Урок по теме "Ядерные реакции. Энергетический выход реакций" Дидактическая цель:

Печеркина Светлана Викторовна- учитель физики МКОУ-СОШ № 4 ГО Богданович Свердловской области
Урок по теме "Ядерные реакции. Энергетический выход реакций"
Дидактическая 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.
Воспитательная цель: Раскрыть роль эксперимента в научном познании, продолжить
формирование диалектико-материалистического мировоззрения учащихся, развивать
познавательный интерес к предмету.
Развивающая цель: Развитие умений учащихся анализировать результаты
эксперимента, формулировать выводы, развивать умение работать с табличными
данными при решении задач, формировать познавательные способности учащихся.
Тип урока: Изучение нового материала
Вид урока: Комбинированный
Формы работы: Беседа, рассказ
Ход урока
1. Повторение пройденного материала (в форме фронтальной беседы, см.
рабочую карточку)
 Что такое естественная радиоактивность? (Явление самопроизвольного распада
ядер атомов урана, тория, и радия с образованием новых ядер и выделением
альфа, бета и гамма-излучений).
 Что такое альфа-распад ядер и как он возникает? (распад ядра, при котором
происходит вылет альфа-частицы)
 Каково правило смещения Содди при альфа-распаде? (При альфа-распаде
исходное атомное ядро превращается в ядро нового элемента, расположенного
в таблице Менделеева на две клетки левее исходного).
 В какое ядро превращается торий (234) при трех последовательных альфараспадах? (полоний-222)
 Что такое бета-распад и как он возникает при распаде ядер? (Распад ядра, при
котором происходит вылет электрона (бета-частицы))
 Каково правило Содди для бета-распада? (При бета-распаде исходное ядро
превращается в ядро другого элемента, расположенного в таблице Менделеева
на одну клетку правее исходного).
 Какой изотоп образуется из радиоактивного изотопа сурьмы(133) после четырех
бета-распадов? (цезий-133)
 Какой изотоп образуется из радиоактивного изотопа лития (8) после одного
альфа-распада и одного бета-распада? (ядро атома гелия-4).
2. Изложение нового материала (см.параграф 106, стр. 309 уч-ка).
Атомные ядра при взаимодействиях испытывают превращения. Эти
превращения сопровождаются увеличением или уменьшением кинетической энергии
участвующих в превращениях частиц.
Печеркина Светлана Викторовна- учитель физики МКОУ-СОШ № 4 ГО Богданович Свердловской области
Сегодня на уроке мы с вами рассмотрим ядерные реакции на нейтронах и
научимся рассчитывать энергетический выход.
Запишите тему урока – «Ядерные реакции. Энергетический выход реакций».
Итак, ядерными реакциями называют изменение атомных ядер при
взаимодействиях их с элементарными частицами или друг с другом. Ядерные
реакции обычно осуществляются путем бомбардировки тяжелых ядер элементарными
частицами или легкими ядрами, ускоренными до больших энергий. Ядро захватывает
бомбардирующую частицу, поглощает ее энергию и переходит в возбужденное
состояние. Ядро становится неустойчивым и превращается в новое ядро с
испусканием другой частицы.
В любой ядерной реакции выполняются законы сохранения электрического
заряда и числа нуклонов: суммы зарядов и массовых чисел ядер и частиц, вступающих
в ядерную реакцию, равны суммам зарядов и массовых чисел конечных продуктов
(ядер и частиц) реакции. Выполняются также законы сохранения энергии, импульса и
момента импульса.
Впервые в истории человечества искусственное превращение ядер было
осуществлено Резерфордом в 1919 году. Он осуществил мечту всех алхимиков. Ему
удалось бомбардировать азот
Написать данную реакцию
α-частицами и получить ядро изотопа кислорода:
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.
Что представляет собой α-частица?
Эта реакция идет с выделением огромной энергии 17,6 МэВ. 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.
Под действием медленных нейтронов:
1934 год, Ирен и Фредерик Жолио-Кюри, получили искусственные радиоактивные
ядра фосфора, путем бомбардировки
Написать реакцию:
α-частицами.
Это был впервые полученный радиоактивный фосфор.
Печеркина Светлана Викторовна- учитель физики МКОУ-СОШ № 4 ГО Богданович Свердловской области
Ядерные реакции под действием альфа-частиц привели к открытию нейтрона (Дж.
Чедвиком):
Впоследствии было получено свыше 1000 радиоактивных изотопов.
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 Ферьми 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.
Ядерная реакция характеризуется энергией ядерной реакции ΔE (энергетическим
выходом реакции), равной разности энергий покоя ядра и частиц до реакции и после
нее, т.е.
Энергетическим выходом ядерной реакции называется разность энергий
покоя ядер и частиц до и после реакции.
где (m1+m2)— сумма масс частиц до реакции, (m3+m4)— сумма масс частиц после
реакции.
Если ΔE >0, то реакция идет с выделением энергии и называется
экзотермической, если ΔE <0, то реакция идет с поглощением энергии и
называется эндотермической.
Данная энергия выражается в Джоулях, но нам предстоит ее выражать в МэВ. Для
этого наша формула будет выглядеть следующим образом:
А теперь давайте рассчитаем энергетический выход реакции Уолтона и Кокрофта.
Е-?
Решение
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.
Печеркина Светлана Викторовна- учитель физики МКОУ-СОШ № 4 ГО Богданович Свердловской области
3. Закрепление. Решение задач на вычисление энергетического выхода
ядерной реакции.
(Решение см. в образце)
2. Самостоятельная работа по рабочим карточкам.
Ответы:
1 вар. 2)7,7 МэВ; 3) -1,27 МэВ (поглощение энергии).
2 вар: 2)341,8 МэВ; 3) 14,3 МэВ (выделение энергии).
3 вар: 2) 225,19 МэВ; 3) 17,4 МэВ (выделение энергии).
4 вар: 2)7,92 МэВ/нук; 3) 3,3 МэВ (выделение энергии).
5 вар: 2) 1804,96 МэВ; 3) 15 МэВ (выделение энергии).
Домашнее задание: стр. 330-331, Упр. 14 (6,7).
Список интернет-ресурсов:
1. http://www.physbook.ru/
2. http://festival.1september.ru/articles/534494/
Список литературы:
1. Учебник «Физика-11» под ред.Г.Я. Мякишева и др.
2. Сборник дидактических заданий по физике: Учеб. пособие для техникумов. – 2-е
изд., перераб. И доп./Г.И.Рябоволов, Н.Р. Дадашева, П.И. Самойленко – М.:
Высш.шк., 1990.
Печеркина Светлана Викторовна- учитель физики МКОУ-СОШ № 4 ГО Богданович Свердловской области
Приложение 1.
Рабочая карточка по теме «Ядерные реакции. Энергетический выход реакций»
ФИ учащегося___________________________________________Класс_______________








1. Повторение пройденного материала (устно)
Что такое естественная радиоактивность?
Что такое альфа-распад ядер и как он возникает?
Каково правило смещения Содди при альфа-распаде?
В какое ядро превращается торий (234) при трех последовательных альфа-распадах?
Что такое бета-распад и как он возникает при распаде ядер?
Каково правило Содди для бета-распада?
Какой изотоп образуется из радиоактивного изотопа сурьмы(133) после четырех бета-распадов?
Какой изотоп образуется из радиоактивного изотопа лития (8) после одного альфа-распада и одного
бета-распада?
2. Выполните самостоятельно в тетради, используя образец и текст параграфа 106 (стр. 309).
Вариант 1
Вариант 2
Вариант 3
Вариант 4
Вариант 5
Образец