Презентация по физике на тему "Основные типы задач раздела «Квантовые явления» и методы их решения"

Слайд #1

Основные типы задач раздела
«Квантовые явления» и методы их решения

Слайд #2

Квантовые явления (из примерной программы)
Квантовые явления
Строение атома. Планетарная модель атома. Квантовые постулаты Бора. Линейчатые
спектры. Атомное ядро. Состав атомного ядра. Ядерные силы. Дефект масс. Энергия
связи атомных ядер. Радиоактивность. Методы регистрации ядерных излучений. Ядерные
реакции. Ядерный реактор. Термоядерные реакции.
Влияние радиоактивных излучений на живые организмы. Экологические проблемы, возникающие при использовании атомных электростанций.
Демонстрации:
Наблюдение треков альфа-частиц в камере Вильсона.
Устройство и принцип действия счетчика ионизирующих частиц.
Дозиметр.
Лабораторные работы и опыты:
Измерение элементарного электрического заряда.
Наблюдение линейчатых спектров излучения.

Слайд #3

Электромагнитные явления (из примерной программы)
Лабораторные работы и опыты:
Исследование свойств электромагнитных волн с помощью мобильного телефона.
Изучение явления распространения света.
Исследование зависимости угла отражения света от угла падения.
Изучение свойств изображения в плоском зеркале.
Измерение фокусного расстояния собирающей линзы.
Получение изображений с помощью собирающей линзы.
Наблюдение явления дисперсии света.
Возможные объекты экскурсий: телефонная станция, физиотерапевтический кабинет поликлиники, радиостанция, телецентр, телеграф. .

Слайд #4

Общими предметными результатами обучения физике в основной школе являются:
знания о природе важнейших физических явлений окружающего мира и понимание смысла физических законов, раскрывающих связь изученных явлений;
умения пользоваться методами научного исследования явлений природы, проводить наблюдения,
планировать и выполнять эксперименты, обрабатывать результаты измерений, представлять результаты
измерений с помощью таблиц, графиков и формул, обнаруживать зависимости между физическими
величинами, объяснять полученные результаты и делать выводы, оценивать границы погрешностей результатов измерений;
умения применять теоретические знания по физике на практике, решать физические задачи на
применение полученных знаний;
уменияинавыкиприменятьполученныезнаниядляобъясненияпринциповдействияважнейших
технических устройств, решения практических задач повседневной жизни, обеспечения безопасности своей жизни, рационального природопользования и охраны окружающей среды;
формированиеубеждениявзакономернойсвязиипознаваемостиявленийприроды,вобъективности научного знания, в высокой ценности науки в развитии материальной и духовной культуры людей;
развитиетеоретическогомышлениянаосновеформированияуменийустанавливатьфакты,различать
причины и следствия, строить модели и выдвигать гипотезы, отыскивать и формулировать доказательства выдвинутых гипотез, выводить из экспериментальных фактов и теоретических моделей физические законы;
коммуникативные умения докладывать о результатах своего исследования, участвовать в дискуссии, кратко и точно отвечать на вопросы, использовать справочную литературу и другие источники информации.

Слайд #5

Частными предметными результатами обучения физике в основной школе,
на которых основываются общие результаты, являются:

понимание и способность объяснять такие физические явления, как возникновение линейчатого спектра излучения;
овладение разнообразными способами выполнения расчетов для нахождения неизвестной величины в соответствии с условиями поставленной задачи на основании использования законов физики;
умение использовать полученные знания, умения и навыки в повседневной жизни (быт, экология, охрана здоровья, охрана окружающей среды, техника безопасности и др.).

Слайд #6

Квантовые явления Теория,формулы, схемы для ОГЭ
Интернет-источник https://uchitel.pro/%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BC%D
0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B8%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B5-
%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%B1%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F-%D0%B8-
%D0%B2%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D1%8B/

Слайд #7

Кодификатор
элементов содержания и требований к уровню
подготовки обучающихся для проведения основного государственного экзамена по ФИЗИКЕ

Слайд #8

Демонстрационный вариант
контрольных измерительных материалов для
проведения в 2019 году основного государственного экзамена по ФИЗИКЕ

Слайд #9

Кодификатор
элементов содержания и требований к уровню подготовки выпускников
образовательных организаций для проведения единого государственного экзамена по
физике

Слайд #10

Демонстрационный вариант контрольных измерительных материалов единого государственного экзамена 2019 года по физике

Слайд #11

Введение в квантовую физику
Интернет-источник: https://uchitel.pro/%d0%b2%d0%b2%d0%b5%d0%b4%d0%b5%d0%bd%d0%b8%d0%b5-
%d0%b2-%d0%ba%d0%b2%d0%b0%d0%bd%d1%82%d0%be%d0%b2%d1%83%d1%8e-
%d1%84%d0%b8%d0%b7%d0%b8%d0%ba%d1%83/

Слайд #12

Основные понятия
Квант – наименьшее возможное (далее неделимое) значение физической величины, например энергии. Энергия электромагнитного
излучения испускается и поглощается только квантами.
Строение атома: образованное протонами и нейтронами положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена основная часть
массы атома, окружено электронами. Массовое число – суммарное количество протонов и нейтронов в ядре. Зарядовое число – количество протонов в ядре. Энергия атомной системы может принимать только квантованный спектр значений.
Ядерная реакция – взаимодействие атомного ядра с другой частицей или частицами (например, с другим ядром), в результате чего
изменяется состав ядра (ядер). При ядерных реакциях выполняется закон сохранения зарядового и массового чисел. Для осуществления
управляемых ядерных реакций с целью получения энергии и/или продуктов ядерных превращений служат ядерные реакторы.
Дефект масс – разность между суммой масс покоя отдельных нуклонов, составляющих ядро, и массой покоя атомного ядра. Дефект масс и энергия связи нуклонов в ядре пропорциональны друг другу.
Удельная энергия связи показывает величину энергии связи, приходящуюся на один нуклон, и характеризует прочность ядра. Наиболее прочны ядра химических элементов, массовые числа которых находятся в диапазоне от 40 до 100.
Методы изучения субатомных частиц: сцинтилляционные счѐтчики, счѐтчик Гейгера–Мюллера, камера Вильсона, пузырьковая камера,
масс-спектрографы.
Закон радиоактивного распада: количество нераспавшихся ядер с течением времени определяется как произведение начального
количества ядер на 2 в степени, равной отношению времени наблюдения к периоду полураспада, взятой с противоположным знаком. Период полураспада – время, за которое распадается половина атомов наблюдаемого радиоактивного изотопа.
Поглощѐнная доза излучения – отношение энергии, переданной излучением веществу, к массе этого вещества. Единица измерения – 1
грей (1 Гр = 1 Дж/кг). Эквивалентная доза излучения – произведение поглощѐнной дозы излучения на нормировочный коэффициент из
диапазона 1…20, определяемый в зависимости от степени воздействия конкретного вида излучения на биологические объекты. Единица
измерения – 1 зиверт (1 Зв = 1 Дж/кг).
Мощность дозы излучения – это приращение дозы излучения за единицу времени. Единица измерения – 1 Гр/с или 1 Зв/с в зависимости от поглощѐнного или эквивалентного характера дозы.

Слайд #13

Слайд #14

Слайд #15

Радиоактивность. Излучения.
Распад
Интернет-источник:
https://uchitel.pro/%d1%80%d0%b0%d0%b4%d0%b8%d0%be%d0%b0%d0%ba%d 1%82%d0%b8%d0%b2%d0%bd%d0%be%d1%81%d1%82%d1%8c-
%d0%b8%d0%b7%d0%bb%d1%83%d1%87%d0%b5%d0%bd%d0%b8%d1%8f/

Слайд #16

Радиоактивностью называют явление самопроизвольного излучения некоторых химических элементов, а вид этого излучения называют радиоактивным излучением.
Первым радиоактивное излучение обнаружил Анри Беккерель, который, проводя эксперименты с солями урана, по почернению фотопластинки установил, что они самопроизвольно испускают невидимое излучение сильной проникающей способности.
В дальнейшем было обнаружено, что не только уран, но и такие элементы, как радий и полоний, тоже испускают невидимое излучение.
Радиоактивность, которой обладают вещества, существующие в природе, называют естественной радиоактивностью. Она проявляется у всех элементов таблицы Д.И. Менделеева, порядковый номер которых больше 83. В дальнейшем было установлено, что и некоторые искусственно полученные вещества радиоактивны.

Слайд #17

Резерфорд, изучая радиоактивное излучение, обнаружил его сложный состав. Он поместил радиоактивный препарат в свинцовый сосуд с отверстием. Над сосудом расположил фотопластинку, на которую падало радиоактивное излучение, выходившее через отверстие и прошедшее через магнитное поле.

Слайд #18

Когда фотопластинку проявили, то на ней обнаружили три тѐмных пятна.
Одно пятно располагалось точно напротив отверстия. Это значит, что магнитное поле на него не
действовало и заряженных частиц в этом излучении нет. Его назвали гамма-излучением (γ-
излучение). Гамма-излучение представляет собой электромагнитное излучение или поток
фотонов.
Наличие двух боковых пятен по разную сторону от центрального означает, что существуют два излучения, состоящие из частиц, имеющих заряды противоположных знаков.
Эксперимент показывает, что одно из них представляет собой поток положительно заряженных
частиц. Их назвали α-частицами. Другое излучение состоит из отрицательно заряженных частиц.
Их назвали β-частицами.

Слайд #19

Радиоактивный распад

Слайд #20

Выводы:
Э. Резерфорд установил, что воздух сильнее всего ионизуют альфа– лучи, в меньшей степени – бета–лучи и совсем плохо – гамма– лучи.
Поэтому проникающая способность оказалась самая малая у альфа–лучей (лист бумаги, несколько сантиметров слоя воздуха), а бета–лучи проходят сквозь алюминиевую пластину толщиной в несколько миллиметров.
Очень велика проникающая способность у гамма–лучей (например, для алюминия – пластины толщиной в десятки сантиметров).

Слайд #21

Период полураспада

Слайд #22

Опыты Резерфорда.
Планетарная модель атома
Интернет-источник: https://uchitel.pro/%D0%BE%D0%BF%D1%8B%D1%82%D1%8B-
%D1%80%D0%B5%D0%B7%D0%B5%D1%80%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%B4%D0%B0-
%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D0%BD%D0%B5%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%BD%D0%B0%
D1%8F-%D0%BC%D0%BE%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D1%8C/

Слайд #23

Слайд #24

В результате экспериментов Резерфорд предложил новую модель строения атома,
названную планетарной моделью.
Он сделал следующие выводы:
в атоме существует положительно заряженная частица, названная ядром атома, которая отталкивает α-частицы;
размеры ядра малы по сравнению с размерами атома, поскольку отталкивается очень
небольшое число α-частиц, а большинство α-частиц свободно проходит через фольгу; ядро имеет диаметр порядка 10–14 — 10–15 м.
масса ядра сравнима с массой β-частицы, поскольку масса электронов в 8000 раз
меньше массы а-частицы и электроны не смогли бы изменить направление еѐ
движения.
Таким образом, в соответствии с моделью атома Резерфорда в центре атома
расположено положительное ядро, вокруг которого движутся отрицательно заряженные электроны.
Поскольку масса электронов мала, то масса атома в основном сосредоточена в ядре.
Так как атом в целом нейтрален, то положительный заряд ядра должен быть равен суммарному заряду электронов.
Число электронов в нейтральном атоме равно порядковому номеру Z элемента в периодической системе Д.И. Менделеева. Заряд атомного ядра qR равен произведению Z и заряда электрона е: qR= Z • е.

Слайд #25

Слайд #26

Состав атомногоядра. Изотопы
Интернет-источник: https://uchitel.pro/%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B2-
%D0%B0%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE-
%D1%8F%D0%B4%D1%80%D0%B0-
%D0%B8%D0%B7%D0%BE%D1%82%D0%BE%D0%BF%D1%8B/

Слайд #27

Слайд #28

Слайд #29

Ядерные реакции. Ядерный реактор
Интернет-источник: https://uchitel.pro/%D1%8F%D0%B4%D0%B5%D1%80%D0%BD%D1%8B%D0%B5-
%D1%80%D0%B5%D0%B0%D0%BA%D1%86%D0%B8%D0%B8-
%D1%8F%D0%B4%D0%B5%D1%80%D0%BD%D1%8B%D0%B9-
%D1%80%D0%B5%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80/

Слайд #30

Слайд #31

Слайд #32

Слайд #33

Примеры решения задач

Слайд #34

Задачи на Состав атома и ядерные реакции с решениями
Интернет-источник: https://uchitel.pro/%d0%b7%d0%b0%d0%b4%d0%b0%d1%87%d0%b8-
%d0%bd%d0%b0-%d1%81%d0%be%d1%81%d1%82%d0%b0%d0%b2-
%d0%b0%d1%82%d0%be%d0%bc%d0%b0/

Слайд #35

Формулы, используемые на уроках «Задачи на Состав атома, ядерные реакции и энергия связи атомного ядра»

Слайд #36

Слайд #37

Слайд #38

Слайд #39

Слайд #40

Слайд #41

Слайд #42

Слайд #43

Слайд #44

Алгоритм решения задачи на расчет энергии связи атомного ядра:

Определить количество протонов и нейтронов в ядре атома.
Вычислить дефект масс в атомных единицах массы.
Перевести атомные единицы массы в килограммы:
1 а.е.м. = 1,6605•10-27 кг.
Вычислить энергию связи; ответ записать в стандартном виде.

Важные замечания:

Вычисления сложные, поэтому лучше их производить с помощью микрокалькулятора.
В ходе вычисления дефекта масс нельзя ничего округлять, иначе дефект масс обратится в ноль. Округлить можно только результат.

Слайд #45

Электронные ресурсы
http://fizportal.ru/quantum- сайт содержит банк задач по разделу «Квантовая физика» с решениями и ответами
https://lektsii.org/12-65176.html- примеры решения задач по квантовой физике
http://portal.tpu.ru/SHARED/s/SMIT/student/Tab4/Tab2/%D0%A7%203%20%D0%B8%D0%B7%20%D0% B8%D0%B7%D0%B4%D0%B0%D1%8214.pdf/ - КузнецовС.И. Курс физики с примерами решения задач: учебное пособие. Часть III. Геометрическая и волновая оптика. Элементы атомной и ядерной физики. Основы физики элементарных частиц / С.И. Кузнецов; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2015. – 302 с. http://fizresheba.ru/other/chertov/examples/kvantovie_yavleniya_fizika_atoma.htm - примеры решения задач по разделам «Квантовая физика», «Физика атома»
https://www.bsuir.by/m/12_104571_1_85891.pdf - Решение задач по квантовой физике: пособие / Е. В. Андрианова [идр.]. –Минск : БГУИР, 2014. –68 с. : ил.