин.)
Учитель физики: Дорогие ребята! Я рада видеть вас, и хочу начать урок со слов И. Гёте "Блажен, кто явственно узрел, хотя бы скорлупу природы". Какой глубокий смысл в этих словах! Действительно, у природы много тайн и загадок, раскрывает она их неохотно, поэтому каждая очередная разгадка – важный шаг человечества на пути к познанию мира. Как и познание тайны атома. (слайд 1)
II. Мотивация (3 мин.)
Учитель физики: (осуществляется показ слайдов презентации на экране)
Быть может, эти электроны –
Миры, где пять материков.
Искусства, знанья, войны, троны
И память сорока веков!
Еще быть может, каждый атом –
Вселенная, где сто планет;
Там все, что здесь, в объеме сжатом,
Но также то, чего здесь нет! (слайд 2–4)
Япония скорбит уж много лет,
Известны людям Хиросима, Нагасаки,
Но не наложен на трагедии запрет,
Стоят повсюду ядерные плахи.
Всех жертв и испытаний нам не счесть,
Но целы арсеналы, полигоны,
Чернобыля убийственная весть
Предупрежденье поколеньям новым.
Тысячелетье начало отсчет,
Век двадцать первый по земле шагает,
Мы думали, что его детям больше повезет,
Но взрыв на Фукусима – обратное утверждает. (слайд 5–8)
Учитель физики: как можно объединить эти события?
Ученики: ядерный взрыв, который произошёл при взрыве атомных бомб в Японии, взрыв атомного реактора на Чернобыльской АЭС и взрыв на АЭС Фокусима.
Учитель физики: что такое ядерный взрыв?
Ученики:
III. Объяснение нового материала (15 мин.)
Учитель физики: Я́дерный взрыв — неуправляемый процесс высвобождения большого количества тепловой и лучистой энергии в результате цепной ядерной реакции деления или реакции термоядерного синтеза за очень малый промежуток времени. (слайд 9)
Учитель физики: сегодня на уроке мы узнаем, что такое ядерные реакции, и какое значение они имеют для жизнедеятельности человека. (слайд 10)
Учитель физики: Процесс взаимодействия ядра с частицей или другими ядрами, сопровождающийся изменением состава и структуры дочернего ядра – называется ядерной реакцией. (слайд 11) Давайте рассмотрим механизм деления ядра. Но вначале мы вспомним строение атома. Из чего состоит ядро атома? (слайд 12)
Ученики:
Учитель физики: Как объяснить стабильность атомных ядер?
Ученики:
Учитель физики: Назовите свойства ядерных сил. (слайд 12)
Ученики:
Учитель физики: Ядро представляет собой «плотное образование», и когда в него попадает частица, то она «застревает» в нём, причём энергия частицы передаётся не одному, а многим нуклонам. Захват ядром попавшей частицы приводит к образованию промежуточного, так называемого составного ядра. В этом состоит первый этап ядерной реакции. Второй этап ядерной реакции – превращение составного ядра – происходит независимо от захвата падающей частицы. Оба этапа можно изобразить схемой :
Где 
– исходное ядро-мишень, α – налетающая частица, 
– составное ядро, 
– ядро, являющееся продуктом ядерной реакции, b – частица вылетающая из ядра в результате реакции. Возможно протекание реакции и в один этап. (слайд 13)
Учитель физики: первую ядерную реакцию осуществил Резерфорд в 1919 году при бомбардировки атома азота α – частицами. При соударении частиц происходила ядерная реакция, протекавшая по следующей схеме:
147N + 42He → 178O + 11H (слайд 14)
Учитель физики: когда же возникают ядерные реакции?
Ученики: Ядерные реакции происходят, когда частицы вплотную приближаются к ядру и попадают в сферу действия ядерных сил.
Учитель физики: Ядро, какой заряд имеет? А α – частица?
Ученики:
Учитель физики: Когда возможно сближение двух положительно заряженных частиц?
Ученики: если одна из них обладает очень большой скоростью. (слайд 15)
Учитель физики: подведём итог сказанному. Ядерная реакция возможна, если одна из частиц обладает высокой скоростью, т.е. обладает большой энергией. Это есть одно из условий протекания ядерной реакции.
Для осуществления ядерной реакции под действием положительно заряженной частицы необходимо, чтобы частица обладала кинетической энергией, достаточной для преодоления действия сил кулоновского отталкивания. Незаряженные частицы, например нейтроны, могут проникать в атомные ядра, обладая сколь угодно малой кинетической энергией. Ядерные реакции могут протекать при бомбардировке атомов быстрыми заряженными частицами (протоны, нейтроны, α-частицы, ионы). (с лайд 15)
Первая реакция бомбардировки атомов быстрыми заряженными частицами была осуществлена с помощью протонов большой энергии, полученных на ускорителе, в 1932 году:
73Li + 11H → 42He + 42He (слайд 16)
Однако наиболее интересными для практического использования являются реакции, протекающие при взаимодействии ядер с нейтронами. Так как нейтроны лишены заряда, они беспрепятственно могут проникать в атомные ядра и вызывать их превращения. Выдающийся итальянский физик Э. Ферми первым начал изучать реакции, вызываемые нейтронами. Он обнаружил, что ядерные превращения вызываются не только быстрыми, но и медленными нейтронами, движущимися с тепловыми скоростями.
В 1939 году немецкими учеными О. Ганом и Ф. Штрассманом было открыто деление ядер урана. Продолжая исследования, начатые Ферми, они установили, что при бомбардировке урана нейтронами возникают элементы средней части периодической системы – радиоактивные изотопы бария (Z = 56), криптона (Z = 36) и др.
Уран встречается в природе в виде двух изотопов: уран-238 (99,3 %) и уран-235 (0,7 %). При бомбардировке нейтронами ядра обоих изотопов могут расщепляться на два осколка. При этом реакция деления уран-235 наиболее интенсивно идет на медленных (тепловых) нейтронах, в то время как ядра уран-238 вступают в реакцию деления только с быстрыми нейтронами с энергией порядка 1 МэВ. (слайд 17)
Благодаря ядерной реакции выделяется громадное количество тепла. (Кусок урана величиной с ладонь содержит больше энергии, чем целый железнодорожный состав каменного угля. Кроме того, АЭС, в отличии от ТЭС, не сжигает атмосферный кислород и не загрязняет атмосферу). Тепло подаётся на паровые турбины, которые вырабатывают ток. Где ещё можно использовать энергию выделяющую при ядерных реакциях?
Ученики:
Ядерная реакция может идти двумя способами управляемая и неуправляемая.
Примеры УЦР и их значение для жизнедеятельности человека.
Примеры неуправляемой ЦР и их значение для жизнедеятельности человека (слайд 18)
Последствия радиации (слайд 19)
При ядерных реакциях выполняется несколько законов сохранения: импульса, энергии, момента импульса, заряда. В дополнение к этим классическим законам при ядерных реакциях выполняется закон сохранения так называемого барионного заряда (т.е. числа нуклонов – протонов и нейтронов). Выполняется также ряд других законов сохранения, специфических для ядерной физики и физики элементарных частиц. (слайд 20)
Примеры ядерных реакций.
IV. Проверка знаний (7 мин.)
- Что такое ядерная реакция?
- В чем отличие ядерной реакции от химической?
- Почему образовавшиеся ядра гелия разлетаются в противоположные стороны?
73Li + 11H → 42He + 42He - Является ли ядерной реакция испускания α-частицы ядром?
- Допишите ядерные реакции: (слайд 21)
- 94Be + 11H → 105B + ?
- 147N + ? → 146C + 11p
- 147N + 42He → ? + 11H
- 2713Al + 42He → 3015P + ? (1934 г. Ирен Кюри и Фредерик Жолио-Кюри получили радиоактивный изотоп фосфора)
- ? + 42He → 3014Si + 11p
Самостоятельная работа (Приложение 2)
Вариант 1
Ответы: а) 137N; б) 11p; в) 10n; г) 147N; д) 42He; е) 3516S
Вариант 2
Ответы: а) 42He; б) 189F; в) 147N; г) 10n; д) γ; е) 11p
После выполнения самостоятельной работы проводится самопроверка.
V. Рефлексия (2 мин.)
Ребята я предлагаю вам ответить на следующие вопросы.
Я сегодня на уроке узнал…
Мне на уроке понравилось и запомнилось…
Урок сегодня мне не понравился, потому что …
Заключительные слова учителя: Сегодня на уроке мы приоткрыли одну из тайн природы, но и если халатно относиться к энергии атома, то можно нанести непоправимый вред, поэтому я вас призываю «ДАВАЙТЕ БЕРЕЧЬ НАШУ РОДНУЮ ЗЕМЛЮ, ВЕДЬ ОНА У НАС ОДНА!»