6. Тәжірибелік сабақтар орындауға арналған әдістемелік нүсқаулар
Тәжірибелік сабақ – 15. Радиоактивтік ыдырау заңы және байланыс энергиясы бойынша есептер шығару
жүктеу/скачать 0,59 Mb.
|
1602571454459 6. АиУ қ. физ.2 тәжірибелік сабақ
| Тәжірибелік сабақ – 15. Радиоактивтік ыдырау заңы және байланыс энергиясы бойынша есептер шығару.
1. 58Се144 цезий изотобының 1,0 г массасының 1) ∆ t= 1 с; 2) ∆ t= 1 жыл уақыт аралығы ішінде қанша ядросы ыдырайды? Цезийдің жартылай ыдырау периоды Т= 285 тәулік. Шешуі. 1) ∆ t<<Т болғандықтан, ∆t уақыт ішінде ыдырамай қалған ядролар саны іс жүзінде тұрақты және олар N0 – ге тең деп санауға болады. Онда ыдыраған ядролар саны: ∆ N= λ N0∆t, немесе ∆ N=ln2 N0∆t/T. Бастапқы ядролар саны: N0 = NА ν = NА(m0/M), мұндағы m0 – препараттың бастапқы массасы, M – цезийдің мольдік массасы, ол сан жағынан оның массалық санына тең. Сонымен ∆ N=ln2 NА(m0/M)∆t/T. 2) ∆ t мен Т шамалас болса, онда радиоактивтік ыдырау заңының диффернциалдық түрі емес, интегралдық түрі қолданылады: ∆ N= N0 - N= N0(1 - e-λt) немесе ∆ N= NА(m0/M) (1 - e-λt). λ= ln 2/Т=0,693/Т қатысын пайдаланып есептеу жасаймыз. Жауабы: ∆ N= 2,5∙1018. 2. Бір жылдың ішінде радиоактивті 38Sr90 элементінің 1 грамындағы неше ядро ыдырайды? Шешуі: Элементтің 1 грамындағы атомдар саны: N=v = , мұндағы NA – Авогадро саны, ν – мольдер саны, М – изотоптың мольдік массасы, М =10-3∙90 кг/моль. (2). Радиоактивтік ыдырау заңы: N= , (3) мұндағы N0 - t = 0 мезеттегі ыдырамаған ядролар саны, N - t мезеттегі ыдырамаған ядролар саны, λ – радиоактивтік ыдырау тұрақтысы. 38Sr90 - дың t уақыт ішінде ыдыраған ядролар саны: = -N= . (4) Радиоактивтік ыдырау тұрақтысы мен жартылай ыдырау периоды арасындағы ln 2/T байланыс ескерсек: = (5) (2) – ні ескеріп (1) – ді (5) – ке қоямыз: = (6) Жауабы: =6,4 . 3. 816О ядросының ақаулық массасын, байланыс энергиясын, меншікті байланыс энергиясын есептеу керек. Шешуі: Ақаулық масса келесі өрнекпен анықталады: (1) мұндағы Z – зарядтық сан, А – массалық сан, mp – протонның, mn - нейтронның, mя – ядроның массасы. (1) өрнегін мына түрде де жазуға болады: (2) мұндағы - 1H1 – атомының массасы, ma – ақаулық массасы анықталатын атом массасы. Анықтамалықтардан мыналарды табамыз: (2) – ге сандық мәндерді қойсақ (816О үшін Z= 8, А = 16): =0,13708 Байланыс энергиясы: = (3) мұндағы с – жарықтың вакуумдағы жылдамдығы. Егер ∆m – ақаулық массаны - мен, ал байланыс энергиясын МэВ пен өрнектесек, онда (3) – ті мына түрде жазуға болады: (4) (4) – ке сандық мәндерді қойып мынаны аламыз: 0,13708 = 128 МэВ. Меншікті байланыс энергиясы келесі өрнекпен есептеледі: Емен = /А =8 МэВ/нуклон. Жауаптары: =0,13708 ; 2) =128 МэВ. 3) 1. Полоний 84Ро214 изотопының альфа ыдыраудан кейін пайда болған бөлшектің зарядтық саны Z және массалық саны А қандай болады? А)Z = 82, A = 210; B) Z = 83, A = 212; C) Z = 84, A = 210; D) Z = 80, A = 214; E)Z = 80, A = 210 . 2. Радиоактивті препараттың активтігін анықтау керек. 5 с ішінде онда 2.105 ядролар ыдырады А) 4.104 Бк; B) 106 Бк ; C) 2.104 Бк ; D) 3,33.102 Бк; E) 666 Бк. 3. Ядросында 47 протоны және 61 нейтроны бар бейтарап атомның электрондар саны. А) 47 Б) 14 В) 61 Г) 108 Д)Жауаптар ішінде дұрысы жоқ. Физика курсын оқып білудің негізі – физиканың нақтылы есептерін шығару. Физика есептерін проблема туғызу үшін пайдалануға, келелі жағдай жасауға, жаңа деректер алуға, практикалық білімі мен біліктілігін қалыптастыруға, алған білімнің қаншалықты тереңдігі мен беріктігін бақылауға, материалды бекіту және қайталауға қолдануға болады. Физиканы жаттап алу мүмкін емес, бірақ кейбір нәрселерді жадыңда ұстауға тура келеді. Бірақ ең қарапайым «аиқаттардың» өзіне сын көзбен қарап, ең бастысы, мәселедегі құбылыстың физикалық мәңісіне терең бойлай түсуге тырысу керек. Ал есеп шығарып дағдылану үшін, есептердің шығару тәсілін жаза отырып түсініп алыңыз. Көзбен көріп қана түсіндім деп ойлап, жазуға жалқаурасаңыз, онда басыңызда ештене сақталмайды. Есеп шығару студенттерді өз бетімен творчестволық жұмыс істеуге қалыптастырады, құбылыстар мен заңдарды талдауға, кездейсоқ, қажетсіз ұсақ бөліктерді ескермеуге үйретеді. Физикалық есептер ойыңызды жинақтап, шеберлігінізді шыңдап, есеп шығару қабілетіңізді дамытады, білімдерін нақтылауға, оны практикада қолдана білуге уйретуде маңызы зор. Физика пәніне деген қызығушылығын арттыруға, алға қойған мақсатқа жетуде табағдылыққа,өзіндік жұмыс істеу, өз бетімен білім алу дағдысына ие болуға көмектеседі. Есептер шығаруды мына жағдайларда қолданады: - проблемалық ситуация туғызады; - жаңа мәлімет береді; - практикалық іскерлік пен дағдыларды қалыптастырады; - білімін, нақтылығын, терендігін тексереді; - материалды қайталауға, бекітуге қолданады; - техникалық құрылғылардың жұмыс істеу принциптерін түіндіреді; Қазіргі кезде физика есептерін шығарудың практикада негізінен екі әдісі қолданылады: аналитикалық және синтетикатикалық. Аналитикалық әдіс - есептің мазмұнын талқылап, күрделі процесті қарапайым процестерге жіктеп,белгісіз ізделініп отырған физикалық шаманы қарапайым процесс заңдылығының формуласын көмегімен жазамыз. Алынған өрнектің оң жағында есеп шартында берілген шама болса, онда құбылыстар арасындағы байланыстарды тағайындап, бұл шаманы белгілішамалар арқылы анықтап алатын формулалар жазылады. Осылай негізгі іздеп отырған шаманы белгілі шамалар арқылы анықтайтын өрнегін алуымыз керек. Синтетикалық әдіс - есеп шартындағы көрсетілген физикалық шамалар сипаттайтын процесстердің заңдылықтары өарастырылып, оларды басқа шамалармен байланыстары анықталады. Осы байланыс формулалары арқылы анықталған аралық шамалар көмегімен өрнегінде белгісіз, ізделеніп отырған шама бар теңдеу жазылып, есеп шығарылады. Есеп шығарудың екі әдісінде қолдануға болады. Олардың бір-бірінен артықшылығы жоқ. Бірақ дидактикалық планда оқу процестерінде ескеру қажет әрқайсысының ерекшіліктері бар. Күрделі есептерді шығаруда аналитикалық- синтетикалық және синтетикалық- аналитикалық, яғни комбинацияланған есеп шығару тәсілдері қолданылады. Физика пәнінен жүргізілетін практикалық сабақтарда қарастырылатын есептердің мазмұны мамандықтың ерекшелігіне қарай таңдап алынуы да маңызды. Практикалық есептерді шешу барысында студент өз мамандығы саласында физикалық есептерді түсіне білуі, оны қолдана білуі инженердің өз әрекетінің табысты болуына ықпал етеді. Біздің мамандықтарда оқитын студенттер үшін жалпы физика курсы физикалық білім алуының фундаменті болып табылады. Сонымен қатар, мынадай негізгі физикалық принциптерді: сақталу заңдары, сәйкестік, салыстырмалылық және инварианттылық принциптері, статистикалық және динамикалық заңдылықтарды т.б. меңгеруі инженердің көзқарасын ғылыми тұрғыда қалыптасуына әсер етеді. Студенттің бірінші курстан бастап жалпы ғылыми пәндерді оқу барысында теориялық білім алудың неғұрлым жалпы ғылыми негізделген әдістері қалыптасуы керек және тек тікелей физика есептерін ғана шығару үшін емес, сонымен бірге теориялық механика, машиналар мен механизмдер теориясы және материалдар кедергісі сияқты жалпы–инженерлік пәндердің есептерін шығару үшін де нақты бір тапсырмаға немесе есепті шешуге, әсіресе, физикалық білімін қолдану әдістерін білуі керек. Физика пәнінен өткізілетін практикалық сабақтардың маңыздылығы сол, дәріс сабақтарында қарастырылған теориялық материалдарды бекіту болып табылады. Практикалық сабақтарда есептер талдау барысында уақыттың жетпей қалуы да көп қиындықтар тудырады, себебі сабақ барысында күрделі есептерді қарастырғанда өз мамандығына қатысты маңыздылығына студенттің көзін жеткізе отырып, талдап шығару үшін біршама уақыт қажет болады. Өйткені білім беру саласында кредиттік жүйеге көшкелі сағат санының және сабаққа берілетін уақыттың азайғаны белгілі. Сонымен қатар, есепті шығармас бұрын мүмкіндігінше сол есептің мазмұнына сай, құбылысты түсіндіретін демонстрация жасап, студенттерге көрсетіп алып, сол демонстрацияның мағынасын талдаса, есеп соғұрлым түсінікті болар еді. Практикалық сабақтың тиімділігі тек алған мағлұматтардың мазмұны немесе көлемімен ғана емес, оқытушы мен студент арасындағы қарым-қатынас, оқытушының қарастырып отырған сұрақты аудиторияға жеткізе білуімен, беріп отырған тапсырманың мазмұнының дұрыстығымен, яғни сұрақтың дұрыс қойылуымен де анықталады. Физика пәнінен практикалық сабақ өткізудегі ең маңызды мәселенің бірі – есеп шығару жолының рет тәртібін сақтау, яғни неден бастап, қалай аяқтау керектігі. Практикалық сабақтағы қолданылатын әдістердің бірі – қарастырылатын есепті топпен бірге талдай отырып шығару. Студенттерге практикалық сабақтың тақырыбына сай,маңызды теориялық сұрақтар қойылады. Сөйтіп өткен материалдар бойынша тақырыпты теориялық жағынан пысықтап аламыз. Сұрақ-жауапқа белсене қатысқан студенттердің жауабы ескеріліп отырады. Бірінші есепті оқытушы өзі толық талдау жасай отырып, шығару жолын түсіндіреді. Одан кейінгі есептер аудиторияға ортақ беріледі. Есепті алғашқы болып шығарған студенттердің біреуі тақтаға есептің шығарылуын түсіндіреді. Мүмкіндігінше тақтаға орташа деңгейде оқитын студент шығарылады. Ондағы мақсат үлгерімі орташа деңгейдегі студенттің де ынтасын арттыру және есеп шығара білуге икемдеу. Уақыт жетсе, үлгерімі төмен студенттен де сол есептің шығарылу барысын қысқаша түсіндіріп беру талап етіледі. Сонда барлық студенттің сабаққа белсене қатысуына мүмкіндік болады және студенттің жауапкершілігі де артады. Жоғарыда атап өткеніміздей, сабақ соңында талдаған тақырыпқа қатысты әр студентке жеке берілген тапсырмаларын келесі өздік жұмыс сабағына дайындап келу ескертіледі. Сол арқылы практикалық сабақта қарастырылған тақырыпты одан әрі бекіте түсеміз [4]. Техникалық жоғары оқу орындарындағы мамандықтарға берілген кредит санына сәйкес практикалық сабақ 3-4 семестр бойы жүргізіледі. Ал барлық тараулар бір немесе екі семестр жүргізілетін шектеулі мерзімде берілген типті есептерді шығарарда, ең бастысы оларға ортақ жалпы тәсілді пайдаланған дұрыс, яғни сол есептердің алгоритмдік шешімдерін жасау. Сонымен бірге, кейбір есептерді шығарғанда басқа тәсілдерге қарағанда, оларға аналитикалық және графиктік тәсілді пайдаланған дұрыс. Есептерді, әсіресе қиын есептерді шығару процесін төмендегі сатыларға бөлуге болады: Есептің шартын оқып, терминдер мен ұғымдардың мәнін түсіну; Есеп шартын қысқаша белгілеу, оның суреттерін сызу (сызба, үлгі, график); Есептің физикалық мәнін түсіну және есеп шартындағы физикалық құбылысты, дене күйін елестету үшін есептің мазмұнын нақты талдау, есеп шығаруға қажет ұғымдар мен заңдарды еске түсіру қажет; Есеп шығарудың жоспарын жасау, шартта берілмеген физикалық тұрақтылар мен таблицалық деректермен толықтыру; Физикалық шамалардың мәндерін СИ жүйесінің бірлігіне айналдыру; Іздегелі отырған және берілген шамаларды байланыстыратын заңдылықтарды табу, тиісті формулаларды жазу; Теңдеулер жүйесін жасап, оны жалпы түрде шешу; Іздейтін шаманы есептеу; Алған жауапты талдау, есеп шығарғанда қолданылған жеңілдіктердің әсерін бағалау; Есеп шығарудың басқа мүмкін болатын тәсілдерін, ең тиімді жолдарын қарастыру. Бұл сұлба барлық есеп түрлеріне ортақ, сондықтан да ол күрделілеу көрінеді. Бірақ, оның кейбір сатыларының қолданылмауы да мүмкін. Есеп шығарудың біз келтірген тәртібін алгоритмдік ұйғарым ретінде қолдану қажет. Сонымен бірге алгоритмдер есеп шығарудағы барлық процесті қамтымайды, заңдардың қолданылуымен математикалық амалдардың реті ғана алгоритмделеді, бірақ бұл есеп шығарудың жоспарын жасауға, оның жаңа варианттарын табуға кедергі келтірмейді. Студенттер сабақ үстінде мұғалімнің айтуымен дәптерлеріне алгоритмді жазып алып, оны есеп шығарғанда қолданады. Осы ретпен 4-6 есеп шығарғаннан кейін-ақ (өз бетімен шығаратын үйге берген есептерді қосқанда), өздігінен жатталып есте қалады. Бұл ұсынып отырған кітаптағы есептер Алматы технологиялық университетінің әдістемелік кеңесі бекіткен жұмысшы жобасына сәйкес таңдалып алынды. Кітапта: а) авторлардың жоғары оқу орындарында көп жыл атқарған жұмыстарының негізінде құрылған нұсқалық есептер, б) көпшілігі төмендегі жинақтарда алынған есептер келтірілген: М.Бектенов «Физика есептерін шығарудың методикалық нұсқаулары», Алматы-1978; В.С.Волькенштейн «Сборник задач по общему курсу физики», М., наука, 1986; А.Г.Чертов, А.А.Воробьев «Задачник по физике», М.,Высшая школа, 2011. Пайдалануға ыңғайлы болу үшін есептер нөмірленген және әр тақырып баяндалғаннан кейін есептердің жауабы берілген. Әдістемелік құрал инженерлі-техникалық, ауыл шаруашылығы мамандығында оқитын жоғарғы оқу орындарының студенттеріне арналған. Бірақ көптеген есептердің мазмұндық, сапалық деңгейі өте жоғары болғандықтан және есептердің 80 пайызы шығарылғандықтан, бұл есеп кітабының физика, физика және ақпарат, автоматтандыру, математика мамандығы бойынша білім алып жатқан университеттер мен педагогикалық жоғары оқу орындарының студенттеріне, аспирант, магистрант, докторанттарға, физика-математика мектебінің түлектеріне тигізетін пайдасы ерекше болатындығына күмән келтірмейміз. Физикалық есепті шығару кезінде студенттер міндетті түрде нені білу қажет? 1. Есептің берілгені бойынша физикалық шамаларды ажырата білу. 2. Есеп бойынша дұрыс формула немесе теңдеуін жаза білу. 3. Есеп бойынша шамалардың тәуелділіг графигін сызу. 4. Есепті координаттық әдіспен шығару. 5. Есепті дифференциалдау тәсілімен шығару. Әрі қарай біз есепті дұрыс талдау және шығару жолдарың көрсетеміз. Цилиндр формалы муфтаның (жалғастырғыш) симметрия осімен сәйкес келетін оське қатысты инерция моментін анықтаңыздар? Муфтаның массасы m = 2кг, ішкі радиусы r = 0,03м, сыртқы радиусы R = 0,05м. жүктеу/скачать 0,59 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|