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
- Выпиши из данных время t и число нераспавшихся ядер N (или скорость счёта).
- Построй график N(t): по горизонтали время, по вертикали N. Проведи плавную кривую.
- Найди начальное значение N₀ при t = 0 и половину от него N₀/2.
- По графику найди время t₁, когда N стало равным N₀/2. Это оценка периода T.
- Повтори от другой точки: найди время, за которое N упало вдвое от значения N₀/2, то есть до N₀/4. Получится вторая оценка T.
- 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
- Берут время, за которое распалось всё. Период полураспада — время уменьшения вдвое, а не полного распада.
- Считают, что за два периода распадётся всё. За два периода останется четверть, за три — восьмая часть.
- Читают график грубо. Проводи кривую плавно и считывай время по пересечению с уровнем N₀/2.
- 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.
- 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
- Что такое период полураспада? Время, за которое распадается половина имеющихся ядер.
- Сколько ядер останется через два периода? Четверть от начального числа.
- Зависит ли период полураспада от начального числа ядер? Нет, это характеристика изотопа.
- Почему на малом числе ядер распад «шатается»? Каждое ядро распадается случайно, и половина получается лишь в среднем.
- 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.