Конспект урока в 11 классе "Ядерный реактор. Атомная электростанция"
план-конспект урока по физике (9, 11 класс) на тему

Предмет: физика

Класс:

Тема: «Ядерный реактор. АЭС»

Тип урока: открытие нового знания (ОНЗ)

Автор: Е. А. Кузьмина

Основные цели:

1. Сформировать представление о ядерном реакторе.

2.

5. Тренировать мыслительные операции: анализ, сравнение, обобщение; умение работать по алгоритму.

6. Тренировать умение фиксировать шаги учебной деятельности, выполнять правила работы в группах и применять эталон.

Оборудование:

1. Доска и магнитная доска.

2. Презентация (вопросы для этапа «актуализации знаний»…

3. Эталоны для вывешивания на доску

4. Рабочий лист (на каждого ученика)

Ход урока

1. Мотивация к учебной деятельности (5 мин) 11.00 -11.05

-Здравствуйте, дорогие ребята и уважаемые гости!

Прошу внимания на экран ( показ слайд-шоу о Чернобыле)

и потом сменить презентацию на слайды к уроку

Беседа по видеофрагменту

Всё верно. Молодцы!  А теперь, ребята, я прошу вас обратить внимание на эпиграф к нашему сегодняшнему уроку (слайд 1 )

«Обнаруженная сила урана угрожает цивилизации и людям не больше, чем когда мы зажигаем спичку…»

А. Эйнштейн

 История человечества и история природы неразрывно связаны и влияют друг на друга. Долгое время ядерная энергия была скрыта от человека. Но человек по своей природе любопытен! Ему всегда нужно знать то, что пока неизвестно. Всегда нужно больше, чем у него есть.  И вот, во второй половине 20 века произошли глобальные изменения, которые, с одной стороны совершили огромный прорыв в энергетике. А с другой, сделали реальной угрозу самоуничтожения человечества. …

2. Актуализация (5 -7 мин) 11.05-11.12.

Для того, чтобы эффективней прошел наш урок, предлагаю вспомнить пройденный материал.

Вы разделены на группы, и работать до конца урока будете в них. У каждого имеется «Рабочий лист», там вы увидите свои задания.

Итак, я вижу 100% класса готовы приступить к изучению нового материала

4. Постановка проблемы (выявление причины и места затруднения)  (3 мин)

11.12.-11.15.

Я прошу выйти к доске тех учащихся, на которых закончилась «Цепочка реакций» и наклеить ее (реакцию) на доску.

Абсолютно верно. Цепная реакция по сути неуправляемая. И надо найти способ укротить ее, сделать управляемой.

Гипотеза: Если использовать ядерную энергию разумно и осторожно, то с ее помощью можно решить энергетические проблемы Земли.

?Заменить традиционное топливо принципиально новым – компактным, бездымным и, что особенно важно, практически неисчерпаемым.

5. Построение проекта выхода из затруднения  (8 мин)  11.15.-11.23

Я предлагаю вам поработать в группах по инструкциям, который я сейчас раздам.

6. Реализация построенного проекта (8 мин) 11.23-11.31

Ребята, вы хорошо потрудились и теперь предоставьте результаты.

Отчет групп:

1 группа – закрепляет на магнитной доске плакат с опорным конспектом, воспроизводит его (2 мин). Остальные записывают в своих рабочих листах.

2 группа – на готовом слайде (слайд 3) показывают основные части реактора и рассказывают о них. Остальные фиксируют в рабочих листах. (2 мин ) Затем типы реакторов. Затем первый реактор в истории.

Историческая справка: первый ядерный реактор был построен в 1942 году в США под руководством Э. Ферми. В нашей стране первый реактор был построен в 1946 году под руководством И. В. Курчатова, первая атомная электростанция была построена в Обнинске в 1954 г.

3 группа – закрепляют блоки АЭС на магнитной доске и рассказывают принцип работы(2 мин)

4 группа – выступают в конце урока

Алгоритм: ?

Основные тезисы урока (кратко)?

7. Первичное закрепление с проговариванием во внешней речи (2 мин) 11.31.-11.33.

Ребята! Как вы думаете, вы справились с возникшим затруднением? Получили вы необходимые знания? Знаете теперь, как «укрощается» уран?

Что находится в активной зоне реактора?

Каково назначение регулирующих стержней?

 Зачем необходима защитная оболочка?

 В чем заключается управление ядерной реакцией?

 Назовите основные части реактора?

 Какие преобразования энергии происходят при получении электрического тока на атомных электростанциях?

8.Физкультпауза ( 2 мин) 11.33.-11.35.

Ну а теперь немного отдохнем.

1 и 2 группа много читали и сидели неподвижно, вы займетесь двигательной гимнастикой (для глаз и плечевого пояса).

 3 и 4 группа займется мыслительной гимнастикой

Задания на слайде (слайд 4)

9. Самостоятельная работа с самопроверкой (взаимопроверкой) по эталону (5 мин)

Самостоятельная работа ( в 2-х вариантах)

 Итоги работы занесите в рабочий лист.

Ребята, к сожалению ….

Послушаем теперь отчет 4-й группы.

(Выходят все к доске)

 Читает  Слесь Наталья

Чернобыльская трагедия.

Наша группа 4-я. Ей присвоен тот же номер, что и у 4-го реактора Чернобыльской АЭС, который взорвался атомным пеплом в ночь на 26 апреля 1986 года..

Реактор – пошел в разгон. Грянул взрыв. Он порвал, словно нитки, 2000 стальных и циркониевых труб, соединяющих активную зону с верхним перекрытием реактора и «выстрелил» в звездное небо полутора тысячетонной плитой. Брызнувшие в разные стороны обломки урановых стержней, труб и куски графита вспыхнули бенгальскими огнями. Освободилось пространство для гамма излучения и потока нейтронов.

Читает Филатов Максим

Выброс радиоактивных веществ из реактора 4 блока Чернобыльской АЭС эквивалентен количеству отходов, образовавшихся при взрыве 90 атомных бомб, сброшенных на Хиросиму. После аварии на АЭС в мире резко увеличилось число расторгаемых контрактов на строительство АЭС. Сумеем ли мы предотвратить катастрофу, зависит от нас, от нашей способности смотреть правде в глаза и принимать энергичные решения.

3-й читает стихотворение (Юля Ларшина)

Чернобыль… Одного хватает слова –

И сердце, как болезненный комок,

Сожмется, ожидая вести новой,

И горькой пылью пахнет ветерок.

И не со звезд небесных боль упала,

И не на твердь бесчувственных камней –

А в грудь земли проникла злым запалом

И вероломно поселилось в ней.

4-й слова о пожарных ( Юдина Яна)

5-й читает стих о пожарных (Кирилл Клейменов)

Взметнулся в небо столб огня

 И взрыв разбрызгал блока глыбу.

Застыла в ужасе Земля,

 Бедой поднятая на дыбу.

Огонь и мрак - невидим враг, До смерти шаг - потом бессмертье!

Ни перестрелок, ни атак, Но жить лишь так - ценою смерти.

Пожарников святая рать!

 Моих товарищей когорта!

 Вы знали: надо умирать,

 И стали сталью экстра сорта.

Огонь и мрак - невидим враг, До смерти шаг - потом бессмертье!

 Ни перестрелок, ни атак, Но жить лишь так - ценою смерти.

Нам души выхолостил взрыв

 Суровым Припятским плацдармом –

На линии судеб обрыв, Но умирали вы не даром!

Огонь и мрак - невидим враг, До смерти шаг - потом бессмертье! Ни перестрелок, ни атак, Но жить лишь так - ценою смерти.

10. Включение в систему знаний и повторение.

Что будет, если К оставить >1 Где это применяется?

Ребята, вы все просто замечательно справились с работой. Подведем  итог сделанному.

12. Рефлексия учебной деятельности (итог урока )

 Теперь я хочу вернуть вас к началу урока…. Вспомним эпиграф.

«Обнаруженная сила урана угрожает цивилизации и людям не больше, чем когда мы зажигаем спичку»

А. Эйнштейн

У этих слов есть продолжение…

 «…Дальнейшее развитие человечества зависит не от уровня человеческих достижений, а от его моральных принципов»

 А. Эйнштейн

О чем надо задуматься?  (О том, что атомная энергия должна быть мирной. О необходимости ядерного разоружения и т .п…..)

Выразите свои ощущения от урока с помощью сигнальных карточек.

Не все сигналы позитивные, значит есть еще над чем поработать. Где вы можете потренироваться, чтобы улучшить результаты? Правильно! Дома!

Следующий урок мы посвятим ядерному оружию и биологическому действию радиации. Запишите домашнее задание.

11. Домашнее задание

1) п. 109

2) подготовить мини-проекты на одну из тем по выбору: «Ядерное оружие», «Биологическое действие радиации»

Рабочий лист к уроку                                            

   Дата _____________

Тема:________________________________________________________________

Фамилия  Имя _________________________________________ Класс _________

Группа 1

«Обнаруженная сила урана угрожает цивилизации не больше, чем когда мы зажигаем спичку»

А. Эйнштейн

I задание.  

Выполните тест.

Результаты теста

 внесите в таблицу.

Сформулируйте проблему ____________________________________________________________

II задание. Постройте проект выхода из затруднения и реализуйте его.

1. Пользуясь учебником ( п.85, с. 371 учебник Касьянов В.А. ) найдите ответы на вопросы и оформите в виде ОК (опорного конспекта).

 При благоприятных условиях цепной реакции, освобождающиеся в первой реакции нейтроны могут попасть в другие ядра урана и разделить их.

Опр коэффициент размножения нейтронов _____________________________________

_____________________________________________________________________________

Формула   К=

Если К>1, то _________________________________________________________________

Если К<1, то _________________________________________________________________

Если К=1, то _________________________________________________________________

Кусок изотопа 235 U должен быть достаточно большим, так как при малых размерах образца нейтроны пролетают сквозь образец, не попав ни в одно ядро.

3)  опр  Критическая масса __________________________________________________________

4) необходимые условия для развития цепной самоподдерживающейся управляемой реакции

________________________________________________________________________________

 2.  а) Ядерный реактор - устройство, в котором осуществляется ______________ цепная реакция деления тяжелых ядер(это задание выполняется во время отчета второй группы)

б) Назовите основные части ядерного реактора (это задание выполняется во время отчета второй группы)

1_____________________2_____________________________3_____________________

4_________________________________5_______________________________________

в) Назовите типы реакторов.

_______________________________________________________________________________

3) Подпишите названия блоков на схеме АЭС и соедините стрелками нужные блоки (это задание выполняется во время отчета третьей группы)

4) Напишите «Синквейн» на тему «Чернобыль» (1 существительное, 2 прилагательных, 3 глагола, фраза, 1 существительное-заключение) (Это задание выполняется в конце урока )

III задание. Выполните самостоятельную работу и занесите результаты в таблицу

        IV.  Итог урока.         

««Обнаруженная сила урана угрожает цивилизации не больше, чем когда мы зажигаем спичку.

…Дальнейшее развитие человечества зависит не от уровня человеческих достижений, а от его моральных принципов»

 А. Эйнштейн

V.Домашнее задание

1) § 109 учебника Мякишев Г. Я.

2) подготовить мини-проекты на одну из тем по выбору: «Ядерное оружие», «Биологическое действие радиации»

Рабочий лист к уроку                                            

   Дата _____________

Тема:________________________________________________________________

Фамилия  Имя _________________________________________ Класс _________

Группа 2

«Обнаруженная сила урана угрожает цивилизации не больше, чем когда мы зажигаем спичку»

А. Эйнштейн

1 задание.  

«Цепочка реакций»  

______________________________________ Выполнил(а) задание ______________верно/неверно

Сформулируйте проблему _____________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

2 задание. Постройте проект выхода из затруднения и реализуйте его.

1) Вставьте пропущенные слова в тексте

Опр коэффициент размножения нейтронов  - это отношение числа нейтронов в ____________

поколении к числу ______________в предыдущем поколении.

Формула   К=

Если К>1, то это приводит к ______________________________________

Если К<1, то реакция будет _______________________________________

Если К ? 1, то  реакция будет управляемой

Опр  критическая масса – это ______________ масса урана, при которой происходит цепная  реакция

Необходимое условие для развития цепной самоподдерживающейся реакции – за время пролета нейтроном среды с линейным размером L успевает образоваться  ________________________

2)  Пользуясь материалом учебника (с. 317 уч Мякишев Г. Я.) выполните задания а) и б)

а)  Опр Ядерный реактор ________________________________________________________________________________________________________________________б) впишите основные части ядерного реактора.

В скобках укажите названия веществ, из которых они состоят.

        1)_____________________2)_______________________3)________________________________4)_________________________5)__________________        

б) Пользуясь дополнительным материалом, найдите в тексте и запишите типы и виды реакторов

_______________________________________________________________________________

3) Подпишите названия блоков на схеме АЭС и соедините стрелками нужные блоки

4) Напишите «Синквейн» на тему «Чернобыль» (1 существительное, 2 прилагательных, 3 глагола, фраза, 1 существительное-заключение)

3 задание. Выполните самостоятельную работу и занесите результаты в таблицу

        Итог урока.         

««Обнаруженная сила урана угрожает цивилизации не больше, чем когда мы зажигаем спичку

…Дальнейшее развитие человечества зависит не от уровня человеческих достижений, а от его моральных принципов»

 А. Эйнштейн

Домашнее задание

1) § 109 учебника Мякишев Г. Я.

2) подготовить мини-проекты на одну из тем по выбору: «Ядерное оружие», «Биологическое действие радиации»

Рабочий лист к уроку                                            

   Дата _____________

Тема:________________________________________________________________

Фамилия  Имя _________________________________________ Класс _________

Группа 3

«Обнаруженная сила урана угрожает цивилизации не больше, чем когда мы зажигаем спичку»

А. Эйнштейн

1 задание.  

Выполните тест.

Результаты теста

 внесите в таблицу.

Сформулируйте проблему _____________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

2 задание. Постройте проект выхода из затруднения и реализуйте его.

1) Вставьте пропущенные слова в тексте

Опр коэффициент размножения нейтронов _ это отношение числа нейтронов в ____________

поколении к числу ______________в предыдущем поколении.

Формула   К=

Если К>1, то это приводит к ______________________________________

Если К<1, то реакция будет _______________________________________

Если К ? 1, то  реакция будет управляемой

Опр  критическая масса – это ______________ масса урана, при которой происходит цепная  реакция

Необходимое условие для развития цепной самоподдерживающейся реакции – за время пролета нейтроном среды с линейным размером L успевает образоваться  ________________________

2) а) Ядерный реактор - устройство, в котором осуществляется ______________ цепная реакция деления тяжелых ядер(это задание выполняется во время отчета второй группы)

 б) Назовите основные части ядерного реактора

1_______________2__________________3_____________________

4________________5_______________________________________

б) Назовите типы реакторов.

_______________________________________________________________________________

3) Составьте из предложенных блоков схему АЭС, зарисуйте её. (это задание выполняется во время отчета второй группы)

4) Напишите «Синквейн» на тему «Чернобыль» (1 существительное, 2 прилагательных, 3 глагола, фраза, 1 существительное-заключение)

3 задание. Выполните самостоятельную работу и занесите результаты в таблицу

        Итог урока.         

««Обнаруженная сила урана угрожает цивилизации не больше, чем когда мы зажигаем спичку

…Дальнейшее развитие человечества зависит не от уровня человеческих достижений, а от его моральных принципов»

 А. Эйнштейн

Домашнее задание

1) § 109 учебника Мякишев Г. Я.

2) подготовить мини-проекты на одну из тем по выбору: «Ядерное оружие», «Биологическое действие радиации»

Рабочий лист к уроку                                            

   Дата _____________

Тема:________________________________________________________________

Фамилия  Имя _________________________________________ Класс _________

Группа 4

«Обнаруженная сила урана угрожает цивилизации не больше, чем когда мы зажигаем спичку»

А. Эйнштейн

1 задание.  

Выполните тест.

Результаты теста

 внесите в таблицу.

Сформулируйте проблему _____________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

2 задание. Постройте проект выхода из затруднения и реализуйте его.

1) Вставьте пропущенные слова в тексте

Опр коэффициент размножения нейтронов _ это отношение числа нейтронов в ____________

поколении к числу ______________в предыдущем поколении.

Формула   К=

Если К>1, то это приводит к ______________________________________

Если К<1, то реакция будет _______________________________________

Если К ? 1, то  реакция будет управляемой

Опр  критическая масса – это ______________ масса урана, при которой происходит цепная  реакция

Необходимое условие для развития цепной самоподдерживающейся реакции – за время пролета нейтроном среды с линейным размером L успевает образоваться  ________________________

2)   а) Ядерный реактор - устройство, в котором осуществляется ______________ цепная реакция деления тяжелых ядер(это задание выполняется во время отчета второй группы)

б) Назовите основные части ядерного реактора

1_______________2__________________3_____________________

4________________5_______________________________________

б) Назовите типы реакторов.

_______________________________________________________________________________

3)  Подпишите названия блоков на схеме АЭС и соедините стрелками нужные блоки(это задание выполняется во время отчета третьей группы)

4) Пользуясь интернет-ресурсами, найдите фотографии памятников Чернобыльской трагедии в разных городах России и мира. Сделайте слайд-шоу на тему «Память поколений».

 Напишите «Синквейн» на тему «Чернобыль» (1 существительное, 2 прилагательных, 3 глагола, фраза, 1 существительное-заключение)

3 задание. Выполните самостоятельную работу и занесите результаты в таблицу

        Итог урока.         

««Обнаруженная сила урана угрожает цивилизации не больше, чем когда мы зажигаем спичку

…Дальнейшее развитие человечества зависит не от уровня человеческих достижений, а от его моральных принципов»

 А. Эйнштейн

Домашнее задание

1) § 109 учебника Мякишев Г. Я.

2) подготовить мини-проекты на одну из тем по выбору: «Ядерное оружие», «Биологическое действие радиации»

Тест № 1

1 вариант

1. Кто открыл явление радиоактивности?

А) М. Кюри;
Б) Дж. Томсон;
В) Беккерель;
Г) Э. Резерфорд.

2. Изменяется ли атом в результате радиоактивного распада?

А) не изменяется;
Б) изменяется запас энергии атома, но атом остается того же химического элемента;
В) атом изменяется, превращается в атом другого химического элемента;
Г) в результате радиоактивного распада атом полностью исчезает.

3. Что такое α -излучение?

А) поток быстрых полностью ионизированных атомов гелия;
Б) поток быстрых электронов;
В) поток квантов электромагнитного излучения высокой энергии;
Г) поток нейтральных частиц.

4. Какая реакция называется цепной?

А) реакция, в которой частицы, вызывающие ее, образуются как продукты этой реакции;

Б) реакция изменения атомных ядер при взаимодействии их друг с другом;

В) любая ядерная реакция;

Г) реакция слияния лёгких ядер.

  5. Из каких частиц состоят ядра атомов?

А) из протонов;
Б) из нейтронов;
В) из протонов, нейтронов и электронов;
Г) из протонов и нейтронов.

Тест № 1

2 вариант

1. Массовое число – это:

А) число протонов в ядре;
Б) число нейтронов в ядре;
В) число электронов в электронной оболочке;
Г) число нуклонов в ядре.

2. Что такое β - излучение?

А) поток быстрых двухзарядных ионов гелия;
Б) поток быстрых электронов;
В) поток квантов электромагнитного излучения высокой энергии;
Г) поток нейтральных частиц.

3.   Период полураспада радиоактивных ядер – это

 А) время, в течение которого число радиоактивных ядер в образце уменьшается в 10 раз;

 Б) время, в течение которого число радиоактивных ядер в образце уменьшается в 2 раза;

 В) время, по истечении которого в радиоактивном образце останется √2 радиоактивных ядер;

 Г) время, в течение которого число радиоактивных ядер в образце уменьшается в 50 раз.

4. В результате радиоактивного распада ядро плутония 239 94Pu превратилось в ядро урана 235 92U.

A)Произошел альфа-распад;

 Б) Произошел бета-распад;

 B)Число протонов в ядре уменьшилось на 4;

 Г) В результате распада образовался позитрон.

         5. В уране-235 может происходить цепная ядерная реакция деления. Выберите правильное утверждение.

A) При цепной реакции деление ядра происходит в результате попадания в него протона;

Б) При цепной реакции деление ядра происходит в результате попадания в него нейтрона;

B) В результате деления ядра образуются только электроны;

Г) В уране-235 не может протекать цепная реакция.

Тест №2

1 вариант

1. Что называется критической массой в ядерном реакторе?

 А) Минимальная масса ядерного топлива, при которой в реакторе может быть осуществлена цепная реакция.

 Б) Масса ядерного топлива в реакторе, при которой он может работать без взрыва.

 В) Дополнительная масса ядерного топлива, вносимая в реактор для его запуска.

Г) Масса делящегося вещества, полностью заполняющая активную зону реактора.

2. Какие вещества из перечисленных ниже могут быть использованы в ядерных реакторах в качестве замедлителя?

А.графит        Б.кадмий       В.тяжелая вода        Г.бор

1)А и В             2)Б и Г        3)А и Б                4)В и Г

3. Ядерный реактор – это

А) устройство для осуществления ядерного взрыва;

Б) устройство, в котором осуществляется управляемая цепная реакция деления ядер;

В) устройство, в котором осуществляется термоядерный синтез;

Г) один из типов ядерных реакций.

4. Какие вещества из перечисленных ниже используются в качестве топлива АЭС?

А.уран     Б.каменный уголь        В.графит         Г.кадмий

1) только А        2) только Б      3) А и Г       4) А, В и Г

5. При каком значении  К (коэффициент размножения нейтронов)
идет цепная ядерная реакция в ядерном реакторе?

А) К >1        Б) К<1      В) К=1    Г) К≥ 1

Тест №2

2 вариант

1. Критическая масса вещества – это …

А)  наименьшая масса делящегося вещества, при которой уже может протекать цепная ядерная реакция деления;

Б) масса делящегося вещества, равная молярной массе этого вещества;

В) масса делящегося вещества, полностью заполняющая активную зону реактора;

Г) масса делящегося вещества, равная 235 кг.

2. Какие из перечисленных ниже условий являются обязательными для осуществления цепной ядерной реакции деления ядер урана?

А) освобождение при каждом делении ядра двух-трех нейтронов ;

Б) наличие достаточно большого количества урана ;

В) высокая температура урана .

1) только А        2) только  Б      3) только В       4) А и Б  

3. При каком значении  К (коэффициент размножения нейтронов)
произойдет ядерный взрыв?

А) К >1        Б) К<1        В) К=1          Г) К≥ 1

   4.  Критическая масса определяется

A. замедлителем нейтронов  Б. типом ядерного горючего

1) только А        2) только Б        3)АиБ        4) ни А, ни Б

5.  Регулирование скорости ядерного деления тяжелых атомов в ядерных реакторах АЭС осуществляется

А) за счет увеличения отпуска электроэнергии потребителям

Б) за счет поглощения нейтронов при опускании стержней с   поглотителями

В) за счет увеличения теплоотвода при увеличении скорости теплоносителя

Г) за счет уменьшения массы ядерного топлива в активной зоне при вынимании стержней с топливом

Задание «Цепочка реакций»

1.                 ?   + α42

2.      ?                      +  ?

3.  +  ?                  +    ?

4.  +  ?                             ?  + α42        

5.  + ?                                   + ?

6.  ?   +              +     ? + 3

Задание «Цепочка реакций»

1.                 ?   + α42

2.      ?                      +  ?

3.  +  ?                  +    ?

4.  +  ?                             ?  + α42        

5.  + ?                                   + ?

6. ?    +             +   ? + 2