Атомное и термоядерное оружие. Биологическое действие излучения. План урока.
план-конспект урока по физике (11 класс)

Тема урока: Атомное и термоядерное оружие. Биологическое действие излучения.

Цели урока:

- учебные:

- обеспечить усвоение принципа действия и атомного и термоядерного оружия. Обеспечить знание поражающих факторов и мер защиты. Обеспечить усвоение знаний биологического действия радиоактивного излучения и факторов, усиливающих это действие на человека.

- развивающие цели урока:

- развивать эмоциональные качества и чувства кадет, создавая на уроке эмоциональные ситуации, воздействующие на чувства (сопереживание, участие, вопрос о выборе средств и способов достижения целей).

- продолжить формирование навыков устной монологической речи: умение четко и грамотно излагать свои мысли, умение освещать изучаемый материал всесторонне, применяя знания, которые имеются у кадет из других наук.

- развивать учебно-информационные умения: осуществлять библиографический поиск, работать с книгой.

- воспитательные цели:

- обеспечивать нравственное воспитание кадет, содействовать военно-патриотическому воспитанию.

- воспитывать интерес к обучению.

- воспитывать уважение к противоположному мнению, умение вести дискуссию, умение терпеливо выслушивать товарищей, аргументировать свои взгляды.

Тип урока: Урок обобщения материала.

Вид урока: Ролевая игра.

Методы обучения:

Словесные методы:

а) рассказ учителя, диалогический метод обучения, сообщения.

б) работа с учебником и книгой - работа с дополнительным материалом, отбор материала и составление сообщений.

Наглядные методы:

Метод демонстраций – показ кинофильма и слайдов.

Материальное обеспечение урока:

1. Учебник Касьянова В.А.   Физика – 11.  

2. Ю.В. Сивинцев  «Радиация и человек». Изд. «Знание» Москва 1987 г.

3. Л.И. Пономарев  «Советская Россия », 1984г.

4. Радиация.  Дозы, эффекты, риск. Пер. с англ. М.:Мир, 1988г.

I. Этап организации начала урока.

Подготовка кадет к работе на уроке:

- прием доклада заместителя командира группы.

- оценка приветствия группы кадет.

- проверка наличия кадет на уроке.

II. Этап подготовки к активному усвоению знаний

на основном этапе урока:

Учитель говорит: - Ребята, сегодня мы находимся в студии I канала на передаче программы «Времена» и я, ее ведущий,  журналист…

Тема нашего разговора – ядерное и термоядерное оружие и биологическое действие излучений на человека. Попробуем решить проблему – а современно ли сегодня ядерное оружие?

Какова опасность радиации и радиационного заражения, и каковы последствия этого? Насколько велика опасность, и как с этим можно справиться?

На сегодняшней конференции мы рассмотрим вопросы, связанные с современным оружием и его действием. Особый интерес обратим на биологическое действие радиации.

Современный мир не мыслим без атомного противостояния.

Существуют страны – обладательницы атомного оружия. В течение всех послевоенных десятилетий гонка вооружений происходила по простой схеме «вызов - ответ».

К середине 80-х гг. СССР и США имели соответственно 10 и 14.8 тыс. ядерных зарядов на стратегических носителях. Такой гигантский уровень накопленных наступательных вооружений был уже угрозой для существования всего человечества, а договоры по ПРО, ОСВ – 1, ОСВ – 2 лишь фиксировали уровни вооружений и ограничивали их качественные характеристики определенными пределами.

Сочетание слов «атомная бомба» впервые появилось в научно-фантастическом романе Герберта Уэллса «Освобожденный мир» в 1913г. Любопытно, что в этом же романе Уэллс предсказал открытие искусственный радиоактивности в 1933 году и пуск первой атомной электростанции в 1953 году и в обоих случаях ошибся всего на год. Постепенно к этим словам привыкли.

"Мир рвался в опытах Кюри Атомной, лопнувшей бомбой на электронные струи…" напишет Андрей Белый в 1921 г.

В 1939 г. ведущие физики были собраны в "Урановое общество", 1200 т уранового (половина мирового запаса) конфискованы Германией у Бельгии и  единственный в мире завод по производству тяжелой воды в Норвегии находился под особой охраной частей СС.

Раньше других реальную возможность сделать атомную бомбу осознали в Англии, и там же (Ферми, Пайерлс, Перрен и Чедвик) в 1939-1940 годах были сделаны первые оценки ее критической массы.

Именно эти работы в значительной степени повлияли на решение правительства США от 6 декабря 1941 г. начать работы по созданию атомной бомбы. 16 июля 1945 г. в 5 час. 30 мин. утра была взорвана первая из них. К концу года их было уже около двухсот.

Как же устроена атомная бомба?

Спросим об этом у профессора N…

III. Этап активного усвоения знаний.

Речь профессора N:

стр. 296-297, учебник Касьянова В.А.

Ведущая:

- Существует ли еще какой-нибудь вид ядерного оружия?

Профессор N:

- Да, есть еще водородная бомба, основное выделение энергии в которой происходит при реакции термоядерного синтеза.

Ведущая:

- А в чем состоит реакция термоядерного синтеза? Спросим об этом у профессора М.

Речь профессора М:

стр. 378-379, учебник Касьянова В.А.

Ведущая:

- Расскажите поподробнее, как же устроена водородная бомба.

Речь профессора К:

В современных ядерных бомбах, кроме энергии деления, используют энергию синтеза ядер дейтерия и трития по схеме:

21Н + 31Н → 42Н +10n + 17,6 МэВ

Идею такой "водородной бомбы" еще в феврале 1942 г. обсуждали Ферми и Теллер, а в 1952 г. она была уже взорвана.

В водородной бомбе обычная плутониевая бомба служит запалом; при ее взрыве температура достигает 100 млн. градусов – в семь раз больше, чем в центре Солнца. При такой температуре два ядра водорода уже могут преодолеть кулоновский барьер отталкивания и слиться в ядро гелия, выделив при этом огромную энергию: при "горении" смеси дейтерия и трития освобождается энергия в три раза больше, чем при "сгорании" урана 235 равной массы.

В реальных конструкциях водородного (или термоядерного) оружия вместо смеси дейтерия и трития используют дейтерид лития -6  6LiД. Тритий в такой бомбе готовится в момент взрыва атомной бомбы, в потоке нейтронов деления, в результате ядерной реакции:

10n + 63Li → 42He + 31H

Критической массы для термоядерной бомбы не существует, а самая большая из взорванных до сих пор – в 5 тыс. раз мощнее бомбы, сброшенной на Хиросиму.

Всего в арсеналах разных стран накоплено сейчас более 40 тыс. водородных бомб, каждая из которых примерно в 10 – 15 раз мощнее первой атомной бомбы.

Шесть стран владеют технологией изготовления ядерного оружия и, по оценкам, еще восемь близки к его производству. Одним словом, сделать атомную бомбу сейчас – не проблема, значительно труднее понять, как жить на земле, если на каждого обитателя планеты уже сейчас накоплено по 5 т ядерной взрывчатки.

Ведущая:

- Посмотрим сюжет – испытание реальной водородной бомбы, снятый по заказу правительства СССР в 1952 году. Укажите в тетради поражающие факторы атомного взрыва.

После фильма ведущая обращается к слушателям:

- Каковы, на ваш взгляд, основные поражающие факторы при ядерном взрыве?

В этот момент достаточно простого перечисления факторов поражения.

Учитель: Где и когда впервые атомная бомба была взорвана именно в военных целях?

Показывются и комментируются слайды по сюжету "Хиросима и Нагасаки".

Учитель: Итак, каковы основные поражающие факторы?

Ученики перечисляют факторы, увиденные в сюжете фильма и рассказанные в сюжете "Хиросима и Нагасаки".

Учитель: Остановимся более подробно на поражающих факторах:

- Ударная волна – Что это такое, с чем связано ее действие?

Спросим у генерала М…

- о световом (тепловом) действии атомного взрыва расскажет военный инженер полковник N.

- Один из поражающих факторов – проникающая радиация. Об этом расскажет генерал N:

Учитель, обращаясь к ученикам:

Давайте по поводу прослушанного сделаем выводы.

- Какие поражающие факторы имеются у атомного и ядерного оружия?

- Какие из них несут физические разрушения?

- Какие из них наиболее опасны, на ваш взгляд, и почему?

-В чем состоит наибольшая опасность от радиоактивного заражения?

-Что такое наведенная радиоактивность и в чем ее опасность?

- Что такое радиоактивный след и в чем его опасность?

Учитель:

- В чем же состоит эта страшная опасность – радиация? Когда с ней человечество столкнулось впервые?

Познакомимся с величинами, характеризующими воздействие ионизирующего излучения на организмы. Откроем стр. 384  учебника Касьянова.

-Что такое доза поглощенного излучения? В каких единицах она измеряется?

- Что такое эквивалентная доза? В каких единицах она измеряется?

-Каковы опасные и безопасные дозы?

- Обратимся к врачам. Что вы можете сказать о радиации?

Речь врача № 1:

Первые же месяцы работы с ионизирующими облучениями привели к радиационным поражениям. Уже в 1895 г. помощник Рентгена Вильям Груббе получил радиационный ожог рук (эритему).К 1987 г. в литературе было описано 23 случая кожных поражений. В 1989 г. был открыт радий, проникающие γ – излучение которого оказалось способным сильно воздействовать на человеческий организм. Известно, что этот факт был случайно обнаружен Анри Беккерелем: после того как пробирка с радием несколько часов пролежала в его жилетном кармане.

На его коже появилось красное пятно, перешедшее в долго незаживающую язву.

По мере увеличения сроков наблюдения за персоналом с лучевыми ожогами, которые рассматривались первыми исследователями рентгеновских лучей как незначительные явления, были выявлены серьезные отдаленные последствия облучения. У людей происходило перерождение мелких кровеносных сосудов, зарастание их соединительной тканью, ухудшение кровоснабжения и, как следствие, хронических изъявлений и раковых опухолей.

Возникновение:

К сожалению, для большинства пионеров радиологии эти выводы были запоздалыми. Дальнейшие наблюдения обнаружили, что даже прекращение работы с излучением не останавливает развития процесса перерождения тканей, который завершается через 6 – 30 лет образованием злокачественной опухоли и смертью ранее переоблученного человека. К 1907 г. было зарегистрировано 7 случаев смерти в результате переоблучения, к 1908 г. – 31, к 1911 – 54. В 1936 г. в Гамбурге был открыт памятник рентгенологам и радиологам всех наций, отдавшим свою жизнь в борьбе с болезнями. На памятнике значились имена 110 человек. Без преувеличения можно сказать, что весь отряд первых медиков, применявших рентгеновские  и γ – лучи, погиб в результате развития злокачественных новообразований после переоблучения.

Врач № 2: Рассказывает о лучевой болезни, ее симптомах и последствиях.

Врач № 3: В отличие от описанного выше облучения под внутренним понимают такой процесс, при котором источники излучения находятся внутри человеческого организма, попадая туда при вдыхании, заглатывании, а также через повреждения кожного покрова.

Это отличие обусловливает ряд особенностей, которые делают внутреннее облучение во много раз более опасным, чем внешнее, при одних и тех же количествах радионуклидов.

Один из наиболее впечатляющих примеров тяжелых последствий внутреннего переоблучения ионизирующими излучениями – трагедия австрийских горняков, погибших еще в XVI в. От таинственной "горной болезни" на копях по добыче свинцовых руд в Иохимштале (ныне Яхимов в ЧССР) и Шнееберге. Высокая смертность шахтеров от специфической легочной болезни длительное время привлекало внимание медиков. В 1879 г. было установлено, что заболевание это – рак, причем оказалось, что почти половина общей смертности рудокопов вызвана этим заболеванием.

Другой случай внутреннего переобучения, известный под названием "катастрофа в Нью-Джерси", связан с производством светящихся циферблатов (1919 – 1924 г.г.). Свойство сернистого цинка давать яркую вспышку при торможении и останове в нем α-частицы (сцинтилляции) было применено для получения постоянно светящихся составов из смеси ZnS и Ra  или Th. Эти краски с концентрациями радиоактивного вещества от 5 до 300 мкг на 1 г ZnS в 20-х г.г. получили широкое распространение в приборостроении при изготовлении светящихся циферблатов.

Работницы при нанесении тонких штрихов часто заостряли кончики кисточек губами, заглатывая при этом ничтожно малые количества радия, который, постепенно накапливался в организме, вызывал глубокое малокровие, злокачественные опухоли и преждевременную смерть.

Ведущая: Существует ли возможность не получать облучения вообще? Обратимся к геофизикам. Обсуждаются вопросы:

- космические лучи;

- существование урана в земле в больших количествах;

- выделение радона из земли. Меры защиты от радона;

- уголь, угольная пыль, шлак, зола и использование их для строительства дорог, домов, в качестве удобрения;

- накапливание радионуклидов растениями, поедание их животными и, как конец пищевой цепочки, - человек.

Ягель – северные олени – человек (накапливается стронций).

Травы – кенгуру – человек.

IV. Этап обобщения и систематизации знаний.

Учитель: При виде атомного зарева ученые не только испытали гордость за мощь человеческого разума, но сразу же почувствовали и свое бессилие воспрепятствовать преступным применениям открытых ими сил. Осознание этого бессилия стало источником многих личных трагедий. "Страшно подумать, - писал Фредерик Содди в 1949 году, - в какие неподготовленные руки наука столь преждевременно вложила силы, немногим более четырех лет назад казавшиеся недоступными…". А мягкий, кроткий и доброжелательный Отто Ганн после Хиросимы и Нагасаки был близок к самоубийству. Не все ученые восприняли новую ситуацию столь трагично. "Быть может, жизнь станет теперь менее счастливой, но она не прекратится. У нас нет  пока такой силы, которая могла бы уничтожить нашу планету", - писал Ферми после испытания водородной бомбы. Эйнштейн соглашался с ним: "Открытие деления урана угрожает цивилизации и людям не более чем изобретение спички. Дальнейшее развитие человечества зависит от его моральных устоев, а не от уровня технических достижений".

Как это не парадоксально, но именно после изобретения атомной бомбы Европа вот уже шестьдесят лет не знает войн – такое за всю ее историю случилось только однажды. С 1945 года на Земле прошло свыше ста больших и малых войн, но не одна из них не коснулась территории ядерных держав.

Учитель задает вопросы ребятам, направленные на рефлексию:

- Насколько вам был полезен сегодняшний урок?

- Что нового и необходимого вы узнали?

- Пригодятся ли знания, полученные на уроке, в вашей дальнейшей жизни?

- Считаете ли вы, что тема урока актуальна или говорить об этом незачем, все это не играет особой роли в жизни современного человека.

- Как бы вы оценили уровень проведения самого урока, его нестандартную форму?

- Кого бы вы выделили сегодня как наиболее интересного собеседника?

- Что еще хотели бы узнать по сегодняшней теме?

V. Этап подведения итогов урока.

Учитель оценивает работу кадет и ставит отметки.

VI. Информация о задании на самоподготовку.

Касьянов В.А. Физика – 11 кл. §§ 88,89.