Методический электронный образовательный центр Министерства образования Оренбургской области и Оренбургского государственного университета
Методический электронный образовательный центр Министерства образования Оренбургской области и Оренбургского государственного университета
Название предмета - физика Класс - 9 УМК (название учебника, автор, год издания) - Физика. 9 кл.: учебник/ А.В. Перышкин, Е.М. Гутник. - М.: Дрофа, 2014. Уровень обучения (базовый, углубленный, профильный) - базовый Тема урока - Биологическое действие радиации. Закон радиоактивного распада. Общее количество часов, отведенное на изучение темы - 1 Место урока в системе уроков по теме - 64/11 Цель урока – познакомить учащихся с последними научными данными о радиации, и ее воздействии на биологические объекты. Задачи урока – Сформировать у учащихся знания о радиоактивности. Оценить положительные и отрицательные проявления этого открытия в современном обществе, расширить кругозор учащихся. Сформировать мировоззренческие идеи, связанные с использованием радиоактивности, Развивать устную речь обучающихся через организацию диалогического общения на уроке, формировать умение выражать свои мысли в грамматически правильной форме. Формировать положительную мотивацию к учебе и повышение интереса к знаниям. Планируемые результаты - Объяснять физический смысл радиоактивности. Техническое обеспечение урока - компьютер, мультимедийный проектор, периодическая таблица химических элементов Д. И. Менделеева. Дополнительное методическое и дидактическое обеспечение урока (возможны ссылки на интернет-ресурсы) – презентация к уроку с диска «Физика 9 класс» от VIDEOUROKI.NET https://videouroki.net/look/diski/fizika9/index.html Содержание урока 1. Организационный этап Взаимное приветствие учителя и обучающихся; проверка отсутствующих по журналу. 2. Актуализация субъектного опыта обучающихся Повторить основные понятия по теме «Открытие радиоактивности»: радиоактивность; состав радиоактивного излучения; α-излучение; β-излучение; γ-излучение. Назвать имена ученых, которые имеют отношение к теме урока (и почему?). 3. Изучение новых знаний и способов деятельности (работа со слайдами презентации) В 1896 году французский физик Антуан Анри Беккерель обнаружил, что соли урана самопроизвольно испускают лучи. Открытое им явление было названо радиоактивностью. Напомним, что радиоактивность — это явление самопроизвольного превращения неустойчивого изотопа одного химического элемента в изотоп другого элемента, сопровождающееся испусканием частиц, обладающих большой проникающей способностью. Резерфордом и другими исследователями было экспериментально доказано, что радиоактивное излучение можно разделить на три вида: альфа-, бета- и гама-излучения. Такие названия излучения получили по первым буквам греческого алфавита. Как мы с вами уже знаем, радиоактивные излучения вызывают ионизацию атомов и молекул вещества, поэтому их часто называют ионизирующими излучениями. В настоящее время известно, что радиоактивные излучения при определенных условиях могут представлять опасность для здоровья живых организмов. Механизм биологического действия радиоактивных излучений сложен. Его основу составляют процессы ионизации и возбуждения атомов и молекул в живых тканях, происходящие при поглощении ими ионизирующих излучений. Степень и характер отрицательного воздействия радиации зависят от нескольких факторов, в частности, от того, какая энергия передана потоком ионизирующих частиц данному телу и какова масса этого тела. Чем больше энергии получает человек от действующего на него потока частиц и чем меньше при этом масса человека (т. е. чем большая энергия приходится на каждую единицу массы), тем к более серьезным нарушениям в его организме это приведет. Поглощенной дозой излучения называют величину, равную отношению энергии ионизирующего излучения, поглощенной облучаемым веществом, к массе этого вещества. В СИ единицей поглощенной дозы излучения является грэй. 1 грей равен поглощенной дозе излучения, при которой облучаемому веществу массой 1 кг передается энергия ионизирующего излучения 1 Дж. Внесистемная единица поглощенной дозы излучения — радиан. Для измерения поглощенной дозы используются специальные приборы — дозИметры. Наибольшее распространение имеют дозИметры, в которых датчиками являются ионизационные камеры. В некоторых дозиметрах в качестве датчиков используют счетчики частиц, фотопленку или сцинтилляторы. Известно, что чем больше поглощенная доза излучения, тем больший вред (при прочих равных условиях) может нанести организму это излучение. Но для достоверной оценки тяжести последствий, к которым может привести действие ионизирующих излучений, необходимо учитывать также, что при одинаковой поглощенной дозе разные виды излучений вызывают разные по величине биологические эффекты. Биологические эффекты, вызываемые любыми ионизирующими излучениями, принято оценивать по сравнению с эффектом от рентгеновского или от гама-излучения. Например, при одной и той же поглощенной дозе биологический эффект от действия альфа-излучения будет в 20 раз больше, чем от гама-излучения, от действия быстрых нейтронов эффект может быть в 10 раз больше, чем от гама-излучения, от действия бета-излучения — такой же, как от гама-излучения. В связи с этим принято говорить, что коэффициент качества альфа-излучения равен 20, вышеупомянутых быстрых нейтронов — 10, при том, что коэффициент качества гамма-излучения (так же, как рентгеновского и бета-излучения) считается равным единице. Таким образом, коэффициент качества показывает, во сколько раз радиационная опасность от воздействия на живой организм данного вида излучения больше, чем от воздействия гама-излучения (при одинаковых поглощенных дозах). В связи с тем, что при одной и той же поглощенной дозе разные излучения вызывают различные биологические эффекты, для оценки этих эффектов была введена величина, называемая эквивалентной дозой излучения. Эквивалентная доза излучения — это величина, определяющая воздействие излучения на организм, и равная произведение поглощенной дозы на коэффициент качества. Эквивалентная доза может измеряться в тех же единицах, что и поглощенная, однако для ее измерения существуют и специальные единицы. В Международной системе единиц единицей эквивалентной дозы служит зИверт. Применяются также дольные единицы, такие как миллизиверт, микрозиверт и др. Внесистемной единицей измерения служит БЭР (биологический эквивалент рентгена). При оценке воздействий ионизирующих излучений на живой организм учитывают и то, что одни части тела (органы, ткани) более чувствительны, чем другие. Например, при одинаковой эквивалентной дозе возникновение рака в легких более вероятно, чем в щитовидной железе. Другими словами, каждый орган и ткань имеют определенный коэффициент радиационного риска (для легких, например, он равен 0,12, а для щитовидной железы — 0,03). Предельно допустимой дозой облучения считается такая поглощенная доза, которая по порядку величины совпадает с естественным радиоактивным фоном, существующим на Земле и обусловленным в основном космическим излучением и радиоактивностью земли. С этой точки зрения, предельно допустимая доза для человека в диапазоне рентгеновского, бета- и гама-излучений составляет около 10 Гр в год. Для тепловых нейтронов эта доза в 5 раз ниже, а для быстрых нейтронов, протонов и альфа-частиц в 10 раз ниже. Международной комиссией по радиационной защите для людей, постоянно работающих с источниками радиоактивных излучений, установлена предельно допустимая доза не более одной тысячной грея в неделю, т.е. около 0,05 Гр в год. Доза свыше 3 — 6 Грей, полученная за короткое время, для человека смертельна. Поглощенная и эквивалентная дозы зависят и от времени облучения (т. е. от времени взаимодействия излучения со средой). При прочих равных условиях эти дозы тем больше, чем больше время облучения, т. е. дозы накапливаются со временем. При оценке степени опасности, которую радиоактивные изотопы представляют для живых существ, важно учитывать и то, что число радиоактивных (т. е. еще не распавшихся) атомов в веществе уменьшается с течением времени. При этом пропорционально уменьшается число радиоактивных распадов в единицу времени и излучаемая энергия. Энергия, как мы уже знаем, является одним из факторов, определяющих степень отрицательного воздействия излучения на человека. Поэтому так важно найти количественную зависимость (т. е. формулу), по которой можно было бы рассчитать, сколько радиоактивных атомов остается в веществе к любому заданному моменту времени. Для вывода этой зависимости необходимо знать, что скорость уменьшения количества радиоактивных ядер у разных веществ различна и зависит от физической величины, называемой периодом полураспада. Период полураспада — это промежуток времени, в течении которого распадается половина первоначального количества ядер. Выведем зависимость числа радиоактивных атомов от времени и периода полураспада. Время будем отсчитывать от момента начала наблюдения, когда число радиоактивных атомов в источнике излучения было равно ЭН НУЛЕВОЕ. Тогда через промежуток времени, равный периоду полураспада, число не распавшихся ядер уменьшится вдвое. Спустя еще такой же промежуток времени, число нераспавшихся ядер еще раз уменьшится вдвое, а, по сравнению с первоначальным количеством — вчетверо раз. По истечении времени ТЭ равным ЭН МАЛЕНЬКОЕ УМНОЖЕННОЕ НА ТЭ БОЛЬШОЕ радиоактивных ядер останется: ЭН РАВНО ЭН НУЛЕВОЕ ДЕЛЕННОЕ НА ДВА В СТЕПЕНИ ЭН МАЛЕНЬКОЕ. получим формулу, которая является аналитическим выражением закона радиоактивного распада, установленного Фредериком Содди: Зная закон радиоактивного распада, можно определить число распавшихся ядер за любой промежуток времени. Из закона радиоактивного распада следует, что чем больше период полураспада элемента, тем дольше он «живет» и излучает, представляя опасность для живых организмов. В этом со всей наглядностью убеждают представленные на рисунке графики зависимости числа оставшихся ядер от времени, построенные для изотопов йода и селена. Для количественной характеристики числа распадов в единицу времени вводится физическая величина, называемая активностью радиоактивного элемента. В системе СИ единицей активности является беккерель — это активность радиоактивного препарата, в котором происходит распад одного ядра за одну секунду. Внесистемная единица активности — кюри. Возникающие в результате радиоактивного распада ядра могут быть, в свою очередь, радиоактивными. Это приводит к возникновению цепочки или ряда радиоактивных превращений, заканчивающихся стабильным изотопом. Совокупность ядер, образующих такую цепочку, называется радиоактивным семейством. Известны три радиоактивных семейства: семейство урана-238, семейство тория и семейство актиния. Все семейства заканчиваются стабильными изотопами свинца. 4. Закрепление материала Что такое доза излучения? Чему равен естественный фон радиации? Чему равна предельно допустимая за год доза излучения для лиц, работающих с радиоактивными препаратами? Что поражается радиоактивными излучениями в первую очередь? Где мы получаем радиоактивные излучения? 5. Обобщение и систематизация Различные виды излучения имеют различную проникающую способность и по-разному воздействуют на человека. Лист бумаги толщиной 0,1мм полностью поглощает α-лучи. А от β-лучей защитит лист алюминия толщиной 5 мм. Труднее всего защититься от γ-лучей, так как даже сантиметровый слой свинца в состоянии только в два раза уменьшить интенсивность этих электромагнитных волн. Существуют следующие способы защиты от радиации: 1) удаление от источника излучения; 2) использование преграды из поглощающих излучение материалов. Физическое воздействие рентгеновского радиоактивного излучения заключается в ионизации атомов вещества. Образовавшиеся при этом свободные электроны и положительные ионы принимают участие в сложной цепи реакций, в результате которых образуются новые молекулы, в том числе и свободные радикалы. Эти свободные радикалы через цепочку реакций, еще до конца не изученных, могут вызвать химическую модификацию важных в биологическом отношении молекул, необходимых для нормального функционирования клетки. Биохимические изменения могут произойти как через несколько секунд, так и через десятилетия после облучения и явиться причиной немедленной гибели клеток или таких изменений в них, которые могут привести к раку. Лучевая болезнь может развиться как от увеличения внешнего, так и от увеличения внутреннего облучения. На стадии развития эмбриона облучение не убивает зародыша, но является причиной рождения уродов. Причем доза облучения, безопасная для организма матери, способна вызвать у эмбриона поражение мозга. Сегодня допустимой и безопасной считается доза поглощенного излучения до 5 мЗв в год. А допустимым разовым облучением считается доза аварийного облучения 100 мЗв. Разовое облучение 750 мЗв вызывает лучевую болезнь. А разовое облучение 4,5 Зв вызывает тяжелую степень лучевой болезни, при которой погибает 50 % облученных. 6. Домашнее задание §61
Автор(ы):
Скачать: Физика 9кл - Конспект.docxАвтор(ы):
Скачать: Физика 9кл - 64. Влияние радиоактивных излучений на живые организмы.pptxАвтор(ы):
Скачать: Физика 9кл - 64. Дозиметрия. Период полураспада. Закон радиоактивного распада.pptx
