Nataliya Glavatska: 9 клас

Урок 41 Електромагнітне поле й електромагнітні хвилі

Мета уроку: сформувати знання про електромагнітне поле, електромагнітні хвилі.

Очікувані результати: учні повинні давати означення електромагнітного поля, називати дві його складові (дві форми виявлення), давати означення електромагнітної хвилі, вказувати її джерела, називати основні характеристики хвилі.

Тип уроку: комбінований.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Чи можливе поширення коливань (збуджень) у середовищі, що не містить речовини?

Чи існує в самій речовині інший механізм поширення енергії?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Електромагнітне поле

Існують два види матерії – речовина і поле (електричне, магнітне).

Проблемне питання

• Чи пов’язані між собою електричне та магнітне поля?

Висновок Майкла Фарадея: Магнітне поле, яке змінюється, створює електричне поле.

Гіпотеза Джеймса Максвелла: Змінне електричне поле створює магнітне поле.

Відповідно до цієї гіпотези електричні та магнітні поля завжди існують разом.

Електромагнітне поле – вид матерії, за допомогою якого здійснюється взаємодія між зарядженими тілами і частинками та намагніченими тілами.

2. Електромагнітна хвиля

Проблемне питання

• Як виникає та поширюється в просторі електромагнітне поле?

Електромагнітна хвиля – це поширення в просторі змінного електромагнітного поля.

(Змінний струм – це струм, сила якого періодично змінюється: з часом значення сили струму то збільшується, то зменшується; змінюється й напрямок струму.)

За теорією Максвелла: джерелом електромагнітної хвилі може бути будь-яка заряджена частинка, що рухається з прискоренням (тобто частинка, яка весь час змінює швидкість свого руху або за значенням, або за напрямком, або одночасно і за значенням, і за напрямком).

3. Характеристика електромагнітної хвилі

Електромагнітна хвиля, як і механічна, характеризується частотою (ν), довжиною (λ) і швидкістю поширення (v).

Формула хвилі:

Для поширення електромагнітних хвиль не потрібне середовище. Найкраще й найшвидше електромагнітні хвилі поширюються у вакуумі.

Припущення Джеймса Максвелла: світло є різновидом електромагнітних хвиль.

У вакуумі – і тільки в ньому – всі електромагнітні хвилі поширюються з однаковою швидкістю (c).

Під час переходу з одного середовища в інше швидкість поширення електромагнітної хвилі змінюється, змінюється і довжина хвилі, а от частота залишається незмінною.

Через 15 років після створення теорія електромагнітного поля Максвелла була підтверджена експериментально: Генріх Герц (1857–1894) продемонстрував випромінювання і приймання електромагнітних хвиль.

Він установив, що електромагнітні хвилі:

- відбиваються від провідних предметів (кут відбивання дорівнює куту падіння);

- заломлюються на межі з діелектриком;

- частково поглинаються речовиною і частково розсіюються нею.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Що змінюється: довжина хвилі чи частота під час переходу електромагнітної хвилі з одного середовища в інше?

Змінюється довжина хвилі і швидкість, частота залишається сталою.

2. Обчисліть довжину електромагнітної хвилі у вакуумі, якщо частота коливань у ній 4×10¹¹ Гц.

*Дано:*	*Розв’язання* *Відповідь:* .

3. Яка частота електромагнітної хвилі, що поширюється у воді, якщо у цьому середовищі вона має довжину 5×10^-4 м і швидкість 2,5×10⁸ м/с.

*Дано:*	*Розв’язання* *Відповідь:* .

4. Обчисліть довжину електромагнітної хвилі з частотою 7×10¹⁴ Гц у склі, якщо швидкість електромагнітної хвилі у цьому середовищі 2,1×10⁸ м/с.

*Дано:*	*Розв’язання* *Відповідь:* .

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. У чому полягає гіпотеза Дж. Максвелла?

2. Дайте означення електромагнітного поля, назвіть його складові.

3. Як утворюється електромагнітна хвиля? Які об’єкти можуть її випромінювати?

4. Які фізичні величини характеризують електромагнітну хвилю?

5. Які властивості електромагнітних хвиль було встановлено в ході дослідів Г. Герца?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 19, Вправа № 19 (2, 3)

Урок 48 Радіоактивність. Радіоактивні випромінювання

Мета уроку: сформувати знання про явище радіоактивності, склад радіоактивного випромінювання.

Очікувані результати: учні повинні наводити приклади речовин – радіонуклідів, давати означення радіоактивності, пояснювати дослід із вивчення природи радіоактивного випромінювання, називати види радіоактивних променів, усвідомлювати способи захисту від кожного з видів.

Тип уроку: комбінований.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник, Періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

1. Провести бесіду за матеріалом § 22.

Бесіда за питаннями

1. Опишіть дослід Е. Резерфорда із розсіяння α-частинок та його результати.

2. Із яких частинок складається атом? атомне ядро?

3. Що таке зарядове число? масове число?

4. Як визначити кількість протонів і нейтронів у ядрі? Наведіть приклад.

5. Що таке нуклід?

6. Які нукліди називають ізотопами? Назвіть ізотопи Гідрогену.

7. Який тип взаємодії забезпечує утримання нуклонів у ядрі атома?

8. Дайте означення ядерних сил, назвіть їхні властивості.

2. Перевірити виконання вправи № 22 (1 – 4)

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Яка будова атома?

Чи може атом одного елементу перетворитися на атом іншого елементу?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Історія відкриття радіоактивності

Один із доказів складної будови атома – явище радіоактивності, відкрите французьким фізиком Анрі Беккерелем (1852 – 1908) у 1896 р.

Анрі Беккерель вивчав явище флюоресценції – здатності деяких речовин випускати випромінювання внаслідок дії, зокрема, сонячного світла. Але весна 1896 р. була похмурою, тому досліди довелося відкласти в буквальному значенні в довгий ящик – фотопластинки з досліджуваними мінералами були покладені в ящик лабораторного стола. Нарешті видався сонячний день. Перед новою серією дослідів Беккерель вирішив перевірити якість фотопластинок. Проявивши одну з них, він побачив чіткий силует мінералу у вигляді хреста. Повторивши свої досліди, Беккерель переконався в тому, що сіль Урану сама, без впливу зовнішніх факторів, випускає невидиме випромінювання.

Ці промені проникали навіть крізь тонкі металеві пластинки! Причому зовнішні умови: температура, освітленість, тиск, наявність електромагнітного поля – жодним чином не впливали на цю дивну здатність урану. Подальші досліди показали, що цей вид випромінювання здатний іонізувати повітря.

Радіоактивність – здатність атомів деяких хімічних елементів до мимовільного випромінювання.

Проблемне питання

• Чи тільки Уран випускає «промені Беккереля»? (Марія Склодовська-Кюрі (1867–1934) та П’єр Кюрі (1859–1906))

Марія Склодовська-Кюрі перевірила на радіоактивність усі відомі на той час хімічні елементи й виявила, що радіоактивні властивості, окрім Урану, має також Торій. Разом із чоловіком вони відкрили й нові елементи, зокрема Полоній і Радій, які також виявилися радіоактивними. (Радіоактивні елементи були виділені із природних мінералів.)

Згодом виявили, що радіоактивність є властивою всім без винятку нуклідам хімічних елементів, порядковий номер яких більший за 82 (Z > 82). Проте й всі інші елементи мають радіоактивні нукліди (природні або одержані штучно).

2. Склад радіоактивного випромінювання

Досліди з вивчення природи радіоактивного випромінювання показали, що радіоактивні речовини можуть випромінювати промені трьох видів. На рисунку зображено схему одного з таких дослідів: пучок радіоактивного випромінювання потрапляє спочатку в сильне магнітне поле постійного магніту, а потім на фотопластинку. Після проявлення фотопластинки на ній чітко видно три темні плями.

α-випромінювання – це потік ядер атомів Гелію

Швидкість: v_α порядку 10⁷ м/с.

Заряд α-частинки: q_α = +2e.

Захист: затримуються аркушем паперу завтовшки 0,1 мм.

β-випромінювання – це потік електронів

Швидкість: v_β близько 3⋅10⁸ м/с.

Заряд β-частинки: q_β = – e.

Захист: затримуються листом алюмінію завтовшки 1 мм.

γ-випромінювання – це електромагнітні хвилі надзвичайно високої частоти (понад 10¹⁸ Гц)

Швидкість: v_γ = c = 3⋅10⁸ м/с.

Не заряджене.

Захист: затримується шаром бетону завтовшки декілька метрів.

3. Правила заміщення

Радіоактивність – здатність ядер радіонуклідів довільно перетворюватися на ядра інших елементів із випромінюванням мікрочастинок.

Правила заміщення:

1. Під час α-розпаду кількість нуклонів у ядрі зменшується на 4, протонів – на 2, тому утворюється ядро елемента, порядковий номер якого на 2 одиниці менший від порядкового номера вихідного елемента.

2. Під час β-розпаду кількість нуклонів в ядрі не змінюється, при цьому кількість протонів збільшується на 1, тому утворюється ядро елемента, порядковий номер якого на одиницю більший за порядковий номер вихідного елемента.

4. Радіоактивні ряди

Проблемне питання

• Після пояснення радіоактивності мрія алхіміків Середньовіччя про перетворення речовин на золото здійснилася?

(Учені з’ясували, що вихідне (материнське) ядро атома радіоактивного елемента X може зазнавати цілої низки перетворень: ядро атома елемента X перетворюється на ядро атома елемента Y, потім на ядро атома елемента Z і т. д., однак у цьому ланцюжку не може бути випадкових «гостей»).

Радіоактивний ряд – це сукупність усіх ізотопів, які виникають у результаті послідовних радіоактивних перетворень даного материнського ядра.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Чому радіоактивні препарати зберігають в товстостінних свинцевих контейнерах?

Свинець поглинає більшу частину радіоактивного випромінювання речовини тому зменшується кількість випромінювання, що поширюється від препарату.

2. Який з трьох видів радіоактивного випромінювання – α, β, γ – має найбільшу проникну здатність? має найбільшу іонізуючу здатністю?

Найбільшу проникну здатністю мають γ-промені. Найбільшою іонізуючої здатністю володіють α-частинки.

3. Чи змінюються масове число і зарядове число ядра при випусканні ядром γ- кванта? Чому?

Хімічні властивості елемента не змінюються при випромінюванні ним γ-кванта, оскільки зарядове число і склад ядра атома не змінюються. Зменшується енергія ядра.

4. Ядро радону випустило α-частинку. В ядро якого елемента перетворилося ядро радону?