Модельный эксперимент: изучаем закон радиоактивного распада.

 Лабораторные работы являются обязательной частью школьного курса физики.

Но в условиях дистанционного обучения можно предложить школьникам провести модельный эксперимент по теме, изученной теоретически.

Предлагаю выполнить модельный эксперимент, по результатам которого оформить отчет.

Отчет может быть представлен как авторская творческая работа

Физика, 9 класс         Домашняя лабораторная                   Дистанционная лабораторная работа

 

Предисловие

Радиоактивный распад ядер – физический процесс, имеющий статистическую основу. Нельзя точно предсказать, когда именно с этим ядром произойдет распад, можно лишь указать на вероятность его распада за некоторый временной промежуток. К тому же, распад радиоактивного ядра никак не зависит от наличия рядом других ядер, и он может произойти в любой момент времени. Распад ядра происходит спонтанно и подчиняется законам статистики. При этом наблюдение за значительным числом распадов радиоактивных частиц позволит увидеть и фиксировать количественные закономерности данного процесса. [1]

Модельный эксперимент по теме

«Оценка периода полураспада радиоактивного вещества»

Лабораторная работа (№ 8)
Цель работы: по результатам модельного эксперимента оценить период полураспада радиоактивного вещества. Осуществить проверку работы статистического закона радиоактивного распада.
Оборудование: монеты одного номинала (не менее 10 штук), небольшая емкость, горизонтальная поверхность.
Повторим теорию:

Период полураспада как время, за которое распадается половина исходного числа радиоактивных ядер, можно обозначить Т, тогда за этот промежуток времени вероятность распада каждого из радиоактивных ядер составляет 50 %.

Моделируя процесс радиоактивного распада ядер, можно провести простой эксперимент с монетами одного номинала. При подбрасывании монеты на небольшую высоту вероятность ее падения на одну из сторон, которые называются «орёл» или «решка», составляет один к двум,  или 50 %.

Можно принять условие: если при падении монеты выпадает «решка» - ядро не распалось, если «орёл» - условное ядро радиоактивного элемента распалось. При этом время броска и падения монет можно принять равным тому промежутку времени, который определяется как период полураспада.
Ход работы
1. Для модельного эксперимента приготовьте N₀ монет одного номинала, например, 1, 2, 5, или 10 рублей. Количество монет – не менее десяти (число монет должно быть четным: 10, 12, 16).

Подготовьте таблицу для записи результатов, наименования ячеек таблицы  подберите сами.

№ п/п	Исходное число частиц, N0

…

* Статистическая закономерность предусматривает большие количества «участников»  распада. Исходя из этого условия, для записи в таблицу умножьте количество реально используемых монет на предлагаемые коэффициенты:

Монет 10:  10×12 = 120 (для записи в таблицу)  Число бросаний: 4

Монет 12:   12×12 = 144 (для записи в таблицу)  Число бросаний: 5

Монет 16:   16×16 = 256 (для записи в таблицу)  Число бросаний: 7

 

1.1. Поместите монеты в небольшую коробочку или в сомкнутые ладони, встряхните их, чтобы перемешать.

1.2. Переверните емкость (раскройте ладони), чтобы монеты упали на подготовленную горизонтальную поверхность стола.

1.3. Сосчитайте количество монет, для которых выпал «орёл». Это и есть число условно распавшихся ядер N_р. Тогда количество нераспавшихся N_н ядер - число монет, что упали «решкой», можно рассчитать по формуле: N_н = N₀ – N_р.

* Не забудьте внести полученные значения в соответствующие ячейки таблицы!

2. Ядра, которые не распались (монеты, что упали «решкой»), вновь соберите, встряхните и обеспечьте их выпадение на рабочую поверхность.

3. Повторяйте действие 2: отбирайте для следующего броска – «распада» те монеты, которые на данном  этапе эксперимента на поверхность стола упали «решкой».

4. Повторяйте эксперимент до тех пор, пока все ядра не распадутся, т.е. на поверхности стола не окажется монет, упавших «решкой».

5. На основании полученных результатов постройте график зависимости количества нераспавшихся ядер от числа бросаний.

! Вы можете предложить свою, авторскую, зависимость по результатам эксперимента.

6. Сделайте выводы по результатам эксперимента.

 

                                                         Источники информации

1.      Статья «Основы закона радиоактивного распада» https://studopedia.su/5_62313

2.      Перышкин А.В. Физика 9 класс Учебник для общеобразовательных учреждений, М. Дрофа, 2018, с. 329