Презентация по обж на тему "естественная радиоактивность". Радиоактивность

Класс: 11

Презентация к уроку

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Тип урока: урок изучения нового материала

Цели урока: ввести и закрепить понятия радиоактивности, альфа-, бета-, гамма-излучения и периода полураспада; изучить правило смещения и закон радиоактивного распада.

Задачи урока:

а) образовательные задачи - объяснить и закрепить новый материал, познакомить с историей открытия явления радиоактивности;

б) развивающие задачи - активизировать мыслительную деятельность учащихся на уроке, реализовать успешное овладение новым материалом, развивать речь, умение делать выводы;

в) воспитательные задачи - заинтересовать и увлечь темой урока, создать личную ситуацию успеха, вести коллективный поиск по сбору материала о радиации, создать условия для развития у школьников умения структурировать информацию.

Ход урока

Учитель:

Ребята, предлагаю вам выполнить следующее задание. Найдите в списке слова, обозначающие явления: ион, атом, протон, электризация, нейтрон, проводник, напряжённость, электричество, диэлектрик, электроскоп, заземление, поле, оптика, линза, сопротивление, напряжение, вольтметр, амперметр, заряд, мощность, освещение, радиоактивность, магнит, генератор, телеграф, компас, намагничивание. Слайд №1.

Дайте определения этим явлениям. Для какого явления мы ещё не можем дать определение? Правильно, для радиоактивности. Слайд №2.
- Ребята, тема нашего занятия – радиоактивность.

На предыдущем уроке некоторые учащиеся получили задание – подготовить сообщения по биографиям ученых: Анри Беккереля, Пьера Кюри, Марии Склодовской-Кюри, Эрнеста Резерфорда. Ребята, как вы думаете, случайно ли именно об этих ученых сегодня должна пойти речь? Может, кто-то из вас уже что-то знает о судьбе и научных достижениях этих людей?

Дети предлагают свои варианты ответов.

Молодцы, вы очень хорошо осведомлены! А теперь давайте послушаем материал докладчиков.
Дети рассказывают об ученых (Приложение №1 о А.Беккереле, Приложение №2 о М.Склодовской-Кюри, Приложение №3 о П.Кюри) и показывают слайды № 3 (о А.Беккереле), № 4 (о М.Склодовской-Кюри), №5 (о П.Кюри).

Учитель:
- Сто лет назад, в феврале 1896г, французский физик Анри Беккерель обнаружил самопроизвольное излучение солей урана 238 U, однако он не понимал природы этого излучения.

В 1898г супруги Пьер и Мария Кюри открыли новые, ранее неизвестные элементы – полоний 209 Po и радий 226 Ra, у которых излучение, аналогичное излучению урана, было значительно более сильным. Радий – редкий элемент; чтобы получить 1 грамм чистого радия, надо переработать не менее 5 тонн урановой руды; его радиоактивность в несколько миллионов раз выше радиоактивности урана. Слайд №6.

Самопроизвольное излучение некоторых химических элементов было названо по предложению П.Кюри радиоактивностью, от латинского radio «излучать». Неустойчивые ядра превращаются в устойчивые. Слайд №7.

Химические элементы с номера 83 являются радиоактивными, то есть самопроизвольно излучают, причем, степень излучения не зависит от того, в состав какого соединения они входят. Слайд №8.

Изучением природы радиоактивного излучения занимался великий физик начала 20 века Эрнест Резерфорд. Ребята, давайте прослушаем сообщение о биографии Э.Резерфорда. Приложение №4, Слайд №9.

Что же представляет из себя радиоактивное излучение? Предлагаю вам самостоятельную работу с текстом: стр. 222 учебника Ф-11 Л.Э.Генденштейна и Ю.И.Дика.

Ребята, ответьте на вопросы:
1. Что представляют собой α-лучи? (α-лучи – это поток частиц, представляющих собой ядра гелия.)
2. Что представляют собой β-лучи? (β-лучи – это поток электронов, скорость которых близка к скорости света в вакууме.)
3. Что представляет собой γ-излучение? (γ-излучение – это электромагнитное излучение, частота которого превышает частоты рентгеновского излучения.)

Итак (Слайд №10), в 1899 г Эрнест Резерфорд обнаружил неоднородность излучения. Исследуя излучение радия в магнитном поле, он обнаружил, что поток радиоактивного излучения имеет сложную структуру: состоит из трех самостоятельных потоков, названных α-, β- и γ-лучами. При дальнейших исследованиях оказалось, что α-лучи представляют из себя потоки ядер атомов гелия, β-лучи – потоки быстрых электронов, а γ-лучи есть электромагнитные волны с малой длиной волны.

Но эти потоки различались еще и своими проникающими способностями. Слайды №11,12.

Превращение атомных ядер часто сопровождается испусканием α-, β-лучей. Если одним из продуктов радиоактивного превращения является ядро атома гелия, то такую реакцию называют α-распадом, если же – электрон, то β-распадом.

Эти два распада подчиняются правилам смещения, которые впервые сформулировал английский ученый Ф.Содди. Давайте посмотрим, как выглядят эти реакции.

Слайды №13 и №14 соответственно:

1. 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:

2. При β-распаде из ядра вылетает электрон, что увеличивает заряд ядра на 1е, масса же остается почти неизменной. В результате β-распада элемент смещается на одну клетку к концу периодической таблицы Менделеева.

Кроме альфа- и бета-распадов радиоактивность сопровождается гамма-излучением. При этом из ядра вылетает фотон. Слайд №15.

3. γ-излучение – не сопровождается изменением заряда; масса же ядра меняется ничтожно мало.

Давайте попробуем решить задачи на написание ядерных реакций: №20.10; №20.12; №20.13 из сборника заданий и самостоятельных работ Л.А.Кирика, Ю.И. Дика.
- Ядра, которые возникли в результате радиоактивного распада, в свою очередь также могут быть радиоактивны. Возникает цепочка радиоактивных превращений. Ядра, связанные с этой цепочкой, образуют радиоактивный ряд или радиоактивное семейство. В природе существует три радиоактивных семейства: урана, тория и актиния. Семейство урана заканчивается свинцом. Измеряя количество свинца в урановой руде, можно определить возраст этой руды.

Резерфорд опытным путём установил, что активность радиоактивных веществ убывает с течением времени. Для каждого радиоактивного вещества существует интервал времени, на протяжении которого активность убывает в 2 раза. Это время называется периодом полураспада Т.

Как же выглядит закон радиоактивного распада? Слайд №16.

Закон радиоактивного распада установлен Ф. Содди. По формуле находят число не распавшихся атомов в любой момент времени. Пусть в начальный момент времени число радиоактивных атомов N 0 . По истечении периода полураспада их будет N 0 /2. Спустя t = nT их останется N 0 /2 п.

Период полураспада – основная величина, определяющая скорость радиоактивного распада. Чем меньше период полураспада, тем меньше времени живут атомы, тем быстрее происходит распад. Для разных веществ период полураспада имеет разные значения. Слайд №17.

Одинаково опасными являются как быстро, так и медленно распадающиеся ядра. Быстро распадающиеся ядра интенсивно излучают за малый промежуток времени, а медленно распадающиеся ядра радиоактивны на большом интервале времени. С различными уровнями радиации человечество встречается как в естественных условиях, так и в искусственно созданных обстоятельствах. Слайд № 18.

Радиоактивность имеет как отрицательное, так и положительное значение для всего живого на планете Земля. Ребята, давайте посмотрим маленький кинофрагмент о значении радиации для жизни. Слайд №19.

И в заключение нашего урока давайте решим задачу на нахождение периода полураспада. Слайд №20.

Домашнее задание:

• §31 по учебнику Генденштейна Л.Э и Дика Ю.И., ф-11;
• с/р №21 (н.у.), с/р №22 (н.у.) по сборнику задач Кирика Л.А. и Дика Ю.И., ф-11.

Методическое обеспечение

1. Л.А.Кирик, Ю.И. Дик, Методические материалы, Физика – 11, издательство «ИЛЕКСА»;
2. Э.Генденштейн, Ю.И. Дик, Физика – 11, издательство «ИЛЕКСА;
3. Л.А.Кирик, Ю.И. Дик, Сборник заданий и самостоятельных работ для 11 класса, издательство «ИЛЕКСА»;
4. Компакт-диск с электронным приложением «ИЛЕКСА», издательство «ИЛЕКСА».

Радиоактивность -

Открытие - 1896 год

• явление самопроизвольного превращения

неустойчивых ядер в устойчивые,

сопровождающееся испусканием

частиц и излучением энергии.

Исследования радиоактивности

Все химические элементы,

начиная с номера 83 ,

обладают радиоактивностью

1898 год –

открыты полоний и радий

Природа радиоактивного излучения

скорость до 1000000км/с

Виды радиоактивных излучений

• Естественная радиоактивность;

• Искусственная радиоактивность.

Свойства радиоактивных излучений

• Ионизируют воздух;
• Действуют на фотопластинку;
• Вызывают свечение некоторых веществ;
• Проникают через тонкие металлические пластинки;
• Интенсивность излучения пропорциональна

концентрации вещества;

• Интенсивность излучения не зависит от внешних факторов (давление, температура, освещенность, электрические разряды).

Защита от радиоактивных

излучений

Нейтроны – вода, бетон, земля (вещества, имеющие невысокий атомный номер)

Рентгеновские лучи, гамма-излучение –

чугун, сталь, свинец, баритовый кирпич, свинцовое стекло (элементы с высоким атомным номером и имеющие большую плотность)

Радиоактивные превращения

Правило смещения

Изотопы

1911 год, Ф.Содди

Существуют ядра

одного и того же химического элемента

с одинаковым числом протонов,

но различным числом нейтронов – изотопы.

Изотопы имеют одинаковые

химические свойства

(обусловлены зарядом ядра),

но разные физические свойства

(обусловлено массой).

Закон радиоактивного распада

Период полураспада Т –

интервал времени,

в течение которого активность

радиоактивного элемента

убывает в два раза.

Радиоактивность вокруг нас (по данным Зеленкова А.Г.)

Методы регистрации ионизирующих излучений

Поглощенная доза излучения –

Отношение энергии ионизирующего

Излучения, поглощенной веществом,

к массе этого вещества.

1 Гр = 1 Дж/кг

Естественный фон на человека 0,002 Гр/год;

ПДН 0,05 Гр/год или 0,001 Гр/нед;

Смертельная доза 3-10 Гр за короткое время

Сцинтилляционный счетчик

В 1903 году У.Крукс

заметил, что частицы,

испускаемые радиоактивным

веществом, попадая на

покрытый сернистым

цинком экран, вызывает

его свечение.

ЭКРАН

Устройство было использовано Э.Резерфордом.

Сейчас сцинтилляции наблюдают и считают

с помощью специальных устройств.

Счетчик Гейгера

В наполненной аргоном трубке пролетающая

через газ частичка ионизирует его,

замыкая цепь между катодом и анодом

и создавая импульс напряжения на резисторе.

Камера Вильсона

1912 г.

Камера заполнена смесью аргона и азота с насыщенными

парами воды или спирта. Расширяя газ поршнем,

переохлаждают пары. Пролетающая частица

ионизирует атомы газа, на которых конденсируется пар,

создавая капельный след (трек).

Пузырьковая камера

1952 г.

Д.Глейзер сконструировал камеру, в которой можно

Исследовать частицы большей энергии, чем в камере

Вильсона. Камера заполнена быстро закипающей жидкостью

сжиженный пропан, гидроген). В перегретой жидкости

исследуемая частица оставляет трек из пузырьков пара.

Искровая камера

Изобретена в 1957 г. Заполнена инертным газом.

Плоскопараллельные пластины расположены близко

друг к другу. На пластины подается высокое напряжение.

При пролете частицы вдоль её траектории проскакивают

искры, создавая огненный трек.

Толстослойные фотоэмульсии

Пролетающая сквозь

фотоэмульсию заряженная

частица действует на

зерна бромистого

серебра и образует

скрытое изображение.

При проявлении

фотопластинки образуется

след - трек.

Преимущества: следы

не исчезают со временем

и могут быть тщательно

изучены.

Метод разработан

В 1958 году

Ждановым А.П. и

Мысовским Л.В.

Получение радиоактивных изотопов

Получают радиоактивные изотопы

в атомных реакторах и на ускорителях

элементарных частиц.

С помощью ядерных реакций можно

получить радиоактивные изотопы

всех химических элементов,

существующих в природе только

в стабильном состоянии.

Элементы под номерами 43, 61, 85 и 87

Вообще не имеют стабильных изотопов

И впервые были получены искусственно.

С помощью ядерных реакций получены

Трансурановые элементы,

начиная с нептуния и плутония

( Z = 93 - Z = 108)

Применение радиоактивных изотопов

Меченые атомы: химические свойства

Радиоактивных изотопов не отличаются

от свойств нерадиоактивных изотопов тех

же элементов. Обнаружить радиоактивные

изотопы можно по их излучению.

Применяют: в медицине, биологии,

криминалистике, археологии,

промышленности, сельском хозяйстве.

Cлайд 1

Cлайд 2

Cлайд 3

Cлайд 4

Cлайд 5

Cлайд 6

РАДИОАКТИВНОСТЬ урок физики 11 класс

Слайд 2

РАДИОАКТИВНОСТЬ

Слайд 3

Открытие рентгеновских лучей дало толчок новым исследованиям. Их изучение привело к новым открытиям, одним из которых явилось открытие радиоактивности. Примерно с середины XIX стали появляться экспериментальные факты, которые ставили под сомнение представления о неделимости атомов. Результаты этих экспериментов наводили на мысль о том, что атомы имеют сложную структуру и что в их состав входят электрически заряженные частицы. Наиболее ярким свидетельством сложногостроения атома явилось открытие явления радиоактивности, сделанное французским физиком Анри Беккерелем в 1896 году.

Слайд 4

Уран, торий и некоторые другие элементы обладают свойством непрерывно и без каких-либо внешних воздействий (т.е. под влиянием внутренних причин) испускать невидимое излучение, которое подобно рентгеновскому излучению способно проникать сквозь непрозрачные экраны и оказывать фотографическое и ионизационное действие. Свойство самопроизвольного испускания подобного излучения получило название радиоактивности.

Слайд 5

Радиоактивность являлась привилегией самых тяжелых элементов периодической системы Д.И.Менделеева. Среди элементов, содержащихся в земной коре, радиоактивными являются все, с порядковыми номерами более 83, т. е. расположенные в таблице Менделеева после висмута.

Слайд 6

В 1898 году французские ученые Мария Склодовская-Кюри и Пьер Кюри выделили из уранового минерала два новых вещества, радиоактивных в гораздо более сильной степени, чем уран и торий. Так были открытыдва неизвестных ранее радиоактивных элемента – полоний и радий.

Слайд 7

Ученые пришли к выводу, что радиоактивность представляет собой самопроизвольный процесс, происходящий в атомах радиоактивных элементов. Теперь это явления определяют как самопроизвольное превращение неустойчивого изотопа одного химического элемента в изотоп другого элемента; при этом происходит испускание электронов, протонов, нейтронов или ядер гелия (α-частиц).

Слайд 8

Мария и Пьер Кюри в лаборатории СУПРУГИ КЮРИ За 10 лет совместной работы они сделали очень многое для изучения явления радиоактивности. Это был беззаветный труд во имя науки – в плохо оборудованной лаборатории и при отсутствии необходимых средств.

Слайд 9

Диплом лауреатов Нобелевской премии, врученный Пьеру и Марии Кюри В 1903 году за открытия в области радиоактивности супругам Кюри и А.Беккерелю была присуждена Нобелевская премия по физике.

Слайд 10

После открытия радиоактивных элементов началось исследование физической природы их излучения. Кроме Беккереля и супругов Кюри, этим занялся Резерфорд. В 1898 г. Резерфорд приступил к изучению явления радиоактивности. Первым его фундаментальным открытием в этой области было обнаружение неоднородности излучения, испускаемого радием.

Слайд 11

Опыт Резерфорда

Слайд 12

Виды радиоактивного излучения a-лучи - лучи b- лучи

Слайд 13

 - частица– ядро атома гелия. - лучи обладают наименьшей проникающей способностью. Слой бумаги толщиной около 0,1 мм для них уже не прозрачен. Слабо отклоняются в магнитном поле. У - частицы на каждый из двух элементарных зарядов приходится две атомные единицы массы. Резерфорд доказал, что при радиоактивном a - распаде образуется гелий.

Слайд 14

β - частицыпредставляют собой электроны, движущиеся со скоростями, очень близкими к скорости света. Они сильно отклоняются как в магнитном, так и в электрическом поле. β – лучи гораздо меньше поглощаются при прохождении через вещество. Алюминиевая пластинка полностью их задерживает только при толщине в несколько миллиметров.

Слайд 15

 - лучипредставляют собой электромагнитные волны. По своим свойствам очень сильно напоминают рентгеновские, но только их проникающая способность гораздо больше, чем у рентгеновских лучей. Не отклоняются магнитным полем. Обладают наибольшей проникающей способностью. Слой свинца толщиной в 1 см не является для них непреодолимой преградой. При прохождении  – лучей через такой слой свинца их интенсивность убывает лишь вдвое.

Слайд 16

Испуская α – и  - излучение, атомы радиоактивного элемента изменяются, превращаясь в атомы нового элемента. В этом смысле испускание радиоактивных излучений называют радиоактивным распадом. Правила, указывающие смещение элемента в периодической системе, вызванное распадом, называются правилами смещения.

Слайд 17

Виды радиоактивного распада a–распад -распад b-распад

Слайд 18

 – распадомназывается самопроизвольный распад атомного ядра на  – частицу (ядро атома гелия) и ядро-продукт. Продукт a – распадаоказывается смещенным на две клетки к началу периодической системы Менделеева.

Слайд 19

 – распадомназывается самопроизвольное превращение атомного ядра путем испускания электрона. Ядро – продукт бета-распада оказывается ядром одного из изотопов элемента с порядковым номером в таблице Менделеева на единицу большим порядкового номера исходного ядра.

Слайд 20

– излучение не сопровождается изменением заряда; масса же ядра меняется ничтожно мало. 

Слайд 21

Радиоактивный распад Радиоактивный распад – радиоактивное (самопроизвольное) превращение исходного (материнского) ядра в новые (дочерние) ядра. Для каждого радиоактивного вещества существует определенный интервал времени, на протяжении которого активность убывает в два раза.

Слайд 22

Закон радиоактивного распада Период полураспада Т – это время, в течение которого распадается половина наличного числа радиоактивных атомов. N0 – число радиоактивных атомов в начальный момент времени. N – число нераспавшихся атомов в любой момент времени.

Слайд 23

Используемая литература:

Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев Физика: учебник для 11 класса общеобразовательных учреждений. – М.: Просвещение, 2000 А.В. Перышкин, Е.М. Гутник Физика: учебник для 9 класса общеобразовательных учреждений. – М.: Дрофа, 2004 Е. Кюри Мария Кюри. – Москва, Атомиздат, 1973

Посмотреть все слайды

• Древнегреческий философ Демокрит предположил, что тела состоят из мельчайших частиц - атомов (в переводе неделимые).
• К концу XIX в. появились экспериментальные факты, доказывающие, что атом имеет сложную структуру.

Экспериментальные факты, доказывающие сложное строение атома

• Электризация тел
• Ток в металлах
• Явление электролиза
• Опыты Иоффе-Милликена

Открытие радиоактивности

в 1896 г. А. Беккерелем.

• Уран самопроизвольно испускает невидимые лучи

Свойства лучей

• Ионизируют воздух
• Разрежают электроскоп
• Не зависит от того, в какие соединения входит уран

Исследования продолжили Мария и Пьер Кюри

• торий 1898г,
• полоний,
• радий (лучистый)

z 83 – радиоактивны

• - испускание ядрами некоторых элементов различных частиц: α -частиц; электронов; γ -квантов (α , β , γ -излучения).
• - способность атомов некоторых радиоактивных элементов к самопроизвольному излучению

Состав радиоактивного излучения

1899 г Э. Резерфорд

В магнитном поле пучок радиоактивного излучения разделялся на три составляющие:

• Положительно заряженные – α -частицы
• Отрицательно заряженные – β - частицы
• Нейтральная компонента излучения – γ -излучение

Все излучения обладают разной проникающей способностью

Задерживаются

• Лист бумаги 0,1 мм – α -частицы
• Алюминий 5 мм – α -частицы, β - частицы
• Свинец 1 см – α -частицы, β - частицы, γ -излучение

Природа α -частиц

• Ядра атомов гелия
• m = 4 а.е.м.
• q = 2 e
• V = 10000-20000 км/с

Природа β -частиц

• Электроны
• V = 0,99с
• с – скорость света

Природа γ -излучения

• Электромагнитные волны (фотоны)
• λ = 10 - 10 м
• Ионизируют воздух
• Действуют на фотопластинку
• Не отклоняются магнитным полем

ИНТЕРЕСНО!

Грибы являются накопителями радиоактивных элементов, в частности цезия. Все виды исследованных грибов можно разделить на четыре группы: - слабо накапливающие - опенок осенний; - средне накапливающие - белый гриб, лисичка, подберезовик; - сильно накапливающие - груздь черный, сыроежка, зеленуха; - аккумуляторы радионуклидов - масленок, польский гриб.

К СОЖАЛЕНИЮ!

• Жизнь обоих поколений ученых – физиков Кюри была в прямом смысле принесена ей в жертву науке. Мария Кюри, ее дочь Ирэн и зять Фредерик Жолио-Кюри умерли от лучевой болезни, возникшей в результате многолетней работы с радиоактивными веществами.
• Вот что пишет М.П.Шаскольская: «В те далекие годы, на заре атомного века, первооткрыватели радия не знали о действии излучения. Радиоактивная пыль носилась в их лаборатории. Сами экспериментаторы спокойно брали руками препараты, держали их в кармане, не ведая о смертельной опасности. К счетчику Гейгера поднесен листок из блокнота Пьера Кюри (через 55 лет после того, как в блокноте велись записи!), и ровный гул сменяется шумом, чуть ли не грохотом. Листок излучает, листок как бы дышит радиоактивностью...»

Радиоактивный распад

• - радиоактивное превращение ядер, происходящее самопроизвольно.