Урок изучения нового материала с применением виртуальных информационно-коммуникативных технологий (с мультимедиа презентацией по изучаемой теме), направленный на достижение главного результата изучения школьного курса физики: понимание физических законов и формирование физической интуиции, установление связи между теорией и практикой решения физических задач.

_________________/Петренко Н.Ф./

Статья:

Петренко Н.Ф. SC-5638

Физика – 9 класс

Урок изучения нового материала по разделу «Атомная физика»

Тема урока: Естественная радиоактивность. Методы регистрации элементарных частиц

Урок изучения нового материала с применением виртуальных информационно-коммуникативных технологий (презентация по изучаемой теме)

Ключевые слова: тема: «Атомная физика. Естественная радиоактивность. Методы регистрации элементарных частиц», атом, элементарные частицы, магнитное поле, трек, α -, β - и γ -излучения, 9 класс

Цели урока:

Образовательная:
o Развивающая:
способствовать формированию умения анализировать, сравнивать, обобщать факты,
применять полученные знания в различных ситуациях при решении задач;
o Воспитательная:

углубить и создать условия для систематизации знаний учащихся по вопросам: атомная физика, естественная радиоактивность, методы регистрации элементарных частиц», строение атома, элементарные частицы, магнитное поле, трек, α -, β - и γ -излучения;
проверить уровень самостоятельности мышления учащихся по применению знаний в различных ситуациях;
совершенствовать навыки проведения физического эксперимента, работы со справочными материалами и таблицами, текстом, решения логических и расчетных задач, грамотно осуществлять перевод единиц измерения в СИ.

продолжить формирование основ диалектико-материалистического мировоззрения учащихся.

Задачи урока:

проследить историю открытия радиоактивности, раскрыть её физическую сущность;
ознакомиться с α - и β -распадами, испусканием γ -излучения, правилами смещения;
сформировать представление о методах регистрации элементарных частиц.

Оборудование: медиа-лекция TeachPrо, презентация к уроку, счётчик Гейгера, камера Вильсона, компьютер, мультимедийный проектор, экран.

Учебник: А.В. Перышкин, Е.м. Гутник Физика. 9 класс.

Ход урока

I. Организационный этап. Объявление целей урока (слайды 1, 2)
II. Объяснение нового материала.

1. Историческая справка. Открытие радиоактивности.

2.Самостоятельное изучение нового материала «Естественная радиоактивность. Виды излучения. Правило смещения. Проникающая способность радиоактивного излучения»

3. Закрепление знаний.

4. Самостоятельная работа по вариантам.

5. Изучение нового материала «Методы регистрации элементарных частиц» (мультимедиа-презентация) Приложение 1.

Счётчик Гейгера
Камера Вильсона
Пузырьковая камера
Метод толстослойных фотоэмульсий

III. Рефлексия.
IV. Подведение итогов.
V. Домашнее задание

1. Историческая справка. Открытие радиоактивности.

Сто лет назад, в феврале 1896 г., французский физик Анри Беккерель обнаружил самопроизвольное излучение солей урана ²³⁸U (слайд 3). 26–27 февраля 1896 г. Беккерель приготовил несколько образцов кристаллов и прикрепил их к завёрнутым в бумагу фотопластинкам. Однако в эти дни стояла пасмурная погода, и Беккерель решил отложить опыт. Он считал, что ему необходим яркий солнечный свет. Пластинки были спрятаны в ящик стола и пролежали там около трёх дней.

Лишь 1 марта, Беккерель решил их проявить, ожидая в лучшем случае увидеть слабые изображения. Но всё оказалось наоборот: изображения были очень чёткими. Он сделал вывод, что какое-то излучение испускалось солями урана безо всякого освещения светом. Беккерель продолжил исследования солей урана, однако природы этого излучения он не понимал.

Двумя годами позднее, супруги Пьер и Мария Кюри, доказали, что аналогичным свойством обладает химический элемент торий ²³²Th (слайд 4). Затем они же открыли новые, ранее неизвестные элементы – полоний ²⁰⁹Po и радий ²²⁶Ra. Радий – редкий элемент; чтобы получить 1 г чистого радия, надо переработать не менее 5 т урановой руды; его радиоактивность в несколько миллионов раз выше радиоактивности урана.

Впоследствии было установлено, что все химические элементы с порядковым номером более 83 являются радиоактивными. Супруги Кюри явление самопроизвольного излучения назвали радиоактивностью.

В 1903 г. Эрнест Резерфорд поместил препарат радия в магнитное поле так, чтобы исходящий из препарата радиоактивный пучок был направлен перпендикулярно магнитной индукции (слайд 5). На фотопластинке, поставленной на пути пучка, он обнаружил три пятна, что свидетельствовало о сложном составе радиоизлучения. Пучок, не отклонявшийся в магнитном поле, он назвал -лучами. Два пучка отклонялись, причём в разные стороны. Это свидетельствовало о том, что они заряжены электрически и что заряд одного противоположен заряду другого. Положительно заряженный пучок учёный назвал -лучами, а отрицательно заряженный – -лучами.

Учитель. Итак, сегодня на уроке нам предстоит познакомится с α-, β- и γ- лучами. (слайды 6, 7, 8)

2. Самостоятельное изучение нового материала

Учитель. Сейчас предлагаю вам просмотреть медиа-лекцию и затем ответить на мои вопросы. (TeachPro. Физика 7–11, глава «Атомная физика», урок 8.)

3. Закрепление знаний.

Учитель. После просмотра лекции, предлагаю ответить на вопросы:

Что представляют собой α-лучи?
Что представляют собой β-лучи?
Что представляет собой γ-лучи?
Что такое радиоактивность?

Превращение атомных ядер сопровождается α- и β- излучением, то есть испусканием α - и β- лучей, которое называется α - и β -распадом соответственно. Эти два типа распада подчиняются правилам смещения, которые впервые сформулировал английский учёный Содди:

При α - распаде ядро теряет положительный заряд 2e и его масса убывает на 4 а.е.м. (слайд 6). В результате α -распада элемент смещается в таблице периодической системы Менделеева на две клетки к началу:

При β -распаде из ядра вылетает электрон, что увеличивает заряд ядра на 1, масса же остаётся почти неизменной (слайд 7). В результате элемент смещается в таблице периодической системы Менделеева на одну клетку к концу .

Гамма-излучение не сопровождается изменением заряда; масса же ядра меняется ничтожно мало (слайд 8).

3. Проникающая способность радиоактивного излучения (слайд 9)

4. Закрепление материала. Самостоятельная работа.

Учитель.Давайте рассмотрим несколько примеров α - и β - распадов, после чего я предлагаю вам проверочную работу на 5–6 минут.

Варианты самостоятельной работы. Приложение 2.

Учащиеся выполняют кратковременную самостоятельную работу, сдают работы и мы вместе решаем один из вариантов.

5. Изучения нового материала «Методы регистрации элементарных частиц» (мультимедиа-презентация) (слайды 10 – 19)

В развитии знаний о микромире, в частности для изучения явлений радиоактивности, исключительную роль сыграли приборы, позволяющие регистрировать ничтожное действие одной-единственной частицы атомных размеров. В настоящее время используется много методов регистрации заряженных частиц (слайд 10). В зависимости от целей эксперимента и условий, в которых он проводится, применяются следующие методы регистрации частиц:

v Счётчик Гейгера (слайд 11, 12). Действие основано на ударной ионизации.

Вспомним, что такое ионизация? Какие причины вызывают ионизацию? Заряженная частица, пролетая в газе и сталкиваясь с его атомами (или молекулами), вырывает электроны из атомных оболочек, то есть происходит ударная ионизация и появляются положительные ионы и свободные электроны. Электрическое поле между катодом и анодом ускоряет эти электроны, в результате возникает лавина ионов, и ток резко возрастает. При этом на резисторе R~ 10⁹ Омвозникает импульс напряжения, который подаётся в регистрирующее устройство. На этом принципе и работает счётчик Гейгера.

Чтобы счётчик мог регистрировать каждую попавшую в него частицу, надо своевременно прекращать лавинный разряд. Это происходит автоматически: когда на резисторе падение напряжения резко возрастает, то напряжение между анодом и катодом резко уменьшается, разряд прекращается, и счётчик снова готов к работе. Быстрого гашения разряда можно достичь, добавляя к инертному газу примеси. Положительные ионы газа, сталкиваясь с молекулами примеси, рекомбинируют в нейтральные атомы и теряют способность выбивать из катода электроны (самогасящиеся счётчики). Скорость счёта равна 10⁴ частиц в секунду.

Демонстрация: работа счетчика Гейгера.

Учитель. Обратите внимание на то, что этим методом можно лишь зарегистрировать частицу, но увидеть след частицы невозможно.

Движение заряженных частиц в магнитном поле. Сила Лоренца (слайд 13)

v Камера Вильсона (слайд 14, 15). Действие основано на конденсации перенасыщенного пара на ионах с образованием капель воды.

Если в геометрическом сосуде с парами воды или спирта происходит резкое расширение объёма газа (адиабатный процесс), температура понижается. И если в этот момент через камеру пролетает заряженная частица, то на своём пути она создаёт ионы, на которых образуются капельки сконденсировавшегося пара. Таким образом, частица составляет за собой след (трек) в виде узкой полоски тумана. Этот трек можно наблюдать или сфотографировать. По треку можно определить энергию и скорость частицы. Если поместить камеру в магнитное поле, то по искривлению трека можно определить знак заряда частицы и её энергию, а по толщине трека – величину заряда и массу частицы.

Демонстрация: работа камеры Вильсона.

Учитель. В чём преимущество этого метода перед счетчиком Гейгера?

v Пузырьковая камера (слайд 16, 17)

В 1952 г. Д. Глейзер для регистрации заряженных частиц, имеющих высокую энергию, придумал пузырьковую камеру. Принцип её действия основан на том, что в перегретом состоянии чистая жидкость не кипит, будучи нагретой до температуры, равной точке кипения. Однако это состояние является нестабильным, и жидкость может закипеть при слабом воздействии. Для получения перегретого состояния пузырьковую камеру заполняют жидким водородом под высоким давлением и поддерживают его при температуре, чуть ниже точки кипения. При резком уменьшении давления температура кипения жидкого водорода понижается, и он переходит в перегретое состояние. Если в это время в камеру попадает заряженная частица, то вдоль её траектории жидкость закипает, поскольку частица образует на своём пути цепочку ионов. В результате трек этой частицы прорисовывается мелкими пузырьками пара.

Учитель. Оцените преимущество пузырьковой камеры перед остальными приборами.

Учащиеся. Преимущество перед камерой Вильсона: регистрируются частицы большей энергии вследствие большей плотности рабочего вещества в камере. Кроме того, больше и быстродействие: рабочий цикл равен 0,1 с)

v Метод толстослойных фотоэмульсий (слайд 18, 19)

Этот метод был разработан в 1928 г. советскими физиками А.П. Ждановым и Л.В. Мысовским. Его суть заключается в использовании специальных фотоэмульсий для регистрации заряженных частиц. Пролетающая сквозь фотоэмульсию быстрая заряженная частица действует на зёрна бромистого серебра и образует скрытое изображение. При проявлении фотопластинки образуется трек. По треку оценивается энергия и масса заряженной частицы.

Учитель. Оцените преимущества данного метода перед остальными.

Учащиеся. Преимущество метода: следы частиц со временем не исчезают и могут тщательно изучаться.

Сегодня широко применяются полупроводниковые детекторы, регистрирующие все виды излучений.

III. Рефлексия (слайды 20, 21)

Учащиеся говорят о своих впечатлениях, отмечая, что привело их к победе или что помешало победить. Называют, что было интересно, высказывают свои пожелания.

Самоанализ учащихся (лист самоанализа заранее выдается учащимся)

Выберите из каждой предложенной пары состояний - состояние, которое наиболее полно соответствует вашему состоянию после проведенного урока:

ü Чувствую вдохновение (2 балла) – чувствую подавленность (0 баллов)

ü Интересно (2 балла) – не интересно (0 баллов)

ü Появилась уверенность в своих силах (2 балла) – неуверен (0 баллов)

ü Не устал (2 балла) – устал (0 баллов)

ü Старался (2 балла) – не старался, безразлично (0 баллов)

ü Доволен собой (2 балла) – недоволен (0 баллов)

ü Научился решать задачи (2 балла) – не научился решать задачи (0 баллов)

ü Утвердился в своих знаниях (2 балла) – ничего не знаю по данной теме (0 баллов)

ü Не раздражен уроком (0 баллов) – раздражен работой на уроке и самим уроком (0 баллов)

Выразить свое отношение к уроку карточкой (слайд 21)

Очень важно!!! При подведении итогов (самоанализе) – высказать свое личное мнение об уроке, своей работе на нем и работе одноклассников, достижениях и возникших новых или оставшихся прежних проблемах.

IV. Подведение итогов. Закрепление материала

Беседа с учащимися в форме фронтального опроса, составление обобщающей таблицы (слайд 23)

V. Домашнее задание: § 99, 101, по § 98 и используя свои знания, заполнить таблицу по методам регистрации элементарных частиц (слайд 22, 23).

Дидактическое обеспечение и список литературы(слайд 24)

Приложение 3.

Петренко Н.Ф. SC-563

Петренко Надежда Федоровна SC-5638

Тезисы

Дидактическое обеспечение и список литературы(слайд 24)

Приложение 3.

Приложения