Разработка урока по физике на тему Ядерные реакции (11 класс)

План конспект урока на тему:

«Ядерные реакции»

для 11 класса

Разработал учитель физики

Саяпов И.Ф.

Сценарий урока.

Тема урока: Ядерные реакции.

Цели урока:

Образовательная цель: Учащиеся должны усвоить следующие суждения:

1. Ядерные реакции, изменяются с процессами атомных ядер, и превращаются одни ядра в другие под действием микрочастиц.

Развивающая цель: Учащиеся должны овладеть следующими видами деятельности:

1. Создать понятие о ядерной реакции;

2. Распознать ядерную реакцию в КС;

3. Воспроизводить ядерную реакцию в КС.

Воспитательная цель: Учащиеся должны убедиться в том, что:

1. Полученные знания широко применяются на практике.

Тип урока: Комбинированный урок.

Оборудование: справочные таблицы, карточка с тестами

Литература: Мякишев Г.Я. Физика. 11 класс

План урока:

1. Организационный момент 2 мин.

2. Этап актуализации знаний 3 мин.

4. Этап изучения нового материала 22 мин.

5. Этап применения нового знания 10 мин.

6. Домашнее задание и подведение итогов 8 мин.

Ход урока:

Организационный момент:

Учитель: Здравствуйте , присаживайтесь. Откройте тетрадь и запишите число. Перед началом изучения новой темы, давайте вспомним прошлую тему, и ответим на несколько вопросов.

Этап актуализации знаний:

Учитель: Каков состав атомных ядер?

Ученик: Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Их общее количество в ядре обозначают буквой А и называют массовым числом. Число протонов в ядре Z определяет электрический заряд ядра и совпадает с атомным номером элемента в периодической системе элементов Д.И. Менделеева. Число нейтронов в ядре может быть определено как разность между массовым числом ядра и числом протонов в нем. Массовое число - это число нуклонов в ядре.

Учитель: Правильно! А как объяснить стабильность атомных ядер?

Ученик: ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ - это мера взаимодействия нуклонов в атомном ядре. Именно эти силы удерживают одноименно заряженные протоны в ядре, не давая им разлететься под действием электрических сил отталкивания.

Учитель: Верно! Назовите основные свойства ядерных сил.

Ученик: Ядерные силы обладают рядом специфических свойств:

1. Ядерные силы на 2-3 порядка интенсивнее электромагнитных.

2. Ядерные силы имеют короткодействующий характер: радиус их действия R ~10^-15м

3. Ядерные силы нецентральны; на классическом (неквантовом) языке это означает, что они направлены под некоторым углом к прямой, соединяющей взаимодействующие частицы (силы такого типа называют тензорными силами).

Учитель: Что такое энергия связи ядра?

Ученик: Энергия связи атомного ядра - это минимальная энергия, которая необходима для полного расщепления ядра на отдельные нуклоны. Разность между суммой масс нуклонов (протонов и нейтронов) и массой состоящего из них ядра, умноженная на квадрат скорости света в вакууме, и есть энергия связи нуклонов в ядре. Энергия связи, приходящаяся на один нуклон, называется удельной энергией связи.

Учитель: Почему масса ядра не равна сумме масс протонов и нейтронов, входящих в него?

Ученик: При образовании ядра из нуклонов происходит уменьшение энергии ядра, что сопровождается уменьшением массы, т. е. масса ядра должна быть меньше суммы масс отдельных нуклонов, образующих это ядро.

Изучение нового материала

Учитель: Запишите сегодняшнюю тему урока: «Ядерная реакция». Запишите определение ядерной реакции с учебника. Кто прочитает в слух что такое ядерная реакция?

Ученик: Ядерная реакция - это процесс взаимодействия атомного ядра с другим ядром или элементарной частицей, сопровождающийся изменением состава и структуры A (a, b) B или А + а → В + b.

Учитель: Что общего и в чем различие ядерной реакции и радиоактивного распада?

Ученик: Общим признаком ядерной реакции и радиоактивного распада является превращение одного атомного ядра в другое.Но радиоактивный распад происходит самопроизвольно, без внешнего воздействия, а ядерная реакция вызывается воздействием бомбардирующей частицы.

Учитель: Правильно! Существуют такие виды ядерной реакций:

• через стадию образования составного ядра;

• прямая ядерная реакция (энергия больше 10 МэВ);

• под действием различных частиц: протонов, нейтронов, …;

• синтез ядер;

• деление ядер;

• с поглощением энергии и с выделением энергии.

Первая ядерная реакция была осуществлена Э. Резерфордом в 1919 году в опытах по обнаружению протонов в продуктах распада ядер. Резерфорд бомбардировал атомы азота α-частицами. При соударении частиц происходила ядерная реакция, протекавшая по следующей схеме:

¹⁴₇N + ⁴₂He → ¹⁷₈O + ¹₁H

Учитель: Как вы думаете должен ли быть какие ни будь условия протекания ядерной реакции?

Ученик: Да должен

Учитель: Для осуществления ядерной реакции под действием положительно заряженной частицы необходимо, чтобы частица обладала кинетической энергией, достаточной для преодоления действия сил кулоновского отталкивания. Незаряженные частицы, например нейтроны, могут проникать в атомные ядра, обладая сколь угодно малой кинетической энергией. Ядерные реакции могут протекать при бомбардировке атомов быстрыми заряженными частицами (протоны, нейтроны, α-частицы, ионы).

Учитель: Как вы думаете ядерные реакции сопровождаются ли энергетическими превращениями?

Ученик: Думаю да сопровождается.

Учитель: Правильно думаете,ядерные реакции сопровождаются энергетическими превращениями. Энергетическим выходом ядерной реакции называется величина:

Q = (M_A + M_B - M_C - M_D)c² = ΔMc², где M_A и M_B - массы исходных продуктов, M_C и M_D - массы конечных продуктов реакции. Величина ΔM называется дефектом масс. Ядерные реакции могут протекать с выделением (Q > 0) или с поглощением энергии (Q < 0). Во втором случае первоначальная кинетическая энергия исходных продуктов должна превышать величину |Q|, которая называется порогом реакции.

Для того чтобы ядерная реакция имела положительный энергетический выход, удельная энергия связи нуклонов в ядрах исходных продуктов должна быть меньше удельной энергии связи нуклонов в ядрах конечных продуктов. Это означает, что величина ΔM должна быть положительной.

Этап применения нового знания

1. Что такое ядерная реакция?

2. В чем отличие ядерной реакции от химической?

3. Почему образовавшиеся ядра гелия разлетаются в противоположные стороны?
   
   ⁷₃Li + ¹₁H → ⁴₂He + ⁴₂He

4. Является ли ядерной реакция испускания α -частицы ядром?

5. Допишите ядерные реакции:

   • ⁹₄Be + ¹₁H → ¹⁰₅B + ?

   • ¹⁴₇N + ? → ¹⁴₆C + ¹₁p

   • ¹⁴₇N + ⁴₂He → ? + ¹₁H

   • ²⁷₁₃Al + ⁴₂He → ³⁰₁₅P + ? (1934 г. Ирен Кюри и Фредерик Жолио-Кюри получили радиоактивный изотоп фосфора)

   • ? + ⁴₂He → ³⁰₁₄Si +¹₁p

6. Определите энергетический выход ядерной реакции.
   
   ¹⁴₇N + ⁴₂He → ¹⁷₈O + ¹₁H
   
   Масса атома азота 14,003074 а.е.м., атома кислорода 16,999133а.е.м., атома гелия 4,002603 а.е.м., атома водорода 1,007825 а.е.м.

Домашнее задание и подведение итогов:

Учитель: А теперь откройте дневники и запишите домашнее задание

№1202(Р); ответить на вопросы в конце параграфа. На этом наш урок закончен. Идите отдыхайте .До свидания.