Основное содержание урока. Решение задач

Физика урок 39-40 дата 17.01.22г группа 2

Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б.,Чаругин В.М. Физика.11 класс. Учебник для общеобразовательных организаций

ТемГлоссарий по теме

Радиоактивность – это способность нестабильных ядер превращаться в другие ядра, при этом процесс превращения сопровождается испусканием различных частиц.

Естественная радиоактивность – самопроизвольный распад нестабильных ядер.

Виды радиоактивного излучения - альфа-, бета-, гамма- лучи.

Альфа – лучи это поток положительных частиц, масса и заряд которых совпадает с массой и зарядом ядра атома гелия.

Бета – лучи это поток электронов.

Гамма – лучи это электромагнитные волны высокой частоты, распространяющиеся со скоростью 300000 км/с.

Период полураспада – это время, в течение которого распадается половина начального числа радиоактивных атомов.

Период полураспада – основная величина, определяющая скорость радиоактивного распада. Чем меньше период полураспада, тем быстрее уменьшается активность вещества.

Закон радиоактивного распада определяет среднее число ядер атомов, распадающихся за определённый интервал времени.

Газоразрядный счётчик Гейгера – это прибор для автоматического подсчёта частиц.

Камера Вильсона – устройство, в котором пролетевшая частица оставляет след - трек. По следу определяют скорость, энергию, заряд, массу частицы.

Пузырьковая камера – прибор, в котором рабочим телом является перегретая жидкость. Трек частицы – основной источник информации о поведении и свойствах частиц.

Метод толстослойных фотоэмульсий – метод, в котором используется ионизирующее действие быстрых заряженных частиц на эмульсию фотопластинки.

Изотопы – разновидности атомов (и ядер) какого-либо химического элемента, которые имеют одинаковый атомный (порядковый) номер, но при этом разные массовые числа.

1. Основное содержание урока

Радиоактивность– превращение нестабильных ядер в другие ядра, сопровождающееся испусканием различных частиц. Радиоактивное излучение бывает трёх видов: альфа-, бета-, гамма- лучи.

Альфа-лучи – это поток положительных частиц, представляющих собой ядра атома гелия.

Бета-лучи – это поток электронов.

Гамма-лучи – это электромагнитные волны высокой частоты.

Схема α - распада:

Схема - распада:

Период полураспада Т – это время, в течение которого распадается половина начального числа радиоактивных атомов.

Закон радиоактивного распада:

Искусственная радиоактивность – это возникновение радиоактивных ядер в результате захвата частиц устойчивыми ядрами нерадиоактивных элементов или в результате слияния или распада ядер.

Закон радиоактивного распада - закон, открытый Фредериком Содди и Эрнестом Резерфордом экспериментальным путём и сформулированный в 1903 году. Этот закон считается основным законом радиоактивности, из него было извлечено несколько важных следствий. Получим математическую формулузакона радиоактивного распада.

Итак, N₀ - количество радиоактивных атомов в начальный момент времени (t = 0).

Пусть N - количество радиоактивных атомов, оставшихся нераспавшимися через время t. Тогда при t = 0 N = N₀

Вопрос: Сколько радиоактивных атомов N останется нераспавшимися по прошествии одного периода полураспада, к моменту времени t = Т?

Вопрос: Сколько радиоактивных атомов N останется нераспавшимися по прошествии двух периодов полураспада, к моменту времени t = 2Т?

Предполагаемый ответ:

Вопрос: Сколько радиоактивных атомов N останется по прошествии трех периодов полураспада, к моменту времени t = 3Т?

Предполагаемый ответ:

Вопрос: Сколько радиоактивных атомов N останется по прошествии n периодов полураспада, к моменту времени t = nТ?

Предполагаемый ответ: , где . Подставим и преобразуем: (для решения задач);

(более компактная запись).

Последнее выражение - закон радиоактивного распада. Он позволяет вычислить количество нераспавшихся ядер в любой момент времени (зная количество атомов в начальный момент времени). Запишите. (слайд)

Аналогичную форму закон будет иметь для активности: (вследствие пропорциональности активности препарата количеству радиоактивных ядер). Такой же вид будет иметь закон для масс: .

Согласно закону радиоактивного распада за любые равные промежутки времени распадается одна и та же доля имеющихся атомов (за период полураспада - половина). В этом состоит физический смысл записанного нами выражения. Чем больше время, тем больше отношение , тем меньше число нераспавшихся ядер. Со временем оно убывает.

Для решения задач введем еще одно обозначение: пусть - количество распавшихся ядер. Как тогда найти ?

Предполагаемый ответ:

Зная N₀ и N через время t, можно определить период полураспада любого радиоактивного вещества.

5.Значение периода полураспада для разных веществ (и их изотопов) колеблется в очень широких пределах - от миллионных долей секунды до миллиардов лет.

См. таблицу. (слайд 6)

Период полураспада - одна из основных величин, определяющих скорость радиоактивного распада. Чем меньше период полураспада, тем меньше "живут" радиоактивные ядра. И тем больше активность вещества. Так, активность урана на протяжении лет заметно не меняется (см. таб.). А активность радия значительно больше и со временем заметно убывает.

6.Закон радиоактивного распада существенно отличается от законов, изученных нами ранее. Этот закон описывает процессы, происходящие вмикромиреи носитстатистический характер.Период полураспада - статистическая величина.

Причина в том, что статистический, вероятностный характер носят процессы внутри радиоактивных атомных ядер. Все ядра одного радиоактивного изотопа совершенно одинаковы. Любое из них с одинаковой вероятностью может распасться в любой момент времени, и распад каждого ядра никаким образом не влияет на распады других ядер. Распад ядра - случайное событие. Предсказать, когда произ ойдет распад данного атома, невозможно. Математически оценить можно лишь вероятность распада атома (ядра) в конкретный момент времени.

Поскольку время существования отдельных ядер может колебаться от долей секунды до миллиардов лет, имеет смысл говорить о среднем времени жизни - среднем арифметическом времен жизни большого количества атомов данного вида (статистическая величина). По этой же причине не имеет смысла говорить о периоде полураспада для одного атома, о законе радиоактивного распада для малого числа атомов. Определенная закономерность проявляется лишь для большого количества ядер. При малом же их количестве неизбежными будут отклонения от средних значений, чем меньше атомов, тем отклонения будут заметнее.

Таким образом, на основе закона радиоактивного распада можно утверждать только то, что за время, равное периоду полураспада распадается в среднем (приблизительно) половина имеющихся радиоактивных ядер. Чем больше атомов, тем точнее выполняется закон. Он справедлив для большого количества частиц (границы применимости закона).

Задача Выполним несколько заданий вместе. Задания тестового типа, с вариантами ответов (ЕГЭ, базовый уровень). Будьте внимательны.

1. Период полураспада атомов свинца составляет 3,3 ч. Какое утверждение справедливо?

1) за 3,3 часа массовое число каждого ядра свинца уменьшится вдвое

2) за 3,3 часа распадется половина имевшихся ядер

3) за 6,6 часа распадутся все имеющиеся ядра

4) каждые 3,3 часа распадается в среднем одно ядро

Ответ: (2) за 3,3 часа распадется половина имевшихся ядер

Учитель: Тот же вопрос. Но обратите внимание на предложенные варианты ответов.

2. Период полураспада атомов свинца составляет 3,3 ч. Какое утверждение справедливо?

1) за 3,3 часа распадется примерно половина из имеющихся ядер

2) за 3,3 часа распадется в точности половина из имеющихся ядер

3) за 6,6 часа распадутся все имеющиеся ядра

4) каждые 3,3 часа распадается в среднем одно ядро

Ответ: (1) за 3,3 часа распадется примерно половина из имеющихся ядер

Вопрос: Почему же вы не выбрали второй вариант ответа, как в предыдущем задании? Ведь задание было тем же самым! (проблемность!)

Ответ: (слово "в точности" не соответствует действительности)

Вывод если перед вами тестовое задание с вариантами ответа, вы должны из предложенных ответов выбрать тот, который больше соответствует действительности. Хотя закон радиоактивного распада статистический и за время, равное периоду полураспада распадается приблизительно половина имевшихся радиоактивных ядер, но такого ответа в вопросе № 1 нет, вы выбираете второй вариант ответа (за 3,3 часа распадется половина имевшихся ядер). А вот в вопросе № 2 вас должны правильно сориентировать слова "в точности" и "примерно" (разница принципиальна).

Решение задач

12 3 Следующая ⇒