Разработка урока по физике "Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц"

Цель урока:

1. Ознакомление с методами обнаружения и исследования свойств элементарных частиц.

2. Формирование мировоззрения о природе элементарных частиц.

3. Развитие логических умений: сравнивать, выделять главное, приводить примеры.

Оборудование: -приборы - счетчики Гейгера, камера Вильсона,

- проектор, интерактивная доска,

- карточки-задания для проверки знаний.

- контрольные листы,

- учебник «Физика – 11», §98 (С.301-305),

- дополнительный материал по изучаемой теме.

Ход урока.

I. Организационный момент.

– взаимное приветствие, проверка наличия у учащихся учебников, тетрадей, карточек и т.д.

II. Ознакомление с планом урока.

1. Проверка знаний о строении атомного ядра, ядерных  превращениях.

2. Изучение методов регистрации частиц.

3. Систематизация полученных знаний и заполнение таблицы.

4. Сравнение приборов по их действию и применению.

III. Проверочная самостоятельная работа. (10 мин.)

На предыдущих уроках мы с вами ознакомились со строением атомного ядра, явлением радиоактивности. Научились записывать ядерные реакции, определять энергетический выход ядерных реакций.

Для повторения изученного материала предлагаю небольшую самостоятельную работу.

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ.

1. В ядро какого элемента превращается ядро изотопа тория ²³⁴ ₉₀Th, если оно претерпевает три последовательных α-распада?

2. В ядро какого элемента превращается ядро изотопа урана ²³⁸ ₉₂U после одного α-распада и двух β-распадов?

3. В  результате какого радиоактивного распада плутоний ²³⁹ ₉₄Ри превращается в уран ²³⁵ ₉₂U?

4. Написать реакцию β-распада свинца ²⁰⁹ ₈₂Pb.

5. Какой изотоп образуется из изотопа сурьмы ¹³³ ₅₁Sb после че­тырех β-распадов?

6. Какой изотоп образуется из лития ⁸ ₃Li после одного β-рас­пада и одного α-распада?

7. Выделяется или поглощается энергия при ядерной реакции...

Масса атома азота 14,003074 а. е. м., атома кислорода 16,999133 а. е. м., атома гелия 4,002603 а. е. м., атома водорода 1,007825 а. е. м.

8. Выделяется или поглощается энергия при ядерной реакции...

Масса атома  алюминия 26,981539  а. е. м., атома  кремния  29,973763  а. е. м.

9. Какая частица выделится при реакции...

10. Определите неизвестные продукты реакций...

11. Определите, с какими атомными ядрами были осуществлены сле­дующие реакции:

12. Под действием каких частиц осуществлены следующие реакции...

IV. Изучение нового материала.

Мы знаем, что для изучения строения атома были использованы α-частицы. Радиоактивное излучение в магнитном поле разделяется на три потока: α,β,γ-лучи.  При ядерных реакциях происходит изменение ядра. Следовательно  ядро имеет сложную структуру. Размеры ядра очень малы – порядка 10^-15м.  Каким же образом физики получают информацию о ядре атома и элементарных частицах?

Цель нашего урока – Ознакомление с методами обнаружения и исследования свойств  элементарных частиц.

С открытия в конце XIX века первой элементарной частицы – электрона уже более ста лет физики придумывают все новые и новые приборы для изучения этих мельчайших единиц материи.       

Проще всего регистрировать заряженные частицы, поэтому их и открыли раньше. Их выдает ионизационный след, оставляемый электронно-ионными парами вдоль своего пути. Регистрация нейтральных частиц осуществляется теми же методами, что и заряженных (счетчики + камеры), только с учетом того, что прежде они должны создать заряженные частицы ( γ-кванты выбивают электроны – фотоэффект).

Приборы, «улавливающие» частицы, делятся на две группы – счетчики и камеры. Счетчики фиксируют лишь факт прохождения частицы...

Весь материал - в документе.

Министерство образования, культуры и науки

Республики Калмыкия

МОУ «Троицкая средняя общеобразовательная школа имени Г.К.Жукова»

Методы наблюдения и регистрации

элементарных частиц

(урок физики, 11а кл.)

учитель

с.Троицкое, 2010г.

11 а класс, 22.04. 2010г.

Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц

Цель урока:

1. Ознакомление с методами обнаружения и исследования свойств элементарных частиц.

2. Формирование мировоззрения о природе элементарных частиц.

3. Развитие логических умений: сравнивать, выделять главное, приводить примеры.

Оборудование: -приборы - счетчики Гейгера, камера Вильсона,

- проектор, интерактивная доска,

- карточки-задания для проверки знаний.

- контрольные листы,

- учебник «Физика – 11», §98 (С.301-305),

- дополнительный материал по изучаемой теме.

Ход урока.

I. Организационный момент

– взаимное приветствие, проверка наличия у учащихся учебников, тетрадей, карточек и т.д.

II. Ознакомление с планом урока.

1. Проверка знаний о строении атомного ядра, ядерных превращениях.

2. Изучение методов регистрации частиц.

3. Систематизация полученных знаний и заполнение таблицы.

4. Сравнение приборов по их действию и применению.

III. Проверочная самостоятельная работа. (10 мин.)

На предыдущих уроках мы с вами ознакомились со строением атомного ядра, явлением радиоактивности. Научились записывать ядерные реакции, определять энергетический выход ядерных реакций.

Для повторения изученного материала предлагаю небольшую самостоятельную работу.

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1. В ядро какого элемента превращается ядро изотопа тория ²³⁴ ₉₀Th, если оно претерпевает три последовательных α-распада?

2. В ядро какого элемента превращается ядро изотопа урана ²³⁸ ₉₂U после одного α-распада и двух β-распадов?

3. В результате какого радиоактивного распада плутоний ²³⁹ ₉₄Ри превращается в уран ²³⁵ ₉₂U?

4. Написать реакцию β-распада свинца ²⁰⁹ ₈₂Pb.

5. Какой изотоп образуется из изотопа сурьмы ¹³³ ₅₁Sb после че­тырех β-распадов?

6. Какой изотоп образуется из лития ⁸ ₃Li после одного β-рас­пада и одного α-распада?

7. Выделяется или поглощается энергия при ядерной реакции

Масса атома азота 14,003074 а. е. м., атома кислорода 16,999133 а. е. м., атома гелия 4,002603 а. е. м., атома водорода 1,007825 а. е. м.

8. Выделяется или поглощается энергия при ядерной реакции

Масса атома алюминия 26,981539 а. е. м., атома кремния 29,973763 а. е. м.

9. Какая частица выделится при реакции

10. Определите неизвестные продукты реакций:

11. Определите, с какими атомными ядрами были осуществлены сле­дующие реакции:

12. Под действием каких частиц осуществлены следующие реакции:

Контрольный листок:

Ответы

Оценки: 10-12 заданий – «5»

7-9 заданий – «4»

5-6 заданий – «3»

Листы самоконтроля сдать.

IV. Изучение нового материала.

Мы знаем, что для изучения строения атома были использованы α-частицы. Радиоактивное излучение в магнитном поле разделяется на три потока: α,β,γ-лучи. При ядерных реакциях происходит изменение ядра. Следовательно ядро имеет сложную структуру. Размеры ядра очень малы – порядка 10^-15м. Каким же образом физики получают информацию о ядре атома и элементарных частицах?

Цель нашего урока – Ознакомление с методами обнаружения и исследования свойств элементарных частиц.

С открытия в конце XIX века первой элементарной частицы – электрона уже более ста лет физики придумывают все новые и новые приборы для изучения этих мельчайших единиц материи.

Проще всего регистрировать заряженные частицы, поэтому их и открыли раньше. Их выдает ионизационный след, оставляемый электронно-ионными парами вдоль своего пути. Регистрация нейтральных частиц осуществляется теми же методами, что и заряженных (счетчики + камеры), только с учетом того, что прежде они должны создать заряженные частицы ( γ-кванты выбивают электроны – фотоэффект).

Приборы, «улавливающие» частицы, делятся на две группы – счетчики и камеры.
Счетчики фиксируют лишь факт прохождения частицы:

Счетчик Гейгера Сцинтилляционный счетчик Полупроводниковый детектор

Камеры, или трековые детекторы, – это устройства для прослеживания траектории заряженной частицы со всеми вторичными продуктами.

Сегодня на уроке мы рассмотрим три прибора:

а) счетчик Гейгера; б) камера Вильсона; в) пузырьковая камера.

Работая по учебнику, вы должны ответить на вопрос какие существуют приборы, с помощью которых регистрируют частицы.

Задание 1. Сначала определим, на чем основан принцип действия приборов для регистрации элементарных частиц. Откройте в учебнике §98 и прочитайте первую часть.

Ответ: Система находится в неустойчивом состоянии. При небольшом возмущении начинается процесс перехода системы в более устойчивое состояние.

Изучение приборов проведем по плану в таблице (заполнение таблицы на интерактивной доске).

Задание 2. Составить рассказ о приборе по плану:

- назначение

- принцип действия

- схема (устройство)

- применение

Задание 3. Сравнить приборы по их действию:

Система находится в неустойчивом состоянии. При попадании элементарной частицы в прибор, начинается процесс перехода системы в более устойчивое состояние. Во всех приборах используется явление ионизации.

Задание 4. Сравнить приборы по их применению:

а) преимущества трековых приборов? – счетчик только регистрирует частицы, в трековых приборах можно распознать не только сами частицы, но и процессы, в которых они участвуют.

б) преимущества пузырьковой камеры? - в качестве рабочей среды в ней используется жидкость, которые обладают большей плотностью, чем газы, что многократно увеличивает вероятность появления в них событий, достойных изучения.

V. Заключительная часть урока.

Работа по составлению текста.

ответы

Завершение урока, выставление оценок.

VI. Домашнее задание § 98.

Составьте тексты из фраз.

А. Действие камеры Вильсона (пузырьковой камеры, счетчика Гейгера) основано на:

1) возникновении пара на ионах, обра­зующихся при движении быстрой заря­женной частицы в перегретой жидкости;

2) ударной ионизации атомов газа за­ряженной частицей при ее движении в промежутке между катодом и анодом;

3) конденсации пересыщенного пара на ионах, образующихся вдоль траекто­рии заряженной частицы.

Б. Она используется для регистрации:

1) преимущественно электронов и γ-квантов при сравнительно небольшом потоке частиц, причем фиксируется лишь сам факт прохождения частиц;

2)превращений частиц и вызываемых ими реакций, фиксируются даже очень быстрые длиннопробежные частицы, за­стревающие в устройстве благодаря боль­шой плотности рабочего вещества;

3) факта прохождения частицы, и оп­ределения ее энергии (по длине трека), скорости (по толщине трека) и заряда (в магнитном поле).

Ответы:

Камера Вильсона

1) 2,1. 2) 1,2. 3) 3,3. 4) 1,3.

Пузырьковая камера

1) 1,2. 2) 1,3. 3) 2,3. 4) 3,1,

Счетчик Гейгера

[1) 1,3. 2) 2,2. 3) 2,1. 4) 3,1.].