Лабораторная работа по физике, 9 класс: изучение деления ядра атома урана

Лабораторная работа по физике 9 класс «Изучение деления ядра атома урана» разбирает, как ядро урана, поглотив нейтрон, делится на два осколка и несколько нейтронов. Ты записываешь уравнение реакции, проверяешь, что сохраняются массовое число и заряд, и описываешь, как идёт цепная реакция. Ниже цель, ход, таблица баланса, образец вывода и ошибки.

Номер в учебнике. Номер и способ выполнения зависят от издания, поэтому ищи работу по названию. Если в задании дана фотография треков, к расчёту ниже добавляется шаг 4 про направления разлёта осколков; если фотографии нет, работа сводится к уравнению реакции, балансу A и Z и объяснению цепной реакции.

Цель и приборы

Цель: описать деление ядра урана под действием нейтрона, проверить сохранение массового числа A и заряда Z в уравнении реакции и объяснить цепную реакцию.

Приборы: фотография или схема деления (из учебника), таблица химических элементов, линейка.

В нашей установке «Ядро и ядерные реакции» есть станция «Деление»: бросаешь нейтрон в уран и запускаешь цепную реакцию, меняя стержни. На станции «Реакция» весы A и Z показывают, что массовое и зарядовое числа сохраняются, а режим «Сначала угадаю» подсказывает, где сумма не сошлась.

Ход работы

1. Запиши исходные данные: ядро урана-235 (A = 235, Z = 92) поглощает нейтрон (A = 1, Z = 0).
2. Запиши уравнение деления на два осколка и три нейтрона. Пример: ²³⁵₉₂U + ¹₀n → ¹⁴¹₅₆Ba + ⁹²₃₆Kr + 3 ¹₀n.
3. Подсчитай сумму A слева и справа, затем сумму Z слева и справа.
4. Если работа идёт по фотографии, найди на ней точку деления и треки двух осколков. Они уходят из одной точки в почти противоположные стороны: до деления импульс ядра почти нулевой, и по закону сохранения импульса импульсы осколков равны по модулю и направлены навстречу друг другу.
5. Объясни, почему три нейтрона могут вызвать деление ещё трёх ядер и запустить цепную реакцию.
6. Запиши вывод.

Таблица измерений

Шаблон для тетради. Заполни по своему уравнению.

Если суммы не совпали, проверь число нейтронов справа: оно входит в сумму A, а в сумму Z не входит.

Как оформить вывод

Образец (для уравнения из шага 2): «Слева A = 235 + 1 = 236, Z = 92 + 0 = 92. Справа A = 141 + 92 + 3 = 236, Z = 56 + 36 + 0 = 92. Суммы A и Z справа и слева совпадают. Вывод: при делении ядра урана сохраняются массовое число и электрический заряд; образовавшиеся нейтроны могут вызвать деление других ядер, поэтому возможна цепная реакция.»

Шаблон: «Слева A = … , Z = … ; справа A = … , Z = … . Суммы … , значит сохраняются … . Нейтронов образуется … , это позволяет … . Вывод: … .»

Где ошибаются

1. Забывают нейтроны справа. Они не меняют Z, но входят в сумму A.
2. Путают A и Z. A — число нуклонов, Z — число протонов и заряд ядра.
3. Путают деление и радиоактивный распад. Радиоактивный распад идёт самопроизвольно, деление ядра урана вызывает попавший в него нейтрон.
4. Считают осколки одинаковыми. Обычно осколки разные, и пример в шаге 2 только одна из возможных пар.
5. Не объясняют цепную реакцию. В выводе нужны слова о том, что нейтронов образуется больше, чем поглотилось, и они вызывают новые деления.

Шпаргалка за 30 секунд

Типичная ошибка в выводе: написать «ядро делится на две равные части». Осколки чаще всего разные.

Контрольные вопросы

1. Что происходит с ядром урана при поглощении нейтрона? Оно делится на два осколка с выделением нескольких нейтронов и большой энергии.
2. Что сохраняется в ядерной реакции? Массовое число (сумма нуклонов) и электрический заряд.
3. Чему равно Z у нейтрона? Нулю: нейтрон не имеет заряда.
4. Что такое цепная реакция? Реакция, в которой нейтроны, образовавшиеся при делении, вызывают деление новых ядер.
5. Для чего в реакторе нужны стержни? Поглощая нейтроны, они управляют скоростью цепной реакции.

Следующий шаг: открой установку «Ядро и ядерные реакции», станция «Деление», и запусти цепную реакцию. Предыдущая работа этого класса — оценка периода полураспада. Если учитель дал другую пару осколков и сумма не сходится, проверим уравнение на пробном занятии по физике.