Разработка урока-конференции «Деление ядер урана. Атомная энергетика» в 9 классе

Автор: Прокудина Марина Викторовна

Организация: АНОО «Ломоносовский лицей»

Населенный пункт: Московская область, г. Ногинск

В статье представлена разработка урока-конференции по теме «Деление ядер урана. Атомная энергетика» в 9 классе. Представлен конспект урока с презентацией, в которой дается иллюстративный материал, сопровождающий объяснение учителя и выступления учеников. В приложении даны примеры тем, которые предварительно раздаются для подготовки докладчикам.

Конспект урока по теме «Деление ядер урана. Атомная энергетика» в 9 классе

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: конференция.

Цель урока: сформировать представление об управляемой цепной реакции деления ядер урана, рассмотреть принцип работы атомной электростанции (АЭС).

Задачи урока:

Обучающие: изучение механизма деления ядер урана и способов управления цепной ядерной реакцией, знакомство с устройством реактора и работой АЭС, обсуждение вопросов использования атомной энергетики.

Развивающие:

• интеллектуальные (анализ и усвоение новых сведений);
• информационные (поиск, структурирование материала по теме доклада);
• организационные (самоконтроль, планирование доклада);
• специальных (подготовка выступления, оформление реферата, иллюстрации).

Воспитательные: развитие коммуникативных компетенций (выступление перед аудиторией, умение слушать одноклассников и обсуждать в коллективе).

Структура урока:

1. Организационный этап (1 мин.)

2. Постановка цели и задач урока. Мотивация (3 мин.)

3. Актуализация знаний (5 мин.)

4. Первичное усвоение новых знаний (15 мин.)

5. Первичная проверка понимания (10 мин.)

6. Первичное закрепление (7 мин.)

7. Домашнее задание (1 мин.)

8. Рефлексия, итоги (3 мин.)

Методы обучения: словесные, наглядные, индуктивные, учебные дискуссии.

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, видеопрезентация, рефераты учащихся, бланки рефлексии.

В Приложении (дополнительные материалы к статье) размещены слайды презентации, таблица с темами для оценки докладов учащихся (выдаются темы на предыдущем уроке или ранее), бланк рефлексии.

План урока:

1. Организационный этап (1 мин.)

Приветствие учащихся, проверка готовности к уроку.

2. Постановка цели и задач урока. Мотивация (3 мин.)

Слайд 1. Прочитать эпиграф к уроку: «Главное значение технического использования атомных процессов — это то, что в руки человечества дан новый могущественный источник энергии…» - из письма академика Петра Леонидовича Капицы в 1945 г.

Слайд 2. Актуальность этой темы связана с перспективами ядерной энергетики:

• Колоссальный запас энергии в ядрах атомов;
• Ежегодный рост энергопотребления и ограниченность ископаемых энергоресурсов (нефть, газ, уголь);
• Ограничение выбросов углекислого газа;
• Возможность повторного использования ядерного топлива.

На уроке нам предстоит познакомиться со способом извлечения энергии из атома - узнать, что происходит в реакторе Атомной электростанции (АЭС) и обсудить вопросы использования атомной энергетики.

Слайд 3. Итак, главная цель урока – сформировать представление об управляемой цепной реакции деления ядер, рассмотреть принцип работы атомной электростанции (АЭС).

Задачи: изучение механизма деления ядер урана, рассмотреть способы управления ядерной реакцией, знакомство с устройством реактора и работой АЭС, обсуждение вопросов использования атомной энергетики.

3. Актуализация знаний (5 мин.)

Фронтальный опрос (вопросы к классу).

Слайд 4. По щелчку мыши появляются вопросы:

- Из каких частиц состоит ядро атома? (протонов и нейтронов)

- Как взаимодействуют друг с другом протоны в ядре? (силы Кулона, отталкиваются)

- Какие силы удерживают нуклоны в ядре? (ядерные)

- Что такое энергия связи? (минимальная энергия, необходимая для расщепления ядра на свободные нуклоны или энергия, выделяющаяся при образовании ядра из свободных нуклонов)

4. Первичное усвоение новых знаний (15 мин.)

Слайд 5. Возможность практического использования ядерной энергии появилась благодаря работе немецких ученых О. Ганна и Ф. Штрассмана, о которых нам расскажут ребята.

Выступают первые докладчики с краткой биографической информацией об ученых. В конце подводят итог: в 1939 г. был открыт процесс деления ядер урана при их бомбардировке нейтронами (см. слайд).

Вопросы для обсуждения классу:

- Как вы думаете, а в других странах проводились исследования в этом направлении? (да, работали советские физики, американские физики и др.)

Если предварительно были выбраны доклады, то заслушиваются еще дополнительные сведения о физиках-ядерщиках.

Слайд 6. Цепная реакция деления ядер урана-235

Рассмотрим подробнее, как происходит деление ядер, и как она становится цепной ядерной реакцией. Вопросы классу:

- Что будет с ядром урана, если в него попадет нейтрон? (форма ядра изменится, ядро станет больше, стабильность нарушится)

- Оказывается, что ядро урана после попадания нейтрона становится нестабильным, а затем оно делится на два осколка с испусканием 2-х или 3-х нейтронов. А вылетевшие нейтроны могут попасть в ядра других ядер урана? (могут)

- Так получается, что стремительно увеличивается количество нейтронов, которые приводят к последующему делению других ядер урана и соответственно высвобождению энергии. Если не контролировать реакцию, то это может привести к взрыву. А может произойти так, что реакция прекратится? (может, если все ядра поделятся)

Слайд 7. Способы управления реакцией

- Как можно управлять реакцией? (варианты: контролировать число нейтронов, ядер, остановить/тормозить нейтроны)

- Итак, перечислим, что влияет на развитие реакции: масса ядерного топлива (существует критическая масса — наименьшая масса, при которой возможно протекание цепной реакции), замедлитель нейтронов (графит, тяжелая вода), отражающая оболочка (бериллий).

Слайд 8. Схема атомного реактора

Все перечисленные факторы учтены в конструкции атомного реактора, посмотрите на схему: 1 - Управляющий стержень (поглотитель нейтронов), 2 - Радиационная защита, 3 – Теплоизоляция, 4 – Замедлитель, 5 - Ядерное топливо, 6 – Теплоноситель.

5. Первичная проверка понимания (10 мин.)

Слайд 9. Обсудим теперь, что происходит с энергией атома.

- Каким видом энергии обладает любое вещество? (внутренней энергией)

- Что происходит с энергии при разделении ядра? (высвобождение, превращение из одного вида в другой)

- Деление тяжелых ядер – реакция, при которой часть внутренней энергии ядра превращается в кинетическую энергию осколков и частиц. А при торможении осколков в среде, что происходит с их механической энергией? (превращается во внутреннюю энергию среды)

• По каким признакам можно судить о передаче энергии? (по изменению температуры, у теплоносителя она повышается).

Слайд 10. Доклад о цикле работы атомной электростанции, на слайде - схема работы АЭС по превращению ядерной энергии в электрическую энергию. Для обсуждения:

- Как вы думаете насколько эффективно использовать такую станцию?

- Сколько нужно топлива, чтобы лампа (100 Вт) светила 24 ч в сутки целый год?

Слайд 11. Обсуждение различных источников энергии и/или доклад по теме «Насколько выгодно применять ядерное топливо?». На слайде приводится сравнение различных типов электростанций (массы топлива или их времени работы) с массой ядерного топлива.

6. Первичное закрепление (7 мин.)

Слайд 12. Давайте обсудим преимущества и недостатки атомной энергетики.

Заслушиваются и обсуждаются краткие сообщения учащихся: экологичность, экономичность топлива, риски и опасности использования ядерной энергии, проектирующиеся и действующие станции.

Подведем итоги, к преимуществам использования атомной энергии можно отнести следующие факты: небольшая масса топлива, экологичность по сравнению с выбросами тепловых станций, высокий КПД. Недостатки заключаются в том, что возникает проблема ядерных отходов, происходит содействие распространению ядерного оружия, очень продолжительные, масштабные и сложно устранимые последствия аварий.

7. Домашнее задание (1 мин.)

п. 63, 64 – прочитать, ответить на вопросы, запомнить основные понятия и термины.

8. Рефлексия, итоги (3 мин.)

Слайд 13. Итак, мы с вами на уроке оценили преимущества и недостатки атомной энергетики, а также изучили механизм деления ядер урана и условия протекания цепной ядерной реакции, рассмотрели устройство и принцип действия ядерного реактора. На бланках рефлексии отметьте, что вам понравилось и запомнилось на уроке.

В конце урока: всем благодарность за внимание и оценка учащихся за доклады и активное участие в изучении и обсуждении темы урока.

 

Источники информации:

1. Перышкин, И. М. Физика: 9-й класс: базовый уровень: / И. М. Перышкин, Е. М. Гутник, А. И. Иванов, М. А.Петрова — 3-е изд., стер. — Москва: Просвещение, 2023. — 253 с
2. Сайт Росэнергоатома

https://www.rosenergoatom.ru/stations_projects/atomnye-elektrostantsii-rossii/

3. Научно-образовательный портал «Большая российская энциклопедия» https://bigenc.ru/

4. Открытые интернет-ресурсы (ссылки к рисункам в презентации).

 

Приложение к статье «Разработка урока-конференции «Деление ядер урана. Атомная энергетика» в 9 классе» Прокудиной М.В.

Лист 1

Таблица докладов учащихся для урока-конференции

№	Тема	Ученик	Время доклада	Оценка
1	Историческая справка об открытии энергии атома
2	Где и кем велись разработки по открытию энергии атома?
3	Библиографическая справка об ученых-ядерщиках
4	Цикл работы АЭС
5	Насколько выгодно применять ядерное топливо?
6	Значение атомных электростанций для экономики
7	Риски эксплуатирования АЭС
8	Грандиозные проекты применения атомной энергетики
9	Современное положение АЭС в России и в мире
10	Ядерное топливо и плавательные судна

 

Лист 2

Банк рефлексии

Обратная связь:

• Оцените как материал был представлен по 5-ти бальной шкале:

от 1 – очень сложно до 5 - все понятно.

__________________________________________________________

• Планируете ли принять участие в качестве докладчика в следующий раз?

___________________________________________________________

• Что больше всего понравилось?

___________________________________________________________

___________________________________________________________

___________________________________________________________