Публикации сообщества

Лора Кравченко • 27 ноября 2018

Практика из CERNa для всех увлеченных наукой

На страницах портала “Новатор” я уже рассказывала о программе научной Школы для учителей физики из стран-участниц ОИЯИ в Европейской организации ядерных исследований в Швейцарии. И коллег заинтересовали практические аспекты программы, а именно, содержание современных задач по физике частиц и лабораторной работы по созданию камеры Вильсона и наблюдению треков заряженных частиц.  Об этом и речь в посте.

Современная физика частиц и атомного ядра в задачах для школьников (по материалам Михаила Жабицкого)

Все мы знаем, что уровни понимания проходят следующие фазы:

1. Качественное понимание физического явления.

Например, Аристотель утверждал, что тяжелые тела падают быстрее легких и его утверждение считалось истинным в течение 20 веков! Почему? Потому что качественные рассуждения трудно проверить.

2. Количественное описание явления.

Исаак Ньютон в отличие от Аристотеля сформулировал закон Всемирного тяготения уже математически. И количественные законы подсказывают пределы своей “применимости”.

3. Способность породить новое знание.

Школьные задачи тоже можно разделить по аналогии на три типа: качественные, расчетные и открытые.

Начнем с простого: что это и как можно объяснить эту форму?

https://lh4.googleusercontent.com/TEfMx5UltStaJHQ2K0PRgq1wJhkFZAUsfcF4N72kEotTF6zHW7vaT9p-JfnucHeItN1s3zdZe1dgWKkFQTO9mNXxdDo58zRyRxV-gUAKdpTddSbwbDQCMh8L8ndl5jXzVMSr8gVM

Первый вопрос оказывается обычно прост для школьников, конечно, это молекула воды. Но вот ответить, почему она имеет  такую тетраэдрическую форму и как оценить угол между Н-О-Н  связями, не просто (решение смотрите в презентации автора)

Еще пример. Для начала нужно разобрать с учениками, что за единица эВ (электронвольт), а потом можно приступить к решению задач о процессах, происходящих в большом адронном коллайдере.

адронный коллайдер

 

Например,  найти самый быстрый массивный  (имеющий массу) объект, разогнанный людьми. То есть надо определить наибольшую скорость, которую удалось получить  в коллайдере для частиц, имеющих большую энергию (помним, энергия связана с массой!)

Эти расчеты могут произвести сами школьники.

 

https://lh4.googleusercontent.com/GFlbqyt94FwJ_hlzf5kAX9EOdUQDclkwC8ntbbqg6yPGBvWViRBWQKZNdzWIqu0smGY6nLibCtSISoXeIvFp04AIhbGVqx-Vw2fmj0GfoH7lFfOCNdpEYZRSaZ3fmAaIb7BopbQ0

 

Кстати, школьникам будет интересно узнать, что в физике частиц массы измеряют не в килограммах, и даже не в  атомных единицах массы, а в МэВ/с2 и ГэВ/с2 (а говорят просто - в мэвах и гэвах), потому как масса неразрывно связана с энергией.

Хочу заметить, что большинство предложенных  в лекции задач, потребуют и от учителя достаточно объемной подготовки, так как содержат знания и умения, ранее не используемые в курсе физики атома и атомного ядра в школе. Но для специализированных школ такие задачи - отличное дополнение к курсу.

Полную презентацию с задачами можно взять здесь

Лабораторная работа по созданию камеры Вильсона и наблюдению треков заряженных частиц

А вот лабораторную работу по созданию камеры Вильсона и наблюдению треков частиц, вы обязательно захотите провести со своими детьми и это доступно любой школе вне зависимости от профиля.

Материалы и оборудование:

1) Твердый диоксид углерода (сухой лед)

2) Кусок фетра или другой плотной ворсистой ткани (можно заменить тонким поролоном)

3) Изопропанол (изопропиловый спирт более 90%) можно купить в радиотоварах или хозтоварах.

4) Пластиковая емкость (аквариум) с крышкой

5) Лоток для льда

6) Светодиодный яркий фонарь или настольная лампа

7) Перчатки, защитные очки.

материалы для камеры Вильсона

Сухой лед - в лоток. На сухой лед кладем крышку.

процесс

 

На дно пластиковой емкости крепим плотную ткань и обильно поливаем ее изопропанолом, но так, чтобы жидкость не лилась потоком, а скапливалась немного в уголке емкости.

процесс

Затем емкость ставим на крышку, предварительно полив места соединения спиртом (емкость с крышкой должны прилегать очень плотно.

процесс

Выключаем свет, подсвечивая лампой, ждем некоторое время. В образовавшихся парах спирта вы сможете увидеть треки пролетающих частиц и насладиться их красотой и разнообразием.

наблюдение треков частиц в камере Вильсона

Вам будет, о чем поговорить с детьми!

Словом, для того, чтобы наблюдать треки пролетающих частиц, не нужны никакие источники. Но, говорят, что если поставить внутрь посуду из уранового стекла, то эстетический и научный шок вам будет обеспечен. Не проверяла. Если кто-то сможет это проверить, пишите, снимайте, будем восхищаться вместе!

НЕ ПРОПУСТИТЕ!

Прием заявок на Школы в ОИЯИ и ЦЕРН 2019 г. начнется 1 марта 2019 г.

Ссылка на презентацию “Современная физика частиц и атомного ядра в задачах для школьников”

Школа для учителей физики в CERNе. 10 "ЗА" и 1 "ПРОТИВ"

Кол-во комментариев: (2)