Відбивання і заломлення хвиль



Сторінка23/26
Дата конвертації19.11.2018
Розмір1.21 Mb.
#65096
1   ...   18   19   20   21   22   23   24   25   26
Тема уроку: Ділення ядер урану. Ядерний реактор. Термоядерна реакція. Створення і утримання високотемпературної плазми.

Мета уроку: познайомити учнів із новим видом ядерної реакції, яка дозволяє добути велику кількість ядерної енергії. Пояснити будову та принцип роботи ядерного реактора

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Демонстрації:

1. Фрагмент «Одержання ядерної енергії» відеофільму «Атом і атомне ядро».

2. Таблиця «Ланцюгова ядерна реакція».

План викладення нового матеріалу:

1. Поділ ядер Урану.

2. Механізм поділу.

3. Ланцюгова реакція поділу.

4. Швидкість ланцюгової реакції. Критична маса.

Хід уроку



  1. Організаційний момент.

- Організація класу

- Перевірка готовності класу до проведення уроку.



  1. Перевірка домашнього завдання. Актуалізація опорних знань учнів.

1. Чому частинки не реєструються за допомогою лічильника Гейгера?

2. Чи можна за допомогою камери Вільсона реєструвати незаряджені ча­стинки?

3. Які характеристики частинок можна визначити за допомогою камери Вільсона, поміщеної в магнітне поле?

4. Які переваги має бульбашкова камера в порівнянні з камерою Віль­сона?



3. Викладення нового матеріалу

1. Поділ ядер Урану. Атомні ядра, які містять велику кількість нукло­нів, нестійкі й можуть розпадатися. У 1938 році німецькі вчені О. Ган і Ф. Штрассман спостерігали поділ ядра Урану jjif U під дією повільних нейтронів. Використання саме нейтронів для поділу ядер зумовлене їх-ньою електронейтральністю. Відсутність кулонівського відштовхування протонами ядра дозволяє нейтронам безперешкодно проникати в атомне ядро. Тимчасове захоплення нейтрона порушує слабку стабільність ядра, зумовлену тонким балансом сил кулонівського відштовхування та ядерч ного притягання. Ті просторові коливання нуклонів збудженого ядрЩ (позначимо jjifU* ), які виникають, є нестікими. Надлишок нейтронів у центрі ядра означає надлишок протонів на периферії. їхнє взаємне від­штовхування приводить до штучної радіоактивності ізотопу g|6U" , тобто до його поділу на ядра меншої маси, які називаються осколками поділу. Причому найбільш імовірним виявляється поділ на осколки, маси яких відносяться приблизно як 2:3. Більшість великих осколків має масоне число А в межах 135—145, а дрібні — від 90 до 100. У результаті реакції поділу ядра Урану ^fU утворюються два або три нейтрони. Одна з можли­вих реакцій поділу ядра Урану проходить за схемою:



Ця реакція проходить із утворенням трьох нейтронів. Можлива реп к ція з утворенням двох нейтронів:

Поділом ядра називається ядерна реакція поділу важкого ядра, Му дженого захопленням нейтрона, на дві приблизно рівні частини, називаються осколками поділу.

Оскільки маса спокою важкого ядра більша за суму мас спокою оскол­ків, які виникають під час поділу, то це спричиняє виділення енергії, ек­вівалентної зменшенню маси спокою.

Енергія, що виділяється під час поділу ядра, має електростатичне, а не ядерне походження. Велика кінетична енергія, яку мають осколки, вини­кає внаслідок їхнього кулонівського відштовхування. У разі повного под­ілу всіх ядер, які є в 1 г урану, виділяється стільки ж енергії, скільки і під час згоряння 2,5 т нафти.

2. Механізм поділу. Процес поділу атомного ядра можна пояснити на основі краплинної моделі ядра. Згідно із цією моделлю згусток нуклонів нагадує крапельку зарядженої рідини. Ядерні сили між нуклонами є ко­роткодіючими, подібно до сил, які діють.між молекулами рідини. Одно­часно з великими силами електростатичного відштовхування між про­тонами, які прагнуть' розірвати ядро на частини, діють ще більші ядерні сили притягання. Ці сили утримують ядро від розпаду.

Ядро Урану-235 має форму кулі. Поглинувши зайвий нейтрон, ядро збуджується і починає деформуватися, набуваючи витягнутої форми. Ядро розтягується доти, доки сили відштовхування між половинками ви­тягнутого ядра не починають переважати над силами притягання, які ді­ють у перешийку. Після цього ядро розривається на дві частини. Під дією кулонівських сил відштовхування.ці осколки розлітаються зі швидкістю, яка дорівнює 1/30 швидкості світла.

3. Ланцюгова реакція поділу. Будь-який з нейтронів, що вилітає з ядра вдароцесі поділу, мйжіє у свою чергу викликати поділ сусіднього ядра, яке також випускає нейтрони, здатні викликати подальший поділ. У резуль­таті кількість ядер, які діляться, дуже швидко збільшується. Виникає ланцюгова реакція.

Ланцюговою ядерною реакцією називається реакція, у якій нейтрони утворюються як продукти цієї реакції.

Суть цієї реакції полягає в тому, що випущені під час поділу одного ядра N нейтронів можуть викликати поділ N ядер, у результаті чого буде випущено N2 нових нейтронів, які викличуть поділ № ядер, і т. д. Отже, кількість нейтронів, які народжуються в кожному поколінні, зростає в геометричній прогресії. У цілому процес носить лавоподібний харак­тер, проходить досить швидко й супроводжується виділенням величезної кількості енергії.

4. Швидкість ланцюгової реакції. Критична маса. Швидкість ланцюгової реакції поділу ядер характеризують коефіцієнтом розмноження нейтронів.

Коефіцієнт розмноження нейтронів k — відношення кількості ней­тронів на даному етапі ланцюгової реакції до їхньої кількості на поперед­ньому етапі.

Якщо k>l , то кількість нейтронів збільшується з часом або залиша­ється сталим і ланцюгова реакція йде.

Якщо k

неможлива.

Якщо k-І, то реакція проходить стаціонарно: кількість нейтронів ли- ; шається незмінною. Цю рівність необхідно підтримувати з великою точні­стю. Уже в тому випадку, воли k = 1,01, майже миттєво відбудеться вибух. Кількість нейтронів, які утворюються під час поділу ядер, залежить від об'єму уранового середовища. Чим більший цей об'єм, тим більша кількість нейтронів виділяється під час поділу ядер. Починаючи з деякого мінімального критичного об'єму Урану, який має певну критичну масу, - реакція поділу ядер стає самопідтримувальною.

Дуже важливим фактором, який впливає на хід ядерної реакції, є наяв­ність сповільнювача нейтронів. Справа в тому, що ядра Урану-235 діляться під дією повільних нейтронів. А під час поділу ядер утворюються швидкі ней­трони. Якщо швидкі нейтрони сповільнити, то значна їх частина захопиться ядрами Урану-235 з подальшим поділом цих ядер. Графіт, вода, важка вода та деякі інші речовини використовуються як сповільнювачі нейтронів.

Для чистого Урану ijifU , ядро якого має форму кулі, критична маса приблизно дорівнює 50 кг. При цьому радіус кулі становить приблизно 9 см. Застосовуючи сповільнювач нейтронів і оболонку з Берилію, яка від-( биває нейтрони, вдалося знизити критичну масу до 250 г.



Запитання до учнів у ході викладення нового матеріалу
1. Чому нейтрони виявляються найбільш зручними частинками для бом­бардування атомних ядер?

2. Що відбувається, коли нейтрон влучає в ядро Урану?

3. Чому під час поділу ядер Урану виділяється енергія?

4. Від чого залежить коефіцієнт розмноження нейтронів?

5. У чому полягає керовання ядерною реакцією?

6. Для чого потрібні регулюючі стержні? Як ними користуватися?



5. Підсумок уроку

6. Домашнє завдання

Опрацювати у підручнику §§92-93-94-95-96



Тема уроку. Досягнення і проблеми розвитку ядерної енергетики. Біль Чорноболя. Добування радіоактивних ізотопів та їх застосування у мічених атомах і джерела випромінювання в промисловості, сільському господарстві, научі медицині. Поняття про дозу опромінення та біологічний захист.

Мета уроку: познайомити учнів із сферою застосування атомної енергетики; показати переваги і недоліки атомних електростанцій; познайомити учнів із біологічною дією радіоактивного ви­промінювання та,способами захисту організму від випромі­нювання..

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

План викладення нового матеріалу:

1. Вплив радіоактивного випромінювання на речовину.

2. Доза випромінювання.

3. Коефіцієнт якості іонізуючого випромінювання.

4. Еквівалентна доза.

5. Захист організмів від випромінювання.

Хід уроку


  1. Організаційний момент.

- Організація класу

- Перевірка готовності класу до проведення уроку.



  1. Перевірка домашнього завдання. Актуалізація опорних знань учнів.

1. Чому нейтрони виявляються найбільш зручними частинками для бом­бардування атомних ядер?

2. Що відбувається, коли нейтрон влучає в ядро Урану?

3. Чому під час поділу ядер Урану виділяється енергія?

4. Від чого залежить коефіцієнт розмноження нейтронів?

5. У чому полягає керовання ядерною реакцією?

6. Для чого потрібні регулюючі стержні? Як ними користуватися?



3. Викладення нового матеріалу

Дозою поглиненого випромінювання називається відношення погли­неної енергії іонізуючого випромінювання до маси опромінюваної ре­човини:



1 Гр дорівнює дозі поглиненого випромінювання, за якої опроміненій речовині масою 1 кг передається енергія іонізуючого випромінюван­ня І Дж:



Коефіцієнт якості К показує, у скільки разів радіаційна небезпека від впливу на живий організм даного виду випромінювання є більшою, ніж від впливу у-випромінювання (за однакових доз поглинання). Еквівалентна доза поглиненого випромінювання визначається як до­буток дози поглиненого випромінювання на коефіцієнт якості:



Одиниця еквівалентної дози — зіверт (Зв).

1 Зв дорівнює еквівалентній дозі, за якої доза поглиненого у-випро­мінювання дорівнює 1 Гр.
Запитання до учнів • у ході викладення нового матеріалу

1. У чому полягає причина негативного впливу радіації на живі організ­ми?

2. Який вид радіоактивного випромінювання є найбільш небезпечним для опромінення людини: а) а-випромінювання; б) р-випромінювання; в) у-випромінюва'ння

3. У чому полягає механізм іонізації атомів і молекул?

4. У чому полягає біологічна дія іонізуючих випромінювань?

5. Які фактори слід враховувати, оцінюючи вплив іонізуючого випромі­нювання на живий організм?

6.Які переваги має АЕС перед тепловими та гідроелектростанціями?

7. Назвіть основні шляхи розвязання проблеми атомної енергетики.


5. Підсумок уроку

6. Домашнє завдання

Опрацювати у підручнику §§89-91



Тема уроку. Елементарні частинки. Античастинки. Перетворення пари «електрон-позирон», у гама промені і навпаки.

Мета уроку: розширити уявлення учнів про будову речовини, дати понят­тя про елементарні частинки та їхні властивості.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Демонстрації: фотографії треків елементарних частинок, добутих за допо­могою камери Вільсона.

План викладення нового матеріалу:

1. Три етапи в розвитку фізики елементарних частинок.

2. Адрони й фундаментальні частинки.

Хід уроку



  1. Організаційний момент.

- Організація класу

- Перевірка готовності класу до проведення уроку.



  1. Перевірка домашнього завдання. Актуалізація опорних знань учнів.

1. У чому полягає причина негативного впливу радіації на живі організ­ми?

2. Який вид радіоактивного випромінювання є найбільш небезпечним для опромінення людини: а) а-випромінювання; б) р-випромінювання; в) у-випромінюва'ння

3. У чому полягає механізм іонізації атомів і молекул?

4. У чому полягає біологічна дія іонізуючих випромінювань?

5. Які фактори слід враховувати, оцінюючи вплив іонізуючого випромі­нювання на живий організм?

6.Які переваги має АЕС перед тепловими та гідроелектростанціями?

7. Назвіть основні шляхи розвязання проблеми атомної енергетики.

3. Викладення нового матеріалу

1. Три етапи в розвитку фізики елементарних частинок.

• Етап перший. Від електрона до позитрона: 1897—1932 роки. Елементарними ми вважаємо ті частинки, які, виходячи із сучасного

погляду, не складаються з більш простих частинок.



Як помітив італійський фізик Е. Фермі, поняття «елементарний» сто­сується швидше рівня наших знань, ніж природи частинок, У міру того, як розвивалася наука, багато елементарних частинок переходили до роз­ряду неелементарні.

• Етап другий. Від позитрона до кварків: 1932—1964 роки.

Усі елементарні частинки перетворюються одна на одну, і ці взаємні перетворення — головний факт їх існування.

• Етап третій. Від гіпотези про кварки (1964 р.) до наших днів. Більшість елементарних частинок має складну структуру. У 1964 році

М. Гелл-Манном і Дж. Цвейгом було запропоновано модель, згідно з якою всі частинки, які беруть участь у сильних (ядерних) взаємодіях, побудова­ні з більш фундаментальних частинок — кварків.

2. Адрони й фундаментальні частинки. Світ елементарних частинок виявився дуже складним і заплутаним. Але розібратися в ньому все ж таки вдалося. І хоча остаточної теорії елементарних частинок, яка пояс­нює все різноманіття їхніх властивостей, ще не побудовано, багато чого вже прояснилося. Оскільки молекули, атоми та ядра можна піддати роз­щепленню, вони до елементарних частинок не належать. Сказане, однак, не означає, що елементарні частинки не можуть складатися з якихосьінших, більш «дрібних» утворень. Більш того, більшість з них має саме складну будову. Але складові частини цих частинок утримуються такими силами, що розірвати відповідні зв'язки, згідно з сучасними уявленнями, принципово неможливо.

Відповідно до цього всі елементарні частинки розподіляються на два великі класи (рис. 166): адрони (частинки, що мають складну будову) й фундаментальні (або істинно елементарні) частинки, які в наш час вва­жаються безструктурними й тому претендують На роль справді первинних елементів матерії.

Відмінною рисою всіх адронів є їхній складний склад і здатність до силь­ної взаємодії, чим, власне кажучи, й зумовлена їхня назва (від грецького слова, що означає «великий», «сильний»). Ніякі інші частинки в сильній взаємодії брати участі не можуть. Клас адронів найчисленніший (понад 300 частинок). У залежності'від кваркового складу всі вони поділяються на дві групи — баріони й мезони.

Істинно елементарними частинками в наш час вважаються переносни­ки фундаментальних взаємодій, лептони й кварки. Згідно з квантовою теорією поля, всі існуючі в природі фундаментальні взаємодії (сильна, електромагнітна, слабка й гравітаційна) мають обмінний характер. Це означає, що як елементарні акти будь-якої із названих взаємодій висту­пають процеси, під час яких частинки випускають і поглинають певні кванти. Ці кванти й називаються переносниками відповідних взаємодій. Обмінюючись ними, частинки взаємодіють одна з одною.

Запитання до учнів у ході викладення нового матеріалу

1. Які частинки називаються елементарними?

2. Перелічіит частинки, які в наш час вважаються істинно елементарни­ми.






Поділіться з Вашими друзьями:
1   ...   18   19   20   21   22   23   24   25   26




База даних захищена авторським правом ©uchika.in.ua 2022
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка