Лабораторная работа проводится на базе информационного центра по атомной энергетике г.Владимира.

Теория:

 

Радиоактивное излучение не воспринимается напрямую нашими органами чувств. Но его можно обнаружить и измерить по косвенным признакам.

Методы обнаружения основаны на том факте, что излучение оставляет след или задерживается в той материи, через которую проходит. Специальные приборы – детекторы, используемые сегодня, имеют разную физическую основу (газовые, сцинтилляционные, полупроводниковые счетчики), но они используют один и тот же принцип: переводят фотоны, электроны или альфа-частицы излучения, в электрический сигнал, чтобы рассчитать количество распадов или иными словами количество беккерелей.

Несмотря на то, что 1 беккерель – это чрезвычайно маленькая радиоактивность, измерительные приборы, которыми располагает человечество, в большинстве случаев достаточно чувствительны, чтобы обнаружить радиоактивность.

Радиоактивность можно измерить как в лаборатории, так и с помощью переносных аппаратов, предназначенных для регистрации конкретного типа излучения.

Единицы измерения радиоактивности
Беккерель, грей и зиверт – три единицы, в которых измеряют радиоактивность, ее энергию и ее воздействие соответственно.

Как уже упоминалось, активность в беккерелях (Бк) равна числу атомов, распадающихся за секунду (1 Бк соответствует распаду одного атома за секунду). Ранее для обозначения числа распадов использовалась единица кюри – соответствующая тридцати семи миллиардам распадов за секунду, названная в честь первооткрывателей радия - Пьера и Марии Кюри.

Грей (Гр) – единица измерения количества энергии, которое выделятся в веществе при воздействии излучения. 1 Гр соответствует тому, что вещество получило один джоуль энергии в расчете на один килограмм массы, и определяет поглощённую дозу. Ранее использовалась единица «рад».

Зиверт (Зв) – единица биологического воздействия на организм в зависимости от типа излучения. 1 зиверт – это количество энергии, поглощённое килограммом биологической ткани, равное по воздействию поглощённой дозе гамма-излучения в 1 Гр. Эквивалентная доза, характеризующая биологический эффект облучения организма ионизирующим излучением, измеряется в Зивертах. Прежде использовалась единица Бер, составляющая 1 сотую Зиверта.

Измеряемая величина	Определение	Единица измерения
Радиоактивность	Количество распадов в секунду	Беккерель (Бк)
Поглощенная доза	Количество энергии, полученное материей от излучения	Грей (Гр)
Эквивалентная доза	Воздействие излучения на организм	Зиверт (Зв)

Критерии оценки:

 

Оценка «2» ставится, если учащийся не может собрать установку по схеме, указанной в методической рекомендации к лабораторной работе, неправильно снимает показания приборов.

Оценка «3» ставится, если учащийся собирает установку по схеме, указанной в методической рекомендации к лабораторной работе, правильно снимает показания приборов; пользуясь формулами, указанными в разработке, находит искомую физическую величину.

Оценка «4» ставится, если учащийся производит все вычисления, предусмотренной методической разработкой, правильно определяет абсолютные погрешности измеряемых величин, а также абсолютную и относительную погрешности искомой величины.

Оценка «5» ставится, если учащийся правильно записывает окончательный результат с учетом погрешностей, делает вывод и может указать причины отклонения полученного результата от табличного.

Также может применяться система зачет/незачет.

 

Список литературы

 

1. Мякишев Г.Я. Физика 10 класс:учеб. Для общеобразоват.организаций: базовый и профильный уровни/Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев,Н.Н. Сотский; под ред. Н.А. Парфентьевой.-22-е изд. – М.: Просвещение, 2013. -366 с., ISBN 978-5-09-029646-5.
2. Мякишев Г.Я. Физика 11 класс:учеб. Для общеобразоват.организаций: базовый и профильный уровни/Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев,В.М. Чаругин; под ред. Н.А. Парфентьевой.-23-е изд. – М.: Просвещение, 2014. -339 с., ISBN 978-5-09-032373-4.
3. Бахметьев А.А. Практические занятия по физике 8, 9, 10, 11 классы.- М, 2005 (прилагается к электронному конструктору «Знаток»)
4. Практикум по физике в средней школе: Дидакт.материал: Пособие для учителя/под ред. В.А. Бурова, Ю.И. Дика.-3-е изд., перераб.- М.: Просвещение, 1987.-191с.
5. Методика преподавания физике в средних специальных учебных заведениях / Под ред. А.А. Пинского, П.И. Самойленко. М.: 1991 г.
6. «Алгебра и начала анализа. ч. 1, / Под ред. Г.Н. Яковлева. М.: «Наука», 1997 г.
7. Демкович В. П. «Сборник вопросов и задач по физике для средней школы» / М.: “Просвещение”, 1966 г.

 

Приложение 1 ПРАВИЛА ПОДСЧЕТА ЦИФР

 

В результате счета большого количества предметов, при различных измерениях, в результате вычислений или при округлении чисел получаются приближенные числа. Задания с приближенными и смешанными данными следует выполнять с соблюдением правил подсчета цифр, при этом необходимо помнить, что точные данные не влияют на количество значащих цифр в окончательном ответе.

1.При сложении и вычитании

приближенных чисел в полученном результате нужно отбрасывать по правилам округления цифры тех разрядов справа, в которых нет значащих цифр хотя бы в одном из данных приближенных чисел.

Примеры: 3520+6439+673=10632;

12.57+1.176+4.5=18.246=18.3;

129-87.4=41.6=42.

2.При умножении и делении

приближенных чисел в полученном результате нужно сохранять столько значащих цифр, сколько их имеет приближенное данное с наименьшим количеством значащих цифр.

Примеры: 386*540=208440=208000=2.08*10⁵

5.73*0.2=1.146=1.2

8753:92=95.141304=95

0.876:0.4=2.19=2.2.

3.При возведении приближенного числа в квадрат и куб

в результате нужно сохранять столько значащих цифр, сколько их имеет возводимое в степень число.

Примеры: 562² =315844=316000=3.16*10⁵

2.48³=15.252992=15.3.

4.При извлечении квадратного и кубического корня

из приближенного числа в полученном результате нужно сохранять столько значащих цифр, сколько их имеет подкоренное число.

Примеры: =9.6953597=9.7

=2.7202941=2.7

=4.4.

5.Правило запасной цифры при решении задач и вычислениях в несколько действий. При решении задач с приближенными данными нужно в результатах промежуточных действий сохранять на одну цифру больше, чем требуют правила округления, причем при подсчете значащих цифр в промежуточных резульатах запасные цифры не принимаются во внимание; в окончательном результате запасная цифра отбрасывается по правилам округления. Для учета запасные цифры следует подчеркивать.

Примеры: вычислить значение x из формулы

X= , где l=20.2, h=18.62.

Решение.

X= = = =7.83=7.8.

 

6.Правила пользования табличными данными.

При пользовании тригонометрическими таблицами в значении тригонометрической функции острого угла, заданного с точностью до градусов, сохраняют в большинстве случаев две значащие цифры.

Примеры: sin 56⁰=0.83; cos 82⁰=0.14; tg 60⁰=1.7.

Sin x=0.48, x=29⁰; tg x=2.40, x=67⁰.

7.Правило предварительного округления данных.

Если некоторые данные имеют более низкие последние разряды (при действиях сложения и вычитания) или больше значащих цифр (при остальных действиях), чем другие, то их предварительно следует округлить, сохраняя лишь одну лишнюю цифру.

8.В приближенных целых числах незначащие нули справа могут быть записаны с помощью множителя 10ⁿ, если это не сделано (например, 1000), то нули справа считаются значащими.

 

Приложение 2

 

Правила вычисления погрешностей.

В практической деятельности человеку приходится измерять различные величины, учитывать материалы и продукты труда, производить различные вычисления. Результатами различных измерений, подсчетов и вычислений являются числа. Однако точные измерения невозможны ввиду несовершенства наших органов зрения, неточности измерительных приборов и некоторых свойств самих измеряемых объектов.

При различных измерениях одной и той же величины получают

различные приближенные значения. Каждое из этих приближений отличается от истинного значения на некоторую величину, называемую погрешностью.

Абсолютной погрешностью называется модуль разности истинного и приближенного значения некоторой величины, обозначается буквой и измеряется в тех же единицах, что и вычисляемая величина.

Из этого определения следует, что истинное значение величины равно приближенному значению абсолютная погрешность .

 

Абсолютная погрешность приближения не характеризует качества измерений, т.к., например, точность 1 см для определения ширины футбольного поля является высокой, а для определения длины карандаша - низкой. Поэтому для характеристики точности измерения вводится понятие относительной погрешности.

Относительной погрешностью приближения называется отношение абсолютной погрешности приближения к модулю числа приближенного значения и обозначается буквой

где x – приближенное значение некоторой величины.

Погрешность приближенного равенства x очень мала по сравнению с погрешностью x. Поэтому при оценке абсолютной погрешности x можно считать, что x=dx, где dx-дифференциал величины x.

1) Относительная погрешность произведения не превышает суммы относительных погрешностей ее сомножителей.

X=U*V; , т. е.

;абсолютная погрешность

Во всех остальных случаях абсолютная погрешность вычисляется по этой же формуле.

2) Относительная погрешность степени равна относительной погрешности основания, умноженной на показатель степени.

;

3) Относительная погрешность корня равна относительной погрешности подкоренного числа, деленной на показатель степени корня.

;

4 ) Относительная погрешность частного не превышает суммы относительных погрешностей делимого и делителя.

 

X=U/V;

5)Относительная погрешность суммы равна сумме относительных погрешностей слагаемых.

X=U+V;

6)Относительная погрешность разности не превышает суммы

погрешностей уменьшаемого и вычитаемого.

X=U – V;

Исключение составляет случай, когда разность находится в знаменателе дробного выражения.

Пример 1:

X= ;

Пример 2:

X= ; .

 

Окончательный результат вычислений записывается системой

x и измеряются в одних и тех же единицах, а - в процентах.

Абсолютная погрешность непосредственно измеренных величин равна половине цены деления шкалы прибора.

Так как истинное значение искомой величины чаще всего бывает не известно, то нельзя найти и абсолютную погрешность приближения этой величины. Можно лишь указать в каждом конкретном случаи положительное число больше которого не может быть эта абсолютная погрешность. Это число называется границей абсолютной погрешности приближения величины а. Любое число h, удовлетворяющее условию при любом х из множества всевозможных приближений величины а, называется границей абсолютной погрешности приближений. Любое число Е, удовлетворяющее условию при любом х называется границей относительной погрешности приближений. При вычислениях часто бывает трудно указывать наряду с приближениями их погрешности. Запись приближения без указания погрешности требует, чтобы по этой записи можно было судить о границе его погрешности. Для этого вводится понятие верной цифры. Цифра в записи приближения называется верной, если граница абсолютной погрешности не превосходит единицы того разряда, в котором записана эта цифра. Ясно, что если является верной цифрой, то и все предыдущие цифры тоже верные. Например, если записано число 127,53, являющееся приближением некоторой величины, то это означает, что все цифры этого числа верные, а граница абсолютной погрешности не превосходит 0,01. Все верные цифры числа х, кроме нулей, расположенных левее первой отличной от нуля цифры, называются значащими цифрами. Например в числе 3,14 – три значащие цифры, в числе 0,0012 – две, в числе 0,3000 – четыре, в числе 1* - одна значащая цифра. При выполнении вычислений часто возникает необходимость в округлении чисел, то есть в замене их числами с меньшим количеством значащих цифр. Существуют три способа округления чисел:

1) округление с недостатком

2) округление с избытком

3) округление с наименьшей погрешностью – это обычное округление, когда последняя сохраняемая цифра увеличивается на единицу только в том случае, когда первая из отбрасываемых цифр больше 4. Исключение: если округление с наименьшей погрешностью сводится к отбрасыванию только одной цифры 5, то последняя сохраняемая цифра не изменяется, если она четная, и увеличивается на 1, если она не четная.

Таким образом, если в расчетной формуле используется табличное значение, то его абсолютная погрешность определяется следующем образом: берется последняя цифра числа и приравнивается единице.

Пример: плотность воды

Поверхностное натяжение воды

Относительная погрешность высчитывается для всех физических величин, стоящих в формуле.