Урок Влияние ионизирующего излучения на живые организмы. Доза излучения

Урок № 11 класс Дата проведения.10.03.2017г.
Тема урока: «Влияние ионизирующей радиации на живые организмы. Доза излучения»
Диалектика жизни такова: наши успехи всегда являются одновременно и нашими поражениями.
Образовательная: проследить историю открытия радиоактивности, ее физическую сущность. Сформировать у учащихся представления о биологическом действии радиоактивных излучений. Оценить положительные и отрицательные проявления этого открытия в современном обществе, расширить кругозор учащихся.
Воспитательная: сформировать мировоззренческие идеи, связанные с использованием радиоактивности, воспитывать умение выслушивать товарища, уважать чужую точку зрения, критически оценивать явления общественной жизни страны.
Развивающая: развивать умение выделять главное, работать с дополнительной научно-популярной литературой, Internet, отстаивать свою точку зрения, приводить нужные аргументы, коротко, четко и быстро излагать свои мысли, а также развивать эмоции.
Методы: информационный метод ( проекты учащихся), проблемный,
Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, экран, таблица Радиоактивность», презентации.
Темы докладов были даны за несколько недель до урока. Ребятам было предложено выбрать темы и подготовить проекты, доказывающие их точку зрения и составить презентацию для защиты своей темы.
Тип урока: изучение нового материала с опережающим домашним заданием.
Главный акцент был поставлен на проблеме: больше пользы или вреда принесло открытие радиоактивности. Каждый учащийся должен был на основе полученной информации решить и аргументировать свое отношение к проблеме.
Ход урока
IАктуализация опорных знаний
Блиц-опрос
1.Что такое радиоактивность? 2.Каков состав возникающего излучения?
3.Каково строение атома ? 4 . Из каких частиц состоит ядро? 5. Как определить качественный состав ядра?
5. Решить задачу на соответствие
Установите соответствие между характеристикой нейтрального атома 235 U92 и числовым значением
1.Количество нуклонов А.184
2.Количество заряженных частиц Б.327
3. Количество нейтронов В. 470
4. Количество частиц в атоме Г.235
Д.143
А. Б. В. Г. Д.
1. 2. 3. 4. 6.Почему в результате деления ядра выделяется энергия?
7. Для всех ли атомов справедливо это утверждение? (иногда энергия выделяется при образовании новых ядер)
8.Как протекает цепная ядерная реакция? Где это можно использовать? (АЭС, атомная и водородная бомба)
9. Что означают числа:
6*108 Вт, 200 МэВ, 28%, 100 гр?
II. Проблема урока. Какую роль играет открытие радиоактивности?
III. Изучение нового материала
Проекты.
Источники ионизирующей радиации.
Действие ионизирующей радиации на живые организмы.
Доза излучения и ее характеристика.
Радиационный фон города Горловка.
Защита организма от радиации. Меры улучшения окружающей среды, безопасности и здоровья.
Радиация бывает естественной и искусственной. Физическое действие радиации начало изучаться только в конце XIX столетия, а ее биологические эффекты на живые организмы — в середине XX. Ионизационные излучения относятся к тем физическим феноменам, которые не ощущаются нашими органами чувств, сотни специалистов, работая с радиацией, получили радиационные ожоги от больших доз облучения и умерли от злокачественных опухолей, вызванных перед облучением.
Тем не менее, сегодня мировая наука знает 6 биологическом воздействии радиации больше, чем о действии любых других факторов физической и биологической природы в окружающей среде.
Источники радиации: 
в медицине - 0,4мЗв
радиоактивные осадки – 0,02мЗв
атомная энергетика – 0,001мЗв
естественные – 2мЗв: земного происхождения, внутреннее облучение -1,325земного происхождения, внешнее облучение – 0,35
космические, внутреннее облучение – 0,3,космические, внешнее облучение – 0,015
Излучения радиоактивных веществ оказывают очень сильное воздействие на все живые организмы. Даже сравнительно слабое излучение, которое при полном поглощении повышает температуру тела лишь на 0,001 °С, нарушает жизнедеятельность клеток
При изучении действия радиации на живой организм были определены следующие особенности:
· Действие ионизирующих излучений на организм не ощутимо человеком. У людей отсутствует орган чувств, который воспринимал бы ионизирующие излучения. Существует так называемый период мнимого благополучия — инкубационный период проявления действия ионизирующего излучения. Продолжительность его сокращается при облучении в больших дозах.
· Действие от малых доз может суммироваться или накапливаться.
· Излучение действует не только на данный живой организм, но и на его потомство — это так называемый генетический эффект.
· Различные органы живого организма имеют свою чувствительность к облучению. При ежедневном воздействии дозы 0,002-0,005 Гр уже наступают изменения в крови.
· Не каждый организм в целом одинаково воспринимает облучение.
· Облучение зависит от частоты. Одноразовое облучение в большой дозе вызывает более глубокие последствия, чем фракционированное.
Заряженные частицы. Проникающие в ткани организма альфа- и бета-частицы теряют энергию вследствие электрических взаимодействий с электронами тех атомов, близ которых они проходят. За время порядка десяти триллионных секунды после того, как проникающее излучение достигнет соответствующего атома в ткани организма, от этого атома отрывается электрон. Последний заряжен отрицательно, поэтому остальная часть исходно нейтрального атома становится положительно заряженной. Этот процесс называется ионизацией. Оторвавшийся электрон может далее ионизировать другие атомы.
В течение следующих миллионных долей секунды образовавшиеся свободные радикалы реагируют как друг с другом, так и с другими молекулами и через цепочку реакций, еще не изученных до конца, могут вызвать химическую модификацию важных в биологическом отношении молекул, необходимых для нормального функционирования клетки. Биологические эффекты. Биохимические изменения могут произойти как через несколько секунд, так и через десятилетия после облучения и явиться причиной немедленной гибели клеток или таких изменений в них, которые могут привести к раку.
Наиболее чувствительны к излучениям ядра клеток, особенно клеток, которые быстро делятся. Поэтому в первую очередь излучения поражают костный мозг, из-за чего нарушается процесс образования крови. Далее наступает поражение клеток пищеварительного тракта и других органов Сильное влияние оказывает облучение на наследственность, поражая гены в хромосомах. В большинстве случаев это влияние является неблагоприятным.
Доза излучения. Воздействие излучений на живые организмы характеризуется дозой излучения. Поглощенной дозой излучения называется отношение поглощенной энергии Е ионизирующего излучения к массе т облучаемого вещества:
D=Е/mВ СИ поглощенную дозу излучения выражают в грэях (сокращенно: Гр). 1 Гр равен поглощенной дозе излучения, при которой облученному веществу массой 1 кг передается энергия ионизирующего излучения 1 Дж. (Методом флюорографии доза облучения составляет 0,0076Гр. Выкуривающий за день 20 сигарет получает такое же облучение, как будто ему сделали 200 рентгеновских снимков, т.е. 1,52Гр.)Естественный фон радиации (космические лучи, радиоактивность окружающей среды и человеческого тела) составляет за год дозу излучения около 2-10 -3 Гр на человека.
Рентген. На практике широко используется внесистемная единица экспозиционной дозы излучения — рентген (сокращенно: Р). Эта единица является мерой ионизирующей способности рентгеновского и гамма-излучений.В практической дозиметрии можно считать 1Р  0,01 Гр.
Таблица1.Величины, их единицы измерения, характеризующие радиационный фон.
Название величины Единицы измерения Соотношение
Активность нуклидов Ки (кюрий)
Бк (беккерель) 1Бк=2,7*10-11 Ки
Экспозиционная доза излучения Р (рентген) 1Р=2,58*10-4 Кл/кг
1Кл/кг=3876 РПоглощенная доза излучения Гр (Грей) 1Гр=100 РЭквивалентная доза излучения Зв (Зиверт) 1Зв=100 бэр
Таблица 2. Дозы излучения и их влияние.(1Гр=100Р) 1Грей=100 Рентген
Мгновенная смерть Церебральная форма лучевой болезни Кишечная форма лучевой болезни Костномозговая форма лучевой болезни Средняя тяжесть лучевой болезни Иммунодефицит Нарушение кроветворной системы, злокачественные опухоли Регистрация мутаций Угнетение жизнедеятельности
2000 Гр 50-100Гр 10-50 Гр 4-6Гр 2-4 Гр 1-2Гр 0,5-1 Гр 0,002-0,05Гр 0,001Гр
Защита организмов от излучения. При работе с любым источником радиации (радиоактивные изотопы, реакторы и др.) необходимо принимать меры по радиационной защите всех людей, могущих попасть в зону действия излучения.
Самый простой метод защиты — это удаление от источника излучения на достаточно большое расстояние. Даже без учета поглощения в воздухе интенсивность радиации убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от источника.
В тех случаях, когда удаление от источника излучения на достаточно большое расстояние невозможно, используют для защиты от излучения преграды из поглощающих материалов.
Наиболее сложна защита от Y-лучей и нейтронов из-за их большой проникающей способности. Лучшим поглотителем Y-лучей является свинец. Медленные нейтроны хорошо поглощаются бором и кадмием. Быстрые нейтроны предварительно замедляются с помощью графита.
.VI. Закрепление материала решение задачи у доски и в тетрадях.
Все вы сделали прекрасные презентации, перелопатив много литературы. А теперь хотелось бы услышать ваше собственное мнение. Ошибались и величайшие умы. Альберт Эйнштейн считал, что “нет ни малейших указаний на то, что из атомов когда-либо можно будет получать энергию”. Он ошибся. Нужно ли ядерную энергию запрещать, уничтожать? Стоит ли развивать атомную энергетику, если она так опасна? Приглашаем принять участие в дискуссии и гостей. (мнения “от себя”)
Задача 2. Тело человека массой 60 кг за короткий период поглощает 18 0 Дж. Какова доза облучения?
Д =Е/m Д=3Гр
Д=3Гр
V.Дискуссия: Пользу или вред принесло человечеству открытие радиоактивности?
Изучение последствий ядерных взрывов позволило ученным сделать выводы:
При взрыве 10000Мт ядерных зарядов озоновый слой разрушится над Северным полушарием и над Южным. Эти разрушения озонового слоя повлекут губительные последствия для всего живого: люди получат обширные ожоги и даже раковые заболевания кожи; некоторые растения и мелкие организмы погибнут мгновенно; многие люди и живот потеряют способность ориентироваться.
В результате крупномасштабной ядерной войны произойдет климатическая катастрофа. Загорятся города и леса, облака из радиоактивной пыли окутают Землю непроницаемым слоем, что неминуемо приведет к резкому падению температуры у земной поверхности. После ядерных взрывов суммарной силой 10 000 Мт в центральных районах континентов Северного полушария температура понизится до минус 31° С. Температура вод мирового океана останется выше 0° С, но из-за большой температуры воздуха возникнут жестокие штормы. Затем, спустя несколько месяцев, к Земле прорвется свет, но, по-видимому, богатый ультрафиолетом из-за разрушения озонового слоя. Как следствие этого произойдут гибель посевов, лесов, животных и голодный мор людей. Трудно ожидать, что уцелеет хоть какое-то человеческое сообщество. Исследования 1983 года, проведенные советскими и американскими учеными, показали необходимость коренного пересмотра исходных принципов взаимоотношения людей на планете, методов и средств разрешения конфликтных ситуаций.
Плюсы АЭС
Малое количество ядерного горючего.
Низкие  транспортные расходы.
Нет привязки к крупным рекам или месторождениям горючих ископаемых
Низкая стоимость электроэнергии.
Использование ядерного топлива не сопровождается процессом горения и выбросом в атмосферу вредных веществ и парниковых газов.
На сегодняшний день в мире ведутся разработки подземных и плавучих АЭС и ядерных двигателей для космических летальных аппаратов.
Минусы АЭС
Ядерные станции могут представлять глобальную угрозу.
Аварии на атомных станциях влекут за собой опасные экологические последствия на обширных территориях, затрагивая огромные массы людей.
Геоэкологические следствия аварии на АЭС сохраняют свою остроту в течение очень длительного времени.
Воздушные течения и вода распространяют радиоактивные выбросы на территории, весьма удаленные от АЭС( на ЧАЭС высота выбросов из аварийного блока достигла высоты 1200 м)
Радиоактивное топливо попадает в окружающую среду, вызывая смертельно опасную для человека лучевую болезнь и заражая местность на 300 лет.
Проблема захоронения радиоактивных отходов.
VI. Итог работы. Оценивание.