Урок для 11 класса по теме: «БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ»

Город Балаково, в котором мы живём, уникален: здесь расположены сразу три крупных энергетических объекта – это Саратовская гидроэлектростанция, ТЭЦ и Балаковская атомная станция. Поэтому неслучаен интерес населения к экономическим и экологическим проблемам энергетики. Один из актуальных вопросов, касающихся работы АЭС в непосредственной близости от города,- на сколько опасно это соседство? Регулярные сообщения о радиационной обстановке в районе БАЭС и городе часто остаются непонятными для обывателей, а урок физики в 11 классе по теме: «Биологическое действие радиоактивных излучений» помогает ребятам оценить реальное состояние окружающей среды и составить представление об опасности и пользе радиации.

Урок для 11 класса по теме:

«БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ»

Цели: познакомить учащихся с единицами радиометрии; показать причины воздействия р/а излучений на живую клетку, механизм воздействия и итоги действия р/а излучений на живую клетку, организм; показать возможность применения биологического воздействия излучений в целях решения продовольственных вопросов, в медицине; познакомить со способами защиты от излучений, и на основе этого, убедить учащихся в необходимости изучения р/а излучений, их природы.

Оборудование: компьютер, проектор, видеофильм «Радиация вокруг нас», таблица дозиметрических величин и их единиц (демонстрационная), сводка о радиационном состоянии в районе АЭС, дозиметры.

Ход урока: 1. Опрос:

Карточки для ответов у доски:

№1. Дополнить ядерные реакции: Al²⁷₁₃ + He⁴₂ → ? + n¹₀

N¹⁴₇ + n¹₀ → ? + p¹₁

P³⁰₁₅ + Si³⁰₁₄ → ?

№2. Рассчитать энергию связи ядра Li⁷₃

№3. Вывести формулу закона радиоактивного распада.

Фронтальный опрос- актуализация знаний:

1. Что такое ядерная реакция?

2. Сформулируйте правила смещения.

3. Назовите виды р/а излучений.

4. Какие методы регистрации р/а излучений вам известны?

2. Изучение нового материала:

Мотивация:

«О радиационной обстановке в районе АЭС» (По материалам прессы)- раздаточный материал (см. приложение)

Вопрос: Почему людей так интересует радиационная обстановка?

Предполагаемый ответ: Люди боятся вредного воздействия р/а излучений.

Постановка целей и задач урока:

Сегодня мы попробуем ответить на вопрос: « Как и почему воздействуют

радиоактивные излучения на живой организм, что является источником радиации, когда её стоит бояться?»

Историческая справка:

Однажды Беккерель взял у Пьера Кюри небольшое количество радия, заключённого в стеклянную трубочку, с тем, чтобы продемонстрировать его свойства студентам на лекции. Трубочку он положил в карман жилета. Несколько часов он проходил с радиевым препаратом. А спустя несколько дней обнаружил у себя на коже, в том месте, которое находилось против кармана, покраснение, напоминавшее своей формой трубочку с препаратом радия. Ещё через несколько дней Беккерель почувствовал сильную боль, кожа потрескалась, образовалась язва. Он вынужден был обратиться к врачу, который стал лечить его от ожога. Через два месяца рана зарубцевалась. ( М.И.Корсунский. Атомное ядро.)

Попробуем разобраться, в чём состоит воздействие на живой организм радиации.

Вопрос: Какое воздействие на вещество оказывает р/а излучение?

Предполагаемый ответ: Ионизирующее.

Вопрос: Какова основная структурная единица организации биологического организма?

Предполагаемый ответ: Клетка

Вопрос: Как клетка обеспечивает жизнедеятельность организма? Что происходит в клетке?

Предполагаемый ответ: В клетке происходят химические реакции.

Вывод: Ионизация атомов приводит к разрыву химических связей, поэтому образуются высокоактивные в химическом отношении соединения (свободные радикалы), которые взаимодействуют с белком и разрушают клетку за счёт интенсивных процессов окисления.

Наиболее интенсивные химические процессы протекают в быстро делящихся клетках, в ядрах клеток. Поэтому именно они сильнее всего подвержены действию р/а излучений.

Клетки гибнут или мутируют.

Количественные характеристики действия р/а излучений:

(по таблице 1)

А — Активность (Бк) 1Бк= 1расп/с (очень мала)

1Ки= 3,7•10¹⁰ расп/с (соответствует активности 1г радия)

Д — Экспозиционная доза – мера ионизационного действия на воздух (=мягкие ткани человека) (Кл/кг, Р)

1Р= дозе, при которой в 1см³ воздуха,

т.е. в 0,00129 г, возникает заряд 1СГСЭ= 3,34•10^-10 Кл

3,34•10^-10 Кл/см³

1Р= ——————— = 2,08• 10⁹ пар ионов/см³

1,6• 10^-19 Кл

3,34•10^-10 Кл

1Р= ——————— = 2,58•10^-7 Кл/кг

0,00129 кг

Д_п – Поглощённая доза – средняя энергия, поглощённая 1 кг вещества (Гр)

1 Гр = 1 Дж/кг Пример: 70кг•6Гр = 420 ДЖ – энергия чайной ложки кипятка (6Гр- смертельная доза)

1 рад =0,01 Гр 1Р=0,88рад

Д_э – Эквивалентная доза позволяет характеризовать отдалённые последствия действия любого излучения на организм.

Д_э =К•Д_п (Зв), где К — коэффициент относительной биологической эффективности (ОБЭ) или коэффициент качества (При изучении лучевых катаракт у кроликов было установлено, что поглощённая доза, вызывающего их гамма- излучения равна 2 Гр, а быстрых нейтронов всего 0,2 Гр)

К=1 (для рентгеновского, гамма-и бета- излучений)

К=5 (для медленных нейтронов)

К=10 (для быстрых нейтронов и протонов)

К=20 (для альфа- частиц)

1 бэр = 0,01 Зв

1Зв =1Гр , 1 бэр = 1рад (для К =1)

Биологический эффект (по таблице):

Доза облучения, приводящая к гибели 50% особей в течение месяца

Доза

(в рентгенах)

Виды организмов	Доза (в рентгенах)	Виды организмов
1000-150000 100000 20000 8000-20000 1000-10000 800-2000 600-1500 700-900	растения амёбы улитки змеи насекомые рыбы, птицы мыши крысы	250-600 400 400 250-400 350 300 200	обезьяны люди морские свинки собаки козы ослы овцы

Обращается внимание на

выносливость растений (150000Р)

слабую сопротивляемость животных (200 – 500Р)

Учитель: Воздействие на живые организмы ионизирующих излучений зависит от глубины проникновения и ионизирующей способности. Оно может быть как угнетающим, так и стимулирующим.

Сообщение ученика об использовании облучений в сельском хозяйстве

Ученик: Воздействие р/а излучений на растения сильно зависят от глубины проникновения в облучаемый объект и от ионизирующей способности излучения, т.к. ионизация служит катализатором дальнейших физико-химических реакций в клетках, что приводит к активизации или угнетению жизнедеятельности. Гамма- облучение клубней картофеля в дозах 1,5-3,0 Гр обеспечивает повышение урожая на 18-25%. Одновременно повышается содержание крахмала, белка, витамина С, т.е. картофель становится более вкусным и полезным. Для сохранения продуктов растениеводства применяют свойство ионизирующих излучений тормозить процессы роста и созревания. Так доза облучения 80-100 Гр позволяет сохранить картофель без прорастания и потери пищевой ценности от урожая до урожая при комнатной температуре. Созревание бананов и манго при транспортировке продлевается на 30-60 дней, если их подвергают облучению дозой 250 Гр, земляника не теряет товарного вида и качества 15 дней, а без облучения она не пригодна к реализации уже на второй день.

Источники радиации (видеофильм)

предварить просмотр вопросами:

1. Каковы возможные источники излучений?

2. Как уменьшить воздействие р/а излучений на человека?

3. Закрепление полученных знаний

Пересчёт сведений в газетном сообщении о р/а обстановке в районе АЭС:

1л воды в водоёме-охладителе имеет активность 3,2•10^-12 Ки = 0,1184 Бк, т.е. ведро воды даёт около 70 распадов за 1 минуту

Мощность эквивалентной дозы гамма-излучения в Балакове 0,09мкЗв/час

К=1, значит, Д_п=0,09мкГр (в час), значит, за 70лет =70•365•24=613200час человек получит

613200•0,09•10^-6Гр=0,0023 Гр

см. стр.306 (допустимые дозы)

Вывод: на уроке мы узнали о вредном и полезном воздействии радиоактивных излучений на живую клетку и организмы, научились оценивать это действие количественно.

4. Домашнее задание: § 114 (Физика. Г.Я.Мякишев) , № 1202 (А.П.Рымкевич)

ЛИТЕРАТУРА:

Журналы «Наука и Жизнь» №10, 1990 г.

«Физика в школе» № 5, 1993 г.

«Физика 11 кл.» В.А. Касьянов