Конкурс «Я иду на урок»

Н.В.ЗАХАРОВА,
МОУ СОШ № 11, г. Дзержинск,
Нижегородская область

Методы регистрации заряженных частиц

Урок-семинар. 11-й класс

В данном классе физика изучается по школьной лекционно-семинарской системе, которая достаточно гармонично сочетается с программами Пёрышкина А.В., Гутник Е.М.-7–9 и Мякишева Г.Я., Буховцева Б.Б.-10–11. С обозначенной темой учащиеся уже знакомились в 9-м классе, поэтому мы решили провести семинар с длительной подготовкой.

Цели урока

– Образовательная: дать представление о методах регистрации заряженных частиц, раскрыть особенности каждого метода, выявить основные закономерности, изучить применение методов.

– Развивающая: развивать память, мышление, восприятие, внимание, речь через индивидуальную подготовку к семинару; развивать навыки работы с дополнительной литературой и ресурсами интернета.

– Воспитательная: развивать учебную мотивацию и коммуникативные способности посредством работы в группах; воспитывать патриотизм через изучение вклада русских учёных в мировую науку.

Замысел урока

Класс делится на группы по методам регистрации заряженных частиц: сцинтилляционный счётчик; счётчик Гейгера; камера Вильсона; пузырьковая камера; толстослойные фотоэмульсии. Группы за 2 недели должны сделать мини-реферат и компьютерную презентацию своего метода по плану: автор, название, год создания; рисунок (фото); схема (назначение элементов) прибора; принцип действия (законы); особенности, преимущества и недостатки метода; регистрируемые частицы. В группах выделяются библиотекарь, теоретик, механик, редактор и ведущий презентации. В процессе подготовки учитель проводит индивидуальные консультации с учащимися. Во время урока учащиеся защищают презентации, отвечают на вопросы, заполняют строки 1–6 таблицы.

В конце урока учитель организует фронтальную беседу с целью выяснения понимания темы.

Домашнее задание: заполнить строки 7–9 таблицы, подготовиться к лабораторной работе «Определение вида частицы по её треку», используя материал, предоставленный каждой группой.

Ход урока

1. Организационно-мотивационный этап (1 мин)

2. Фронтальная проверка ДЗ (3 мин). Что такое радиоактивность? Какие элементарные частицы нами уже изучены? Что объединяет все эти частицы?

3. Активизация учебно-познавательной деятельности (2 мин). Учитель предлагает записать тему урока в тетради. Учащиеся самостоятельно формулируют цель занятия исходя из темы урока: дать представления о методах регистрации, раскрыть особенности методов, выявить их закономерности и условия применения. Учитель напоминает, что учащиеся были разделены на 5 групп по методу регистрации частиц и к уроку должны предоставить отчёт в двух видах: мини-реферат и презентацию.

4. Операционно-исполнительский этап: презентация работы группы (23 мин) и обсуждение результатов после каждого рассказа (10 мин).

Учитель. Для изучения различных свойств радиоактивных излучений (- и -частиц, -квантов), а также для исследования других частиц в ядерной физике применяются различные методы, в основе которых лежат главным образом ионизирующие и фотохимические действия изучаемых частиц. Рассмотрим этапы эволюции этих методов.

Пример презентации 1-й группы

«Сцинтилляционный счётчик»

Слайд 1. Для исследования частиц в современной ядерной физике применяются методы, в основе которых лежат фотохимические действия изучаемых частиц.

 

 

Слайд 2. В 1879 г. Вильям Крукс доказал материальную природу катодных лучей и назвал их лучистой материей – веществом, находящимся в особом, четвёртом состоянии. Его доказательства были убедительны и наглядны.

Первый сцинтилляционный счетчик – спинтарископ. В толстостенном свинцовом сосуде находится тонкий стержень, на который помещается радиоактивный препарат, испускающий частицы. Ударяясь об экран, покрытый сульфидом цинка, они вызывают вспышки света, которые можно увидеть в лупу. Экран находится в фокальной плоскости, что снижает усталость глаза, поэтому глаз фокусируется на бесконечность.

Слайд 3. При очень большом увеличении альфа-частицу можно сравнить с кометой. Но человеческий глаз не в состоянии отслеживать все вспышки и тем более регистрировать их.

 

 

Слайд 4. Поэтому спинтарископ был усовершенствован. Через щель пропускалось ограниченное число частиц. Проходя далее через тонкую металлическую пластинку, они тормозились, и на экране возникали уже редкие вспышки. Но и этого оказалось недостаточно. Человеческий фактор необходимо было исключить, т.к. глаз очень быстро утомлялся.

 

Слайд 5. После создания в конце 1940 г. фотоэлектронных умножителей были построены сцинтилляционные счётчики частиц. В таком счётчике регистрируются частицы, которые обладают достаточно большой энергией и при ударе о сцинтиллятор способны вызвать вспышку света. Каждая вспышка воздействует на катод фотоумножителя и выбивает из него электроны (фотоэффект). Последние, проходя n каскадов умножителя, дают на выходе импульс тока, который подаётся на вход усилителя и приводит в действие электромеханический счётчик импульсов. Чтобы бльшая часть света (возникшая в результате вспышки) прошла без потерь до фотокатода, между веществом и фотоэлектронным умножителем устанавливается светопровод, через который свет, испытывая полное внутреннее отражение, проходит без потерь.

Слайд 6. Недостаток счётчика – слабая чувствительность к частицам малой энергии. Кроме того, числовой подсчёт частиц не даёт информации об их типе.

 

 

Достоинства – высокая эффективность, надёжность, возможность создания приборов различных размеров и конфигураций, низкая стоимость.

3. Рефлексивно-оценочный этап: закрепление первичных знаний (2 мин), подведение итогов урока (2 мин + 1 мин оценивание), информация о домашнем задании (1 мин)

Фронтальная беседа: Какую характеристику частицы фиксирует счётчик Гейгера: масса, скорость, число частиц, заряд? Для чего камеру Вильсона помещают в магнитное поле? Какие были предпосылки для создания пузырьковой камеры? Какие законы необходимо знать для создания прибора, регистрирующего альфа-частицы? Почему используют не отдельные листы фотоэмульсии, а их стопки?

Учитель. Напомните тему урока. Цель записана на доске. Исходя из этого проанализируем урок:

Учащиеся. Мы познакомились с разными методами регистрации заряженных частиц.

...Узнали их особенности.

...Говоря о принципах работы, вспомнили многие разделы физики: геометрическую оптику, молекулярную физику и термодинамику, электричество, люминесценцию.

...Цель достигнута.

Оценки за урок, как обычно, учащиеся получают методом РОС (рабочее оценочное собрание) – через рейтинговую таблицу оценок выступлений группы. Поэтому старших в группе учитель просит подойти с рейтингом после уроков.

Захарова Наталья Владимировна окончила физический факультет НГПУ по специальности «Физика и естествознание», учитель физики высшей квалификационной категории, педагогический стаж 9 лет. Вместе с дочерью (10 лет) в свободное время занимается цветоводством.