Елективний курс на тему «Ком» ютерна підтримка вивчення теми «Будова атома»

Найбільшу допомогу кожному,

хто вивчає хімію і фізику,

насамперед надасть

гарне знання будови атома.

(Лайнус Полінг).

«Будова атома» — важливий і великий розділ науки, для якого характерне з'єднання теоретичних і експериментальних методів дослідження. Зважаючи на складність будови атома як системи, що складається із значного числа нуклонів, при його дослідженні використовуються спеціальні моделі. Серед них крапельна модель ядра, модель ядерни оболонок і ін.

Вивчення будови атома істотно не тільки через її практичних додатків, але й тому, що в цьому курсі розширюються уявлення про фундаментальні сили природи, про глибинні законаи будови матерії. При вивченні будови атома людині відкривається новий світ — світ елементарних частинок.

При побудові курсу з багатьох точок зору раціонально реалізувати системний підхід при відборі змісту. Звідси вивчають атом як фізичну систему зі своїм складом і взаємодіями елементів, потім розглядають різні процеси — ядерні реакції. При цьому паралельно розглядаються характеристики об'єктів і явищ, вивчаються експериментальні засоби їх визначення. У самому кінці теми приходить черга практичних наслідків.

Пропонований варіант планування досить економний, але все ж перший і другий уроки можна об'єднати. Передбачається проведення лабораторних робіт. Після двох перших уроків зміст можна планувати за логікою підручника Пояснювальна записка Методична розробка елективного курсу адресована вчителям шкіл, викладає фізику і хімію, а так само учням старших класів. Відбір матеріалу проведений відповідно до вимог освітнього стандарту з фізики та хімії.

Цей курс являє собою систематичний збірник задач і питань по темі «Будова атома». Більшість завдань забезпечено рішеннями і вказівками, отримавши які учні можуть самостійно вирішити завдання. Останнє дуже важливо: самостійне рішення завдань — найбільш активний прояв знань і розуміння хімічних і фізичних законів, а вміння вирішувати завдання досягається вправами і роздумами, тому в даному купсі збільшено кількість завдань, забезпечених тільки відповідями. Посібник містить завдання з задачників середньої школи, а так само ряд завдань, методично цікавих і доступних із збірок для вступників до вузів.

Елективний курс «Компютерна підтримка вивчення теми «Будова атома» «доповнює і розвиває шкільний курс фізики, а також є інформаційною підтримкою обраного профілю подальшої освіти і орієнтований на задоволення допитливості школярів, оскільки збагачений великою кількістю цікавих анімацій, відеороликів, моделей фізичних процесів які особливо важко засвоюються учнями. У тих школах, в яких не організовуються елективні заняття за даною програмою, вчителі фізики можуть використовувати матеріали курсу для занять за обов’язковою програмою, а так само пропонувати за інтересами учнів.

Мета курсу: поглибити і розширити знання учнів профільної освіти за темою «Будова атома» в процесі вивчення шкільного курсу фізики, за допомогою комп’ютерної підтримки.

Основні задачі.

Навчальна: узагальнення, систематизація, поглиблення знань про атом за даними розділів шкільного курсу фізики та хімії; формування вміння комплексного застосування знань при вирішенні навчальних теоретичних і експериментальних завдань; інтегрування знань при вивченні суміжних предметів, уміти застосовувати комп’ютер у навчанні.

Розвиваюча: розвиток спеціальних умінь учнів — експериментальних, практичних і т. д.; розвиток загальнонавчальних умінь — самостійної роботи, використання джерел інформації; організаційних — планування, самоконтролю; розвиток загальнолюдських умінь — здібностей до абстрагування, формування інтересу до предметів; розвиток творчих здібностей, дослідницьких умінь, розвивати образне мислення за допомогою комп’ютера (вивчення законів, дослідів з «атомної та ядерної фізики»).

Виховна: розширення кругозору; виховання самостійності, розвиток світогляду, політехнічне виховання.

Форми і методи роботи: розповідь, бесіда, дісскуссія, робота з книгою, демонстрація, лабораторний і практичний методи, семінари.

Зміст курсу.

Атомне ядро (6 годин).

Історія відкриття атома. Ізотопи. Відкриття нейтрона, протона. Енергія зв’язку ядра. Модель ядерних оболонок.

Теми рефератів

• 1. Відкриття періодичної системи елементів Д. І. Менделєєвим.
• 2. Дослідження російських вчених у галузі хімії і фізики атома і атомного ядра.

Радіоактивність (12 годин)

Радіоактивність атомних ядер. Експериментальні особливості б і в — розпаду. Продукти радіоактивного розпаду. Закон радіоактивного розпаду. Період напіврозпаду. Біологічна дія ядерних випромінювань. Поняття про дозу випромінювання та способи захисту від випромінювань.

Ядерні взаємодії (10 годин)

Види ядерних реакцій. Енергетичний вихід реакції. Способи отримання штучних ізотопів і нових хімічних елементів.

Ядерна енергія (6 годин)

Поділ ядра урану. Ланцюгова реакція поділу. Ядерний реактор. Принципи пристрою і дії АЕС. Поняття про термоядерні реакції. Фізико-хімічна конференція з теми: «» Атомна енергетика: за і проти «.

Лабораторні роботи

• 1. Вивчення розподілу ядра атома урану по фотографії треків.
• 2. Вивчення треків заряджених частинок за готовими фотографіями.

Атестація учнів В якості основної форми оцінки учнів передбачається використовувати результати виступів на семінарах, підготовлені реферати, виконані експериментальні дослідження, вирішення завдань. Знання учнів після закінчення вивчення курсу можна оцінити за допомогою пропонованих завдань або тесту.

Тестові завдання по темі: «Радіоактивність. Правила зміщення «.

• 1. Що являє собою альфа-випромінювання?
• А) потік ядер водню;
• Б) потік ядер гелію;
• В) потік нейтронів.
• 2. Що являє собою гамма-випромінювання?
• А) потік нейтронів;
• Б) потік швидких електронів;
• В) потік квантів електромагнітних випромінювань.
• 3. Що являє собою бета-випромінювання?
• А) потік швидких електронів;
• Б) потік квантів електромагнітного випромінювання;
• В) потік нейтронів.
• 4. Елемент az X випробував альфа-розпад. який заряд і масове число буде у нового елемента Y.
• А) ^a _z+1 Y ;
• Б) ^a-4_z-2 Y ;
• В) ^a _z-1 Y.
• 5. Елемент az X випробував бета-розпад. який заряд і масове число буде у нового елемента Y?
• А) ^a-4 _z-2Y ;
• Б) ^a_z-1Y ;
• В) ^a _z+1Y.
• 6. Яке з трьох типів випромінювань: альфа, бета або гамма має найбільшою проникаючою здатністю?
• Б) б;
• Б) в;
• В) г.
• 7. Що станеться з ізотопами урану-237 при в — розпаді? Як змінюється масове число нового елемента? Вліво або вправо в таблиці Менделєєва відбувається зрушення? Записати реакцію.
• 8. Запишіть реакцію безпосереднього перетворення актинія 227 в францій-223; альфа або бета розпад має місце?
• 9. У що перетворюється ²³⁸ ₉₂ U після альфа розпаду і двох бета розпадів?
• 10. Чому рівні число протонів і число нейтронів в ізотопі літію 73Li?
• А) z=3, n=7 ;
• Б) z=7, n=3 ;
• В) z=3, n=4.
• 11. Першу в світі ядерну реакцію з отриманням нового елемента отримав Резерфорд: 7 14N + 42He -> x +11H. Який елемент отримав Резерфорд?
• А) ¹⁹₉ F ;
• Б) ¹⁷₈ О;
• В) ¹⁶₈О.
• 12. Чому дорівнює число протонів і число нейтронів в ізотопі фтору F?
• А) z=9, n=19;
• Б) z=z19, n=9 ;
• В) z=3, n=4.
• 13. Повне перетворення елементів вперше спостерігалося в реакції 73 Li + 11 H ->?.В результаті якої з’явилося два однакових атома. что це за атоми.
• А) Водень;
• Б) Гелій;
• В) Берилій.
• 14. Чому дорівнюють число протонів і число електронів в ізотопі 11B5?
• А) z=5, n=11;
• Б) z=119, n=5;
• В) z=5, n=6.
• 15. Вкажіть другий продукт ядерної реакції: 73 Li + 11 H -> 42 Hе +?
• А) n ;
• Б) p ;
• В) ⁴₂ Hе.
• 16. Який склад ядер натрію ²³ Na ₁₁, фтору ¹⁹ F ₉і менделевія ²⁵⁷Md ₁₀₁?
• 17. Допишіть реакції:

a) ²³⁹ Pu₉₄ + ⁴₂ Hе ->? +¹ n₀ б) ²H₁ + -> ¹ H₁ + ?

18. Напишіть відсутні позначення в наступних ядерних реакціях:

Завдання для самостійного рішення

Завдання 1. У який елемент перетворюється уран ²³⁹ ₉₂U двох в — розпадів і одного брозпаду? Напишіть відповідні ядерні реакції.

Завдання 2. При бомбардуванні ізотопу бору ¹⁰₅В — частинками утворюється ізотоп азоту ¹³ ₇ N. Яка при цьому викидається частинка? Написати реакцію позитронного розпаду радіоактивного ізотопу азоту ¹³₇N.

Завдання 3. Яка енергія Е виділяється при термоядерної реакції ²₁ Н + ³₁Н -> ⁴₂ Не + ¹₀ n? Маси ізотопів і частинок: m ²_{1 Н} =2,1 410 а.о.м., m ³_{1 Н} =3,1 605 а.о.м., m _Не =4,260а.о.м., m _n =1.866 а.о.м.

Відповідь:

Задача 4. Яка енергія Е виділяється при ядерній реакції ⁷₃ Li + ²₁ Н -> ⁸ ₄ Be + ¹₀ n? Маси ізотопів і частинок: m _Li = 7.1 601 а.о.м., m _Н = 2,1 410 а.о.м, m _Be =8,531 а.о.м., m _n =1.866 а.о.м.

Відповідь:

Задача 5. У який елемент перетворюється радіоактивний ізотоп ⁸ ₃Li після одного в-розпаду і одного б — розпаду?

Відповідь: в гелій.

Задача 6. При бомбардуванні азоту ¹³ ₇ N нейтронами ¹₀ n утворюється нове ядро ??і викидається протон ¹₁ Н. Отримане ядро виявляється в — радіоактивним. Написати рівняння реакції.

Задача 7. Виділяється або поглинається енергія при реакції ⁷₃ Li + ⁴₂ Не -> ¹⁰ ₅ B + ¹₀ n? Маси ізотопів і частинок: m _Li = 7.1 601 а.о.м, m _Не =4,260 а.о.м, m _B = 10,1 294 а.о.м., m _n =1.866 а.о.м.

Відповідь: — поглинається.

Завдання 8. Яка електрична потужність Р атомної електростанції, яка витрачає за t = 1 добу масу m = 220 грам ізотопу ²³⁵ ₉₂ U і має ККД рівне 25%? При одному акті поділу ²³⁵ ₉₂ U виділяється Е ₁ = 200 М еВ енергії.

Відповідь:

Задача 9. Знайти відношення швидкості б — частинки, що вилітає при б — розпаді з спочиваючого ядра урану з масовим числом 232, до швидкості отриманого ядра?

Завдання 10. У результаті ядерної реакції ядро захоплює нейтрон і випускає протон. На скільки одиниць змінилося масове число ядра?

Задача 11. Обчисліть дефект мас ядра кисню ¹⁷ О ₈.

Завдання 12. Скільки ¹₁ р, ¹₀ n, ⁰_-1 е, в атомах а) ⁷⁹₃₅ Br, б) ⁸¹₃₅ Вr.