Презентация на тему "Опред. возр. Земли. К ур. Зак. рад. расп."

Содержание

• 
  Слайд 1
  

   Физика (Астрономия) 11 класс.К уроку: «Закон радиоактивного распада»Урок - конференция Тема: «Определение возраста Земли» 

  Жиронкин А.М. учитель физики МБОУ Весёловская СОШ №1.  

• 
  Слайд 2
  

  Оборудование: Схемы и задания, подготовленные на доске и компьютере. Форма проведения: Урок – конференция (с использованием машины времени). Ход урока:  Организация урока. Проверка готовности класса к уроку.   Новый материал.

• 
  Слайд 3
  

  Цель урока:   Ознакомить учащихся с историей изменения взглядов человека на возраст Земли и методом «изотопного датирования» Развитие интереса к астрономии и физике. Укрепление и развитие связи с другими предметами: математикой, биологией, химией.

• 
  Слайд 4
  

  Епископа Ашера, как и многих других людей интересовал возраст Земли. Изучая древнейшую книгу – «Библию», он в 1654 году, сложив возраст всех поколений патриархов, приведенных в ней, и добавив период истории, для которого имелись письменные источники, определил, что мир был сотворен в 4004 году до нашей эры. То есть Земле приблизительно 6 000 лет (Ашер – 1654 г. Земле – 6 000 лет).

• 
  Слайд 5
  

  Шотландец Джеймс Хаттон, занимаясь геологическими исследованиями в 1785 году установил, что Земля сформировалось в результате физических, геологических и химических процессов, медленно действовавших в течение очень длительных периодов времени и продолжающих действовать сейчас. Эти периоды времени превышают человеческое воображение и могут быть тысячами, миллионами, а может быть и миллиардами лет. Точнее сказать трудно. (Хаттон – 1785г. – Земле миллионы, а может миллиарды лет).

• 
  Слайд 6
  

  Уильям Томсон (Кельвин) к 1854 году по излучаемому Солнцем потоку энергии рассчитал, что возраст Солнца 32 000 лет и что оно может излучать энергию еще в 10 раз дольше. Возраст Земли, следовательно, никак не дольше 32 000 лет. (Томсон – 1854 год. Земле – 32 000 лет).

• 
  Слайд 7
  

  Чарльз Дарвин, в своем труде «Происхождение видов» опубликованный в 1859 году, указал, что виды животного и растительного мира изменяются и эволюционируют, превращаясь в другие виды, на протяжении как минимум миллионов лет. (Дарвин – 1859 год. Земле – миллионы лет).

• 
  Слайд 8
  

  УильямТомсон (Кельвин).Под влиянием доводов Дарвина и появившихся в последнее время идей Гельмгольца, Томсон пересмотрел свою точку зрения о возрасте Земли. По идее Гельмгольца, Солнце и другие звёзды образуются вследствие гравитационного сжатия метеорных тел. При этом выделяется гравитационная энергия достаточная, чтобы Солнце и звёзды разогрелись до высокой температуры и стали излучать свет и тепло. По известной массе Солнца и измеренной интенсивности излучения я вычислил, что такой источник энергии мог бы существовать 20 млн. лет. После этого он рассчитал возраст Земли, исходя из представлений о том, что Земля была вначале шаром расплавленной лавы, а затем остывало и время остывания до современного состояния по расчетам Томсона (Кельвина) 25 млн. лет. (Кельвин – 1860 год. Земле – десятки миллионов лет).

• 
  Слайд 9
  

  Джон Джоли, в 1900 году обнародовал свои оценки возраста Земли. Решая вопрос о том, как океаны стали солёными, он взял измеренную концентрацию ионов натрия, разделил её на поток этих ионов, приносимых в океан речной водой, и вычислил, что для достижения океаном такой современной солености потребовалось 80 – 100 млн. лет. (Джоли – 1900 год. Земле – 80 – 100 млн. лет.)

• 
  Слайд 10
  

  Ко времени этих исследований была открыта радиоактивность. Уважаемые участники конференции, что же такое радиоактивность? Кто и когда ее открыл?

• 
  Слайд 11
  

  . Уважаемые участники конференции, что же такое радиоактивность? Кто и когда ее открыл? Это явление самопроизвольного превращения одних химических элементов в другие. Открыл А. Беккерель в 1896 г. Новозеландец Эрнест Резерфорд установил, что радиоактивность сопровождается выделением тепла. Он сделал вывод о том, что при непрерывном распаде радиоактивных элементов в Земле могло выделится значительное (с геологической точки зрения) количество теплоты, что могло замедлить остывание, и вычисленный возраст Земли может быть увеличен до миллиардов лет.

• 
  Слайд 12
  

  Но прежде чем мы предоставим слово Резерфорду для изложения сути этого метода, давайте рассмотрим вопросы, которые вы должны были подготовить к этой конференции.

  1. Из чего состоят ядра атомов всех химических элементов? 2. Что показывает порядковый номер элемента в таблице Менделеева? 3. Что такое изотопы?

• 
  Слайд 13
  

  1. Из чего состоят ядра атомов всех химических элементов? Из протонов и нейтронов. 2. Что показывает порядковый номер элемента в таблице Менделеева? Количество протонов в ядре. 3. Что такое изотопы? Химические элементы с одним и тем же числом протонов в ядре, но с разным числом нейтронов, химические свойства одинаковы). А теперь на шкале машины времени по прежнему 20 век и слово самому Резерфорду.

• 
  Слайд 14
  

  Эрнест Резерфорд, вместе с Содди разработал метод «изотопного датирования», с помощью которого можно определить возраст Земли.

• 
  Слайд 15
  

  Рассмотрим метод «изотопного датирования» на примере распада радиоактивного изотопа К40. Изотоп К40 самопроизвольно распадается на изотопы Аr40 и Са40. Как же это происходит?

• 
  Слайд 16
  

  Как же это происходит? K40 + e0 → Ar40 (β – захват), К40 → Ca40 + e0 (β – распад). Скорость распада неизменна во времени и не зависит от внешних условий. Каждые 1,3 млрд. лет из N имевшихся атомов К40 половина, т.е. N/2, распадается, причем 11% распавшихся атомов превращаются в Ar40 , а 89% – в Са40. Химические свойства К40 и Ar40 различны: К40 обычный породообразующий элемент, а Ar40 – газ.

• 
  Слайд 17
  

  Магма быстро остывает и затвердевает, образуя извержённую породу, обычно первоначально содержащую несколько процентов К40 и не содержащую Ar40, так что отношение Ar40/К40=0, – это определяет точку отсчёта для данной породы. С этого момента времени атомы Ar40, образующиеся при распаде атомов К40, будут задерживаться в кристаллической решётке породы, и по мере того как количество атомов К40 непрерывно уменьшается, количество атомов Ar40 увеличивается. Отношение Ar40/К40, которое устанавливается химическим путём, определяется исключительно возрастом породы и не зависит ни от каких других факторов, и поэтому его определение непосредственно даёт возраст.

• 
  Слайд 18
  

  Давайте вместе посмотрим график зависимости возраста породы от отношения Ar40 / K40. Через 1,3 млрд. лет: атомов Ar40 будет 0,11 N/2, а К40 – N/2 и Ar40 / К40 = 0,11. Через 2,6 млрд. лет: атомов Ar40 будет 0,11 N/4+ + 0,11 N/2 = 0,11 • 3N/4, а К40 – N/4 и Ar40 /К40 = 0,33. Через 3,9 млрд. лет: атомов Ar40 будет 0,11 • N/8 + 0,11 • 3N/4 = 0,11 • 7N/8, а К40 – N/8 и Ar40/ К40 = 0,77. Через 5,2 млрд. лет: атомов Ar40 будет 0,11 • N/16 + 0,11 • 7N/8 = 0,11 • 15N/16, а К40 – N/16 и Ar40 /К40 = 1,65. На графике это будет выглядеть так.

• 
  Слайд 19

  Ar40/K40

  t109 лет 0 1 2 3 4 5 6 0,5 1 1,5 2

• 
  Слайд 20
  

  Что же нужно для того, чтобы определить возраст той или иной земной породы?

  1) Исследовать породу химическими средствами и установить количество Ar40 и К40 в ней. 2) Найти отношение Ar40 /К40. 3) По графику, зная отношение Ar40 /К40, определить возраст породы Очевидно, что возраст Земли по меньшей мере равен возрасту самых старых пород. Наиболее точные результаты даёт метод изучения распада урана, хотя этот метод и сложнее, чем калиево-аргоновый. Резерфорд и Содди, используя распад урана, нашли породы возрастом до 2 млрд. лет. Первое точное определение возраста Земли было осуществлено Кларой Паттерсон, в 1955 году в США. Ей слово.

• 
  Слайд 21
  

  Клара Паттерсон, определила изотопный состав свинца (конечный продукт распада урана) в океанических осадках (средний по всей земной коре). Как же уран распадаясь, превращается в конце концов в свинец?

• 
  Слайд 22
  

  Как же уран распадаясь, превращается в конце концов в свинец? Серия из восьми α – превращений и шести β - превращений. Ах - 4Nα = Ay (238 - 48 = 206); Zx + Nβ - 2Nα = Zy (92 + 6 - 28 = 82). Таким образом из урана получился свинец. Произведя расчеты я получила возраст Земли 4,5±0,2 млрд. лет. Этот результат многократно проверялся и уточнялся, и сейчас принято считать возраст Земли равным 4,6± 0,1 млрд. лет.

• 
  Слайд 23

  Подведём итоги нашей конференции и повторим рассмотренные вопросы:

  1. Каков «библейский» возраст Земли? 2. Опишите и сопоставьте сущность воззрений на возраст Земли Хаттона, Кельвина, Дарвина, Джоли. 3. В чём была новизна взглядов Резерфорда на возраст Земли? 4. Какова сущность метода «изотопного датирования»? 5. Как определяется возраст пород методом «изотопного датирования». 6. Каковы современные представления о возрасте Земли?

• 
  Слайд 24

  И так по определению ученых разных времен возраст Земли…

  Ашер – 1654 г. Земле – 6 000 лет. Хаттон – 1785г. Земле миллионы, а может миллиарды лет. Томсон – 1854 год. Земле – 32 000 лет. Дарвин – 1859 год. Земле – миллионы лет. Кельвин – 1860 год. Земле – десятки миллионов лет. Джоли – 1900 год. Земле – 80 – 100 млн. лет. Резерфорд и Содди, используя распад урана, нашли породы возрастом до 2 млрд. лет. Паттерсон – 1955г. Возраст Земли 4,5±0,2 млрд. лет.

• 
  Слайд 25
  

  III.Творческое домашнее задание исследовательского характера: 1. Где ещё используется метод «изотопного датирования»? 2. Найти другие методы определения возраста земных пород, останков растений и животных.  

• 
  Слайд 26
  

  Спасибо за внимание