открытый урок по физике в 9 классе по теме "Атомная энергетика: за и против"
план-конспект урока по физике (9 класс) по теме

Урок по физике в 9 классе по теме

«Атомная энергия: за и против»

(урок дан на районном методическом объединение учителей физики)

 Цель урока: выявить преимущества и недостатки использования энергии атома.

Задачи:

• Научить анализировать информацию с последующей её обработкой путем восприятия и самостоятельного анализа фактов;
• Развивать навыки самостоятельности, творческую активность детей, коммуникативные качества личности;
• Воспитывать чувство сострадания, бережливости, представив материал о биологическом действии радиации;
• Воспитывать  чувство гражданской ответственности за свое будущее, за будущее своей малой родины, своей страны.

Оборудование: мультимедиапроектор, ПК, презентация Microsoft Power Point .

Методы обучения: беседа, рассказ, иллюстрация.

Тип урока: урок-беседа.

Ход урока:

1. Орг. Момент:

• Сообщение темы и цели урока.
• Сообщение плана урока.

План урока.

1. Информация о развитии физики атомного ядра. (Левченко С.)
2. Информация о состоянии ресурсов топливно-энергетического комплекса.
3. Ядерный реактор. (Горбунов А.)
4. Атомные электростанции. (Семионова А.)
5. Преимущества АЭС перед ГЭС и ТЭС. (таблица)
6. Биологическое действие радиации. (Склярова А.)
7. О саммите по ядерной безопасности в мире. (Кириллова В.)

 Учитель:  Человечество живет в едином, взаимосвязанном мире, и наиболее серьезные энергетические, экологические и социально-экономические проблемы приобретают глобальный масштаб. Уже стали привычными такие достижения науки и техники, как средства мобильной связи, высокоскоростной транспорт, освоение космического пространства и морских глубин. Это требует огромных затрат энергии. Поэтому одной из проблем, стоящих перед человечеством, является проблема источников энергии. Сегодня реальный вклад в энергоснабжение вносит атомная энергетика. Немного предыстории развития учения об атомном ядре.

 2.Впервые о сложном строении атома заговорил француз Анри Беккерель, наблюдая явление самопроизвольного испускания химическими элементами невиданных доселе лучей. Благодаря исследованиям его земляков, супругов Кюри, а также известного физика Резерфорда этот факт оказался неоспоримым.

Слайд: Портреты

 Кроме того, когда выяснилось, что и ядра атомов имеют непростое строение, обнаружились новые виды сил, действующие между нуклонами в ядре. Чтобы разорвать связь между протонами и нейтронами, необходимо затратить определенную энергию. Ее, согласно формуле Эйнштейна, назвали энергией связи. Именно это количество энергии выделяется в процессе ядерной реакции, одну из которых наблюдали немецкие ученые Отто Ган и Фриц Штрассман.

Слайд: Портреты, формула

    Экономистами подсчитано, что при полном делении 1 г урана выделяется

57,6 х 1010 Дж энергии. Чтобы покрыть расходы радиоактивного топлива, понадобиться сжечь почти 30 т каменного угля или 2,5 т нефти, привычного топлива для ТЭС.

  До 1940 г многие учёные считали, что ядерная физика представляет чисто научный интерес, не имея при этом никакого практического применения. Так, в 1937 г. Резерфорд утверждал, что получение ядерной энергии в более значительных количествах, достаточных для использования, никогда не будут возможны.

   Однако уже в 1942 г в США под руководством Энрико Ферми был построен первый ядерный реактор. Первый европейский реактор был создан в 1946г. в Советском Союзе под руководством Игоря Васильевича Курчатова. (фото)

  В 1954г. в нашей стране (в г. Обнинск) была введена в действие первая в мире атомная станция, мощностью всего в 5000 кВт. Современные АЭС имеют  в сотни раз большую мощность. 17 сентября 1959 года в свой первый рейс вышел первый в мире атомный  ледокол «Ленин», построенный на Ленинградском Адмиралтейском заводе и  приписанный к Мурманскому пароходству. (Сл).

Учитель:  Со временем было понятно, что энергия атомного ядра имеет широкую сферу применения. К сожалению, не только в мирных целях. Всем нам печально известен факт   атомных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки (6 и 9 августа 1945 года) — единственный в истории человечества пример боевого использования ядерного оружия. Осуществлены Вооружёнными силами США на завершающем этапе Второй мировой войны с целью ускорить капитуляцию Японии.

Утром 6 августа 1945 года американский бомбардировщик B-29 «Enola Gay» под командованием полковника Пола Тиббетса сбросил на японский город Хиросима атомную бомбу «Little Boy» («Малыш») эквивалентом от 13 до 18 килотонн тротила. Три дня спустя атомная бомба «Fat Man» («Толстяк») была сброшена на город Нагасаки пилотом Чарльзом Суини. Общее количество погибших составило от 90 до 166 тысяч человек в Хиросиме и от 60 до 80 тысяч человек — в Нагасаки.

Последствия этой атаки ощущаются до сих пор. Поэтому, если говорить об использовании атомной энергии, то, прежде всего, надо говорить о мирном использовании энергии атомного ядра.

   Мы сегодня на уроке попытаемся взвесить «за» и «против» применения атомной энергии. Прежде всего, поговорим о том, для чего надо развивать атомную энергетику.  

 Одной из важнейших проблем, стоящих перед человечеством, является проблема источников энергии. Потребление энергии растёт столь быстро, что известные в настоящее время запасы топлива окажутся исчерпанными в сравнительно короткое время. (Слайд запасы топлива)

   Проблему «энергетического голода» не решает использование возобновляемых источников энергии рек, ветра, солнца, морских волн, глубинного тепла Земли: нефть, газ, уголь. Они могут обеспечить в лучшем случае только 5-10% наших потребностей. В связи с этим возникла необходимость в середине 20 века поиска новых видов энергии. Мы с вами живём в постоянно развивающемся мире. Ещё 20-30 лет назад о таком чуде, как компьютер, сотовый телефон, исследование подводных глубин Арктики, скоростных поездах и др. – можно было только мечтать. Теперь все это окружает нас повседневно и кажется таким же обыденным как смена дня и ночи. Но для того, чтобы всё это работало нужно много энергии. Поэтому перед учёными и встала задача поиска новых видов энергии. И таким видом и стала энергия атомного ядра.

   Сейчас мы с вами поговорим о преобразовании внутренней энергии атомных ядер в электрическую энергию, т.е. рассмотрим принцип работы ядерного реактора.        (Горбунов А.) Ядерный реактор – это устройство, предназначенное для осуществления управляемой ядерной реакции.

  Управление ядерной реакции заключается в регулировании скорости размножения  свободных нейтронов в уране, чтобы их число оставалось неизменным. При этом цепная реакция   будет продолжаться столько времени, сколько это необходимо, не прекращаясь и не приобретая взрывного характера.

   Рассмотрим устройство и принцип действия реактора, в котором в качестве делящегося вещества (его называют также ядерным топливом или горючим) используется в основном U-235. В природном уране этого изотопа недостаточно для протекания цепной реакции (всего 0,7%), поэтому природный уран обогащают, т.е. увеличивают процентное содержание в нём урана – 235 (до 5%).

   Реактор, работающий на этом изотопе урана, называется реактором на медленных нейтронах. Специальные графитовые стержни поглощают быстрые нейтроны. С их помощью можно управлять ходом реакции. Нажмите кнопку Поднять (это можно сделать, только если будут включены насосы, закачивающие холодную воду в реактор) и включите Условия процесса. После того, как стержни будут подняты, начнется ядерная реакция. Температура T1 внутри реактора возрастет до 300 °С, и вода вскоре начнет кипеть. Взглянув на амперметр в правом углу экрана, можно убедиться, что реактор начал вырабатывать электрический ток.

Задвинув стержни обратно, можно приостановить цепную реакцию.

 (Анимация работа ядерного реактора. Рассказ о работе атомного реактора)

 Учитель: Более подробно о системе АЭС расскажет Семионова А. (реферат «Атомные электростанции»).

Учитель :Заполним таблицу «Преимущества и недостатки АЭС по сравнению с другими».

Учитель: Несмотря на опасности, связанные с радиоактивным излучением, а также потенциальной возможностью взрыва, ядерная энергетика развивается во всем мире и является одним из самых перспективных на сегодняшний день направлений энергетики. В структуре топливно-энергетического баланса (ТЭБ) и электроэнергетики мира преобладают, соответственно, нефть (40%) и уголь (38%). В мировом ТЭБ газ (22%) занимает третье место после угля (25%), а в структуре электроэнергетики газ (16%) находится на предпоследнем месте, опережая только нефть (9%) и уступая всем остальным видам энергоносителей, включая атомную энергетику (17%).

Учитель: о  биологическом действии радиации расскажет Склярова А.

Учитель: Трагедия, случившаяся на Чернобыльской АЭС, заставляет нас задуматься о том, что человеческий фактор может сыграть решающую роль в развитии цивилизации. Взрыв четвёртого реактора на Чернобыльской АЭС  показал, что риск разрушения активной зоны реактора из-за ошибок персонала и просчётов в конструкции реакторов остаётся реальностью, поэтому принимаются строжайшие меры для снижения этого риска.

Учитель: О соблюдении мер по ядерной безопасности шла речь на саммите, состоявшемся в апреле в Вашингтоне. С информацией выступит Кириллова В.

Учитель: Подведём итоги нашего урока. Как вы думаете, нужна ли нам атомная энергетика? Объединитесь в группы и сделайте вывод в виде рисунков, тезисов, призыва. (7 мин)

  А может нам отказаться от постройки новых электростанций: тепловых, атомных, а заняться проблемой  энергосбережения. Подсчитано, что в России до 40% вырабатываемой энергии теряется на пути к потребителю или в результате расточительного использования. Это означает, что мы добываем и сжигаем почти в 2 раза больше угля, нефти и газа, чем это необходимо в действительности. Я думаю, что вывод из нашего урока не может быть однозначным. Есть как положительные моменты использования АЭС, так и отрицательные.