Global EE

Лабораторная работа по физике, 9 класс: оценка периода полураспада

Лабораторная работа по физике 9 класс «Оценка периода полураспада» учит находить период полураспада по данным распада: через какое время число ядер или скорость счёта уменьшаются вдвое. Ты строишь график, читаешь по нему время, за которое значение упало вдвое, и сравниваешь два результата. Если они разошлись, это не обязательно ошибка: распад случаен, и об этом стоит написать в выводе.

Номер в учебнике. Название и номер зависят от издания, поэтому ищи работу по названию. Исходные данные тоже бывают разными: готовая таблица, готовый график или показания счётчика, снятые через равные промежутки времени. Способ найти период один и тот же — время, за которое значение уменьшилось вдвое; какие данные у тебя, смотри в задании учителя.

Цель и приборы

Цель: по данным о числе нераспавшихся ядер (или скорости счёта) в зависимости от времени оценить период полураспада.

Приборы: таблица или график данных распада (или счётчик излучения и часы, если показания снимаешь сам), миллиметровая бумага, линейка, калькулятор.

В нашей установке «Радиоактивный распад и период полураспада» на поле из 100, 400 или 2500 ядер видно, как за период T исчезает примерно половина ядер. Рядом график N(t) с законом пунктиром и формула N = N₀·2^(−t/T). Можно выбрать один из семи изотопов, например йод-131.

Ход работы

  1. Выпиши из данных время t и число нераспавшихся ядер N (или скорость счёта).
  2. Построй график N(t): по горизонтали время, по вертикали N. Проведи плавную кривую.
  3. Найди начальное значение N₀ при t = 0 и половину от него N₀/2.
  4. По графику найди время t₁, когда N стало равным N₀/2. Это оценка периода T.
  5. Повтори от другой точки: найди время, за которое N упало вдвое от значения N₀/2, то есть до N₀/4. Получится вторая оценка T.
  6. Сравни оценки и возьми среднее. Запиши вывод.

Таблица измерений

Шаблон для тетради. Единицы времени бери те, в которых даны данные (секунды, часы, сутки).

N₀ = …

Значение после уменьшения вдвое
N₀/2 = …
Время уменьшения вдвое, T
T₁ = …

N₀/2 = …

Значение после уменьшения вдвое
N₀/4 = …
Время уменьшения вдвое, T
T₂ = …

Среднее: T = (T₁ + T₂) / 2 = … .

Условный пример для проверки способа (числа придуманы для иллюстрации, это не данные опыта): N₀ = 800, через 6 ч стало 400, через 12 ч стало 200. Тогда T₁ = 6 ч, T₂ = 6 ч, T = 6 ч.

Как оформить вывод

Образец (условный пример): «По графику число ядер уменьшилось с 800 до 400 за 6 ч и с 400 до 200 ещё за 6 ч. Обе оценки совпали, период полураспада T ≈ 6 ч. Это согласуется с законом N = N₀·2^(−t/T): за каждые 6 ч число ядер уменьшается вдвое.» Если оценки отличаются, добавь: «Разница связана с тем, что распад случайный: при небольшом числе ядер доля распавшихся колеблется около половины.»

Шаблон: «За время … число ядер уменьшилось с … до … , за следующее … с … до … . T₁ = … , T₂ = … , среднее T = … . Вывод: период полураспада … , значит за время T распадается … .»

Где ошибаются

  1. Берут время, за которое распалось всё. Период полураспада — время уменьшения вдвое, а не полного распада.
  2. Считают, что за два периода распадётся всё. За два периода останется четверть, за три — восьмая часть.
  3. Читают график грубо. Проводи кривую плавно и считывай время по пересечению с уровнем N₀/2.
  4. Забывают про фон. Если даны показания счётчика, они тоже уменьшаются вдвое за период, но сначала из каждого показания вычти фон, если он указан: иначе период выйдет завышенным.
  5. Ждут точной половины. Распад случайный: на малом числе ядер за один период остаётся лишь примерно половина.

Шпаргалка за 30 секунд

Закон распада

Формула
N = N₀·2^(−t/T)
Ловушка
подставить t в других единицах, чем T

Через 1, 2, 3 периода

Формула
остаётся 1/2, 1/4, 1/8
Ловушка
считать, что за 2T распадётся всё

Оценка T по графику

Формула
время падения вдвое
Ловушка
брать время полного распада

Типичная ошибка в выводе: не указать единицы периода (с, ч, сутки) и не сказать, что распад случайный.

Контрольные вопросы

  1. Что такое период полураспада? Время, за которое распадается половина имеющихся ядер.
  2. Сколько ядер останется через два периода? Четверть от начального числа.
  3. Зависит ли период полураспада от начального числа ядер? Нет, это характеристика изотопа.
  4. Почему на малом числе ядер распад «шатается»? Каждое ядро распадается случайно, и половина получается лишь в среднем.
  5. Как записать закон распада? N = N₀·2^(−t/T).

Следующий шаг: открой установку «Радиоактивный распад и период полураспада», нажми «Шаг = T» и посмотри, как исчезает половина ядер. Следующая работа этого класса — деление ядра урана. Если по твоему графику T₁ и T₂ сильно расходятся, принеси его на пробное занятие по физике.

Частые вопросы

Как оценить период полураспада в лабораторной работе?

Построй график зависимости числа ядер от времени и найди время, за которое значение уменьшилось вдвое. Повтори от другой точки и усредни.

Какой вывод писать про период полураспада?

Назови найденный период с единицами, отметь, что оценки сошлись, и напомни, что за период распадается половина ядер.

Почему за два периода не распадается всё?

Каждый период убирает половину оставшихся ядер: сначала половину, потом половину от половины.

Разберёмся вместе?

Начни с пробного занятия — найди слабую тему и разбери её с преподавателем.

Попробовать