Закон радиоактивного распада. Деление массивных ядер. Цепная ядерная реакция.

Цель: изучить закон радиоактивного распада. Сформировать у учащихся представление о делении ядра урана. Рассказать об истории открытия нейтрона. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.

Ход урока

I . Организационный момент

II . Проверка домашнего задания . Повторение

– Какие силы действуют между нуклонами в атомном ядре?

– Проявлением какого вида фундаментальных взаимодействий являются эти силы?

– Какими свойствами обладают ядерные силы притяжения?

– Что называют энергией связи атомного ядра?

– Что называют дефектом массы?

– Напишите формулу дефекта массы.

– Что называют ядерными реакциями?

III . Изучение нового материала

Что же происходит с веществом при радиоактивном излучении?

1. Радиоактивные элементы – уран, торий, радий испускают из­лучения. На протяжении суток, месяце и лет интенсивность заметно не изменяется. На него не оказывают никакое влияние нагревание, увеличение давления и т. д.

2. Радиоактивность сопровождается выделением энергии. Резерфорд обнаружил, что активность тория, определяемая как

число распадов в единицу времени, остается неизменной в закрытой ампуле. Было обнаружено, что в результате атомного превращения образуется вещество совершенно нового вида, полностью отличное по своим физическим и химическим свойствам от первоначального вещества. Это вещество само так же неустойчиво и испытывает пре­вращение с испусканием характерного радиоактивного излучения.

Закон радиоактивного распада установлен Ф. Содди. Опытным путем Э. Резерфорд установил, что активность радиоактивного рас­пада убывает с течением времени. Для каждого радиоактивного ве­щества существует интервал времени, на протяжении которого ак­тивность убывает в 2 раза, т. е. период полураспада данного веще­ства. Например, для ядра ^{2 U} а период Т- 1600 лет. Таким образом, исходное количество радия должно обратиться в нуль спус­тя бесконечный промежуток времени.

Нейтрон – это ключ, открывший доступ к запасам внутриядерной энергии. Теперь мы знаем о нем много – он лишен заряда, его масса m_n = 1,008665; а.е.м незначительно – примерно на две электронных

массы превышает массу протона. В свободном состоянии нейтрон

довольно быстро, с периодом полураспада 10,7 мин, распадается на протон, электрон и электронный антинейтрон по схеме:

п —> p + e + v .

В ядре нейтрон связан прочными ядерными силами и, как правило, стабилен. Ядерные силы существенно меняют свойства нейтронов и в зависимости от типа ядра период его 1/2-распада может быть самым разным. Резерфорд предсказал его существование еще в 1920 г.

В 1930 г. Боте и Беккер облучали а-частицами бериллий. Наблю­дали они при этом не протоны, а излучение, которое проходило че­рез слой свинца толщиной в 2,5 см.

Два года спустя Ирэн и Фредерик Жамо-Кюри продолжили ис­следования природы нового излучения. Впоследствии Чэдвик, узнав об опытах Жамо-Кюри, понял, что Боте и Беккер наблюдали ядер­ную реакцию превращения бериллия в углерод с испусканием ней­трона:

В 1935 г. открытие Чэдвика отмечено Нобелевской премией.

Учащиеся самостоятельно читают параграф и составляют план-конспект прочитанного.

IV . Закрепление изученного материала

1. Фронтальный опрос.

– Когда было открыто деление ядер урана при бомбардировке их нейтронами?

– Почему деление ядра может начаться только тогда, когда оно деформируется под действием поглощенного им нейтрона?

– Что образуется в результате деления ядра?

– В какую энергию переходит часть внутренней энергии ядра при его делении?

– В какой вид энергии преобразуется кинетическая энергия оскол­ков ядра урана при их торможении в окружающей среде?

– Как идет реакция деления ядер урана с выделением энергии в окружающую среду или наоборот, с поглощением энергии?

– Что называют периодом полураспада радиоактивного вещест­ва? Что он характеризует?

– Выведите формулу закона радиоактивного распада. Каков ха­рактер этого распада?

– Приведите примеры периодов полураспада некоторых радиоак­тивных элементов.

– Как выглядит график зависимости спада активности радиоак­тивного элемента от времени?

2. Решение задачи.

Имелось некоторое количество радиоактивного радона. Количе­ство радона уменьшилось в 8 раз за 11,4 дня. Каков период полурас­пада радона?

V . Подведение итогов урока

Домашнее задание

§ 59 Задачи с задачника по Рымкевич А.П