Imię i nazwisko autora:

Aleksandra Fijałkowska

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Reakcja rozszczepienia jądra uranu Indeks górny 235²³⁵U

Grupa docelowa:

III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres podstawowy i rozszerzony

Podstawa programowa:

Cele kształcenia – wymagania ogólne
II. Rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem praw i zależności fizycznych.

Zakres podstawowy
Treści nauczania – wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
3) prowadzi obliczenia szacunkowe i poddaje analizie otrzymany wynik;
4) przeprowadza obliczenia liczbowe posługując się kalkulatorem;
7) wyodrębnia z tekstów, tabel, diagramów lub wykresów, rysunków schematycznych lub blokowych informacje kluczowe dla opisywanego zjawiska bądź problemu; przedstawia te informacje w różnych postaciach.
XI. Fizyka jądrowa. Uczeń:
9) opisuje reakcję rozszczepienia jądra uranu Indeks górny 235²³⁵U zachodzącą w wyniku pochłonięcia neutronu; podaje warunki zajścia reakcji łańcuchowej.

Zakres rozszerzony
Treści nauczania – wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
3) prowadzi obliczenia szacunkowe i poddaje analizie otrzymany wynik;
4) przeprowadza obliczenia liczbowe posługując się kalkulatorem;
7) wyodrębnia z tekstów, tabel, diagramów lub wykresów, rysunków schematycznych lub blokowych informacje kluczowe dla opisywanego zjawiska bądź problemu; przedstawia te informacje w różnych postaciach.
XII. Elementy fizyki relatywistycznej i fizyka jądrowa. Uczeń:
15) opisuje reakcję rozszczepienia jądra uranu Indeks górny 235²³⁵U zachodzącą w wyniku pochłonięcia neutronu; podaje warunki zajścia reakcji łańcuchowej.

Kształtowane kompetencje kluczowe:

Zalecenia Parlamentu Europejskiego i Rady UE z 2018 r.

• kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji,

• kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii,

• kompetencje cyfrowe,

• kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się.

Cele operacyjne:

Uczeń:

1. określa poprawnie, czym jest reakcja rozszczepienia;

2. zapisuje równanie reakcji rozszczepienia;

3. porównuje energię uwolnioną w procesie rozszczepienia uranu 235 z energią wyemitowaną podczas spalania węgla kamiennego.

Strategie nauczania:

IBSE

Metody nauczania:

wykład informacyjny

Formy zajęć:

praca zespołowa

Środki dydaktyczne:

tablica

Materiały pomocnicze:

kalkulator/komputer

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

W ramach fazy wprowadzającej nauczyciel wypytuje uczniów o rodzaje elektrowni, jakie działają w naszym kraju oraz o planowanej budowie elektrowni jądrowej. Nauczyciel pyta, co jest źródłem energii w każdym z rodzajów elektrowni.

Faza realizacyjna:

Nauczyciel wprowadza definicję rozszczepienia wymuszonego, zgodnie z definicją podaną w słowniczku.
Nauczyciel zapisuje przykładową reakcję indukowanego neutronami rozszczepienia jądra uranu Indeks górny 235²³⁵U, zwracając na konieczność zachowania liczby atomowej i masowej. Uczniowie utrwalają tę informację rozwiązując zadanie 6 z zestawu ćwiczeń.
Uczniowie otrzymują zadanie, aby zastanowić się, dlaczego w rozszczepieniu emitowana jest energia. Jako wskazówkę mogą w pierwszym kroku zastanowić się, dlaczego w spalaniu węgla emitowana jest energia. Nauczyciel może naprowadzać uczniów na energię wiązania elektronów w cząsteczkach COIndeks dolny 2₂ i przez analogię opowiedzieć o energii wiązania nukleonów w jądrach atomowych.
Uczniowie porównują energię uwolnioną w rozszczepieniu Indeks górny 235²³⁵U i spalaniu węgla rozwiązując zadanie 8.

Faza podsumowująca:

Uczniowie oszacowują ile ton węgla jest potrzebnych do zasilenia przez miesiąc przeciętnej elektrowni węglowej (np. o mocy 1000 MW) a ile uranu Indeks górny 235²³⁵U w przypadku elektrowni jądrowej o tej samej mocy. Aby urealnić zadanie uczniowie przyjmują, że we współczesnych elektrowniach jądrowych typowe wypalenia paliwa jądrowego wynoszą około 55 ${\displaystyle \frac{MWd}{kg}}$ (megawatodni na kilogram).

Praca domowa:

Obejrzenie animacji dołączonej do materiału.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium

Multimedium może być wykorzystane na lekcji w fazie wprowadzającej.