Ядерные реакции план урока 9 класс

Обновлено: 07.07.2024

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

по физике в 9 классе по теме:

Воспитательная: воспитывать бережное отношение ко всему живому, окружающему нас миру, умение устанавливать причинно-следственные связи в природе.

Развивающая: развивать навыки и умения сравнивать, обобщать, делать выводы по изученному материалу.

Оборудование: доска, мел, интерактивная доска, мультимедийный проектор, компьютер, карточки с вариантами для самостоятельной работы, раздаточный материал, презентация к уроку.

I. Организационный этап (1-2 мин.)

Учитель физики : Здравствуйте, дорогие ребята!

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. Сегодня мы попытаемся разгадать некоторые тайны атома (демонстрация слайдов презентации)

II. Мотивация (3 мин.)

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.

(осуществляется показ слайдов презентации на экране, фрагменты фильмов о ядерных взрывах в Хиросиме и Нагасаки).

Как можно объединить эти события?

Ядерный взрыв, который произошёл при взрыве атомных бомб в Японии, взрыв атомного реактора на Чернобыльской АЭС и взрыв на АЭС Фокусима.

Учитель: что такое ядерный взрыв?

III. Объяснение нового материала (15 мин.)

Учитель: 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: сегодня на уроке мы узнаем, что такое ядерные реакции, и какое значение они имеют для жизнедеятельности человека. (демонстрация слайда 8)

Учитель: Процесс взаимодействия ядра с частицей или другими ядрами, сопровождающийся изменением состава и структуры дочернего ядра – называется ядерной реакцией. (слайд 9) Давайте рассмотрим механизм деления ядра. Но вначале мы вспомним строение атома. Из чего состоит ядро атома? (слайд 10)

Учитель: Как объяснить стабильность атомных ядер?

Учитель: Назовите свойства ядерных сил. (слайд 11)

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: первую ядерную реакцию осуществил Резерфорд в 1919 году при бомбардировки атома азота α – частицами. При соударении частиц происходила ядерная реакция, протекавшая по следующей схеме:
14 ₇ N + 4 ₂ He → 17 ₈ O + 1 ₁ H (слайд 12)

Учитель: Каковы условия возникновения ядерных реакций?

Ядерные реакции происходят, когда частицы вплотную приближаются к ядру и попадают в сферу действия ядерных сил.

Учитель: Ядро, какой заряд имеет? А α – частица?

Учитель: Когда возможно сближение двух положительно заряженных частиц?

Если одна из них обладает очень большой скоростью. (слайд 15)

Учитель: 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:
7 ₃ Li + 1 ₁ H → 4 ₂ He + 4 ₂ He (слайд 13)

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 14)

Благодаря ядерной реакции выделяется громадное количество тепла. (Кусок урана величиной с ладонь содержит больше энергии, чем целый железнодорожный состав каменного угля. Энергия спичечного коробка с ураном эквивалентна энергии 2-3 –х вагонов каменного угля. Кроме того, АЭС, в отличии от ТЭС, не сжигает атмосферный кислород и не загрязняет атмосферу. При использовании АЭС не образуется горы шлака, экономически выгоднее, нужна лишь правильная эксплуатации электростанции). Тепло подаётся на паровые турбины, которые вырабатывают ток. Где ещё можно использовать энергию выделяющую при ядерных реакциях?

Ядерная реакция может идти двумя способами управляемая

Примеры, их значение для жизнедеятельности человека. Последствия радиации, ядерных взрывов (демонстрация презентации).

При ядерных реакциях выполняется несколько законов сохранения : импульса, энергии, момента импульса, заряда. В дополнение к этим классическим законам при ядерных реакциях выполняется закон сохранения барионного заряда (т.е. числа нуклонов – протонов и нейтронов). Выполняются другие законы сохранения, специфические для ядерной физики и физики элементарных частиц. (демонстрация слайдов презентации 16-19)

Примеры ядерных реакций.

14 ₇ N + 4 ₂ He → 17 ₈ O + 1 ₁ H

IV. Проверка знаний (7 мин.)

Что такое ядерная реакция?

Какие виды ядерных реакций бывают?

Где применяются ядерные реакции?

Каковы последствия ядерных реакций?

Почему образовавшиеся ядра гелия разлетаются в противоположные стороны?
7 ₃ Li + 1 ₁ H → 4 ₂ He + 4 ₂ He

Является ли примером ядерной реакция испускания ядром альфа-частицы?

Определите продукт ядерной реакции: (демонстрация слайда)

Выполняется работа (5-6 минут по карточкам с последующей самопроверкой (ответы по интерактивной доске).

V. Рефлексия (2 мин.)

Ребята! Давайте ответим на следующие вопросы. (демонстрируется по интерактивной доске слайд)

Я узнал сегодня на уроке …

Мне понравилось и запомнилось…

Урок мне не понравился, потому что …

Учитель: У природы много неразгаданных тайн и загадок. Мы сегодня лишь приоткрыли тайну и загадку невидимого глазом атома, и увидели какой непоправимый урон может нанести его энергия окружающему миру.

Только бережное отношение человека к энергии атома может спасти планету от гибели. Так давайте же беречь нашу землю, нашу природу, планету. Тем самым сбережём и спасём себя. Посмотрите, какая она красивая наша природа, наша земля, наша планета! Она создана чтоб человек был умным, заботливым и умелым хозяином, счастливым человеком.

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)

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: первую ядерную реакцию осуществил Резерфорд в 1919 году при бомбардировки атома азота α – частицами. При соударении частиц происходила ядерная реакция, протекавшая по следующей схеме:
14 ₇N + 4 ₂He → 17 ₈O + 1 ₁H (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.

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?
7 ₃Li + 1 ₁H → 4 ₂He + 4 ₂He
Является ли ядерной реакция испускания α-частицы ядром?
Допишите ядерные реакции: (слайд 21)
- 9 ₄Be + 1 ₁H → 10 ₅B + ?
- 14 ₇N + ? → 14 ₆C + 1 ₁p
- 14 ₇N + 4 ₂He → ? + 1 ₁H
- 27 ₁₃Al + 4 ₂He → 30 ₁₅P + ? (1934 г. Ирен Кюри и Фредерик Жолио-Кюри получили радиоактивный изотоп фосфора)
- ? + 4 ₂He → 30 ₁₄Si + 1 ₁p

Самостоятельная работа (Приложение 2)

Вариант 1

Вариант 2

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 …

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.

1. Организационный момент.

Открываем тетради, записываем число и тему. Делаем конспект урока.

2. Актуализация

1. Состав ядра атома;

2. Энергия связи;

4. Удельная энергия связи

3. Новый материал

Атомные ядра при взаимодействиях испытывают превращения. Эти превращения сопровождаются увеличением или уменьшением кинетической энергии участвующих в превращениях частиц.

Сегодня на уроке мы с вами рассмотрим ядерные реакции на нейтронах и научимся рассчитывать энергетический выход.

Итак, ядерными реакциями называют изменение атомных ядер при взаимодействиях их с элементарными частицами или друг с другом.

Впервые в истории человечества искусственное превращение ядер было осуществлено Резерфордом в 1919 году. Он осуществил мечту всех алхимиков. Ему удалось бомбардировать азот α - частицами и получить ядро изотопа кислорода:

Что называют изотопом? Написать данную реакцию

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.

Эта реакция идет с выделением огромной энергии 17,6 МэВ. Так как при этой реакции энергия выделяется, такая реакция называется экзотермическая. 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.

1934 год, Ирен и Фредерик Жолио-Кюри, получили искусственные радиоактивные ядра фосфора, путем бомбардировки α - частицами.

Это был впервые полученный радиоактивный фосфор.

В последствии было получено свыше 1000 радиоактивных изотопов. Где они применяются мы поговорим на следующих уроках.

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 Ферми 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. Если для реакции необходимо потребление энергии из вне, то она называется эндотермическая, т.е. идет с поглощением энергия. Такая энергия считается отрицательной. Реакции можно записывать сокращенно. Перепишите в тетрадь.

Введем важное понятие: энергетический выход ядерной реакции

Энергетическим выходом ядерной реакции называется разность энергий покоя ядер и частиц до и после реакции.

В этой формуле m₁ и m₂ – массы частиц до реакции;

m₃ и m₄ – массы частиц после реакции.

Данная энергия выражается в Джоулях, но нам предстоит ее выражать в МэВ. Для этого наша формула будет выглядеть следующим образом:

где ∆m – разность масс, в а.е.м. (ЭТО НЕ ДЕФЕКТ МАССЫ).

А теперь давайте рассчитаем энергетический выход реакции Уолтона и Кокрофта.

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.

Первичное закрепление

4. Домашнее задание

1. Переписать в тетрадь данные реакции

2. ПРОВЕРЯЕТСЯ

Найти энергетический выход ядерной реакции

Допишите ядерную реакцию. Рассчитайте энергетический выход ядерной реакции.

9.6.2.3 - использовать закон радиоактивного распада при решении задач.

- применять законы сохранения зарядового и массового числа при решении уравнений ядерных реакций;

-объяснять вероятностный характер радиоактивного распада;

- использовать закон радиоактивного распада при решении задач.

Критерии оценивания

Все учащиеся:

-дают определения понятиям зарядовое и массовое числа

-формулируют закон сохранения зарядовых и массовых чисел

-объясняют вероятностный характер радиоактивного распада

Некоторые учащиеся:

-решают задачи повышенной сложности

-предлагают различные способы объяснения вероятностного характера радиоактивного распада

Языковые цели

Русский

Қазақша

English

Добиваться правильного произношения и написания, толкования и использования физических терминов (на русском и английском языках), систематического пополнения их запаса.

Привитие ценностей

- Воспитание академической честности;

- Привитие у учащихся чувства ответственности.

Межпредметные связи

Химия – периодическая система Менделеева, массовое число, атомной число, электрон, протон, нейтрон. Атом.

Математика – расчет данных.

Информатика – умение работать с веб-приложениями, составлять блок-схемы.

Навыки использования ИКТ

Использование интерактивных лабораторий, презентация

Предварительные знания

Молекула, атом, строение атома, электрон, протон, нейтрон, массовое число, атомное число, распад, энергия, количество теплоты, вероятностный характер процесса

Запланированные этапы урока

Запланированная деятельность на уроке

Начало урока

Начало урока. Организационный момент. Создание коллаборативной среды. Настрой на рабочую атмосферу в классе.

Поинтересуйтесь делами учащихся, как прошла подготовка к урокам, как провели свободное время.

Формулирование темы урока. Постановка целей, задач и критериев оценивания урока.

Презентация по теме урока

Середина урока

Заполнение таблицы для систематизации знаний учеников по основным понятиям.

Учащимся раздаются таблицы для заполнения. Работу можно провести в парах.

Данное веб-приложение позволяет продемонстрировать различные виды ядерных реакций, какие атомы взаимодействуют, что происходит в ходе реакции, продукты реакции, уравнения процесса и т.д.

1. Трансмутация

2. Термоядерная реакция

3. Деление ядра

4. Цепная реакция

Повторение ядерных реакций по типам – реакции деления, синтеза, искусственные превращения, захват электрона, альфа-, бета- распады и т.д.

Имитация вероятностного распада.

Объяснение кривой распада на графике.

Решение первой задачи демонстрируется на доске. Остальные задачи решаются на месте в парах/группах, нерешенные задачи остаются в качестве домашнего задания.

Приложение 1. Таблица элементов.

Таблица Менделеева (распечатка у учеников, вывод на рабочую доску). Слайд 2-3

Читайте также: