Конспект метапредметного урока по теме:"Биологическое действие радиоактивных излучений"
план-конспект урока по физике (11 класс) по теме

Конспект метапредметного урока по теме:

 «Биологическое действие радиоактивных излучений».

Цель: рассмотреть вопрос о последствиях катастроф на АЭС для жизни и здоровья человека и планеты в целом.

Образовательные задачи урока:

1. Продолжить формирование знаний о видах радиоактивных излучений и их свойствах;
2. Продолжить формирование правильного понимания механизма реакции деления тяжелых ядер;
3. Рассмотреть вопрос об экологических проблемах использования атомной энергии.

Развивающие задачи урока:

1. установить взаимосвязь теории и практики;
2. дальнейшее развитие умений и навыков анализировать информацию и делать выводы;
3. поддерживать интерес к данной теме и предмету при показе видеофрагментов .

Воспитательные задачи урока:

1. воспитание чувства коммуникабельности, доброжелательности и умения слушать друг друга.

Приобретаемые учащимися навыки: сравнивать, анализировать, обобщать и делать выводы, объяснять физические явления, решать задачи, развивать устную речь.

Технические и программные средства обучения: персональный компьютер, мультимедийный проектор, программа презентаций Microsoft Power Point, презентация «Биологическое действие радиоактивных излучений», видеофрагменты «Калининская атомная станция», «Фукусима - 1», «Зона отчуждения Припять»(выход в Интернет).

Ход урока:

1. Организационный момент.
2. Постановка вопроса.

Крылатые слова Френсиса Бэкона «Знание – сила» в настоящее время приобрели устрашающее значение. Наука свидетельствует, что через 50-100 лет на Земле иссякнут запасы нефти и газа, а еще через несколько столетий – запасы угля, чтобы решить эту проблему мы получаем и используем энергию атомного ядра. Но вот тут- то человечество столкнулось с глобальной проблемой: при нынешних темпах загрязнения наша планета в скором будущем станет непригодной для жизни. Так вот сегодня мы с вами и поговорим об отрицательном воздействии радиоактивных излучений на человека и окружающую среду. Давайте вспомним основные понятия по этой теме.

3. Всесторонняя проверка знаний учащихся.

Фронтальный опрос:

1. Что такое радиоактивность?
2. Природа и свойства α,β-частиц и γ-лучей.
3. Каково строение атома? Какие частицы входят в состав ядра?
4. Какие силы определяют устойчивость атомных ядер?
5. Дайте характеристику ядерных сил.
6. Какие процессы называют ядерными реакциями?
7. Механизм цепной ядерной реакции?
8. Что такое коэффициент размножения нейтронов?
9. Что такое критическая масса?

Мы знаем, что управляемая цепная ядерная реакция осуществляется на атомных электростанциях. Она состоит из двух частей: реактора, в котором выделяется энергия деления ядер урана -235, и парогенератора, который превращает эту тепловую энергию  в электрическую. Сердце АЭС – ядерный реактор.

Индивидуальный опрос:

1. Основные части реактора и их функции.

4. Тест.

Тест по теме: «Радиоактивность».

Вариант 1.

1.В результате радиоактивного распада изотоп урана     23892  U  превращается в изотоп тория   90234  Th. При этом испускается

1.нейтрон                2.протон                3.β-частица                4.α-частица

2.Ядро атома     калия 19 39 К    содержит

1.19 протонов,39 нейтронов                2.19 протонов, 20нейтронов                3.20протонов,19нейтронов        
4.39протонов,19нейтронов

3.α-частицы представляют собой поток

1.протонов                2.нейтронов                3.ядер гелия                4.быстрых электронов

4.От α-частиц  можно защититься

1.бумагой толщиной 0,1мм                2.алюминиевой пластиной толщиной несколько мм

3.свинцовая пластина толщиной 1см ослабит это излучение в 2 раза

5.Устойчивость атомного ядра обусловлена действием

1.гравитационных сил                2.ядерных сил                3.кулоновских        сил        4.магнитных сил

6.Какой из графиков зависимости числа не распавшихся ядер (N) от времени правильно отражает закон радиоактивного распада (см. рисунок)?

7.На рисунке изображены схемы четырех атомов. Черными точками обозначены электроны. Какая схема соответствует атому   5 13В бора?

8.Период полураспада ядер атомов радия-226 составляет 1620 лет. Это означает, что в образце, содержащем большое число атомов радия,

1. за 1620 лет атомный номер каждого атома радия уменьшится вдвое
2. одно ядро радия распадается каждые 1620 лет
3. половина изначально имевшихся ядер радия распадается за 1620 лет
4. все изначально имевшиеся ядра радия распадутся через 3240 лет

9.Какие частицы способны осуществить цепную ядерную реакцию?

1.нейтроны                2.протоны                3.электроны                4.ядра гелия

10.В результате серии радиоактивных распадов уран 92238Uпревращается в свинец 82206Pb   . Какое количество α- и β-распадов он испытывает при этом?

1.8 α и 6 β                 2.6 α и 8 β                 3.10 α и 5 β                 4.5 α и 10 β

Вариант 2.

1.В результате бомбардировки лития ядрами дейтерия образуется ядро бериллия и частица

1.Протон                2.нейтрон                3.электрон                4.α-частица

2.Ядро атома бора  511 В содержит

1. 5протонов, 11 нейтронов                2.5 протонов,6 нейтронов                3.11 протонов, 5 нейтронов

4.11 протонов,6 нейтронов

3.β-частицы представляют собой поток

1.протонов                2.нейтронов                3.ядер гелия                4.быстрых электронов

4.От β-частиц  можно защититься

1.бумагой толщиной 0,1мм                2.алюминиевой пластиной толщиной несколько мм

3.свинцовая пластина толщиной 1см ослабит это излучение в 2 раза

5.При попадании медленного нейтрона в ядро урана происходит деление ядра. Какие силы разгоняют осколки ядра?

1.гравитационные силы        2.магнитные силы                3.кулоновские        силы               4.ядерные силы

6.Дан график зависимости числа не распавшихся ядер эрбия  от времени. Каков период полураспада этого изотопа?

1.25 часов                2.50 часов                3.100 часов                4.200 часов        

7.На рисунке изображены схемы четырех атомов, соответствующие модели атома Резерфорда. Черными точками обозначены электроны. Атому  бериллия 46Ве   соответствует схема

8.Какое вещество может быть использовано в ядерном реакторе в качестве топлива?

1.графит                2.кадмий                3.бор                4.уран

9.Ядро полония 84214Ро превращается в ядро висмута 83210Вi  в результате радиоактивных распадов

1.1α и 1β                2.1α и 2β                3.2α и 1β                4.2α и 2β

10.Из 20 одинаковых радиоактивных ядер за 1 мин испытало радиоактивный распад 10 ядер. За следующую минуту испытают распад

1.5 ядер                2.10 ядер                3.от 0 до 5 ядер                4.от 0 до 10 ядер                        

5. Показ фрагмента «Калининская атомная станция». Сейчас разработаны разные виды ядерных реакторов: уран-графитовые, водо-водяные, на быстрых нейтронах и  т. д. Все они жгут одно и то же топливо - уран-235. Удомельская станция использует водо-водяные реакторы. Это большой бак с водой, в которую погружены ТВЭЛы и регулирующие стержни. ТВЭЛы – тепловыделяющие элементы, представляющие собой длинные стержни из таблеток урана, обогащенного изотопом 235. Вода в нем выполняет двойную функцию: она и замедлитель нейтронов и теплоноситель. В таком реакторе за 1 секунду  вырабатывается энергия, равная половине мощности Братской ГЭС.

Первая атомная станция была построена в СССР в Обнинске в1954г. Сейчас в России насчитывается 10 атомных станций, 3 строящихся и еще 6 в проекте.

Итак, человечество решило проблему энергии, получает ее благодаря цепной реакции деления ядер урана. Кроме того, уменьшилось потребление угля, нефти, газа, кислорода из атмосферы, не выбрасываются в атмосферу парниковые газы. Ядерная энергетика обеспечивает получение самой дешевой энергии. Но, возникли другие проблемы: как предотвратить заражение  окружающей среды радиоактивными осколками деления, как обеспечить защиту населения в момент аварийных ситуаций?

6. Показ фрагмента «Фукусима»

Сейчас все внимание приковано  к событиям в Японии на станции Фукусима. 11 марта в результате землетрясения были остановлены в аварийном режиме 3 энергоблока. В течение следующих нескольких дней произошли взрывы на 1,2,и 3 энергоблоках. Их причина – образование водорода в результате пароциркониевой реакции при высокой температуре. Нарушена целостность активной зоны и ТВЭЛов. Вышла из строя система охлаждения. Для охлаждения реактора началась операция по сбросу морской воды с военных вертолетов. В крышах 5 и 6 энергоблоков просверлены отверстия для предотвращения скопления водорода и взрыва. Из 20-километровой зоны эвакуированы люди. В радиусе 30 км запрещены воздушные перелеты. Ясно одно, на Фукусиме произошла радиационная авария – потеря управления источником радиационного излучения, вызванная землетрясением, которая привела к облучению людей и радиоактивному загрязнению окружающей среды.

7. Биологическое действие радиации.

Степень радиоактивных поражений зависит от дозы и времени, в течение которого человек подвергался облучению. 

Основные термины и единицы измерения: 

1. Период полураспада изотопа – время, за которое распадается в среднем половина первоначального числа радиоактивных ядер.
2. Радиационная активность образца – число радиоактивных распадов в секунду; единица измерения – беккерель (Бк).
3. Поглощенная доза– энергия излучения, поглощенная организмом, в пересчете на единицу массы; единица измерения – грэй (Гр).
4. Эквивалентная доза – поглощенная доза, умноженная на коэффициент, характеризующий способность данного вида излучения повреждать ткани организма; единица измерения - зиверт (Зв).

Эквивалентная доза 4-5 зиверт, полученная человеком за короткое время при полном облучении тела, может привести к смерти. Но такая же эквивалентная доза, полученная в течение всей жизни, не приводит к видимым изменениям.

 Естественный радиационный фон примерно 0,1 - 0,2мкЗв/ч. Значит, среднегодовая доза облучения человека не должна превышать 1-1,5мЗв в год. Сейчас уровень радиации в 20 километровой зоне от Фукусима превышает норму в 1600 раз. Без последствий для людей такое превышение радиации не пройдет.

Особенности действия радиации на живой организм:

1. Не ощутимо человеком;
2. Действие малых доз может суммироваться и накапливаться;
3. Действует на потомство, вызывая генетический эффект;
4. Разные органы имеют свою чувствительность к облучению.

Самой высокой радиопоражаемостью отличаются клетки костного мозга, лимфатические узлы, половые клетки. Очень восприимчив к радиации хрусталик. Его клетки погибая, становятся непрозрачными, что приводит к катаракте и полной слепоте. 

Существует два способа облучения:

1.внешнее, если радиоактивные вещества находятся вне организма и облучают его снаружи;

2.внутреннее облучение происходит при попадании веществ внутрь организма с воздухом, пищей, водой.

Биологическое действие радиации:

1.лучевая болезнь

2.рождение детей с патологиями (серьезными заболеваниями)

3.онкологические заболевания (лейкемия, рак щитовидной железы)

4.стерильность

5. ухудшение зрения

6.снижение иммунитета

7. сокращение продолжительности жизни.

7.Показ видео фрагмента «Зона отчуждения Припять».

26 апреля 1986 года ровно 25 лет назад произошла катастрофа на Чернобыльской атомной станции. Город Припять стал зоной отчуждения, покинутой людьми. Так, наверно, должна выглядеть Земля после ядерной войны вдали от эпицентра, где не было ударной волны, электромагнитного импульса, светового излучения. Только радиация. Это территория оккупированная радиацией, оставленная человеком, зона отчуждения.

В 1903 году П.Кюри с беспокойством говорил в своей нобелевской речи: «Можно думать, что в преступных руках радий станет очень опасным, и здесь уместно задать вопрос, заинтересовано ли человечество в дальнейшем раскрытии секретов природы, достаточно ли оно созрело для того, чтобы с пользой применить полученные знания, не могут ли они повлиять отрицательно на будущее человечества?». Хотелось бы надеяться, что из этих трагических событий сделают правильные выводы.