Открытие радиоактивности. Альфа-, бета- и гамма-излучения

Класс: 11

Тема урока: «Открытие радиоактивности. α -, β- и γ-излучения».

Цели урока.

Образовательные – расширить представлений учащихся о физической картине мира на примере явления радиоактивности

Развивающие – продолжить формирование умений сравнивать, обобщать; устанавливать связи между изучаемыми фактами.

Воспитывающие –  на примере жизни и деятельности Марии и Пьера Кюри показать роль ученых в развитии науки; продолжить формирование познавательных интересов, навыков коллективной и самостоятельной работы.

Тип урока: изучение и первичное закрепление новых знаний.

Оборудование: компьютер, проектор, презентация, периодическая таблица Менделеева.

Эпиграф урока:

«Ничего не надо бояться – надо лишь понять неизвестное»

Мария Склодовская- Кюри.

Ход урока

1. . Организационный момент

Сообщение темы и цели урока

2.Этап подготовки к изучению новой темы

Актуализация знаний в форме фронтального опроса обучающихся.

1. Какие открытия предшествовали открытию радиоактивности? Какими лучами пользовался Резерфорд для доказательства строения атома?

2. Как был открыт протон, нейтрон?

3. Что представляет собой протонно-нейтронная модель ядра атома?

4. Какие силы удерживают нуклоны в ядре?

5. Приведите примеры изотопов?

6. Каковы главные особенности ядерных сил?

Мотивация обучающихся

. Слова: радиоактивность, радиоактивное излучения\е, радиоактивные элементы знают сегодня все. Радиоактивные излучения служат человеку: они позволяют в ряде случаев поставить правильный диагноз болезни, лечат опасные заболевания, повышают урожайность культурных растений. 
В чем же состоит явление радиоактивности?

3.Изложение  нового  материала.

История радиоактивности началась с того, что в 1896 году Анри Беккерель занимался люминесценцией и исследованием рентгеновских лучей. Беккерелю пришла в голову мысль: не сопровождается ли всякая люминесценция рентгеновскими лучами? Для проверки своей догадки он случайно взял одну из солей урана, фосфоресцирующего желто-зеленым светом. Осветив её солнечным светом, он завернул соль в чёрную бумагу и положил в темном шкафу на фотопластинку, тоже завернутую в чёрную бумагу.

Через некоторое время, проявив пластинку, Беккерель действительно увидел изображение куска соли. Но люминесцентное излучение не могло пройти через черную бумагу, и только рентгеновские лучи могли засветить пластинку. Беккерель повторил опыт несколько раз и с одинаковым успехом.

В конце февраля 1896 г. на заседании Французской Академии наук он сделал сообщение о рентгеновском излучении фосфоресцирующих веществ. Через некоторое время в лаборатории Беккереля была случайно проявлена не облученная Солнцем пластинка, на которой лежала урановая соль. Она не фосфоресцировала, но отпечаток на пластинке получился!

Тогда Беккерель стал испытывать разные соли урана (в том числе годами лежащие в темноте). Пластинка неизменно засвечивается. Поместив между солью и пластинкой металлический крестик, Беккерель получил слабые контуры крестика на пластинке. Тогда стало ясно, что открыты новые лучи, не являющиеся рентгеновскими. Беккерель установил, что интенсивность излучения определяется только количеством урана в препарате и совершенно не зависит от того, в какие соединения он входит. То есть это свойство присуще химическому элементу — урану.

Своим открытием Беккерель делится с учёными, с которыми он сотрудничал.

В 1898 г. Мария Кюри и Пьер Кюри обнаружили радиоактивность тория, позднее ими были открыты радиоактивные элементы полоний и радий

Открытие радия и полония.

В 1898 году другие французские ученые Мария Склодовская-Кюри и Пьер Кюри выделили из уранового минерала два новых вещества, радиоактивных в гораздо большей степени, чем уран и торий. Так были открыты два неизвестных ранее радиоактивных элемента - полоний и радий, Это был изнурительный труд, в течение долгих четырех лет супруги почти не выходили из своего сырого и холодного сарая. Полоний (Po-84) был назван в честь родины Марии – Польши. Радий (Ra-88)– лучистый, термин радиоактивность предложен был Марией Склодовской. Радиоактивными являются все элементы с порядковыми номерами более 83, т.е. расположенными в таблице Менделеева после висмута. За 10 лет совместной работы они сделали очень многое для изучения явления радиоактивности. Препарат радия исследователи получили в 1902 году в количестве 0,1 гр. Для этого им потребовалось 45 месяцев напряженного туда и более 10000 химических операций освобождения и кристаллизации.

В 1903г Беккерель удостоен Нобелевской премии за открытие естественной радиоактивности урана. (1903, совместно с П. Кюри и М. Склодовской-Кюри).

Просмотр видеоролика: «Мария Склодовская-Кюри» - 7 мин.

https://www.youtube.com/watch?time_continue=3&v=TFWIRX0_X6E

Радиоактивность – это способность некоторых атомных ядер самопроизвольно превращаться в другие ядра, испуская при этом различные частицы.

Физическая природа радиоактивности.
Каков состав, природа и свойства радиоактивных излучений?                   
В 1899 году под руководством английского ученого Э. Резерфорда, был проведен опыт, позволивший обнаружить сложный состав радиоактивного излучения.

Радиоактивный препарат помешался на дно узкого канала в куске свинца. Против канала помещалась фотопластинка. На выходившее из канала излучение действовало сильное магнитное поле, перпендикулярное пучку. Вся установка размещалась в вакууме. 
В отсутствие магнитного поле на фотопластинке после проявления обнаруживалось одно темное пятно, точно против канала, а в магнитном поле пучок распадался на 3 пучка. Две составляющие первичного потока отклонялись в противоположные стороны. Это определенно указывало на наличие у этих составляющих электрических зарядов противоположных знаков; отрицательная составляющая излучения отклонялась в магнитным полем гораздо больше, чем положительная. Третья составляющая не отклонялась магнитным полем. Положительно заряженная компонента получило название альфа-лучей, отрицательно заряженная – бета-лучи и нейтральная – гамма-лучи.

Эти три вида излучения очень сильно отличаются друг от друга по проникающей способности, т.е. по тому, насколько интенсивно они поглощаются различными веществами.

γ-излучение электромагнитные волны 10^-10-10^-13м . В воздухе оно может проходить большие расстояния, постепенно теряя энергию в результате столкновений с атомами среды. Интенсивное гамма-излучение, если от него не защититься, может повредить не только кожу, но и внутренние ткани. Плотные и тяжелые материалы, такие как железо и свинец, являются отличными барьерами на пути гамма-излучения.

β-лучи-поток электронов, движущихся со скоростями близкими к скорости света.

α –лучи- ядра атома гелия

Было установлено, что проникающая способность оказалась самая малая у α- -лучей (лист бумаги или несколько сантиметров слоя воздуха),
а β-лучи проходят сквозь алюминиевую пластину толщиной в несколько миллиметров. Очень велика проникающая способность у γ — лучей (например, алюминий — толщина пластины десятки сантиметров).

Итак, радиоактивность свидетельствует о сложном строении атомов.

Этап закрепления новых знаний.

1.В чем заключалось открытие, сделанное Беккерелем в 1896г?

2. Как стали называть способность атомов некоторых химических элементов к самопроизвольному излучению?

3. Э. Резерфордом был проведен опыт, позволивший обнаружить сложный состав радиоактивного излучения. Что выяснилось в результате данного опыта?

4. Как были названы частицы, входящие в состав радиоактивного излучения?

5. Что представляют эти частицы?

6. О чем свидетельствовало явление радиоактивности?

Тест

№1. Радиоактивность – это …

1. Способность ядер самопроизвольно испускать частицы, превращаясь при этом в ядра других химических элементов.

2. Способность ядер испускать частицы, превращаясь при этом в ядра других химических элементов .

3. Способность ядер самопроизвольно испускать частицы

4. Способность ядер испускать частицы.

№2 Как был назван новый химический элемент, открытый супругами

1. Радий

2. Радон

3. Уран

4. Франций

№3 Что представляет собой α – излучение?

1. Поток ядер атома гелия

2. Поток электронов

3. Электромагнитные волны

4. Поток нейтрино

№4. Что представляет собой β – излучение?

1. Поток электронов

2. Поток ядер атома гелия

3. Электромагнитные волны

4. Поток нейтрино

№5. Что представляет собой ϒ – излучение?

1. Электромагнитные волны

2. Поток ядер атома гелия

3. Поток электронов

4. Поток нейтрино

№6.Кто открыл явление радиоактивности?

1. Анри Беккерель

2. Пьер Кюри

3. Нильс Бор

4. Эрнест Резерфорд

5.Этап подведения итогов, информация о домашнем задании.

6. Рефлексия деятельности на уроке

Закончить фразу

1. сегодня я узнал…

2. мне было интересно…

3. я понял, что…

4. я научился…

5. у меня получилось …

6. урок дал мне для жизни…

Подведение итогов урока, оценки за урок

?: Какую цель мы ставили перед собой в начале урока? Достигли ли мы цели?

Итоги:

1. В природе существуют радиоактивные химические элементы, которые излучают три вида излучения: 

1. Альфа-излучение–это поток положительно заряженных α-частиц (ядер гелия ), летящих со скоростью 14000-2000 км/с 

2. Бета-излучение – это поток электронов, летящих со скоростью близкой к скорости света (0,999с)

3. Гамма-излучение — электромагнитное излучение с длиной волны менее 10^-10 м, имеющее ярко выраженные корпускулярные свойства, то есть являющееся потоком γ-квантов.

1. При радиоактивном излучении происходят превращения ядер химических элементов (альфа- и бета-распад).

2. Радиоактивность - самопроизвольное превращение ядер одних химических элементов в ядра других химических элементов, сопровождаемое испусканием различных частиц или ядер. 

VII. Обобщение полученных знаний; постановка проблемы к следующему уроку.

Ребята вы знаете, что выделяющаяся ядерная энергия таит в себе огромную силу. Эта сила может работать не только во благо человечества, но и нести зло. Впервые о пользе ядерной энергии для человечества и возможных трагических последствиях неправильного обращения с ней говорили и предупреждали такие великие и уважаемые ученые, как Эрнест Резерфорд, Мария и Пьер Кюри, Нильс Бор, Альберт Эйнштейн .

Что такое радиоактивность – благо, и что такое радиоактивность – зло? Медицина, ядерное оружие, АЭС, Семипалатинский полигон, атомный ледокол, ядерные отходы, сельское хозяйство, Хиросима и Нагасаки, атомные подводные лодки, Фукусима, водные суда с ядерными реакторами, энергетика, техника, не безопасность АЭС, космос, открытие новых элементарных частиц…

Ядерная реакция управляема!

Существует такое международное агенство, задача которого следить за

безопасным использованием атомной энергии - МАГАТЕ.

На следующем уроке мы выведем закон по которому происходит убыль числа распадающихся ядер и выясним как используется явление радиоактивности для измерения времени в геологии и археологии.