ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГИЯ: « ЗА» И « ПРОТИВ» Урок-конференция. 9-й класс. Базовый курс
методическая разработка по физике (11 класс) по теме

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа  № 23 г.Новотроицка

Оренбургской области»

ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГИЯ: « ЗА»     И « ПРОТИВ»

Урок-конференция. 9-й класс. Базовый курс

Учитель физики

Сипкова Л.В.

МОУ «СОШ №23»

гНовотроицк

Чудеса науки современной далеко превосходят чудеса древней мифологии.

Р.Эмерсон

Цели урока

Образовательная: закрепить понятия, связанные с радиоактивностью, использованием ядерной энергии, оценить положительные и отрицательные стороны использования ядерной энергии в современном обществе, расширить кругозор учащихся, способствовать вы развитию их интереса к изучению физики.

Воспитательная: сформировать мировоззренческие идеи, связанные с угрозой миру и человечеству при использовании ядерной энергии; воспитать чувство ответственности за все, происходящее в мире; воспитать умение работать в группе, выслушивать оппонента, уважать точку зрения своих товарищей.

Развивающая: развивать умения выделять главное, работать с дополнительной научно-популярной литературой, отстаивать свою точку зрения, приводить нужные аргументы, коротко, четко и быстро излагать свои мысли, а также развивать эмоции и интеллект.

Оборудование: плакаты «Ядерный реактор», «Деление ядер урана», магнитофон, большой старый календарь (формат A3) с переворачивающимися страницами (на каждой странице наклеены иллюстрации к уроку - фото Беккереля, супругов Кюри, Э.Ферми, ядерный взрыв, первая атомная бомба, жертвы произвел Чернобыля, Чернобыльская АЭС. Переворачивая эти страницы по ходу урока, словно листаешь вехи человеческой истории).

ХОД УРОКА.

Для подготовки к конференции учащиеся заранее объединялись в группы по проблемам, которые их наиболее заинтересовали. На доске, закрытой шторками, укреплен лист ватмана с надписью:

«Ядерная энергия: "за" и "против"», крупное изображение знака радиоактивной опасности и стрелки-указатели: Чернобыль, Припять. Учащиеся рассаживаются по группам. На столе у учителя табличка «Председатель экспертного совета» и таблички-«домики» с цитатами:

«Поскольку усиливаются опасения относительно потепления климата на земном шаре, то представители атомной промышленности высказывают мнение, что ядерные реакторы - единственное средство удовлетворения потребностей в электроэнергии без увеличения выброса в атмосферу диоксида углерода».

   Д.Кид, МАГАТЭ

«С позиций экологической безопасности страны радиационное загрязнение -одна из самых главных угроз. Возможно, мы преувеличиваем эту угрозу, но один только Чернобыль полностью оправдывает нашу тревогу».

А. Яблоков, член-корр. РАН

Учитель. Уважаемые коллеги! Сегодня наша конференция посвящена одной из животрепещущих проблем нашего времени, завершающего тысячелетие атомного XX века, - века величайших открытий и величайших трагедий. Одна из них произошла в ночь с 25 на 26 апреля 1986 г. Чернобыль - это боль, которая не стихнет еще долгие годы. Сегодня мы собрались здесь, чтобы обсудить проблемы, связанные с использованием ядерной энергии, взвесить все «за» и «против». У нас на конференции присутствуют три группы ученых: «Физики- ядерщики» (они хорошо владеют всеми вопросами, касающимися условий протекания ядерных реакций), группа «За» - из желающих доказать, что с помощью атомной энергии можно решить многие проблемы, и группа «Против», их оппонентов, желающих доказать, что радиационное загряз нение - одна из самых главных экологических угроз.

Все началось с того, что в феврале 1896 г. было открыто явление радиоактивности (открывает лист календаря с фото Беккереля). Я предлагаю вам вспомнить имя ученого и опыты, проведенные им.

Учащиеся. Это Антуан Анри Беккерель. Случай подарил ученому несколько пасмурных дней, которые уберегли приготовленные для исследования фосфоресцирующие соли урана от воздействия солнечных лучей. Последующие опыты убедили ученого, что соли урана испускают невидимое проникающее излучение.

Учитель. Что же такое радиоактивность?

Учащиеся. Радиоактивность представляет собой самопроизвольное превращение одних ядер в другие, сопровождаемое испусканием различных частиц.

Учитель. Разработал .теорию радиоактивного распада Фредерик Содди вместе с Эрнестом Резерфордом. Можно сказать, что сбылась мечта алхимиков: стало возможным превращение одного элемента в другой.

(Открывает лист календаря, на котором записаны правила смещения:

а-распад:  А ZХ→ А-4 Z-2 Y + 4 2Не

β-распад:       А ΖХ→ А Z+1Y +° -1е.

Один из учащихся цитирует строки из стихотворения В.В.Маяковского «Разговор с фининспектором о поэзии»:

Поэзия - та же добыча радия.

В грамм добыча, в год труды.

Изводишь единого слова ради

Тысячи тонн словесной руды.

Учитель перелистывает календарь далее, открывая портреты супругов Кюри. Учащиеся дают краткую справку об открытии радия.)

Учитель. А теперь пришла пора рассмотреть аргументы «за» и «против» ядерной энергии. 

Прав ли был Прометеи, давший людям огонь?

Мир рванулся вперед, мир сорвался с пружин,

Из прекрасного лебедя вырос дракон,

Из запретной бутылки выпущен джинн.

(Начинается дискуссия, учащиеся приводят наиболее значимые, с их точки зрения, аргументы.)

    Группа «За». Ядерное оружие, ядерные технологии, ядерная медицина, ядерная энергетика... (Учитель открывает листы календаря с фотографиями первого советского ядерного боеприпаса, атомной бомба серии «501» с зарядом РДС-1, взрывом РДС на полигоне в Семипалатенске  29 сентября 1949 г.)

Группа «Против». ...Устрашающие последствия ядерного взрыва.

...Губительное действие радиоактивности на человека и окружающую среду. (Учащиеся вспоминают о последствиях взрыва в Хиросиме, Нагасаки. Звучит магнитофонная запись песни «Атланты»:

Во тьме заплачут вдовы,

Повымрут поля,

И встанет «гриб лиловый»,

И кончится земля...

Учитель включает магнитофон [или  видеозапись.] с записью описания ядерного взрыва:

«Будто из недр Земли появился свет, свет не этого мира, а многих Солнц, сведенных воедино. Это был такой восход, какого не видел мир. Громадное зеленое сверхсолнце поднялось за доли секунды на высоту более двух с половиной тысяч метров. Оно поднималось все выше и выше, пока не достигло облаков, освещая Землю и небо ослепительно ярким светом. Этот громадный огненный шар, диаметром почти полтора километра, поднимался, меняя цвет от пурпурного до оранжевого, увеличиваясь, пришла в действие природная сила, освобожденная от пут, которыми была связана миллиарды лет». У.Лоуренс

Учитель (переворачивает еще один лист календаря, на фото - ядерный «гриб»).

Маленькая группа ошеломленных наблюдателей смотрела на невиданное действо, развертывающееся в десяти километрах от них. Один стоял с протянутой рукой ладонью кверху. На ладони лежали мелкие обрывки бумаги. Подхваченные ударной волной, бумажки слетели с руки человека и упали на расстоянии около метра от него. Человек произвел вычисления совершенной при этом работы. Прошу и вас сделать это. (Один из учащихся записывает условие задачи на доске.)

Дано:                                    СИ:              Решение

p=105 Па                                                А=  р Δv;

 l=1 м                                                      Δv=2пr2l

r=10 км                                104 м                А=   р  2пr2l    А=105Па* 2*3,14*3,14 10 8 1 м= 6*1013Дж

А=?

Учащийся. Эта работа соответствует энергии взрыва.

Учитель (переворачивает лист календаря, появляется портрет Э.Ферми). Этого человека звали Энрико Ферми. Взрыв был первым в истории человечества взрывом атомной бомбы. «Во многия мудрости многия печали. И кто умножает познания, тот умножает скорбь», -так говорили древние. А согласны ли вы с этим изречением?

Учащиеся. ...Человечество изобрело ядерное оружие, это привело к трагедии в японских городах Хиросиме и Нагасаки в августе 1945 г.

...Испытания на Семипалатинском полигоне привели к резкому ухудшению экологической обстановки. Выявлен высокий процент заболеваний раком на Алтае, рождение «желтых» детей.

...Создание ядерного оружия в СССР было вынужденной необходимостью после взрыва бомбы в Японии. В одной из бесед с И.В.Курчатовым Сталин заметил:

«Если бы мы опоздали на один-полтора года с атомной бомбой, то, наверное, "попробовали" бы ее на себе».Создание  оружия (и в США, и в СССР) являлось результатом невиданного взлета человеческой мысли, поэтому необходимо было создавать новые направления в науке, такие как нейтронная физика, физика сверхвысоких плотностей энергий, физика быстропротекающих процессов, промышленная радиохимия и многие другие.

...Известно, что в ряде случаев без ядерных взрывных технологий не обойтись. До 1988 г. проводились «мирные»  ядерные взрывы.

Их было 115: 39 из них выполнены с целью глубиной сейсмозондирования земной  земной коры для поиска полезных ископаемых, 25 - для интенсификации нефтяных и газовых    месторождений, 22 - для создания подземных емкостей для хранения газа и конденсата, 5 - для гашения аварийных газовых фонтанов, 4 — для создания искусственных каналов и водохранилищ, 2 - для дробления руды в карьерных месторождениях, 2'- для создания подземных емкостей; 1 - для предотвращения горных ударов и газовых выбросов в подземных угольных выработках, 13 -для исследования процессов самозахоронения радиоактивных веществ.

...И все-таки мы считаем, что радиоактивные продукты при использовании ядерных взрывных технологий могут попасть в среду обитания человека, тогда последствия будут необратимы. А сколько скорби принесла трагедия Чернобыля?

(Учитель листает календарь. На фото - уродливый ребенок, мать которого во время беременности находилась в зоне Чернобыльской АЭС.)

...Взрыв 4-го энергоблока Чернобыльской АЭС произошел 26 апреля 1986 г. в 01 ч 23 мин 40 с и вызвал прежде всего механическое разрушение множества топливных кассет и взрывной выброс значительного количества диспергированного ядерного топлива, содержащего более 100 различных радионуклидов и трансурановых элементов.

Учитель.

В мимолетном провале

Только раз увидать удалось,

Как выходит из мглы

На песок отдаленного берега

Без единой шерстинки,

Словно начисто выбритый,  

                                     лось.

Из березовой рощи,

Из пустого приречного сада ли,

Осторожно прощелкал

И тут же умолк соловей.

И на влажную землю

Тяжелые яблоки падали,

И без крика вороны слетали

   С тяжелых ветвей.

В.И.Кочетков

Почему лось был «без единой шерстинки?»

Группа «Против». Это одно из поражающих действий радиоактивных излучений на живые организмы. По оси перемещения взрывного облака уже через несколько дней после взрыва стала появляться 5-километоовая полоса умирающего леса. На площади 38 км погибла все растительность, все мелкие млекопитающие. С  осадками в виде сухих отложений вдоль «чернобыльского следа» произошло заражение водоемов и почвы. Главную опасность представляли сухие частицы ядерного топлива на поверхности земли, т.к. они могли легко подниматься  ветром и попадать в легкие. . Даже в 1990 г. у диких млекопитающих (лосей, кабанов и др.), обитающих в зоне отчуждения, экологи обнаруживали в легких от 9000 до 26 000 таких частиц на 1 кг ткани легкого.

В конце 1989 г. в печати появились сообщения об изменениях в живых организмах на генетическом уровне, которые произошли в результате облучения во время и после чернобыльской аварии. Йодной профилактике в зоне заражения были подвергнуты 1 млн 694 тыс. детей. По официальным данным, на весну 1992 г. число погибших вследствие чернобыльской аварии составило 80 тыс. человек, а число заболевших до сих пор неизвестно.

Катастрофа в Чернобыле обнажила дилемму, перед которой оказалось человечество в условиях глобального экологического кризиса: либо оно сделает все возможное для сохранения биосферы, либо безвременно исчезнет.

Группа «За». Но ведь у АЭС есть преимущества:

- ядерные реакторы потребляют не кислород, а органическое топливо;

- не загрязняют окружающую среду золой;

- при нормальном режиме эксплуатации биосфера надежно защищена от радиоактивного воздействия.

Группа «Против». Захоронение радиоактивных отходов и демонтаж отслуживших срок реакторов нужно организовывать;

всегда существует аварийная опасность радиоактивного загрязнения. Между крупнейшими авариями в Тримейл-Айлен-де (США) и в Чернобыле прошло всего 7 лет.

Група «За»  Нужно еще сказать об использовании явления в медицине;

-методы диагностики и терапии показали свою высокую эффективность. При облучении раковых клеток γ-  лучами они прекращают свое деление. И если раковое заболевание находится на начальной стадии, то лечение является успешным;

- малые количества радиоактивных изотопов используются с целью диагностики, Например, при рентгеноскопии желудка используется радиоактивный барий;

успешно применяются радиоактивные изотопы при исследовании йодного обмена щитовидной железы. 

Учитель. Наши дебаты можно было бы продолжать и дальше. Вы, уважаемые коллеги, привели много убедительных аргументов «за» и «против» ядерной энергии. Теперь пришла пора сделать выводы: что же ядерная энергия приносит людям - зло или благо?

Учащиеся. ...Что касается медицины, то методы, показавшие высокую эффективность, должны развиваться.

...Будущее ядерной энергетики проблематично. Наверное, надо искать более безопасные способы производства электроэнергии.

...Ядерное оружие, скорее всего, будет существовать как фактор устрашения, но его влияние на ход событий в мире должно ослабевать.

...Наверное, будут и новые открытия в области использования ядерной энергии.

...Но самое главное, что ученые и политики должны осознавать ответственность, которую они несут перед обществом.

...Надо разумно использовать все научные открытия: не во вред человеку и окружающей среде, а на их благо.

Учитель. Благодарю всех за участие в обсуждении проблем использования ядерной энергии. Я рада, что вы сделали правильные выводы, взвесив всё «за» и «против». И пусть напоминанием и предостережением будет песня «Пока не поздно» на слова Н.Добронравова (звучит магнитофонная запись):Пока не поздно, пока не поздно:

Пока планета ещё жива,

Пока о солнце мечтают весны,

На жизнь предъявим свои права,

Пока не поздно, пока не поздно:

Земля как сердце у нас в груди,

Здесь наше небо и наши гнезда...

 Еще не поздно ее спасти,

Еще не поздно, еще не поздно.

Припев. Рядом, рядом - радость и беда,

              Надо, надо твердый дать

                                                ответ:

              Солнечному миру - да, да, да!

             Ядерному взрыву –

                                      нет, нет, нет!

Использованная литература

Боровский Е. Электрическая энергия: проблемы экологии. - Физика, № 22/96.

Дягилев Ф.М. Из истории физики и ее творцов. - М.: Просвещение, 1986.

Ковтун В.П. Занимательный мир физики. - С.-Пб.: Дельта, 1997.

Колдобский А.Б. Ионизирующие излучения. - Физика, № 12, 13, 15/97; Чернобыль: 11 лет спустя. - Физика, №22/97;

Советский атомный проект. История создания атомной бомбы. - Физика, № 28, 31/98; Ядерные взрывные технологии. Когда с ними лучше, чем без них. - Физика, № 33/98.

Матвеев А.В., Рудик А.П. Почти все о ядерном реакторе. - М.: Атомэргоиздат, 1990.

Мополов К., Тютюник В. Биография атома. - М.: Мир, 1984.

Тихомирова С.А. Дидактический материал по физике. - М.: Просвещение, 1996.

Ядерные взрывы в СССР./УПод ред. В.Н.Михайлова. - М.,1994, вып. 4.