Закон радиоактивного распада
методическая разработка на тему

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Саратовской области

«Дергачёвский агропромышленный лицей»

Открытый урок

Подготовила и провела преподаватель физики:

 Сайфитдинова Э.Р.

П. Советский, 2018г.

Цели урока: - ознакомить учащихся с законом радиоактивного распада;

                       - раскрыть практическое значение закона, его статистический                           характер

                       - научиться решать задачи на закон радиоактивного распада.

Задачи

Предметные

• ввести понятие периода полураспада,
• вывести закон радиоактивного распада,
• на модели  проверить статистический характер распада ядер
• формирование представлений о статистических закономерностях микромира.

Метапредметные:

• продолжить формирование умения анализировать, обобщать, применять полученные знания при решении задач (качественных, графических),

личностные

• умения работать в группе,
• развитие самостоятельности.

Оборудование: компьютер, проектор,  50-80 монет одинакового достоинства

Ход урока.

1. Оргмомент.
2. Целеполагание. Актуализация знаний.

Добрый день, уважаемые ребята!

Сегодняшний  наш урок я хочу начать такой притчей:

Один молодой человек пришел к своему духовному наставнику и сказал:

- Учитель, Вы советовали мне мысленно повторять фразу: «Я принимаю радость в свою жизнь».

Я произношу ее каждый день помногу раз, а радости в моей жизни как не было, так и нет; я так же одинок, как и был… Что же мне делать?

Мудрец молча положил перед юношей первые попавшиеся под руку предметы – ложку, кружку, свечу – и попросил:

- Назови, что выбираешь из них.

- Ложку, - ответил юноша.

- Произнеси это пять раз… - попросил старец.

- Я выбираю ложку, - произнес юноша пять раз.

- Вот видишь, - сказал учитель, - повторяй ты хоть миллион раз в день, что выбираешь ложку, она не станет твоей. Надо протянуть руку и взять её. Вот и вам сегодня надо протянуть руку, взять свои знания и применить их на практике. Желаю удачи.

Мы с вами продолжаем изучение темы «Физика атомного ядра».

Работать вы сегодня будете как в группе, так и индивидуально. Капитанов назвать.

А тему нашего урока вы попробуйте назвать сами, решив задачи на повторение.

У вас на столах лежат задания и всё необходимое для их решения.

Первое слово вы угадайте, решив задачи на оранжевых  карточках, второе на белых, а третье слово получите, если выполните правильно задания на зелёных карточках.

Решив задачу, возьмите указанную букву из ответа. Из полученных букв  составьте слово, и используя эти слова, напишите угаданную тему на листе и покажите преподавателю, т.е мне.

Задачи для первого слова:

Задача 1.

В ядро какого элемента превращается ядро изотопа урана   23892U после одного α- распада и двух β- распадов? ( 234 92U - изотоп урана)

Из ответа возьмите девятую букву.          а

Задача 2.

Определите, ядро какого химического элемента образуется из изотопа тория в результате трёх α-распадов. (- изотоп полония)

Из ответа возьмите вторую букву.         з

Задача 3.

Определите, ядро какого химического элемента образуется из изотопа тория в результате β- распада.   ( )  

Из ответа возьмите пятнадцатую букву. н

Задача 4

Протактиний 23191Рa α –радиоактивен. С помощью правил «сдвига» и таблицы элементов Менделеева определите, какой элемент получается с помощью этого распада.  22789Ас

Из ответа возьмите вторую букву.         к

Задача 5

В ядро какого химического элемента превращается радий     в результате α-распада?   (Радон)                              о   

Из ответа возьмите четвёртую букву

Задание для второго слова

Самопроизвольное превращение одних ядер в другие, сопровождаемое испусканием различных частиц - ???????????????

 Задачи для третьего слова

Задача 1

Написать реакцию β- распада свинца  20982 Pb. Какой элемент образуется? (20983Bi).

Из ответа возьмите третью букву          с

Задача 2

В ядро какого химического элемента превращается     в результате α -распада?   ( изотоп тория)                     р

Из ответа возьмите девятую букву

Задача 3

Написать реакцию α - распада радия  22286 Rn. Какой элемент образуется? (21884Po – изотоп полония.

Из ответа возьмите шестую букву      п

Задача 4

В ядро какого химического элемента превращается изотоп тория       в результате α - распада?   (радий)         а

Из ответа возьмите вторую букву

Задача 5

Написать реакцию одного α – распада и трёх β- распадов полония . Какой элемент образуется?  (Изотоп астата)

Из ответа возьмите седьмую букву     а

Преподаватель: Молодцы, вы справились с заданием.

Запишите тему урока: Закон радиоактивного распада.

На доске записывается тема урока. (Слайд 1)

Изучение нового материала.

Преподаватель:

Вы узнали тему урока.

Скажите, какую цель каждый из вас ставит сегодня на урок?

Ответы обучающихся.

-Обучающиеся выдвигают гипотезы, обосновывают их.

Резерфорд установил, что активность радиоактивных веществ убывает с течением времени. Допустим, что у нас есть радий, Радий, распадаясь, порождает газ – радон. И вот когда этот радон собрали, оказалось, что его радиоактивность уменьшилась с течением времени, а это значит, уменьшилось количество ядер радона. На прошедших уроках вы убедились, что каждое ядро с течением времени исчезает, но не просто исчезает, а превращается в ядро другого химического элемента. Допустим, у меня есть ядро, когда оно распадётся? Может через секунду, может через  неделю, а может через миллиард лет. Сегодня на уроке мы изучим закономерность этого процесса., т.е по какому принципу происходит этот распад.

И для описания процесса радиоактивного распада в физике  ввели такую величину – период полураспада.

Вам знакомо это понятие?

Давайте расшифруем, "разберем по составу" термин "полураспад": "полу" и "распад". Что эти два слова могут означать вместе?

-что такое период?

-время.

-Что значит полу -?

-распад половины частиц.     Значит

-период полураспада – время, в течение которого распадается половина частиц.

(Это время, за которое распадается половина имевшихся радиоактивных ядер)

Слайд 2

Закон радиоактивного распада  был открыт Фредериком Содди и Эрнестом Резерфордом экспериментальным путём и сформулированный в 1903 году.

Слайд 3

Этот закон считается основным законом радиоактивности, из него было извлечено несколько важных следствий.

-по какому закону распадаются радиоактивные вещества?

-Можно ли его получить качественно в кабинете?

Учащиеся в затруднении.

А от чего зависит это распад, вы узнаете, выполнив  следующую экспериментальную работу.

Экспериментальная работа

        Цель работы: проверить справедливость основного закона радиоактивного распада

Оборудование: 60 штук монет, картонка, мягкая горизонтальная поверхность (ткань).

Порядок выполнения работы:

        Расположите  все монеты на картоне орлом вверх на высоте 15-20 сантиметров над горизонтальной поверхностью.

        Подкиньте монеты на высоту 5-7 сантиметров и резко уберем картон. Монеты, которые при падении на горизонтальную поверхность перевернулись, необходимо убрать.

        Повторим данные бросания 5-6 раз, каждый раз убирая перевернутые монеты.(это распавшиеся атомы)

Начертите график зависимости числа монет (ось ординат) от числа бросков (ось абсцисс).

        Приняв число монет за число нераспавшихся атомов, а число бросков за время радиоактивного распада, сделаете вывод о работе.

 От чего зависит число нераспавшихся атомов.

Открываю слайд, смотрим и сравниваем эксперимент и ….Слайд 4.

Слайд 5     Истина – это то……

Ответы обучающихся выводы по эксперименту.

Это и есть Закон радиоактивного распада

Зако́н радиоакти́вного распа́да — физический закон, описывающий зависимость интенсивности радиоактивного распада от времени и от количества радиоактивных атомов.

Записываем в тетрадь

Слайд 6

Преподаватель

Как вы думаете, в чём физический смысл закона радиоактивного распада?

Ответы уч-ся

За период полураспада распадается половина атомов.

С течением времени скорость распада не меняется. Радиоактивные атомы не стареют. Для радиоактивных атомов не существует понятия возраста. Можно определить среднее время жизни.

Преподаватель:

Что же определяет закон?

Ответы

Закон определяет среднее число атомов, распадающихся за определённый интервал времени.

Преподаватель

Но всегда имеются отклонения от среднего значения, и чем меньше количество атомов в препарате, тем больше отклонения, Закон является статистическим законом (справедлив для большого числа частиц).

Слайд 7

N = N0  / 2-t/T   - закон радиоактивного распада

Закон радиоактивного распада позволяет найти количество атомов, не подвергшихся распаду в зависимости от времени.

Таким образом, на основе закона радиоактивного распада можно утверждать только то, что за время, равное периоду полураспада распадается в среднем (приблизительно) половина имеющихся радиоактивных ядер. Чем больше атомов, тем точнее выполняется закон. Он справедлив для большого количества частиц (границы применимости закона).

Период полураспада - это основная величина, определяющая скорость радиоактивного распада.

Пусть имеются два ядра S  и Са

Какое из них быстрее распадётся?

Вывод:  Говорят обучающиеся.

Чем меньше период полураспада, тем быстрее протекает распад.

 Слайд 8

Период полураспада разных изотопов различный.

Слайд         9  Чернобыль

Слайд 10

Закон позволяет определять:

    возраст минералов;  

    возраст горных пород;

    время образования земной коры;

    возраст ископаемых останков древних животных.

    накопление в Земле продуктов распада радиоактивных изотопов.

Записывают в тетрадь

III. Закрепление знаний.

Преподаватель решает около доски с объяснением.

Задача №1

Период полураспада радиоактивного изотопа кальция       составляет 164 суток. Если изначально было 4*1024 атомов, то примерно сколько их будет через 328 суток?

N=4*1024*2-328/164                      

N=4*1024*2-2

N=4*1024*1/4

Ответ:  N=1024

Задача №2

Период полураспада радиоактивного изотопа  16 часов. Какая часть атомов распадется за 8 часов?

N/N0 =  2-16/8   

N/N0 =  2-2

N/N0= 1/4  

1-1/4=3/4

Ответ:  3/4

Работа в группе. Решение задач

Инструктаж: у каждого из вас на столе карточка с заданием. Эта задача посложнее. Здесь нужно найти количество распавшихся ядер.

Задача для групп.

Имеется 10 000 атомов радиоактивного изотопа йода, период полураспада которого 25 минут. Какое количество ядер изотопа распадётся через 50 минут?

N= 10 000*2-2

N= 10 000*1/4= 10 000/4=2500 не распадётся

Распадётся 10 000- 2500= 7500 ядер

Показать решение на обратной стороне доски (проверка по эталону)

Индивидуальная работа

Сейчас мы с вами поиграем в игру «Светофор». На столах лежат карточки разного цвета.

Каждый из вас выбирает задание, но на жёлтых карточках задания на оценку «3», на зелёных  «4», на красных, на оценку «5». Обучающиеся выбирают задания.

Задания на оценку «3»

Задание 1

Имеется  атомов радия. Сколько атомов останется спустя  лет, если период полураспада радия равен  лет?

(Ответ: 0,25*1010)

Задание 2

Имеется 25000 атомов, период полураспада которого 8 лет. Cколько атомов останется через 16 лет?

N= 25000*2-2

N= 25000*1/4

N=6250

Задачи на оценку «4»

Задача 1

Существует некоторое количество радиоактивного изотопа серебра. Масса радиоактивного серебра уменьшилась в 8 раз за 810 суток. Определите период полураспада радиоактивного серебра.

Решения:  откуда или  Тогда  откуда Т=810/3=270

Задача 2

Период полураспада радия 1600 лет. Через какое время число атомов уменьшится в 4 раза?

4х было

х –осталось

х=4х*2-t/1600

2-t/1600=x/4x

2-t/1600=1/4

2-t/1600=2-2

-t/1600=-2

t=3200 лет

Задачи на «5»

Задача1

Период полураспада радиоактивного изотопа равен 4 ч. Какая часть атомов распадется за 12 ч?

N/N0 =  2-12/4   

N/N0 =  2-3

N/N0= 1/8    

1-1/8=7/8

Ответ:  7/8

Задача 2

Сколько по массе радиоактивного вещества останется по истечении шести суток, если изначально его было 100г? Период полураспада данного вещества равен двум суткам.

t= 6 суток                       m= m0*2-t/T

T=2 суток                      m= 0,1*2-3

m0=100                          m= 0,1*1/8      

m=?                                m= 0,1/8=0,0125кг

                                                        Ответ: m= 0,0125кг

Подведение итогов.

Вспомните цели, которые вы ставили в начале урока.

Достигли вы её или нет?

Ну что же, ребята, молодцы. Мне тоже понравилось, как вы сегодня работали на уроке.  Капитаны, оцените, какую оценку вы кому поставите.

Закончим мы урок синквейном на слово закон.

Закон какой?

Обучающиеся составляют синквейн по теме урока.

1. Имеется 8 кг радиоактивного цезия. Определите массу нераспавшегося цезия после 135 лет распада, если период полураспада 27 лет.           (m= 0,25 кг).
2. Имелось некоторое количество радиоактивного серебра. Масса серебра уменьшилась в 8 раз за 810 суток. Определите период полураспада.  (Т= 270 суток).

Задание: составить синквейн по теме «Закон радиоактивного распада»

Написание синквейна один из приемов технологии развития критического мышления, который требует умения находить в информационном материале наиболее существенные элементы, делать выводы и кратко их формулировать.

СИНКВЕЙН

Радиоактивность

Искусственное, Естественное

Превращать, Испускать, Распадаться

Явление самопроизвольного превращения одних ядер в другие с испусканием различных частиц

Восхитительно

Реактор

Большой, Радиоактивный

Генерирует, Излучает, Поглощает

Энергия будущего

Небезопасно

Токамак

Вакуумный, Магнитный

Держит,Создает,Порождает

Выдерживает высокие температуры

Мощно

Радиоактивность

Искусственная, Естественная

Превращает, Испускает, Распадается

Самопроизвольное превращение одних ядер в другие

Страх

Термоядерная реакция

Высокотемпературная, Энергетически выгодная, Глобальная

Обеспечивает, Выделяет энергию

Нет радиоактивных отходов

Выгодно

Ядерная реакция

Лавинная, Опасная

Выделяет, Соединяет, Разделяет

Хороший источник энергии

Мощно

Радиоактивность

Естественная, Искусственная

Поглощает, Излучает, Превращает

Применяется человеком

Опасно

Радиоактивное излучение

Невидимое, Опасное

Ионизирует,

Убивает, Помогает

Пользуйтесь с осторожностью

Вездесущая

VI. Подведение итогов урока.