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:

Что такое ядерная реакция?

Сформулируйте правила смещения.

Назовите виды р/а излучений.

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      



Дп – 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



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

Дэ =К•Дп       (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:

Каковы  возможные источники излучений?

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, Дп=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