Imię i nazwisko autora:

Tomasz Cap

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Zapis równań reakcji jądrowych

Grupa docelowa:

III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres rozszerzony

Podstawa programowa:

Cele kształcenia – wymagania ogólne
I. Wykorzystanie pojęć i wielkości fizycznych do opisu zjawisk oraz wskazywanie ich przykładów w otaczającej rzeczywistości.
II. Rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem praw i zależności fizycznych.

Zakres podstawowy
Treści nauczania – wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
6) tworzy teksty, tabele, diagramy lub wykresy, rysunki schematyczne lub blokowe dla zilustrowania zjawisk bądź problemu; właściwie skaluje, oznacza i dobiera zakresy osi;
7) wyodrębnia z tekstów, tabel, diagramów lub wykresów, rysunków schematycznych lub blokowych informacje kluczowe dla opisywanego zjawiska bądź problemu; przedstawia te informacje w różnych postaciach.
XI. Fizyka jądrowa. Uczeń:
2) zapisuje reakcje jądrowe stosując zasadę zachowania liczby nukleonów i zasadę zachowania ładunku;

Zakres rozszerzony
Treści nauczania – wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
6) tworzy teksty, tabele, diagramy lub wykresy, rysunki schematyczne lub blokowe dla zilustrowania zjawisk bądź problemu; właściwie skaluje, oznacza i dobiera zakresy osi;
7) wyodrębnia z tekstów, tabel, diagramów lub wykresów, rysunków schematycznych lub blokowych informacje kluczowe dla opisywanego zjawiska bądź problemu; przedstawia te informacje w różnych postaciach.
XII. Elementy fizyki relatywistycznej i fizyka jądrowa. Uczeń:
6) zapisuje reakcje jądrowe stosując zasadę zachowania liczby nukleonów i zasadę zachowania ładunku.

Kształtowane kompetencje kluczowe:

Zalecenia Parlamentu Europejskiego i Rady UE z 2018 r.:

• kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji,

• kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii,

• kompetencje cyfrowe,

• kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się.

Cele operacyjne:

Uczeń:

1. zapisuje poprawnie schemat reakcji jądrowej dwoma sposobami,

2. stosuje w zapisie schematu reakcji ogólnie przyjęte symbole neutronu, kwantu gamma i lekkich cząstek naładowanych,

3. na podstawie schematu reakcji potrafi wskazać jakie cząstki biorą udział w reakcji i jakie cząstki w reakcji powstają.

Strategie nauczania:

nauczanie problemowe

Metody nauczania:

wykład informacyjny, rozwiązywanie zadań rachunkowych

Formy zajęć:

praca indywidualna, praca w parach

Środki dydaktyczne:

rzutnik lub ekran do wyświetlania multimedium

Materiały pomocnicze:

-

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Nauczyciel definiuje pojęcie reakcji jądrowej, a następnie opowiada o badaniach Rutherforda i o pierwszej przeprowadzonej reakcji jądrowej w warunkach laboratoryjnych. Na przykładzie reakcji ${\displaystyle {}_7^{14}N{+}_2^{4}He{\to <!--\; \to \; -->}_8^{17}O{+}_1^{1}H}$, zostają wprowadzone pojęcia używane do opisu reakcji jądrowych, takie jak substraty, produkty, kanał wejściowy, kanały wyjściowy itd. Następnie nauczyciel przypomina ogólnie używane symbole cząstki alfa, protonu, neutronu oraz innych obiektów, i prezentuje równoważny sposób zapisu schematu reakcji w postaci ${\displaystyle {}_7^{14}N(\mathrm{\alpha <!--\; \alpha \; -->},p{)}_8^{17}O}$. Nauczyciel przedstawia, jak obecnie wyglądają badania z dziedziny reakcji jądrowych, zwracając uwagę na to, że we współczesnych eksperymentach można za pomocą akceleratorów przyspieszać wyselekcjonowane cząstki i ciężkie jony do ściśle określonych energii oraz że możliwa jest precyzyjna detekcja produktów reakcji. Warto podkreślić, że reakcje jądrowe, poza aspektem czysto poznawczym (badanie materii jądrowej, oddziaływań jądrowych, synteza nowych pierwiastków itd.) mają również aspekt praktyczny i są wykorzystywane w takich dziedzinach jak energetyka, medycyna, czy w przemyśle.

Faza realizacyjna:

Nauczyciel przypomina, czym jest i jak zachodzi reakcja elastycznego rozpraszania, wprowadza pojęcie reakcji nieelastycznego rozpraszania, a następnie pokazuje uczniom kilka przykładowych reakcji wprost z neutronami, fotonami i lekkimi cząstkami naładowanymi. Nauczyciel podkreśla rolę energii padającej cząstki w omawianych procesach, a następnie zadaje uczniom do rozwiązania zadania 4, 5 i 6 z zestawu ćwiczeń (praca w parach). Po omówieniu zadań nauczyciel przedstawia przykładowe rekcje z ciężkimi jonami i wprowadza takie pojęcia jak jądro‑pocisk, jądro tarczy itd. Nauczyciel omawia na wybranym przykładzie reakcję fuzji dwóch ciężkich jąder, wprowadza pojęcie jądra złożonego i wyjaśnia, że pozbycie się nadmiaru energii przez powstały obiekt może nastąpić np. na drodze emisji neutronów i promieniowania gamma. Nauczyciel zadaje uczniom do rozwiązania zadanie 3 z zestawu ćwiczeń (praca w parach).

Faza podsumowująca:

Nauczyciel wyjaśnia na przykładzie zadania 3, że w reakcjach jądrowych jest spełniona zasada zachowania ładunku elektrycznego i liczby nukleonów. Następnie razem z uczniami rozwiązuje zadanie 8 z zestawu ćwiczeń.

Praca domowa:

Przeanalizowanie przykładu z multimedium bazowego i zrobienie z tego notatki w zeszycie

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium

Multimedium można zadać przed lekcją i zastosować strategię odwróconej klasy.