Н.В.КВАСНИКОВА,
Политехнический колледж № 47, г. Москва

Физика высоких энергий и элементарных частиц

Повторительно-обобщающий урок, 90 мин (2 ч). 11-й класс

Оборудование и СТО: видеокассета, портреты Марии и Пьера Кюри, телевизор, видеомагнитофон, магнитофон, раздаточный материал (рисунки из учебника В.А.Касьянова «Физика-11», с. 368, 370, 380, 382), знак радиоактивной опасности, схемы деления ядра урана-235, цепной реакции, устройства установки «Токамак», ядерной и термоядерной бомб, цветные изображения ядерных взрывов.

На ученических столах: учебник «Физика-11» Мякишева Г.Я., Буховцева Б.Б., таблица Менделеева, тезисный план урока, цели урока, перечень вопросов по теме, копии схем, вывешенных на доске.

Цели занятия: подготовиться к экзамену по теме «Физика атомного ядра»; выявить физический смысл рассматриваемых явлений, привести примеры воздействия высоких энергий на окружающий нас мир; учить студентов самостоятельно обобщать материал и делать выводы; развивать творческое мышление, используя элементы деловой игры, самостоятельную работу; воспитывать навыки коллективной и индивидуальной работы.

Подготовка к уроку. Тема урока, дата и домашнее задание (повторить экзаменационные билеты, в которые входят вопросы по теме, составить сравнительную характеристику ядерных и термоядерных реакций – для студентов, успевающих на «4» и «5») заранее написаны на доске.

Ход урока

• Преподаватель напоминает студентам о печальной дате: 26 апреля 1986 г. исполнилось 20 лет со дня взрыва на Чернобыльской АЭС. Под музыку «Реквиема» В.-А.Моцарта один из студентов зачитывает заранее подготовленное им сообщение об этом событии (5 мин).

• Преподаватель спрашивает: изучение какой темы мы завершаем сегодня? Студенты отвечают. Объявляются цели урока, делается акцент на связи изучаемого материала с профессиональной направленностью студентов (5 мин).

• Преподаватель рассказывает об открывателях радиоактивности, напоминает об их сложном научном пути. На доске – портреты супругов Кюри. Затем двое студентов поочерёдно делают сообщение о биографии семьи учёных: юноша – о жизни Пьера Кюри, девушка – о Марии Кюри (5 мин).

• Фронтальный 15-минутный опрос в форме деловой игры: каждый студент задаёт вопрос из лежащего перед ним списка другому; если ответ дан не исчерпывающий, то отвечает (или дополняет) спрашивающий. Преподаватель сжато комментирует ответы и оценивает наиболее активных учащихся.

– Охарактеризуйте нуклонный состав атомного ядра.

– Чему равно массовое число ядра?

– Что такое изотопы? Приведите примеры (изотопы водорода).

– Охарактеризуйте ядерные силы.

– Каков состав радиоактивного излучения?

– Что называют радиоактивностью?

– Сколько нейтронов и протонов содержит изотоп ?

– Сколько нейтронов в ядре ?

– Каков размер атомного ядра?

– Что называют энергией связи ядра?

– Напишите и объясните закон радиоактивного распада, дайте определение периода полураспада.

– Что такое дефект массы атомного ядра?

– Сформулируйте правило смещения, напишите формулы - и -распада.

– Перечислите методы наблюдения и регистрации элементарных частиц.

– Чем различаются естественная и искусственная радиоактивность?

• Преподаватель кратко рассказывает о применении ядерной энергии в военных и мирных целях. Демонстрирует изображения ядерных взрывов.

Предлагает студентам объяснить разницу между ядерной и термоядерной энергией, используя раздаточный материал, вспомнить устройство и принцип действия установки «Токамак», атомной и водородной бомб, рассказать о реакции деления ядра урана-235, о цепной ядерной реакции, а также об удивительном мире элементарных частиц и их взаимодействиях (10 мин).

• Один из студентов делает доклад на тему «Ядерный реактор» в сопровождении видеозаписи об устройстве учебного реактора и фрагментов фильма (10 мин).

РАЗДАТОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ

• Преподаватель предлагает студентам деловую игру-соревнование: 5 вариантов кроссворда (по группам).

Кроссворд «Радиоактивный»

Вариант 1

1. Процесс взаимодействия элементарных частиц с равными по модулю и противоположными по знаку зарядами, в результате которого они превращаются в гамма-кванты электромагнитного поля. 2. Какая частица образуется в результате реакции 3. С кем вместе Мюллер изобрёл газоразрядный счётчик элементарных частиц? 4. Общее название частиц с целым спином, к которым относятся фотоны. 5. Какой элемент является продуктом реакции 6. Частица, которая бомбардирует ядро цезия-132: . 7. Продукт a-распада церия-141: 8. Элемент, образующийся в результате реакции 9. Процесс, происходящий с ядром атома в результате поглощения им нейтронов. 10. Немецкий физик, открывший в 1895 г. лучи, с помощью которых в медицине диагностируют заболевания внутренних органов.

Ключевое слово: фамилия учёного-физика, одного из авторов протонно-нейтронной модели атомного ядра.

Ответ. 1. Аннигиляция. 2. Электрон. 3. Гейгер. 4. Бозоны. 5. Европий . 6. Нейтрон . 7. Барий . 8. Медь . 9. Распад. 10. Рентген. Ключевое слово: ГЕЙЗЕНБЕРГ.

Вариант 2

1. Продукт -распада меди-65: 2. Элемент, образующийся в результате реакции 3. Доза поглощённого излучения, когда веществу массой 1 кг передаётся энергия ионизирующего излучения 1 Дж. 4. Английский физик, открывший в 1932 г. нейтрон. 5. Устройство, в котором выделяется тепловая энергия в результате управляемой цепной реакции деления атомных ядер. 6. Элемент, при бомбардировке которого -частицей образуется изотоп магния-26 и вылетает протон: 7. Поглощённое излучение. 8. Продукт реакции 9. Изотоп водорода, образующийся в результате облучения жидкого лития нейтронами: 10. Продукт реакции

Ключевое слово: химический элемент, названный в честь советского физика, создавшего первую советскую атомную бомбу.

Ответ. 1. Цинк . 2. Висмут . 3. Грэй. 4. Чедвик. 5. Реактор. 6. Натрий . 7. Доза. 8. Олово . 9. Тритий . 10. Йод . Ключевое слово: КУРЧАТОВИЙ.

По окончании работы старшие групп отчитываются, оценивают работу своих товарищей (20–25 мин).

• Преподаватель подводит итоги работы, объявляет оценки (2 мин). Затем рассказывает о распространённости ядерных и термоядерных процессов во Вселенной, о строении звёзд. Сообщение студента (6 мин).

• Преподаватель подводит итоги урока и изучения темы «Физика высоких энергий», даёт дифференцированное домашнее задание (2 мин).

Литература

Левин В.Е. Ядерная физика. – М.: Атомиздат, 1975.

Касьянов В.А. Физика-11. – М.: Дрофа, 2005.

Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика-11. – М.: Просвещение, 2006.

Порфирьев В.В. Астрономия-11. – М.: Просвещение, 2000.

Энциклопедия школьника. Неорганическая химия. – М.: Советская энциклопедия, 1975.

Наталья Валентиновна Квасникова окончила МАИ в 1986 г., преподаватель физики первой квалификационной категории, педагогический стаж 13 лет. Дочь учится в Художественном училище им. 1905 г. на дизайнера среды. В свободное время они обе пишут картины маслом: мама – портреты, а дочка – натюрморты. Заложил художественные способности дед Натальи Валентиновны. После него осталось много пейзажей, выполненных маслом. Наталья Валентиновна – не только физик и художник, но ещё и поэт: в 2006 г. вышла книга её стихов «До восхода».