Урок физики в 9 классе "Радиоактивность"

Урок физики в 9 классе

Тема «Радиоактивность»

Цели урока: формирование представлений о явлении радиоактивности, о физической природе и свойствах α-, β-, γ-излучений; углубление знаний учащихся о структуре атома.

Задачи урока:

- обучающие

познакомить учащихся с историей открытия явления радиоактивности и физической природой этого явления, углубить имеющиеся знания о строении атома;

-развивающие

формировать умения анализировать, делать выводы, сравнивать, обобщать факты, применять ранее полученные знания для объяснения наблюдаемых явлений;

-воспитательные

развивать интерес к предмету, расширить кругозор учащихся, воспитывать стремление к овладению знаниями.

Тип урока: усвоения новых знаний

Формы работы: фронтальная, индивидуальная, в парах.

Методы обучения: объяснительно-иллюстративный, репродуктивный, частично-поисковый, дискуссия.

Ход урока.

1. Мотивирование к учебной деятельности.

Здравствуйте, ребята! Сегодня мы приступаем к изучению последней главы в нашем учебнике. И эпиграфом к нашему уроку я хочу взять слова известного писателя Ганса Христиана Андерсена из сказки «Снежная королева»:

«Ну, начнем! Дойдя до конца нашей истории, мы будем знать больше, чем теперь». И я очень надеюсь, что к концу нашего урока перед вами раскроется несколько тайн и загадок, вы узнаете много нового и интересного. Итак, начнем!

2. Актуализация и фиксирование индивидуального затруднения в пробном учебном действии.

Выполните задание. Из предоставленного списка выберите понятия, обозначающие физические явления. Дайте определение этих понятий.

Проводник, магнит, электрический ток, амперметр, генератор, электромагнитное поле, протон, мощность, электромагнитная индукция, оптика, радиоактивность, магнитный поток, тесла, электризация, радиосвязь, спектр, колебательный контур.

Физические явления: электрический ток (упорядоченное движение заряженных частиц), электромагнитная индукция (явление возникновения электрического тока в проводящем контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур), радиоактивность, электризация (процесс сообщения телу электрического заряда), радиосвязь (передача и прием информации с помощью радиоволн).

Вопрос: Какому явлению вы пока не можете дать определения?

Как вы думаете будет звучать тема сегодняшнего урока? (Радиоактивность). Записываем тему урока в рабочей карте.

Слайд 1.

Какие ассоциации вызывает у вас это слово? Больше хорошего или плохого в наших ассоциациях? Ответы учащихся.

Сегодня на уроке мы постараемся ввести понятие радиоактивности, рассмотрим важные шаги в истории открытия этого явления, поговорим о действии радиоактивности на человека.

3. Первичное усвоение новых знаний.

Учитель. Предположение, о том, что все тела состоят из мельчайших частиц, было высказано древнегреческим философом Демокритом еще 2500 лет назад. Частицы были названы атомами, что означает неделимые, таким названием Демокрит хотел подчеркнуть, что атом – это мельчайшая, простейшая, не имеющая составных частей и поэтому неделимая частица.

Но в 19 веке открытия ученых поставили под сомнение представление о неделимости атомов. Самым ярким свидетельством сложного строения атомов стало открытие, сделанное французским физиком Анри Беккерелем.

Слайд 2.

Сообщение учащегося об открытии Беккереля.

22 декабря 1895 года немецкий ученый Рентген поведал миру об икс-лучах, которые русские физики назвали рентгеновскими.

Это открытие заинтересовало французского ученого Анри Пуанкаре, он организовал публичную лекцию в Парижской академии наук и обратил внимание на бледно-зеленое пятно в конце катодной трубки, где рождались новые лучи.

Среди присутствующих в зале был Анри Беккерель, и его поразило «зеленое пятно». Он вспомнил, что его отец, Эдман Беккерель, тоже физик, изучал свечение некоторых веществ, которые под действием ультрафиолетового излучения испускали красивое свечение: бледно-синее, зеленоватое, бледно-фиолетовое. Может быть, они тоже под действием света испускали икс-лучи? Свою догадку он решил проверить в лаборатории, изучив образцы урановой соли.

26 февраля 1896 года Беккерель задумал эксперимент: под блюдце с солями урана, поставленное на фотопластинку, завернутую в светонепроницаемую бумагу, он поместил медный крестик. Урановая соль должна была освещаться солнечными лучами. Но эксперимент пришлось отложить: несколько дней стояла пасмурная погода. И Беккерель в ожидании солнечных дней убрал свою конструкцию в ящик. В воскресенье 1 марта 1896 года, так и не дождавшись солнечной погоды, решил на всякий случай проявить фотопластинку и, к своему изумлению, обнаружил на ней четкие контуры крестика.

Таким образом, ученый пришел к выводу, что соли урана самопроизвольно без внешних воздействий излучают. Так было открыто явление радиоактивности, за что в 1903 году Беккерель был удостоен Нобелевской премии по физике.

Учитель. Итак, Беккерель открыл явление радиоактивности. Оказалось, что не только уран обладает такой способностью. Все химические элементы в таблице Менделеева начиная с 83 номера являются радиоактивными. Давайте все вместе попробуем сформулировать определение радиоактивности. Записать в рабочий лист.

Слайд 3.

Радиоактивность – это способность атомов некоторых химических элементов к самопроизвольному излучению.

Учитель. Беккерель открыл явление радиоактивности при исследовании солей урана. Дальнейшие попытки обнаружить химические элементы, обладающие способностью к излучению, были предприняты супругами Кюри.

Слайд 4.

Сообщение учащегося на тему «Вклад супругов Кюри в изучение явления радиоактивности»

Работу Беккереля продолжили Пьер Кюри и Склодовская-Мария Кюри, которые занялись исследованием явления излучения металлов, в том числе и урана. Свои исследования они проводили в заброшенном сарае, который принадлежал Парижской школе. Условия работы были невыносимы: входящий в лабораторию должен был задержать дыхание, чтобы не задохнуться парами кислот, зимой окна держали открытыми, поэтому температура в сарае не превышала 6°С тепла.

Напряженный труд дал результаты: 18 июля 1898 года Пьер и Мария Кюри сообщили об открытии нового металла, который они предложили назвать полонием в честь родины Марии Кюри, его активность была в 400 раз выше активности урана.

26 декабря 1898 года супруги сообщили об открытии нового элемента, очень похожего по химическим свойствам на барий, обладающий сильной радиоактивностью. Новый элемент назвали радием. Его активность в 900 раз превышала активность урана. А само свойство веществ испускать невидимые лучи Пьер и Мария Кюри назвали радиоактивностью.

После радия и полония Кюри открыли ряд других радиоактивных элементов. Ученые установили, что все тяжелые элементы, расположившиеся в нижних клетках таблицы Менделеева, обладают радиоактивными свойствами. В 1906 году Пьер и Мария обнаружили, что радиоактивностью обладает элемент, содержащийся в клетках всех живых существ на Земле — изотоп калия. За свои открытия супруги Кюри в 1903 году были удостоены Нобелевской премии.

Пьер Кюри трагически погиб, когда, углубленный в свои мысли о предстоящем эксперименте, переходил улицу и попал под почтовый экипаж. Мария пережила мужа на много лет и умерла от мучительной лучевой болезни.

Учитель. А что собой представляет этот вид излучения? Чтобы ответить на этот вопрос, ученые под руководством английского физика Эрнеста Резерфорда в 1899 году провели эксперимент по изучению состава радиоактивного излучения. Внимание на экран.

Слайд 5.

Объяснение эксперимента с иллюстрацией на слайде.

На дно свинцового цилиндра с толстыми стенками помещалась крупица радия – радиоактивного вещества. Пучок радиоактивного излучения выходил сквозь узкое отверстие и попадал на фотопластинку. После проявления фотопластинки на ней обнаруживалось одно темное пятно – как раз в том месте, куда попадал пучок.

Потом опыт изменяли. Пучок излучения проходил через сильное магнитное поле. В этом случае на проявленной пластинке возникало три пятна: одно, центральное, было на том же месте, что и раньше, а два других - по разные стороны от центрального. Какие выводы можно сделать из этого эксперимента?

1. Радиоактивное излучение состоит из трех составляющих.

2. Одна из них (центральный поток) представляет собой излучение, не имеющее заряда, т.к. не отклонилась в магнитном поле.

3. Две другие составляющие имеют заряды противоположных знаков, т.к. отклонились в магнитном поле в противоположные стороны.

Учитель. А что же представляют собой эти составляющие радиоактивного излучения вы узнаете, поработав с текстом и заполнив таблицу в рабочих листах.

Учащиеся самостоятельно работают с текстом и заполняют таблицу в рабочих листах.

Природа радиоактивности.

В 1899 году под руководством английского ученого Э. Резерфорда, был проведен опыт, позволивший обнаружить сложный состав радиоактивного излучения. Магнитное поле разделило это излучение на три составляющие. Две составляющие, пройдя через магнитное поле, отклонились в противоположные стороны. Это указывает на наличие у этих излучений электрических зарядов противоположных знаков. Третья составляющая совсем не отклонилась магнитным полем. Следовательно, была электрически нейтральна. Положительно заряженный компонент излучения получил название альфа-лучей, отрицательно заряженный – бета-лучей и нейтральный – гамма-лучей (α-лучи, β-лучи, γ-лучи). Некоторое время спустя в результате исследования физических характеристик и свойств частиц, из которых состоят эти лучи, удалось установить природу радиоактивных излучений.

Альфа частицы - это потоки ядер атомов гелия. Скорость этих частиц 20000 км/с, что превышает скорость современного самолета (1000 км/ч) в 72000 раз. Альфа-лучи обладают небольшой проникающей способностью. Они полностью поглощаются поставленным на их пути листком бумаги, практически не проникает через кожный покров, но при попадании в организм, например, через порезы, очень опасны и пагубно действуют на внутренние органы.

Бета - частицы представляют собой поток быстрых электронов, летящих со скоростями близкими к скорости света. При этом пучок бета-лучей расширяется при отклонении, что свидетельствует о разных скоростях частиц в пучке. Проникающая способность больше, чем у альфа-лучей. Данный вид радиации проникает через тонкую одежду и кожу глубоко в ткани. Задержать бета-излучение можно при помощи алюминиевого листа в несколько миллиметров или толстой деревянной доски.

Гамма-излучение действует на фотопластинку, ионизирует воздух, не отклоняется магнитным полем. Следовательно, представляет собой электромагнитные волны. Скорость распространения электромагнитного излучения такая же, как и у всех электромагнитных волн - 300000 км/с. Гамма - лучи обладают самой большой проникающей способностью. Для защиты от них нужно использовать толстый слой бетона или пластину из тяжёлых металлов таких, как платина и свинец.

Итак, явление радиоактивности, т.е. самопроизвольного излучения веществом альфа-, бета- и гамма-частиц, наряду с другими экспериментальными фактами, послужило основанием для предположения о том, что атомы вещества имеют сложный состав.

Обсуждение результатов заполнения таблицы. Сравнение видов излучения по заряду, природе, проникающей способности.

Учитель. Радиоактивность - это природное явление. Радиоактивными являются почва, осадки, горные породы, вода. Ядерная энергия - источник всего существующего. Солнце и звезды сияют благодаря ядерным реакциям, происходящим в их недрах.

Сообщения учащихся.

1. Естественные источники радиации.

2. Применение радиоактивного излучения.

3. Биологическое действие радиации.

Естественные источники радиации

Земная кора, вода, воздух содержат радиоактивные элементы. Человек, как обитатель этой среды, также немного радиоактивен, так как основную часть облучения он получает от естественных источников радиации. Избежать облучения от естественных источников радиации совершенно невозможно. На протяжении всей истории существования Земли, излучения из космоса, облучают земную цивилизацию.

Человеческий организм регулярно подвергается действию радиоактивного излучения. Приблизительно 80% ежегодно получаемого количества приходится на космические лучи. В воздухе, воде и почве содержатся 60 радиоактивных элементов, являющихся источниками естественной радиации. Основным природным источником излучения считается инертный газ радон, высвобождающийся из земли и горных пород. Радионуклиды также проникают в организм человека с пищей.

Применение радиоактивных излучений

Открытие радиоактивности позволило людям использовать для своих нужд новые источники энергии.

Полезные свойства радиации нашли применение в различных областях естествознания, технике, медицине.

В промышленности - гамма-дефектоскопия (контроль целостности различных сварных швов).

В сельском хозяйстве – обработка семян, повышающая урожайность.

В космонавтике - создание атомных источников энергии спутников, орбитальных комплексов.

В криминалистике - нанесение специальных меток на предметы хищения, облегчающие их поиск, идентификацию и изобличение преступников.

В археологии - определение возраста геологических пород.

В медицине - диагностика заболеваний, лечение онкологических больных, стерилизация медицинских инструментов и материалов.

Биологическое действие радиации

Первыми заметили действие радия на человеческий организм супруги Кюри (как и Анри Беккерель, они получили ожоги, прежде чем поняли опасность обращения с радиоактивными веществами). Как-то Беккерель, собираясь на одну из лекций, обнаружил, что у него нет урановой соли. Зайдя в лабораторию Кюри, взял пробирку с урановой солью и положил ее в карман костюма. После лекции вновь положил в карман и проходил так до возвращения домой. На следующий день он обнаружил в том месте, где лежала пробирка покраснение кожи. Беккерель показал ожог супругам Кюри, предположив о действии урана на кожу. Пьер Кюри решил проверить и привязал урановую пластину к предплечью и проходил так 10 часов. Вызванное облучением покраснение перешло в сильную язву и не заживало в течение почти 2 лет. Таким образом, Пьер открыл биологическое действие радиоактивного излучения.

4. Первичная проверка понимания.

Учитель. Итак, открытие явления радиоактивности стало свидетельством сложного строения атома. Давайте вспомним из курса физики 8 класса модель строения вещества.

Слайд 6.

Построение логической модели вещества. Работа в рабочих листах с последующим обсуждением.

вещество

молекулы

атомы

электроны

ядро

нейтроны

протоны

Учитель. Модель строения атома, которую мы с вами сейчас вспомнили, появилась в результате экспериментальной проверки модели атома, предложенной английским физиком Томсоном в 1903 году. Согласно этой модели, атом представляет собой шар, по всему объему которого распределен положительный заряд. Электроны находятся внутри этого атома. Резерфорд, пытаясь проверить эту модель, в 1911 году провел следующий эксперимент. Внимание на экран.

Просмотр видеоролика «Опыт Резерфорда. Модель атома»

Давайте полностью сформулируем модель атома, предложенную Резерфордом. Выполняем задание 5 в рабочих листах. Вставить в текст пропущенные слова.

В центре атома находится массивное положительно заряженное ядро, занимающее малый объем атома.

Вокруг ядра движутся электроны, масса которых значительно меньше массы ядра.

Атом электрически нейтрален, т.к. заряд ядра равен модулю суммарного заряда электронов.

Слайды 7-9.

5. Первичное закрепление.

Выполнение теста с последующей взаимопроверкой.

1. Переведите с древнегреческого слово «атом».

А. Простой Б. Твердый В. Неделимый Г. Маленький

2. Кто из ученых открыл явление радиоактивности?

А. Томсон Б. Беккерель В. Резерфорд Г. Кюри

3. Что представляют собой α-лучи?

А. Поток положительно заряженных частиц

Б. Поток отрицательно заряженных частиц

В. Поток нейтральных частиц

4. Какая из составляющих радиоактивного излучения представляет собой поток быстрых электронов?

А. α-лучи Б. β-лучи В. γ-лучи

5. Какая из составляющих радиоактивного излучения обладает самой большой проникающей способностью?

А. α-лучи Б. β-лучи В. γ-лучи

6. В центре атома находится…

А. электрон Б. протон В. нейтрон Г. ядро

7. Вокруг ядра движутся…

А. электроны Б. протоны В. нейтроны Г. ионы

8. В электрически нейтральном атоме заряд ядра…

А. больше суммарного заряда электронов

Б. равен суммарному заряду электронов

В. меньше суммарного заряда электронов

Количество правильных ответов: __________ Оценка__________

1–2 «2» Ответы: 1 В; 2Б; 3А; 4Б; 5В; 6Г; 7А; 8Б.

3–4 «3»

5–6 «4»

7–8 «5»

Учитель. Мы начали наш урок с ваших ассоциаций со словом радиоактивность. Так, что же такое радиоактивность: добро или зло, подарок или проклятие, друг или враг? Почему, невзирая на все последствия, человечество продолжает активно использовать радиоактивность?

Ответы учащихся.

Человек всегда должен помнить, что Природа мудра, и, вторгаясь в ее тайны, нельзя нарушать ее законы. В своих действиях нужно руководствоваться правилом: «Не навреди!”, быть осмотрительным, внимательным, просчитывать десятки связей и ходов наперед, а главное - всегда помнить о других людях, ценности жизни, уникальности нашей планеты. Радиоактивность отнюдь не новое явление, новизна лишь состоит в том, как люди пытались ее использовать.

6. Информация о домашнем задании, инструктаж по его выполнению

Домашнее задание: §52, сопоставить положительные и отрицательные аспекты явления радиоактивности.

Учитель.

7. Рефлексия (подведение итогов урока)

Закончить сегодняшний урок я хотела бы небольшой притчей.

Шёл мудрец, а навстречу ему три человека, которые везли под горячим солнцем тележки с камнями для строительства. Мудрец остановился и задал каждому по вопросу. У первого спросил: «Что ты делал целый день?» И тот ответил, что целый день возил эти проклятые камни. У второго мудрец спросил: «А что ты делал целый день?», и тот ответил: «Я добросовестно выполнял свою работу». А третий, услышав вопрос, улыбнулся, радостно ответив: «А я принимал участие в строительстве храма!»

Я прошу каждого из вас оценить свою работу на уроке. Кто из вас работал как первый человек, поднимите красный кружок. Кто работал как второй, поднимите желтый кружок. А кто принимал участие в строительстве храма, поднимите зеленый кружок.

Приложение 1.

Рабочая карта урока

Ф.И. _____________________________________________

Рабочая карта урока по теме _________________________________________________

Задание 1. Из предоставленного списка выберите понятия, обозначающие физические явления. Вспомните определение этих понятий.

Проводник, магнит, электрический ток, амперметр, генератор, электромагнитное поле, протон, мощность, электромагнитная индукция, оптика, радиоактивность, магнитный поток, тесла, электризация, радиосвязь, спектр, колебательный контур.

Задание 2. Сформулировать определение радиоактивности.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задание 3. Заполните таблицу, поработав с текстом.

Задание 4. Построить логическую модель строения вещества.

Задание 5. Вставить в текст пропущенные слова.

В центре атома находится массивное _________________________заряженное__________, занимающее _________________объем атома.

Вокруг ядра движутся ___________________, масса которых значительно ______________ массы ядра.

Атом электрически _________________________, т.к. заряд ядра __________________ модулю суммарного заряда __________________________.

Задание 6. Выполнение теста.

Вопрос 1. ____________

Вопрос 2. ____________

Вопрос 3. ____________

Вопрос 4. ____________

Вопрос 5. ____________

Вопрос 6. ____________

Вопрос 7. ____________

Вопрос 8. ____________

Количество правильных ответов __________________ Оценка ______________

Домашнее задание: §52, сопоставить положительные и отрицательные аспекты явления радиоактивности.

12