Урок физики в 9 классе на тему Состав атомного ядра
Тема: Дефект массы. Энергия связи ядра. Природа радиоактивных излучений. Закон радиоактивного распада.
Цель: рассмотрение видов радиоактивных превращений; формулировка правил смещения; знакомство с понятием энергия связи атомных ядер.
Задачи:
Обучающая: рассмотрение видов радиоактивных превращений; формулировка правил смещения; знакомство с понятием энергия связи атомных ядер;
Развивающая: развитие внимания, мышления, умений анализировать, делать выводы; развитие межпредметных связей с химией;
Воспитательная: воспитание интереса к физике, умений слышать и слушать; формирование коммуникативных качеств личности, ответственного отношения к интеллектуальному труду.
Тип урока: комбинированный.
Методы: частично-поисковый, словесный, наглядный.
Оборудование: мультимедийный комплекс, презентация.
Ход урока
Психологический настрой. Физминутка.
Проверка д/з.
1. упр. 42 (№ 1,2)
2. Тестирование (Приложение).
Ответы:
1 вариант: 1в, 2б, 3а, 4а, 5в, 6б, 7б, 8б.
2 вариант: 1б, 2в, 3б, 4а, 5в, 6в, 7б, 8в.
3.Объяснение нового материала (презентация).
Радиоактивные превращения.
Превращение тория, выделение родона.
Правила смещения (α-распад, β-распад).
Превращение атомных ядер сопровождается испусканием α-,β-лучей, которое называется α-, β-распадом соответственно.
Эти два распада подчиняются правилам смещения, которые впервые сформулировал английский ученый Содди:
При α-распаде ядро теряет положительный заряд 2e и его масса убывает на 4 а.е.м. В результате α-распада элемент смещается на две клетки к началу периодической системы Менделеева:
При β-распаде из ядра вылетает электрон, что увеличивает заряд ядра на 1. масса же остается почти неизменной.
В результате β-распада элемент смещается на одну клетку к концу периодической таблицы Менделеева.
γ-излучение – не сопровождается изменением заряда; масса же ядра меняется ничтожно мало.
3.Закрепление.
ВАРИАНТ 1.
1. Написать реакцию α-распада магния 22 12Mg .
2. Написать реакцию β-распада натрия 22 11Na .
ВАРИАНТ 2.
1. Написать реакцию α-распада урана 235 92U.
2. Написать реакцию β-распада плутония 239 94Pu
4. «Единицы измерения физических величин в ядерной физике»
Единица применима Единица измерения в SI
длина единица длины Фемтометр (фм):
(ферми) 1фм= 10-15 м
Атомная единица массы атомы, ядра,
элементарные частицы 1 а.е.м. = 1,66546 10-27 кг
энергия любая частица с элементарным зарядом
е= 1,6 10-19Кл эВ
5.Дефект масс.
ΔM - дефект масс-разность масс покоя нуклонов, составляющих ядро атома, и массы целого ядраMя < Z·mp + N·mn ΔM= Z·mp + N·mn - Mя На 1 а.е.м. приходится энергия связи = 931 МэВ
6. Энергия связи атомных ядер.
Энергия связи атомного ядра – энергия, которая необходима для полного расщепления ядра на отдельные нуклоны. Е = m·c² Есв = ΔM·c²
Удельная энергия связи- энергия связи, приходящаяся на один нуклон ядра
Еуд=ЕсвА7.Закрепление. Решение задач.
Задача 1. Вычислите дефект масс ядра кислорода 17 8 О.
Дано: Решение:
17 8 О Дефект массы ядра равен:
mp = 1,6724 ∙10-27 кг . ∆m = Zmp + ( А- Z) mn - Мя
mn = 1,6748 ∙10-27 кг из символической записи элемента 17 8 О следует,
Мя = 28,2282 ∙10-27 кг что А = 17 и Z =8, т.е в состав ядра кислорода
---------------------------- входит 8 протонов и 9 нейтронов: N = A- Z =17 -8=9
∆m =? Тогда выражение для дефекта масс
можно записать:
∆m = (8 ∙1,6724 + 9 ∙ 1,6748 – 28,2282) ∙ 10-27 = 1,656 ∙10-28 кг
Ответ: ∆m = 1,656 ∙10-28 кг
Задача 2
Найти энергию связи изотопа лития 7 3 Li .
Дано: 7 3 Li . Решение:
mp = 1,6724 ∙10-27 кг Энергия связи ядра Есв = ∆mс2 , где ∆m -дефект
mn = 1,6748 ∙10-27 кг массы ядра: . ∆m = Zmp + ( А- Z) mn - МяМя = 11,6475 ∙10-27 кг Отсюда Есв ={ Zmp + ( А- Z) mn - Мя }∙с2
с = 3 ∙108 м/с из символической записи изотопа лития 7 3 Li ,
----------------------------- видим, что А = 7 и Z =3, т.е в ядре изотопа лития
Есв = ? 7 нуклонов, из них 3 протона и 4 нейтрона (N =А – Z)
Подставив значения А и Z в выражение энергии связи, получим:
Есв ={ Zmp + ( А- Z) mn - Мя }∙с2
Есв ={3∙1,6724∙10-27 + 4∙ 1,6748 ∙10-27 - 11,6475 ∙10-27 }∙ (3∙108 )2 =
5,58∙10-13 Дж Ответ: Есв = 5,58∙10-13 Дж
8.ЗАКОН РАДИОАКТИВНОГО РАСПАДА
Используя закон радиоактивного распада, можно определить число нераспавшихся атомов какого-то количества радиоактивного вещества в любой момент времени:
Время, за которое распадается половина первоначального числа радиоактивных ядер, называется периодом полураспада (Т). Чем меньше период полураспада, тем меньше живут атомы, тем быстрее происходит распад. Для разных химических элементов величина периода полураспада различна : от миллионных долей секунд (например, полоний)до миллиардов лет (например, уран).
-165100128841500...Период полураспада - это постоянная величина для данного химического элемента, и ее невозможно изменить.Период полураспада определяет скорость радиоактивного распада.Число нераспавшихся радиоактивных ядер убывает со временем по экспоненте. За любой интервал времени распадается одна и та же доля имеющихся атомов, т.е с течением времени скорость распада не меняется.
Радиоактивные атомы "не стареют". Распад любого атомного ядра - это "несчастный случай".Время существования отдельных атомов может колебаться от долей секунды до миллиардов лет вне зависимости от времени периода полураспада.Для радиоактивных ядер принято определять среднее время жизни.
Закон радиоактивного распада – статистический закон и справедлив в среднем для большого числа частиц.
9.Подведение итогов.
Какие силы действуют между нуклонами в атомном ядре?
Что называют энергией связи атомного ядра?
Что называют дефектом массы?
Напишите формулу дефекта массы.
Что называют ядрами реакциями?
Период радиоактивного распада?
10. Домашнее задание. П 56,57,58,59 Упр 45 № 2,3; упр.46 №1,2
11. Рефлексия. Мишень.
-------------------------------
ВАРИАНТ 3.
1. Написать реакцию α-распада радия 226 88Ra.
2. Написать реакцию β-распада свинца 209 82Pb.
-----------------------------------
ВАРИАНТ 4.
1. Написать реакцию α-распада серебра 107 47Аg.
2. Написать реакцию β-распада кюрия 247 96Cm .
------------------------------
ВАРИАНТ 5.
1. В результате какого радиоактивного распада натрий
22 11Na превращается в магний 22 11Mg?
2. В результате какого радиоактивного распада плутоний 23994Pu превращается в уран 235 92U?
№ 1176 (1) – совместное выполнение
Рефлексия.
Итог урока.
Д/з.