Володько Н.В. Внеклассное мероприятие «В мире элементарных частиц»

Володько Н.В. Внеклассное мероприятие «В мире элементарных частиц» // Фiзiка: праблемы выкладання. – 2003. – № 1. – С. 111-118.

Ведущий 1. Каждую весну в мире происходит обыкновенное чудо: голые ветки внезапно оживают. Пройдет несколько дней, и на них зазеленеют клейкие весенние листочки. Немного больше времени занимает превращение неповоротливой, толстой гусеницы в изящную бабочку. За три десятка лет маленький мальчик становится солидным мужчиной.

Ведущий 2. Сухая палка в костре исчезнет за несколько минут, оставив кучу золы, а аккуратные чистые тетради за несколько дней или недель становятся потрепанными фолиантами. С течением времени в какой-то мере меняется наш мозг — он больше знает и умеет.

Ведущий 1. Превращения — вот главное, что происходит вокруг нас и с самими нами. Одни превращения, такие, как взрыв бомбы, длятся мгновения, другие же, такие, как формирование Земли и образование планет и звезд, длятся многие тысячи или даже миллионы и миллиарды лет.

Ведущий 2. Из превращений состоит наша жизнь, и жизнь Вселенной почти полностью сводится к созданию все новых и новых комбинаций.

Выходит ученик, на котором табличка «вещество» и говорит: «Я то, из чего состоят все тела. Я могу быть деревом, железом, пластмассой, нефтью, керосином и бензином и даже газом». («Вещество» уходит.)

Выходят еще два ученика с табличками «молекула».

Ведущий 1 (ведет разговор с «молекулами»). Ваше имя?

Ученики оба. Молекулы.

Ведущий 1. Фамилия?

Ученики. Вещественные.

Ведущий 1. Характер?

Ученики. Беспорядочный.

Ведущий 1. Взаимодействие с соседями?

Ученики. Двойственное — симпатия (притяжение) и антипатия (отталкивание).

Ведущий 1. Место жительства?

Ученики. Города — твердое тело — прописка постоянная; жидкость — прописка временная; газ — бомж (без определенного места жительства).

«Молекулы» уходят.

Выходят ученики с табличками: атомы О, С, Fe, Au.

Атом углерода (С). Вместе с розой, вечерней зарей и прочими лирическими атрибутами уже много столетий верой и правдой служит поэтам алмаз. Отшлифованный и ограненный венчал алмаз короны королей и блистал бриллиантовой россыпью в украшениях первых красавиц. Но однажды ученые нашли способ сжечь алмаз, и он сгорел, превратился в самый тривиальный СO2. Так пришел конец мистики. Позднее было доказано, что алмаз — это углерод.

Вот видите, значит, без меня не было бы такого драгоценного вещества, как алмаз. Другая аллотропическая модификация меня ·— это графит. Я в виде алмаза король драгоценностей, король твердости. Нет на Земле вещества тверже алмаза. Это свойство снискало мне всеобщую славу и признание. Я — в виде алмаза инертен — это еще одно ценное свойство. Но беда в том, что алмаз необычайно редкий. На 1 тонну руды — 0,5-1 г алмаза. Есть я в Африке, Бразилии и недавно нашли в Якутии. Но люди получили алмазы искусственным способом.

А не будь графита, как бы вы рисовали, даже читать не могли бы, так как не было бы типографской краски. Я символ органической жизни на Земле. Я не против соединиться с О и Hи образовать белковые вещества, все живое вокруг вас содержит углерод. Я дружу с водородом в каучуке, с кислородом в углекислом газе, с кремнием в силиконах. Ох, тяжело было бы без меня.

Атом железа (Fe). О происхождении названия ученые спорят до сих пор, так как не знают, когда и кем я открыто. Я известно с глубокой древности. В свободном виде я встречаюсь только в метеоритах (самый большой метеорит весом 60 т, упавший на Землю в Африке, найден в 1920 году), а так я соединяюсь и дружу с другими атомами. Так как я в свободном виде не могу существовать, то и в обыденной жизни используюсь в виде сплавов чугуна и стали и ковкого железа — это в дружбе с углеродом. Но без меня жили бы вы в каменном веке. Без меня не было бы посуды, домов, гвоздей. Ох, и трудно бы было.

Я очень недоволен кислородом, так как чуть не каждая десятая средняя доменная печь работает только на «ржавчину» — оксид железа. Тут вода мне вредит, если бы воздух был сухой, то я был бы не ржавым, а влажный воздух — мой враг.

Я главный металл нашего времени. В самом начале нашей эры у африканских народов железо стоило в 10 раз дороже золота.

В земной коре железо занимает 4-е место после О, Si, Al.

В чистом виде, я — блестящий серебристо-белый металл, но я очень важный не только в промышленности, но и в жизни.

Цвет вашей крови определяется мною. А гемоглобин у Вас хорош? Если нет, то не хватает меня.

Железо — металл войны, но важнейший металл мирной техники. Я не только на Земле, но и на Луне есть и причем в чистом виде. Я умею намагничиваться и притягиваться.

Атом золота (Au). Ой, ой как бы бледно выглядели все, если бы не было украшений. Я всегда сверкаю, сияю и отливаюсь на Солнце. Из-за меня люди часто воевали друг с другом.

Атом кислорода (О). Ах, если не хватает Au, жить можно, а если меня не хватает, то как трудно дышать людям. Я без вкуса, без запаха.

Ведущий 2. Хватит спорить и хвалить себя. Все вы важные атомы, а их около 107; из них можно составить много, много молекул, а из молекул — вещества с различными свойствами.

Все атомы уходят со сцены.

Выходит ученик с табличкой «Атом».

Появляются два ученика — один из них с табличкой «ядро», а другой — «электрон».

Ведущий 2 (спрашивает у них). Откуда Вы?

Ядро и электрон (оба отвечают). Из атома (электрон все время вращается вокруг ядра — играет музыка).

Ведущий 2. Что ты все кружишься?

Электрон. Если я перестану кружиться, то упаду на ядро, и атом исчезнет.

Ведущий 2. А все-таки, если покинешь атом, то что произойдет?

Электрон. Для этого нужно двигаться с большой скоростью. Посвети на меня лучом света, и я покину атом.

Ведущий 1 (обращается к электрону). Расскажи о себе.

Электрон. Никакая я не волна, никакая я не частица, я — электрон.

У меня есть характер и присущие мне свойства инерционные. Накопленный мною запас энергии характеризуется массой. А она равна 91031кг. Взаимодействие с электромагнитными полями характеризуется зарядом 1,6∙10-17 Кл. У меня есть собственный момент количества движения и собственный магнитный момент μэ.

Ведущий 1. А какие у вас взаимоотношения с ядром в атоме?

Электрон. Симпатия, я же притягиваюсь к нему. Но я хочу сказать: если я буду двигаться со скоростью, близкой к скорости света, то у меня масса изменится:   (в это время луч света падает на электрон и он удаляется).

Ведущий 1. А Вы, уважаемое ядро, что стоите как вкопанное?

Ядро. Да я жду толчка и очень мощного. (В это время раздается музыка, подобная взрыву, и из ядра выходят протон и нейтрон, и ядро удаляется.)

Протон (р). Я больше по массе электрона в 1836 раз, а заряд такой, как у электрона, но только имею положительный заряд. Я устойчивая частица, но все-таки в ядре могу превратиться в нейтрон. Размеры мои малы — радиус равен 10–13 см. Плотность моя в центре больше, а к периферии плавно спадает. Я всегда нахожусь по соседству с нейтроном, и между нами существует взаимодействие, в 100 раз большее электромагнитного. Это самые мощные силы, которыми располагает природа, но эти силы особенные, так как они действуют только на расстоянии очень малом — 10–12-10–13 см. Почему я стабилен, да только из-за ограничений, связанных с необходимостью выполнения законов сохранения. Других причин нет или их просто не знаем.

В разговор вступает нейтрон.

Нейтрон. Я тоже нахожусь в ядре. Фредерик Жолио и Ирен Кюри доказали мое существование. Я спокойно преодолеваю все защитные линии атома и внешнюю электронную оболочку. Я с удовольствием отбрасываю в стороны a-частицы. Из-за того, что я не имею заряда, любое вещество для меня становится как бы «прозрачным».

Ведущий 1. А мне кажется, что тебя открыл Чедвик. И в 1932 году советский ученый Иваненко и немецкий Гейзенберг предложили новую модель строения ядра атома. Ядро состоит из протона и нейтрона. А хочется задать вопрос: долго ли ты находишься на свободе?

Нейтрон. О!! Я же если нахожусь вне атома, то радиоактивен и на свободе пребываю около 11,7 мин. Я чуть-чуть тяжелее протона, а радиус такой же, как у протона. Я удивительно легко проникаю через толстую стальную броню, но не в состоянии преодолеть даже тоненький слой кадмия.

Ведущий 2. Как вы объясняете такую «странность»?

Нейтрон. Если я начну чуть медленнее двигаться, то меня тут же захватывают (кадмий, бор, гафний и другие элементы). Я же сказал: я радиоактивен, при этом я распадаюсь на электроны и нейтрино.

Выбегает нейтрино и все время двигается.

Нейтрино. Швейцарский физик Паули меня открыл. Он увидел, что я — единственная частица, способная участвовать в слабых взаимодействиях. Но я же имею массу покоя равную 0. Значит, нейтрино покоящихся нет, поэтому я всегда двигаюсь со скоростью света. Для меня земной шар прозрачен, лишь одно из 1010 нейтрино, проходящих через центр Земли, имеет некоторую вероятность прореагировать с другой частицей. А вот железная стена толщиной более 150 млн км проглотила бы нейтрино с энергией порядка 109 электрон-вольт. Но все-таки меня обнаружили на Земле.

Ведущий 2. Нейтрино-неуловимая была открыта в 1956 году экспериментально, по-русски означает нейтрончик — так назвал ее Ферми.

На сцене появляются Пи-мезоны (П+, П, П0).

П-мезоны отвечают хором: «Мы были открыты лишь в 1947 году, а предсказал нас в 1935 году японский физик Юкава. Назвали нас П-мезонами или пионами.

П0. Я нейтральный, т = 264,1 электронной массы, мною обмениваются протоны и нейтроны.

П+. Я положительный, меня отдают только протоны, а поглощают только нейтроны.

П. Я отрицательный, меня испускают нейтроны, а поглощают протоны.

П+, П. Оба мы имеем одинаковую массу, равную 273,1 электронных масс.

П0. Я живу мало, t= 0,8∙10–16 с.

П+, П. А мы, t=2,6108с.

Все П-мезоны. И все мы активно участвуем в ядерных взаимодействиях.

μ(мезон). Я мю-мезон, μ= 206,7 электронных масс, t = 2,2∙10-6c. Имею отрицательный заряд и античастицу μ+. Я немного являюсь родственником П-мезонам, но я не участвую в сильных взаимодействиях.

Ведущий 1. Неизменных частиц нет совсем. Сейчас точно не известно, какие частицы заслуживают в действительности названия элементарных.

Ведущий 2. Можно сказать, что в слове «элементарная» заключена восхитительная двусмысленность. С одной стороны, элементарный — это само собой разумеющийся, простейший. «Это элементарно» — любил восклицать мистер Шерлок Холмс, обращаясь к доктору Ватсону.

Ведущий 1. С другой стороны, под элементарным понимается нечто настолько фундаментальное, что оно вообще пока никем не понято. Именно в этом смысле сейчас и называют субатомные частицы элементарными.

В 1900 году Планк показал, что излучение света происходит отдельными порциями — квантами.

Появляется фотон и все время прыгает и бегает.

Ведущий 2. Что ты все прыгаешь?

Фотон. Да потому, что я исчезну, если не буду двигаться, у меня нет массы покоя. И я не подчиняюсь законам Ньютона. Меня нельзя ни ускорить, ни замедлить, и никакие силы на меня не действуют.

Ведущий 2. Так какая твоя роль?

Фотон. Что ты, я важная частица, а роль моя — перенос электромагнитных взаимодействий. Я участвую и в слабых взаимодействиях. Без меня атомы распались бы на электроны и ядро.

Фотон. Я порция света, я квант, обладающий энергией, импульсом, значит, я частица, имею частоту и длину, значит, волна. Я никогда не делюсь ни на что, целиком поглощаюсь, отражаюсь, испускаюсь, преломляюсь.

Ведущий 1. Давайте вспомним тех, кто работал в области атомного строения. Демокрит, Томсон, Резерфорд, Ломоносов. Ленард, Перрен, Бор, Мария Склодовская-Кюри, Чедвик, Гейгер, Ган, Планк, Гейзенберг, Дирак, Ландау, Ферми, Иваненко, Тамм, Франк, Черенков, Иоффе, Милликен.

Ведущий 2. Наука идет вперед. Идет очень быстро. Помните, друзья — новый шаг в науке делает тот, кто ценой любых личных жертв совершает непрерывные и незаметные для окружающих подвиги. Без научных знаний большинства людей технический прогресс немыслим. Мы начали свой вечер с превращений и убедились, что самостоятельно частицы долго не существуют, они все время двигаются и образуют новые вещества.

Ведущий 1. Если бы частицы все были упакованы вплотную друг к другу, то объем человеческого тела был бы равен не 60-70 л, а всего лишь объему кубика с ребром 0,1 мм. В наперсток можно было бы упрятать несколько тысяч человек. Атом гораздо более пуст, чем наша Солнечная система.

Выложил alsak
Опубликовано 25.06.08
Просмотров 6996
Рубрика Сценарий мероприятия
Тема Ядерная физика
Комментарии

Комментарии (0)

Оставить комментарий

Пожалуйста, войдите, чтобы комментировать.

Последние комментарии

Sergey Kozhinin

10. апреля, 2018 |

Задача №4. По условию стыковка должна произойти "без дополнительной...

Сакович

14. сентября, 2016 |

Этот вопрос надо задавать не мне, а авторам статьи. Их данные можно...

Где взять?

14. сентября, 2016 |

Напишите пожалуйста, где взять такую базу?