Конспект урока «Ядерный реактор. Принцип действия, устройство и назначение» по физике для 11 класса
11 класс
Физика
Тема «Ядерный реактор. Принцип действия, устройство и
назначение»
Цели урока:
Обучающая:
-
Усвоение новых знаний учащимися,
-
Создание условий для нового материала,
-
Доведение до учащихся принципа действия ядерного реактора.
Развивающая:
-
Развитие коммуникативных свойств речи
-
Развитие умений анализировать, сравнивать, строить аналогии
-
Обобщать и систематизировать, определять и объяснять понятия
-
Классифицировать и устанавливать причинно-следственные связи
Воспитывающая:
-
Формирование убеждений
-
Воспитание определенных качеств личности
-
Воспитание правильного отношения к общечеловеческим ценностям.
Тип урока: Изучение и первичное запоминание новых знаний и способов деятельности
Форма организации урока: урок-беседа
Дидактическое обеспечение урока: демонстрационная модель ядерного реактора, тестирующее оборудование Activ studio, электронный учебник «Открытая физика. Часть 2», таблица химических элементов Д. И. Менделеева.
ХОД УРОКА
-
Организационный этап. Приветствие учащихся, работа с журналом, объявление темы, выявление вместе с учащимися целей и задач урока (2 мин).
-
Актуализация. Проверка и углубление знаний, полученных на прошлых уроках, проходит в игровой форме. Принцип игры: на доске ученики пишут реакцию распада радиоактивного элемента, выходя по очереди к доске (3 α-распада и 2 β-распада изотопа урона ) каждый ученик дописывает только одно звено распада. Участие в игре принимают пять учеников.
В это время остальные учащиеся отвечают устно на вопросы:
-
Что такое радиоактивность?
-
Из чего состоит атом?
-
Что такое ядерная реакция?
-
Что такое изотоп?
-
Какие виды излучений вы знаете? Что они собой представляют?
За правильные ответы ученики набирают баллы. (6 мин)
-
Формирование новых понятий и способов действия.
На предыдущем этапе мы вспомнили основные явления, понятия и определения, которые будут нам необходимы для изучения нового материала. Явление радиоактивного распада используется для получения ядерной энергии. Сегодня речь пойдет о способах преобразования ядерной энергии с помощью ядерного реактора в другие виды энергии, используемые нами в повседневной жизни. Для работы на уроке у вас имеются поурочные планшеты с кратким планом изучения нового материала, в которых вы можете работать и делать попутные записи.
Вспомним для начала теорию цепной ядерной реакции. Что это такое? На данный момент на планете наиболее распространенным радиоактивным элементом является уран-238. Продукты деления ядра урана нестабильны, так как в них содержится значительное избыточное число нейтронов. Ядра-осколки испытывают серию последовательных β-распадов, в результате которых число протонов в ядре увеличивается, а число нейтронов уменьшается до тех пор, пока не образуется стабильное ядро.
Схема развития цепной реакции деления ядер урана представлена на рисунке (демонстрация слайда).
Изотопом урана-238, или продуктом его распада, является уран-235. При делении ядра урана-235, которое вызвано столкновением с нейтроном, освобождается 2 или 3 нейтрона. При благоприятных условиях эти нейтроны могут попасть в другие ядра появятся уже от 4 до 9 нейтронов, способных вызвать новые распады ядер урана и т. д. Явление лавинообразного роста числа деления ядер называется цепной реакцией деления ядер.
Для повышения эффективности ядерной реакции целесообразнее использование в качестве ядерного горючего уран-235 (в составе природного урана-238 содержится 0,7% урана-235, в ядерном горючем до 5%), необходимо замедлить нейтроны, образовавшиеся в результате деления, для создания повышенной вероятности их взаимодействия с ураном-235. Природный уран-238 не обязательно делится (1 из 5). Замедление производится с помощью замедлителя, в качестве которого используется вода, тяжелая вода (), графит.
Для характеристики протекания ядерной реакции вводят величину, показывающую отношение качества нейтронов одного поколения к их количеству в предыдущем поколении – коэффициент размножения k.
Если k=1, то число нейтронов постоянно. Реакция протекает стационарно и равномерно.
Если k>1, то число нейтронов лавинообразно растет, и происходит ядерный взрыв.
Если k
Устройство. В которым осуществляется управляемая ядерная реакции, называется ядерным реактором.
Вместе учащимися определяем, какие необходимые составные части должен иметь ядерный реактор на медленных нейтронах.
-
Само место, где происходит ядерная реакция – активная зона.
-
Замедлитель нейтронов
-
Регуляторы реакции – стержни, изготовленные из кадмия или бора, котрые хорошо поглощают нейтроны.
-
Теплоноситель для отвода высвободившейся энергии (водяной пар, тяжелая вода, жидкий натрий)
-
Защитные оболочки из стали и бетона
-
Система управления.
На доске демонстрируется работающая модель ядерного реактора. С учениками проанализировать его работу (объяснение у доски).
Историческая справка: первый ядерный реактор был построен в 1942 году в США под руководством Э. Ферми. В нашей стране первый реактор был построен в 1946 году под руководством И. В. Курчатова, первая атомная электростанция была построена в Обнинске в 1954 г. На сегодняшний день на долю США, Франции и Японии приходится 49 процентов всех АЭС мира и 57 ядерная энергетика в США (103 АЭС), Франции (59), Японии (54), России (31) и Великобритании (23). В первую пятерку государств. Которые минимум половину своих потребностей в электроэнергии удовлетворяют за счет АЭС, ныне входят Литва (80 процентов), Франция (76),
Словакия (57), Бельгия (55) и Швеция (51). (20 мин).
-
Применение знаний. Формирование умений и навыков.
Решение задачи у доски.
-
Какое количество энергии выделяется в атомных реакторах ледокола, если в сутки расходуется 62 г изотопа урана-235? Вследствие деления одного ядра атома урана выделяется 200МэВ энергии.
Пока один из учеников оформляет задачу, остальные участвует в тестировании.
Контрольное интерактивное тестирование (5 вопросов по изученному материалу). Оценить качества усвоения нового материала.
-
При каком значении k работает ядерный реактор?
-
k
-
k>1
-
k=1
-
k=0
-
Основными элементами ядерного реактора являются:
-
Ядерное топливо
-
Замедлитель нейтронов
-
Теплоноситель для вывода энергии
-
Устройство для регулирования скорости реакции
-
Турбина
-
Для чего нужны регулирования стержни в реакторе?
-
Для охлаждения реактора
-
Для нагревания теплоносителя
-
Для контроля количества нейтронов
-
Для замедления нейтронов
-
В качестве замедлителей быстрых нейтронов в ядерных реакторах применяются
-
Графит
-
Тяжелая вода
-
Бериллий
-
Графит, тяжелая вода, бериллий
-
На основе какого процесса работает ядерный реактор?
-
Горение бензина
-
Движение теплоносителя
-
Управляемая ядерная реакция
-
Неуправляемая ядерная реакция
(8 мин)
-
Этап информации о домашнем задании: §8.9-8.10 упр. 8.10.самостоятельно изучить принцип действия реактора на быстрых нейтронах. (1 мин).
-
Подведение итогов, выставление оценок (2 мин).
-
Рефлексия: теперь нам осталось рассмотреть последний вопрос – назначения ядерного реактора. Думаю, каждый из нас хоть раз задавался вопросом о степени необходимости и безопасности использования ядерной энергии. Предлагается провести социологический опрос. Прошу всех, включая наших уважаемых гостей, проголосовать «за» и «против» по вопросу использования ядерной энергии. Учащихся прошу подтвердить доводами свое мнение по данному вопросу, упомянуть об использовании атомной энергии в мирных целях и затронуть проблемы. Демонстрация слайдов с картинками (4 мин).
Здесь представлен конспект к уроку на тему «Ядерный реактор. Принцип действия, устройство и назначение», который Вы можете бесплатно скачать на нашем сайте. Предмет конспекта: Физика (11 класс). Также здесь Вы можете найти дополнительные учебные материалы и презентации по данной теме, используя которые, Вы сможете еще больше заинтересовать аудиторию и преподнести еще больше полезной информации.