Главная»Классный урок на «Радио России – Тамбов», эфир 30 апреля 2020 года
Классный урок на «Радио России – Тамбов», эфир 30 апреля 2020 года
Автор ГТРК «ТАМБОВ»На чтение 19 мин.Просмотров499Опубликовано
Уроки алгебры и физики для девятиклассников на канале «Радио России» ведут сегодня педагоги Центра образования №13 Марина Васильевна Скорук и Марина Александровна Кузьмицкая. Марина Васильевна Скорук говорит о классическом определении вероятности, а Марина Александровна Кузьмицкая поведает о ядерных реакциях.
Предмет: Алгебра (для 9 класса)
Педагог: Марина Васильевна Скорук – учитель математики МАОУ «Центр образования №13 им. Н.А. Кузнецова».
Тема: Классическое определение вероятности.
Добрый день, дорогие друзья! Сегодня мы с вами рассмотрим тему, имеющую непосредственное отношение к экзамену по математике в 9 классе - Классическое определение вероятности.
Многие задачи науки, техники и повседневной жизни можно решать двумя путями: полагаться на свой рассудок и здравый смысл, или на строгой математической основе. Приведу пример. Решения чаще всего принимаются эмоционально. Люди боятся летать самолетами. А между тем, самое опасное в полете на самолете – это дорога в аэропорт на автомобиле. Но попробуй кому-то объяснить, что машина опасней самолета. Согласно американским исследованиям вероятность того, что пассажир, севший в самолет, может не долететь, составляет примерно 1 к 8 миллионам. Основываясь на теории вероятностей, можно сделать вывод, что опасней переходить дорогу по зебре, чем лететь на самолете.
Обратимся к теории. С обыденной точки зрения вероятность - это возможность наступления события. Классическое определение вероятности применяется тогда, когда теоретически удается выявить все равновозможные исходы испытания и определить благоприятствующие исследуемому испытанию исходы.
Вероятностью случайного события называется отношение числа элементарных исходов, благоприятствующих данному событию, к числу всех равновозможных исходов опыта, в котором может появиться это событие. Если на тарелке лежит 10 пирожков и один из них с вишней, то вероятность взять наугад пирожок с вишней равна 0,4.
Перечислим основные свойства вероятности:
Событие назовем достоверным, если при данным условиях оно обязательно произойдет. Например, при бросании игрального кубика выпадет число очков, меньше 7. Вероятность достоверного события равна единице.
Событие назовем невозможным, если при заданных условиях оно произойти не может никогда. Вероятность невозможного события равна нулю. В том же примере, вероятность того, что при бросании игрального кубика выпадет 7, равна 0.
Вероятность случайного события вероятность находится в пределах от 0 до 1.
Существует несколько теорем, с помощью которых решаются вероятностные задачи. Они изложены в лекционном материале. А мы разберем задачи, где учащимися допускается больше всего ошибок при решении.
Задача на подбрасывание монет. Подбрасываются две симметричные монеты. Чему равна вероятность того, что на верхних сторонах обеих монет окажется решка?
Решение.
При подбрасывании одной монеты может быть 2 равновозможных исхода: О или Р.
Рассмотрим случай, когда одновременно подбрасывают n монет. Тогда количество всех исходов данного опыта вычисляется как . Это следует из теоремы о вероятности совместного появления n независимых событий.
Так как подбрасывают 2 симметричные монеты, то общее число исходов равно = 4.
Благоприятное событие: «на верхних сторонах обеих монет окажутся решки». Число таких исходов равно 1 (только в одном случае монеты могут упасть решкой вверх).
Отсюда вероятность данного события равна 1:4 = 0,25.
Задача на подбрасывание игрального кубика. Вы играете в нарды? Найти вероятность того, что при подбрасывании двух игральных кубиков в сумме выпадет 9 очков.
Решение.
Что надо знать для решения этой задачи?
При подбрасывании одного кубика может быть 6 равновозможных исходов: 1,2,3,4,5,6.
Если одновременно подбрасывают n кубиков, то количество всех исходов данного опыта вычисляется как .
Так как в данной задаче подбрасывают 2 игральных кубика, то получаем всего 62 = 36 равновозможных элементарных исходов. Событию «В сумме выпадет 9 очков» благоприятствуют 4 исхода: (3;6), (4;5), (5;4), (6;3), поэтому P(B)=4:36=1/9 = 0,11
Типичная ошибка, которую допускают при решении данной задачи, заключается в том, что к перечисленным парам добавляют пары (1;8), (2; 7), забывая, что на гранях кубика нет таких чисел.
Задача на рассаживание за круглым столом. За круглый стол на шесть стульев в случайном порядке рассаживаются 4 мальчика и 2 девочки. Найдите вероятность того, что девочки окажутся на соседних местах.
Решение.
Давайте представим круглый стол, за которым стоят 6 стульев. Представим, что девочки окажутся на соседних местах. Каким образом рассчитать вероятность такого события?
Первая девочка может сесть на любое место за столом. Для того, чтобы вторая девочка села рядом, существуют всего две возможности: слева или справа от первой. Вероятность того, что она сядет слева, равна 1:5=0,2 (так как из пяти оставшихся стульев она выберет только один). Вероятность того, что она сядет слева, тоже равна 0,2. Тогда по теореме о сложении вероятностей несовместных событий, вероятность того, что девочки окажутся рядом, равна 0,2 + 0,2 = 0,4.
Если нам нужно найти вероятность противоположного события (девочки не окажутся на соседних местах), то так как сумма вероятностей противоположных событий равна 1, то вероятность искомого события равна 1 - 0,4 = 0,6.
Разберем задачу, при первом решении которой получается более 90% неверных ответов. Задача 4. Перед началом первого тура чемпионата по бадминтону участников разбивают на игровые пары случайным образом с помощью жребия. Всего в чемпионате участвует 26 бадминтонистов, среди которых 12 участников из России, в том числе Святослав Кружкин. Найдите вероятность того, что в первом туре Святослав Кружкин будет играть с каким-либо бадминтонистом из России?
Очень часто, не вчитываясь в задачу, дети 12 делят на 26 и получают неверный ответ.
В чем подвох данной задачи?
Всего исходов будет не 26, а 25, так как Святослав Кружкин, входящий в число 26 бадминтонистов, не может играть сам с собою.
Аналогично, число благоприятных исходов равно по этой же причине не 12, а 11. И тогда решение принимает вид: 11:25=0,44.
Рассмотрим еще одну задачу, в решении которой дети очень часто допускают ошибки.
Задача 5. Фабрика выпускает сумки. В среднем на 160 качественных сумок приходится 4 сумки со скрытыми дефектами. Найдите вероятность того, что купленная сумка окажется качественной.
Решение:
Основная ошибка при решении данной задачи состоит в том, что число 160 принимают за общее число исходов, хотя на самом деле общее число исходов равно общему количеству сумок как качественных так и со скрытыми дефектами, то есть 160 + 4 = 164.
Тогда вероятность того, что купленная сумка будет качественной, равна 160/164.
Не стоит волноваться, когда при делении 160 на 164 не получится конечной десятичной дроби, так как результат деления по условию задачи нам надо округлить до сотых. В итоге получаем 0,98.
Задача 6.
В среднем из каждых 80 поступивших в продажу аккумуляторов 76 аккумуляторов заряжены. Найдите вероятность того, что купленный аккумулятор не заряжен.
Решение.
Всего исходов у нас 80, так как в продажу поступили 80 аккумуляторов. Благоприятным для нас считается исход «купленный аккумулятор не заряжен». всего таких исходов 80 - 76 = 4.
Таким образом, вероятность равна 4 : 80 = 0,05.
Эту задачу можно решить иначе.
Давайте найдем вероятность того, что купленный аккумулятор заряжен. Для этого мы 76 : 80 = 0,95.
Так как события «аккумулятор заряжен» и «аккумулятор не заряжен» противоположные, то вероятность искомого события равна 1 - 0,95 = 0.05.
Ошибка, которую допускают в этой задаче, заключается в том, что задачу не дочитывают задачу, соответственно находят только вероятность того, что аккумулятор заряжен.
Ребята, читайте задачи внимательно!
Вызывает затруднение и решение вот такой задачи.
Задача 7. Какова вероятность того, что случайно выбранное натуральное число от 40 до 54 делится на 5?
Типичная ошибка заключается в подсчете общего числа исходов: дети обычно из 54 вычитают 40, получают 14, что приводит к неверному ответу.
На самом деле, чтобы получить общее число исходов, надо из 54 вычесть число, предыдущее к 40, то есть 39, и получаем 15.
Число благоприятных исходов равно числу чисел, делящихся на 5. В пределах от 40 до 54 всего 3 таких числа: 40, 45, 50. Таким образом, вероятность того, что случайно выбранное натуральное число от 40 до 54 делится на 5, равно 3 : 15 = 0,2.
Рассмотрим следующую задачу. Практика показывает, что учащиеся зачастую вообще не берутся за ее решение, хотя решается она очень просто. Задача 8. В ящике находятся чёрные и белые шары, причём чёрных в 4 раза больше, чем белых. Из ящика случайным образом достали один шар. Найдите вероятность того, что он будет белым.
Решение.
Так как мы не знаем, сколько конкретно шаров было в ящике, введем условные обозначения.
Пусть белых шаров в ящике лежит х штук, тогда черных, так как их в 4 раза больше, будет 4х штук. Отсюда следует, что всего шаров в ящике 5х штук. Вероятность того, что взятый наугад шар будет белым, равна х (число благоприятных исходов) : 5х (число всех исходов) = 0,2.
Задача 9. Вероятность того, что новый фен прослужит больше года, равна 0,98. Вероятность того, что он прослужит больше двух лет, равна, равна 0,86. Найдите вероятность того, что он прослужит меньше двух лет, но больше года.
Решение.
Достаточно простая задача, но при ее решении тоже допускается много ошибок.
Обозначим событие А «фен прослужит больше года», его вероятность равна 0,98.
Событие А «фен прослужит больше года» равносильно сумме следующих событий: «фен прослужит от года до двух» и «фен прослужит больше двух лет», причем вероятность последнего события равна 0,86. Событие «фен прослужит ровно 2 года» мы во внимание не берем, считая его вероятность равной 0, так как практически невозможно, чтобы фен сгорел через 2 года ровно в день его покупки. Исходя из этого, вероятность того, что фен прослужит от года до двух лет равна 0,98 - 0,86 = 0,12
Задача 10. Биатлонист 5 раз стреляет по мишеням. Вероятность попадания в мишень при одном выстреле равна 0,9. Найдите вероятность того, что биатлонист первые 4 раза попал в мишени, а последний раз промахнулся.
Решение.
Обозначим событие А - «биатлонист попал в мишень», вероятность данного события равна 0,9
Обозначим событие В - «биатлонист промахнулся», это событие противоположно событию А, поэтому его вероятность равна . 1 - 0,9 = 0,1.
Так как А и В события независимые, то есть могут произойти независимо друг от друга, то по теореме об умножении вероятностей независимых событий умножаем 4 раза по 0,9 (так как биатлонист 4 раза попал) и 1 раз по 0,1 (так как он 1 раз промахнулся)
р = 0,9*0,9*0,9*0,9*0,1 = 0,06561.
Одна из новых интересных задач на вычисление вероятности случайного события.Задача 11. Механические часы с двенадцатичасовым циферблатом в какой-то момент сломались и перестали ходить. Найдите вероятность того, что часовая стрелка застыла, достигнув отметки 5, но не дойдя до отметки 11 часов.
Решение.
Число всех исходов равно 12, так как на циферблате часов всего 12 часовых делений.
Благоприятным будет событие «часовая стрелка застыла, достигнув отметки 5, но не дойдя до отметки 11 часов». На циферблате между 5 и 11 часами находится 6 часовых деления, поэтому р = 6:12=0,5
Задача 12. В классе 16 учащихся, среди них два друга — Олег и Вадим. Класс случайным образом разбивают на 4 равные группы. Найдите вероятность того, что Олег и Вадим окажутся в одной группе.
Решение.
Так как класс из 16 человек делится на 4 равные группы, то в каждую группу попадает по 4 человека.
Рассмотрим одну из групп. Вероятность того, что Олег попадет в данную группу, равна . Если Олег уже в данной группе, то в классе осталось 15 человек, а свободных мест в этой группе 3. Тогда вероятность того, что Вадим попадет в ту же группу, равна . По теореме умножения вероятностей событий, вероятность того, что Олег и Вадим будут в одной группе, равна произведению вероятностей , то есть
Так как все четыре группы равноправны, то вероятность того, что друзья окажутся в одной группе, равна р = 4· 0,05 = 0,2.
Задача 13. Найдите вероятность того, что случайно выбранное трёхзначное число делится на 25.
Решение.
Как узнать, сколько всего существует трехзначных чисел?
Наименьшее трехзначное число 100, наибольшее - 999. Значит, всего трехзначных чисел 999-99=900. Это общее число исходов.
В каждой сотне есть 4 числа, которые делятся на 25 (можете проверить). Всего таких сотен 9. следовательно, благоприятное число исходов равно 4 · 9 = 36.
Таким образом, вероятность искомого события равна 36 : 900 = 0,04.
Рассмотрим задачу, которую легко решить перебором вариантовЗадача 14. На рок-фестивале выступают группы — по одной от каждой из заявленных стран. Порядок выступления определяется жребием. Какова вероятность того, что группа из Китая будет выступать после группы из Вьетнама и после группы из России? Результат округлите до сотых.
Решение.
Общее число выступающих групп не имеет значения. Важны только три группы и их взаимное расположение. Поэтому составим различные комбинации для выступления этих трех групп: (К,В,Р), (К,Р,В), (Р,К,В), (Р,В,К), (В,К,Р), (В,Р,К). Значит, всего комбинаций - 6. Благоприятных - 2: (Р,В,К) и (В,Р,К). Значит, р=1 : 3= 0,33.
Задача 15. Конкурс исполнителей проводится в 3 дня. Всего заявлено 40 выступлений — по одному от каждой страны. В первый день 20 выступлений, остальные распределены поровну между оставшимися днями. Порядок выступлений определяется жеребьёвкой. Какова вероятность, что выступление представителя России состоится в третий день конкурса?
Решение.
Найдем, сколько выступлений было запланировано на каждый день:
1 день - 20 выступлений,
2 день - 10 выступлений,
3 день - 10 выступлений.
Вероятность того, что выступление представителя России запланировано на третий день р=10/40 =0,25.
Мы рассмотрели типичные задачи, при решении которых учащиеся допускают больше всего ошибок. Надеюсь, что наш урок поможет при решении экзаменационных задач на вычисление вероятности.
В развитии теории вероятностей весьма большую роль играли задачи, связанные с азартными играми. Наиболее известными азартными играми являются игры в кости, лотереи, карточные игры, игровые автоматы. Подсчет вероятности выигрыша в лотерею показывает, что возможность угадать 7 номеров из 49 в соответствующей лотерее равна приблизительно 1 к 86 млн, так что, теория вероятностей помогает понять, что купить птицу счастья не удастся, зарабатывать на жизнь придется физическим или умственным трудом.
Практика - это критерий истинности знаний, и мой опыт показывает, что сложные и непонятные с первого взгляда задачи на вычисление вероятности события, могут быть легко решены.
Желаю вам удачи при подготовке к экзамену.
Предмет: Физика (для 9 класса)
Педагог: Марина Александровна Кузьмицкая – учитель математики МАОУ «Центр образования №13 им. Н.А.Кузнецова»
Тема: Ядерные реакции.
«Я не знаю, каким оружием человек будет вести третью мировую войну, но четвертая будет с палкой и камнем».
Альберт Эйнштейн
Ядерные реакции
Высказывание Альберта Эйнштейна отражает ту сокрушительную мощь и силу, которую несет в себе ядерная энергетика. А физической основой ядерной энергетики являются ядерные реакции.
Здравствуйте, уважаемые слушатели! Сегодняшний урок будет проведен по теме: «Ядерные реакции».
Итак, если вам интересно:
- что такое ядерная реакция?
- кому впервые удалось ее провести?
- в чем сложность осуществления ядерной реакции?
- как, пользуясь таблицей Менделеева, правильно записать ядерную реакцию?
То вооружайтесь бумагой, ручкой, держите перед глазами таблицу Менделеева, и мы начинаем!
Ядерная реакция – это процесс взаимодействия атомного ядра с другим подобным ему ядром либо различными элементарными частицами, в результате чего происходит изменение состава и структуры ядра.
Я надеюсь, что вы уже знакомы со структурой ядра. Но вкратце напомню, что после открытия протона и нейтрона, ученые Дмитрий Иваненко и Вернер Гейзенберг независимо друг от друга предложили протонно-нейтронную модель ядра, согласно которой ядро атома состоит из протонов и нейтронов, которые называют нуклонами.
Как определить, сколько протонов и нейтронов содержится в ядре любого атома? Для этого нужна таблица Менделеева.
Возьмем, к примеру, химический элемент (далее ХЭ) под номером 5 – бор, имеет индексы 5 и 10 (5В10), у него:
5 протонов – это порядковый номер ХЭ в таблице Менделеева, отвечает за заряд ядра, обозначается Z (зарядовое число).
10 нуклонов – это массовое число, обозначается А.
5 нейтронов: N = A – Z = 10 – 5 = 5.
Таким образом ядро бора состоит из 5 протонов и 5 нейтронов.
Вернемся к ядерным реакциям.
Первая в истории ядерная реакция была проведена Эрнестом Резерфордом в 1919 году, в ходе ее как раз и был открыт протон. Ученый бомбардировал атомы азота быстрыми альфа-частицами. В результате опыта происходило расщепление атомных ядер, которое сопровождалось вылетом протона.
Давайте попробуем записать эту реакцию и как раз посмотрим, по каким законам записываются все ядерные реакции.
7N14 + 2α4 → 1p1 + 8?17
(Индексы у азота смотрим в таблице Менделеева: Z = 7 – это нижний индекс, А = 14 – это верхний индекс).
Напомню, что альфа-частицы представляют собой ядра гелия, а протон – это ядро атома водорода. Соответственно для написания индексов этих частиц также смотрим в таблицу Менделеева.
Чтобы в данной реакции определить неизвестный ХЭ, надо понимать, что все ядерные реакции происходят в соответствии с законом сохранения массового и зарядового чисел. Как применить эти законы?
Ранее мы обозначили за А – количество нуклонов в ядре, так вот: суммарное число нуклонов в левой и правой части реакции должно сохранятся. У нас эта сумма в левой части равна 14 + 4 = 18. Значит, у неизвестного элемента верхний индекс будет равен 17.
Аналогично для определения нижнего индекса действует закон сохранения зарядового числа. Соответственно, нижний индекс у получившегося элемента (7 +2) – 1 = 8.
Допишем найденные индексы в реакцию (красным выделено) и определяем название данного ХЭ по таблице Менделеева. Это кислород: 8О17.
При этом надо помнить, что название ХЭ однозначно определяется зарядом его ядра, т.е. нижний индекс, Z - имеет для нас приоритетное значение в определении ХЭ.
Пусть вас не смущает, что в таблице Менделеева атомная масса кислорода заявлена примерно 16, а не 17, как получилось у нас. Это означает, что получившийся элемент 8О17- это изотоп кислорода. Изотопы – это атомы одного и того же ХЭ с одинаковым зарядом ядра, но разной массой.
Таким образом реакция в конечном виде выглядит так:
7N14 + 2α4 → 1p1 + 8О17.
Рассмотрим еще примеры записи ядерных реакции (такого типа задания могут встречаться в ОГЭ по данной теме):
В результате ядерной реакции ядро захватывает нейтрон и испускает протон. Как изменилось массовое число ядра?
Решение: ZXA + 0n1 → 1p1 + ?
ZXA + 0n1 → 1p1 +Z-1? A-1
Таким образом, массовое число ядра в результате реакции уменьшилось на 1.
Предлагаю вернуться к обозначенному ранее вопросу: в чем сложность осуществления ядерной реакции?
Дело в том, что для вступления в реакцию исходные элементы должны вплотную приблизиться к друг другу, до расстояния действия ядерных сил (1,5-2,2*10-15м). Для этого необходимо сообщить им большую кинетическую энергию, поэтому для осуществления ядерных реакций используются ускорители элементарных частиц.
Какие же возможны варианты ядерных реакций?
Превращение одного ХЭ в другой (рассмотрели ранее).
Деление ядра – характерно для тяжелых ядер.
Синтез (слияние) легких ядер с формированием устойчивого ядра средней массы.
В любом случае, ядерным реакциям наиболее подвержены ХЭ верхней или нижней части таблицы Менделеева, поскольку у них удельная энергия связи несколько меньше. В результате образуются стабильные ядра – это средняя часть таблицы Менделеева (№ 50 - 80), они характеризуются большей величиной удельной энергии связи. В результате данных реакций происходит выделение значительной энергии.
Энергия связи – это энергия, которую необходимо затратить для расщепления ядра на отдельные нуклоны без сообщения им кинетической энергии или это энергия, которая выделяется при образовании ядра из нуклонов.
Деление ядра – распад массивного ядра на 2 приблизительно равные части (осколки деления) с вылетом других частиц при внешнем воздействии. Открыто в 1939 году немецкими учеными О. Ганом и Ф. Штрассманом.
Рассмотрим одну из схем деления изотопа урана 92U235:
В результате деления каждого такого атома урана выделяется энергия 200 МэВ, а при делении 1 кг уранового топлива, выделяется энергия эквивалентная энергии, выделившейся при сжигании 3000 т угля!
Запишем ядерную реакцию, соответствующую данной схеме:
92U235 + 0n1 → 92U236* → 56Ba144 + 36 Kr89 +30n1
При этом нейтрон, вызывающий реакцию деления урана, должен быть медленным (0,1 эВ) для увеличения времени его взаимодействия с ядром.
Нетрудно заметить, в процессе данной реакции образуются еще 3 нейтрона, которые могут вызывать деление соседних ядер. В результате возникает цепная реакция (лавинообразное нарастание делящихся ядер).
Деление ядра урана может протекать еще по одной схеме с вылетом двух нейтронов:
92U235 + 0n1 → 92U236* → 54Xe40 + 38 Sr94 +20n1Термоядерные реакции (синтез легких ядер) – слияние легких ядер при очень высокой температуре. Подобная реакция сопровождается еще большим энергетическим выходом, нежели реакция деления.
Характерный пример – синтез дейтерия и трития с вылетом нейтрона. Давайте запишем ее в соответствии с законами сохранения массового и зарядового чисел:
1H2 + 1H3 → 0n1 + 2He4
Как видим, при этом синтезируется гелий. Выделившаяся при синтезе 1 г гелия энергия эквивалентна энергии, освобождающейся при сжигании 10 т дизельного топлива.
Человечество научилось со временем укрощать энергию, которая освобождается в ядерных реакциях. В ядерном реакторе, где идет управляемая ядерная реакция, эта энергия преобразуется в конечном итоге в электрическую.
Примерами неуправляемых цепных и термоядерных реакций служат соответственно урановая и водородная бомба.
Домашнее задание
№1. Записать реакции:
А) При бомбардировке нейтронами изотопа азота 7N14 испускается протон.
Б) При бомбардировке алюминия 13Al27 альфа-частицей образуется изотоп фосфора с атомной массой 30.
№2. Дописать недостающие элементы и индексы в ядерных реакциях:
А) ? + 1H1 → γ + 2He3
Б) 4Be9 + 1H1 → 2He4 + ?