Государственное образовательное учреждение дополнительного

профессионального

образования (повышение квалификации) специалистов

Московской области


Педагогическая академия последипломного образования


Кафедра методики преподавания физики и математики


РЕФЕРАТ

по теме

«Ядерное оружие. Ядерная энергия»


Работу выполнила Фёдорова Л.Н.

учитель физики

средней школы № 22 п. Дубовая роща


г.Раменское 2008г.


Энергия атома… Ни одна область современной науки и техники не развивалась столь бурно и не порождала стольких надежд и опасений.

Научно-техническая революция даёт в руки человека всё более совершенные и мощные орудие труда, но одновременно требует повышения культуры их использования, иного уровня технического мышления. Энергия атома могуча, разрушительна, но может ли мир обойтись без неё?

Содержание реферата очень актуально при проведении мною таких уроков, как уроки-конференции и уроки интересных сообщений по теме «Применение ядерной энергии», целью которых является развитие познавательной активности и повышение мотивации при изучении предмета – физики. Тип урока выбираю в зависимости от уровня подготовленности класса.

Уроки – конференции провожу в сильных классах, сочетая работу класса с индивидуальной работой учащихся. Часть материала ученики берут из моего реферата по своему вопросу и дополняют его интересными фактами, работая с дополнительной литературой. Это развивает у учащихся интерес к научным и техническим знаниям, навыки самостоятельной работы с научно-популярной литературой, выявляет способности учащихся. Большую роль при подготовке к уроку играет воспитание таких качеств, как самостоятельность и ответственность. У основных докладчиков бывают содокладчики и оппоненты, что повышает уровень подготовки основных докладчиков. Поощряю умение работать с текстом, написать доклад, умение владеть аудиторией и отстаивать свои суждения.

Если класс не очень сильный, то данную тему рассматриваю на уроках интересных сообщений, но использую групповую работу. В группу входят и сильные и слабые ученики, но роли в группе распределяют сами ребята. При подготовке сообщений по теме они тоже часть материала берут из реферата, дополняя его сведениями из научно - популярной литературы. Положительной стороной таких уроков является включение в деятельность практически всех учащихся, развиваются коммуникативные способности учеников. Сообщения просматриваю заранее. Каждому ученику предоставляется возможность участвовать в коллективной работе по выбору с учетом его индивидуальных возможностей и способностей. Ценю в таких уроках, когда сильные ученики готовят более слабых к выступлению перед аудиторией, что позволяет слабым ученикам повысить свою самооценку.

И на уроках – конференциях, и на уроках интересных сообщений ставлю хорошие оценки, что стимулирует учеников и повышает желание к познанию такого трудного предмета как физика.


План реферата:


1.Краткая история создания.


2. Создатели ядерного оружия.

1) Курчатов Игорь Васильевич (1902-1960).

2) Сахаров Андрей Дмитриевич (1921-19890

«Первая идея» по созданию водородной бомбы.

3) Гинзбург Виталий Лазаревич (р.1916)

«Вторая идея» (дополненная «первая идея»)

4) Леонтович Михаил Александрович (1903-1981).

5) Тамм Игорь Евгеньевич (1871-1971).


3. Испытание и применение ядерного оружия.


4. Все о ядерном оружии.

1) Ядерные реакции и ядерная энергия.

2) Хиросима и Нагасаки – «первый взрыв».

3) Состав ядра атома. Изотопы. Энергия связи ядра атома.

4) Цепная ядерная реакция.

5) Схема образования плутония-239 при цепной реакции деления урана-235.

6) Поражающие факторы ядерного взрыва.

7) Понятия или «что такое…».

8) Использование в других областях.

9) Уничтожение ядерных запасов России.


5. Вывод


6. Список литературы.




1.Краткая история создания.


1894 г. – Роберт Сесил задал вопрос: « Что же действительно представляет собой атом? Какова его структура?»

На рубеже Х1Х и ХХ веков – Английский ученый Томсон предложил модель атома.

1896 г. – француз Беккерель открыл радиоактивность. Он показал, что все вещества, содержащие уран, радиоактивны, причем радиоактивность пропорциональна содержанию урана.

1898 г. – французы Пьер и Мария Кюри открыли радиоактивный элемент радий. Радиоактивность радия примерно в 1 млн. раз больше радиоактивности урана.

1902 г. – англичанин Резерфорд разработал теорию радиоактивного распада.

1905 г. – Эйнштейн разработал принцип эквивалентности массы и энергии.

1911 г. Резерфорд открыл атомное ядро.

1913 г. – датчанин Н.Бор разработал теорию строения атома, которая легла в основу физической модели устройства атома.

1919 г. – Резерфорд наблюдал искусственное превращение ядер.

1932 г. – англичане Кокфорт и Уолтон экспериментально подтвердили теорию Эйнштейна. Чедвик открыл новую элементарную частицу – нейтрон. Иваненко выдвинул гипотезу о том, что ядра атомов состоят из протонов и нейтронов.

1934 г. - Э.Ферми использовал нейтроны для бомбардировки атомного ядра.

1937 г. – Ирен Жолио- Кюри открыла процесс деления ядер урана. Продуктом распада, вследствие эксперимента, был латан (57-ой элемент).

1930-е г. – Мейтнер и Фриш подсчитали: энергия в 1 ядре урана равна 200млн. электрон-вольт. В 1 грамме урана содержится 2,5х10²¹ атомов.

40-е года ХХ века – в США разработали физические принципы осуществления ядерного взрыва.

16 июля 1945 г. – первый взрыв ядерной бомбы на полигоне в Аламогордо, США.

Август 1945 г. – 2 атомные бомбы, мощностью 20 кт каждая, были сброшены на японские города Хиросима и Нагасаки.

1947 г. – в СССР, группой ученых, возглавляемой академиком И.В.Курчатовым, разрабатывалось ядерное оружие.

1942 г. – работы американцев по созданию термоядерного оружия.

1 ноября 1953 г. – в США было взорвано термоядерное устройство мощностью 3Мт (5-8 млн. тратила).

8-12 августа 1953 г. – в СССР, впервые испытана термоядерная бомба.

22 ноября 1955 г. – очередное испытание советской термоядерной бомбы. Взрыв был настолько мощен, что произошел ряд несчастных случаев.

Весна 1955 г. – Н.С.Хрущев запретил ядерные испытания.

1961 г. – возобновление ядерных испытаний в СССР.

Весна 1963 г. – испытан первый вариант нейтронного заряда в штате Невада, США


2.Создатели ядерного оружия.

1) Курчатов Игорь Васильевич (1902-1960).

Российский физик, организатор и руководитель работ по атомной науке и технике в СССР, академик АН СССР (1943).Обнаружил ядерную изомерию; открыл спонтанное деление ядер урана (1940); создал: первый в Европе ядерный реактор (1946), первую в СССР атомную бомбу (1947), первую в мире термоядерную бомбу (1953), и АЭС (1954).

Основатель Института Атомной Энергии им. Курчатова.

2) Сахаров Андрей Дмитриевич (1921-1989).

Российский физик. Один из создателей водородной бомбы (1953). Труды по магнитной гидродинамике, физике плазмы, управляемому термоядерному синтезу, элементарным частицам, астрофизике, гравитации. Продолжал труды Курчатова (после его отстранения) по созданию атомной бомбы. После ее создания и усовершенствования, выступал против использования ядерного оружия. Лауреат Нобелевской премии.

«Первая идея» по созданию водородной бомбы.

Слои дейтерия и природного урана вокруг обычного атомного заряда. При взрыве атомного заряда ионизированный уран существенно повышает плотность дейтерия, увеличивает скорость термоядерной реакции и делится под действием быстрых нейтронов.


3) Гинзбург Виталий Лазаревич (р.1916).

Российский физик-теоретик, академик РАН. Основные труды по распространению радиоволн, астрофизике, происхождению космических лучей, сверхпроводимости, физике плазмы, кристаллооптике и др. Лауреат Нобелевской премии, доктор физико-математических наук. Работал вместе с Сахаровым над водородной бомбой.

«Вторая идея» (дополненная «первая идея»).

Замена дейтерия дейтеридом лития-6. Под действием медленных нейтронов из лития-6 образуется тритий - очень активное термоядерное топливо.

4) Леонтович Михаил Александрович (1903-1981).

Российский физик-теоретик, академик АН СССР. Основные работы в области электродинамики, физической оптике, статической физике, квантовой теории, акустике, радиофизике, теории колебаний, физике плазмы, ядерной физике. Исследовал распространение радиоволн вдоль поверхности земли (1946 г., совместно с В.А, Фоком). Возглавил теоретические исследования по физике плазмы и проблеме управляемого термоядерного синтеза. Автор ряда фундаментальных физических идей в этой области. Автор основ теории перспективного термоядерного реактора - «Токамака».

5) Тамм Игорь Евгеньевич (1871-1971).

Российский физик-теоретик, основатель научной школы, академик АН СССР (1953). Труды по квантовой физике, ядерной физике (теория обменных взаимодействий), теории излучения, физике твердого тела, физике элементарных частиц. Один из авторов теории излучении Черенкова-Вавилова. Предложил применять нагретую плазму, помещённую в магнитное поле, для получения управляемой термоядерной реакции. Лауреат Нобелевской премии, золотая медаль имени Ломоносова, государственная премия СССР.

3. Испытание и применение ядерного оружия.


1) 16 июля 1945 г. Аламогордо, США. Первый в мире взрыв ядерной бомбы.

2) Август 1945 г. Хиросима, Нагасаки. Сброшены 2 ядерные бомбы, 20 кт каждая. Первое применение ядерного оружия в военных целях.

3) 1961г. Невадский испытательный полигон, США. Программа «Гном», взрыв мощностью 3,4 кт.

4) 15 января 1965 г. Русло реки Чаган, Семипалатинск, СССР. Взрыв мощностью 140 кт на выброс грунта. Открытие советской «Программы №7».

5) 6 сентября 1988 г. Архангельская область, СССР. Последний советский испытательный взрыв, под названием «Рубин-1».

Всего в СССР было произведено около 115 взрывов. РФ-81; Казахстан - 29; Узбекистан-2; Украина-2; Туркмения - 1

Средняя мощность используемых при взрывах устройств составила 14,3 кт, а без учета 2 самых мощных взрывов (140 и 103кт)-12,5кт. Некоторые из этих взрывов были мирными, т.е. они проводились для каких-то общественных и промышленных целей. Например, для: поиска полезных ископаемых, создания каналов и водохранилищ, гашения аварийных газовых фонтанов и т.п.


4. Всё о ядерном оружии.


1. Ядерные реакции и ядерная энергия.

Первая ядерная реакция была осуществлена Э. Резерфордом в 1919 г., превратившим азот в кислород по ядерной реакции: ^I4₇N + ²₀ а + \р —► ¹⁷₈О

Ядерных реакций с этого времени осуществлено великое множество. Отметим лишь важнейшие типы:

(α, n) - реакции	Al+He→P+n
(α, p) - реакции	N+He→P+p
(n, α) - реакции	Al+n→Na+He
(n, p) - реакции	Cl+n→S+p
(n, γ) - реакции	Co+n→Co+γ

В результате ядерных реакций образовались все элементы Вселенной. Излучаемая энергия Солнца поддерживается азотно-углеродным синтезом гелия:

C+p→N →C+β⁺

C+p→N

N+p→O→N+β⁺

N+p→C+He


Масса частиц, из которых состоит гелий, в изолированном состоянии составляет: электроны (2-0,00055) + протоны (2-1,0076) + нейтроны (2-1,0089) = 4,0341.

В компактном состоянии масса гелия-4 равна 4,0039. Это уменьшение в 0,0302 единицы массы называется дефектом массы; ее энергетический эквивалент в соответствии с уравнением Эйнштейна составляет


E=·(3·10¹⁰)²=4,512·10^-12Дж/атом=28,12МэВ


Эта огромная величина ядерной энергии связи и служит основой ядерной энергетики. На рисунке ниже приведена зависимость энергии связи от атомного числа для различных элементов.




Ядерная энергия связи

На этом рисунке видно, что максимум устойчивости приходится на массовое число