Урок  Ядерные силы, ядерные реакции. Энергия связи. Дефект масс

Цель: познакомить учащихся с понятием ядерной реакции, дефекта масс, энергией связи.

Ход урока

1. 0рганизационный момент

2. Проверка домашнего задания. Повторение

-Что происходит с ядром радиоактивного элемента при α-распаде?

-Приведите пример реакции α-распада.

-Как читается правило смещения для α-распада?

-Что происходит в ядре атома, претерпевшего β-распад? Какие частицы при этом излучаются? Что происходит с зарядом ядра и почему?

-Сформулируйте правило смещения для β-распада.

-Изменится ли массовое число ядра при β-распаде? Почему?

-Каким видом излучения часто сопровождается α- и β-распад?

3. Изучение нового материала                                                           

Гипотеза о том, что атомные ядра состоят из протонов и  нейтронов, подтверждалась многими экспериментами. Это свидетельствует о справедливости протонно-нейтронной модели строения ядра.

Но почему ядра не распадаются на отдельные нуклоны под действием сил электростатического отталкивания между положительно заряженными протонами?                                     

Ядерные силы примерно в 100 раз превосходят электромагнитные. Это самые мощные силы из всех, которыми располагает природа. Поэтому взаимодействия ядерных частиц часто называют  сильными взаимодействиями.

Силы притяжения, связывающие протоны и нейтроны в ядре, называются ядерными силами.

 Свойства ядерных сил:

       - являются только силами притяжения;

-   во много раз больше кулоновских сил;
- не зависят от наличия заряда;

-   короткодействующие: заметны на r~ 2,2 10^{-15 м;}

-   взаимодействуют с ограниченным числом нуклонов;

-   не являются центральными.

Важную роль во всей ядерной физике играет понятие энергии связи ядра. Энергия связи позволяет объяснить устойчивость ядер, выяснить, какие процессы ведут к выделению ядерной энергии.

Под энергией связи ядра понимают ту энергию, которая необхо­дима для полного расщепления ядра на отдельные частицы.

На основании закона сохранения энергии можно также утверждать, что энергия связи равна той энергии, которая выделяется при образовании ядра из отдельных частиц.

Энергия связи атомных ядер очень велика. Например, образова­ние 4 г гелия сопровождается выделением такой же энергии, что и сгорания 1,5-2 вагонов каменного угля.

Наиболее простой путь нахождения этой энергии основан на применении закона о взаимосвязи массы и энергии:

Е = тс²          (формула Эйнштейна)

Масса покоя ядра М_я всегда меньше суммы масс покоя слагаю­щих его протонов и нейтронов:

М_я < Z m_p +m_n

т. е. существует дефект масс:  ∆m=Zm_p+Nm_n-M_я.

Энергия связи ядра:

E_св =∆mс²=( Zm_p+Nm_n-M_я)с² .

Ядерными реакциями называют изменения атомных ядер при взаимодействии их с элементарными частицами или друг с другом. Первая ядерная реакция на быстрых протонах была осуществлена в 1932г.  Удалось  расщепить литий на две α-частицы:   ⁷₃Li+¹₁Н→⁴₂Не+⁴₂Не

4. Закрепление материала

  -     Какие силы действуют между нуклонами в атомном ядре?

  -    Проявлением какого вида фундаментальных взаимодействий являются эти силы?

  -      Какими свойствами обладают ядерные силы притяжения

-           Что называют энергией связи атомного ядра?

-           Что называют дефектом массы?

-           Напишите формулу дефекта массы.

-           Что называют ядерными реакциями?

5.Итоги урока.

6.Решение задач.

Задача 1. Вычислите дефект массы ядра кислорода .

Задача 2. Найти энергию связи ядра изотопа лития

7.Домашнее задание: Прочитать и выучить §64- 65.

Закончите предложение:

1.Сегодня я узнал(а)…….

2.Было интересно……..

3.Я понял(а), что……

4.Я приобрел……

5.Теперь я могу…….

6.Я научился объяснять…….

7.Меня удивило……

8.На этом уроке мне понравилось……..