Внесок харківських науковців у розвиток ядерної фізики. 9 клас

 

І. В. Семінько, гімназія № 34, м. Харків


 

Цілі:

  • навчальна— систематизувати й узагальнити знання учнів про будову атома й атомного ядра; ознайомити з внеском харківських науковців у розвиток теорії будови ядра;
  • розвивальна— розширити світогляд учнів щодо розвитку наукової думки в Україні взагалі і в Харкові зокрема;
  • виховна— виховувати патріотичні почуття учнів, грамотність, відповідальність, охайність;

Тип уроку:комбінований.

Обладнання:мультимедіа, наочні засоби.

 

Хід уроку

 

I.Організаційний момент

 

II. Актуалізація знань учнів із теми. Повідомлення теми й мети уроку

Учитель.Протягом останніх 10 уроків ми з вами вивчили все, що стосується будови атома і його ядра, процеси розпаду ядер тощо. Тепер коротко повторімо вивчений матеріал. Я ставлю запитання й слухаю ваші відповіді (усний фізичний диктант).

Будь-яка речовина складається з... (молекул).

Молекули складаються з... (атомів).

Атоми складаються з... (ядра й електронів)

В ядрі знаходяться... (протони й нейтрони).

Протони заряджені... (позитивно).

Нейтрони... (не заряджені).

Ядро може розпадатися самочинно або штучно, і це явище називається... (радіоактивність).

Існують три види випромінювання, а саме... (альфа, бета, гама).

Альфа-частини — це... (двічі йонізовані ядра гелію).

Бета-частинки — це... (швидкі електрони).

Гама-випромінювання — це... (електромагнітні хвилі високої частоти).

При радіоактивному розпаді виділяється величезна... (енергія).

Давайте побудуємо ланцюжок (на дошці зверху вниз) і залишимо справа вільне місце (ланцюжок: речовина - молекула - атом - ядро, електрони - розпад ядер - альфа-, бета-, гама-промені).

Мета нашого сьогоднішнього уроку — не тільки повторити і ще раз усвідомити будову речовини, але й ознайомитись із внеском видатних вчених у теорію будови речовини, зокрема вчених, що жили й зараз живуть у нашому місті, а також згадати деякі моменти історії нашої держави, що впливали на перебіг подій у науковому світі.

 

III.Вивчення нового матеріалу

Учитель. Як ви знаєте, уперше про атомну будову речовини заговорив ще давньогрецький учений Демокрит, але сьогодні ми не будемо торкатися сивої давнини. Нас цікавить революція у фізиці, що відбулася на межі XIXі XX століть. Першим ученим, який експериментально довів планетарну будову атома був... (учні відповідають). Так, це був відомий англійський науковець Ернест Резерфорд (учень записує прізвище вченого на дошці у вільній колонці справа). Його класична модель пояснила багато явищ, що доти були не зрозумілі, але не змогла пояснити випромінювання світла атомами. Це явище зміг розкрити датський фізик Нільс Бор, створивши першу квантову теорію будови атома, що стала величезним поштовхом до розвитку квантової фізики (запишемо його прізвище). Видатні французькі вчені П’єр і Марія Кюрі ретельно дослідили явище радіоактивного розпаду ядер, відкрили нові хімічні елементи Полоній і Радій (записуємо їхні прізвища також). Ми записали лише 4 прізвища, хоча науковців, які займалися ядерною фізикою, було набагато більше. Але ці четверо —  гіганти фізичної думки, лауреати Нобелівської премії. Марія Кюрі, до речі, двічі лауреат Нобелівської премії. І сьогодні в кінці нашого уроку ми допишемо ще одне прізвище до цієї плеяди геніїв, і пов’язане це прізвище саме з нашим містом.

 

Але все по черзі. Повернімося подумки у 20–30-і роки минулого століття й з’ясуємо, що відбувалося в цей час на території колишнього СРСР, до складу якого в той час входила Україна. Доповідь про це підготував нам учень (прізвище).

 

Учень.До Жовтневої революції 1917 року на території Російської держави дослідження з ядерної фізики не проводилися. Це не дивно, якщо згадати історію. У ті роки, коли почала зароджуватись ядерна фізика, відбулася Перша світова війна, дві революції, Громадянська війна. Було не до того. Тому перший інститут із питань ядерної фізики (радієвий інститут) з’явився в Ленінграді у 1922 р. У 1925 р. роботи з ядерної фізики розпочалися в Ленінградському фізико-технічному інституті (директор А. Ф. Йоффе). Згодом, у 1928 р., за ініціативою Абрама Федоровича Йоффе в Харкові був створений український фізико-технічний інститут (УФТІ). Таким чином, на початку 30-х років минулого століття на території СРСР працювали 4 великі наукові центри з ядерної фізики: Ленінградський фізико-технічний інститут, Український фізико-технічний інститут у Харкові, Державний радієвий інститут у Ленінграді й Фізичний інститут АН СРСР у Москві.

 

УФТІ зібрав під своїм дахом величезний науковий потенціал,  тому не дивно, що саме в УФТІ 10 жовтня 1932 р. уперше в СРСР було розщеплено ядро атома. Розщеплення ядра атома Літію зробили харківські вчені Антон Вальтер, Георгій Латишев і Кирил Синельніков. На честь цього відкриття на території УФТІ було встановлено пам’ятний знак із прізвищами цих науковців, що й зараз стоїть біля центрального входу в інститут.

 

Учитель.Це не єдине досягнення науковців УФТІ. В УФТІ було отримано рідкий водень і рідкий гелій, побудована перша радіолокаційна установка й зроблено багато інших досягнень.  1935 року академік С. Вавилов  висловив думку про те, що в УФТІ роблять більш ніж чверть усієї фізики СРСР. Особлива сторінка наукової діяльності УФТІ пов’язана з ім’ям видатного фізика Льва Давидовича Ландау. Послухаємо розповідь про нього.

 

Учень.Лев Давидович Ландау народився 22 січня 1908 року в м. Баку. З 1916 року вчився в Бакінській єврейській гімназії, де його мати викладала природознавство. Лев був надзвичайно обдарованим математично. У 14 років він вступив до Бакінського університету на два факультети одночасно — фізико-математичний і хімічний. За особливі успіхи в навчанні Л. Ландау був переведений до Ленінградського університету, фізичне відділення якого закінчив у 1927 р. Після закінчення університету Л. Ландау вступив до аспірантури, після закінчення якої став  співробітником Ленінградського фізико-технічного інституту. У 1926–1927 рр. Л. Ландау надрукував свої перші наукові роботи з теоретичної фізики, а в 1929 р. був відправлений у наукове відрядження до Германії, Англії й Швейцарії. Перебуваючи в науковому відрядженні, Л. Ландау познайомився з видатним датським науковцем Нільсом Бором, якого вважав усе життя своїм єдиним учителем.  1932 року Л. Ландау очолив теоретичний відділ УФТІ, у якому працював до 1937 р.

 

Учитель.Щоб правильно оцінити події, які відбувалися в УФТІ в 1937–1938 рр., треба згадати деякі сторінки історії. Так що ж відбувалося у 1937–1938 рр. в Україні? Послухаймо історичну довідку, яку підготував учень  (доповідь учня про роки сталінський репресій).

 

Учень.Сталінські репресії — масові репресії, що здійснювалися в СРСР в 1930–1950-і роки і зазвичай пов’язані з іменем Й. В. Сталіна, фактичного лідера Радянського Союзу в цей період. До цього явища можна віднести чистки в рядах правлячої ВКП(б) (після 1952 р. — КПРС), розкуркулення, депортації цілих етнічних груп і гоніння на підозрілих осіб, усюдисущий контроль за «саботажниками», масові ув’язнення й розстріли «ворогів народу».

 

Термін «репресії» використовують для визначення методу покарання людей, які вважали  антиреволюційними елементами й ворогами народу. Чистки мотивували бажанням частини партійного керівництва позбутися ворожих їм елементів із партії і з метою утвердження влади Й. Сталіна. Інші репресійні кампанії проводили проти соціальних груп, які вважалися або були звинувачені в діяльності з прихованими політичним мотивами чи протистояли радянській владі й політиці Комуністичної партії. Також велика кількість чисток зображалася як усунення можливості саботажу й шпигунства  з огляду на можливу війну з Німеччиною. Найбільша суспільна увага була сконцентрована на репресіях як проти самих лідерів Комуністичної партії, так і проти державних службовців і командного складу Збройних Сил, широкого загалу членів партії.

 

Однак кампанія репресій торкнулася представників багатьох інших груп суспільства: інтелігенції, селян, особливо тих, яких називали «надто багатими» (куркулями). Вістря репресій НКВС було спрямоване також проти цілих етносів та етнічних груп, яких називали «п’ятою колоною».

 

Більшість звинувачень були базовані на примусових зізнаннях, часто здобутих за допомогою тортур і під впливом вільної інтерпретації статті 58 Кримінального Кодексу. На основі цієї статті звинуваченим приписували контрреволюційні злочини. Замість судових процесів часто діяли так звані трійки НКВС. Cотні тисяч людей були звинувачені за сфабрикованими доказами в різноманітних політичних злочинах (шпигунство, шкідництво, саботаж, антирадянська агітація й пропаганда, таємна підготовка до державного перевороту, тероризм), а потім розстріляні або відправлені в табори ГУЛАГу. Багато з них померло в робітничих таборах від недоїдання, хвороб і виснаження. Широкомасштабні політично вмотивовані вбивства сьогодні називаються терміном «демоцид» або «політцид».

 

Учитель.Так, не минуло це лихоліття й молодого талановитого вченого.  1937 року Л. Ландау був звільнений з УФТІ. У серпні 1937 р. були заарештовані і в листопаді розстріляні фізики Л. В. Розенкевич (співавтор Л. Ландау), Л. В. Шубніков, В. С. Горський (так зване діло УФТІ). На щастя, у цей час Л. Ландау був у Ленінграді, але 28 квітня 1938 року його було заарештовано й кинуто до в’язниці. У в’язниці Л. Ландау провів рік і був випущений лише завдяки листу на його захист від Н. Бора та втручанню вченого П. Капиці, що взяв Л.  Ландау «на поруки». Якби не цей збіг обставин, людство втратило б видатного вченого, лауреата Нобелівської премії, людини, яка зробила безцінний внесок в усі галузі фізики.

Учень.7 січня 1962 р. Л.  Ландау потрапив в автокатастрофу. Протягом декількох років лікарі боролися за його життя. Свою Нобелівську премію він отримав 1 листопада 1962 р. у лікарні. Л.  Ландау був одружений, мав сина Ігоря, який закінчив фізичний факультет МДУ й працював у галузі фізики низьких температур. У Л. Ландау була своя власна теорія щастя, яка складалася з трьох пунктів:

  • робота;
  • любов;
  • спілкування з людьми.

Як бачимо, роботу Лев Давидович ставив на перше місце роботу. У Харкові за його ініціативою  був створений фізико-технічний факультет ХДУ, фізико-хімічний факультет ХПІ.

 

Л. Ландау розробив теоретичний мінімум, який складали всі фізики, що хотіли стати його учнями. Серед учнів Л. Ландау слід назвати такі відомі імена харківських науковців, як Олександр Соломонович Компанеєць, Євгеній Михайлович Ліфшиц, Олександр Ілліч Ахієзер, Ісаак Якович Померанчук і багато інших.

 

Л. Ландау за своє життя створив: теорію надпровідників, теорію надплинності гелію, теорію квантової рідини, теорію коливань електронної рідини й багато іншого. Це була дуже компанійська людина, яка любила жарти й гарне товариство.

 

Помер Л. Ландау 1 квітня 1968 р. у віці 60 років.

 

Учитель.Я думаю, ми можемо додати ім’я Лева Давидовича Ландау до списку видатних учених, що створювали основи ядерної фізики. Запишімо його прізвище на дошці поруч із ними.

 

Л. Ландау — людина, яка жила й працювала в нашому місті, і ми можемо пишатися тим, що він ходив тими ж вулицями, якими ходимо зараз ми.

 

А що ми можемо сказати про сьогоднішнє місто Харків? Які наукові розробки існують нині?

 

Учень.Нині в Харкові діє близько 60 наукових установ, що працюють у різних галузях науки й техніки. Славетний харківський УФТІ (нині — національний науковий центр  Харківський фізико-технічний інститут) продовжує роботу в галузі ядерної фізики. У другій половині ХХ ст. на базі УФТІ були створені інститут низьких температур (ФТІНТ) та інститут радіоелектроніки (ІРЕ), що працюють і зараз. У харківському фізико-технічному інституті проводять дослідження на експериментальних термоядерних установках «Ураган», електронних та йонних прискорювачах.  2009 року в ХФТІ було вперше сфотографовано внутрішню будову атома, отримано фотографії електронних хмар атомів.

 

Харківські науковці взяли активну участь у створенні Великого адронного коллайдера.

 

Окремо треба сказати про ще одне наукове об’єднання, що зараз займається тільки надсучасними технологіями в галузі будови речовини. Це науково-технічний комплекс «Інститут монокристалів», що складається з п’яти наукових установ (трьох у Харкові і двох у Києві).  2008 року науковці інституту використали найбільший у світі монокристал, маса якого становить 540 кг. Для створення кристалу була застосована нова технологія, розроблена в НТК, завдяки якій кристали за 18–19 діб виростають до 0,5 м у діаметрі. Замовникам такої продукції є багато країн Європи й Америки, Китай та Японія. Подібні штучно отримані кристали широко застосовують у рентгенівському обладнанні лікарень, а також у системах нагляду аеропортів.

 

Ще один перспективний напрямок розробок в Інституті монокристалів — люмінесцентні нанокристали для біологічних застосувань. Такі нанокристали можуть виконувати роль «мітчиків» або сенсорів стану живої клітини. Зокрема, за допомогою нанолюмінофорів можна визначити місце знаходження ракових клітин в організмі й знищити їх, не ушкоджуючи при цьому здорових клітин.

 

IV. Закріплення нових знань

Запитання за темою уроку (відповісти письмово):

  1. Перший учений, який експериментально довів планетарну будову атома. (Е. Резерфорд.)
  2. Який науковець створив першу квантову теорію будови атома ? (Н. Бор.)
  3. Назвіть прізвище науковців, які відкрили нові хімічні елементи полоній і радій. (П’єр і Марія Кюрі.)
  4. Коли і в якому місті з’явився перший інститут ядерної фізики? (1922, Ленінград.)
  5. Який інститут був створений в 1928 році в Харкові за ініціативою А. Ф. Йофе? (УФТІ.)
  6. Науковці з якого міста зробили перше розщеплення ядра атома? (З Харкова.)
  7. Назвіть прізвище науковця, який створив теорію надпровідності, теорію текучості гелію, теорію квантової рідини, теорію коливання електронної рідини тощо. (Л. Ландау.)
  8. Які фізико-технічні інститути працюють сьогодні в Харкові? (УФТІ, ФТІНТ, ІРЕ)
  9. У якому інституті було вперше сфотографовано внутрішню будову атома, отримані фотографії електронних хмар атомів? (УФТІ.)
  10. У створенні якого приладу брали участь харківські науковці? (Великий адронний коллайдер.)

 

V. Підсумки уроку

Учитель.Сьогодні на уроці ми не тільки повторили будову атома та ядра, а й зазирнули в минуле нашого міста й пильно подивилися на місто сучасне, щоб впевнитися в тому, що наукова думка не згасає й нині, що на зміну вченим-фізикам минулих часів йдуть молоді вчені, які сміливо зазирають в ще більші глибини речовини і виконують подумки проекти, про які не мріяли навіть фантасти. І вам, молодим, продовжувати йти шляхами старшого покоління. Можливо, через  кілька десятків років хтось із вас, нинішніх учнів, стане лауреатом Нобелівської премії з фізики і ще раз уславить наш рідний Харків. І я хочу побажати, щоб прагнення пізнання нового ніколи не згасало в наших серцях.

 

Сьогодні ми торкнулися лише першої частини теми, а саме того, що стосується атомного ядра. На наступному уроці ми поговоримо про ядерну енергетику. Запишіть домашнє завдання.

 

VI. Домашнє завдання

Підготувати доповіді про розвиток ядерної енергетики в Україні.

   
Dounload PDF

Відгуки читачів

Людмила Сліпченко 26.04.2017
Дуже цікава й корисна інформація. Обов*язково використовуватиму. Дякую.

Залишити відгук

Ваше ім'я
E-mail (не публікується)
Відгук
Введіть 9309
 
Догори