Приложение № 4
ООП-ОП СОО
Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение
средняя общеобразовательная школа № 1

Рабочая программа
элективного курса «Ядерная физика»

Среднее общее образование
Срок освоения
учебного курса:33/67 час

г. Североуральск, 2021

Структура рабочей программы
1. Планируемые результаты освоения учебного курса.
2. Содержание учебного курса.
3. Тематическое планирование с указанием количества часов, отводимых на освоение
каждой темы.
1. Планируемые результаты освоения курса
В результате изучения элективного курса на уровне среднего общего образования у
учащихся будут сформированы следующие предметные результаты.
Учащийся научится:
— раскрывать на примерах роль ядерной физики в формировании современной
научной картины мира и в практической деятельности человека, взаимосвязь между
физикой и другими естественными науками;
— объяснять и анализировать роль и место физики в формировании современной
научной картины мира, в развитии современной техники и технологии, в практической
деятельности людей;
— характеризовать взаимосвязь между физикой и другими естественными науками;
— понимать и объяснять целостность физической теории, различать границы её
применимости и место в ряду других физических теорий;
— владеть приёмами построения теоретических доказательств, а также
прогнозирования особенностей протекания физических явлений и процессов на основе
полученных теоретических выводов и доказательств;
— самостоятельно планировать и проводить физические эксперименты;
— решать практико-ориентированные качественные и расчётные физические задачи с
опорой как на известные физические законы, закономерности и модели, так и на тексты с
избыточной информацией;
— объяснять границы применения изученных физических моделей при решении
физических и межпредметных задач;
— выдвигать гипотезы на основе знания основополагающих физических
закономерностей и законов;
— объяснять принципы работы и характеристики изученных машин, приборов и
технических устройств;
— объяснять условия применения физических моделей при решении физических
задач, находить адекватную предложенной в задаче физическую модель, разрешать
проблему как на основе имеющихся знаний, так и при помощи методов оценки. Учащийся
получит возможность научиться:
— описывать и анализировать полученную в результате проведённых физических
экспериментов информацию, определять её достоверность;

— понимать и объяснять системную связь между основополагающими научными
понятиями: пространство, время, материя (вещество, поле), движение, сила, энергия;
— решать экспериментальные, качественные и количественные задачи олимпиадного
уровня сложности, используя физические законы, а также уравнения, связывающие
физические величины;
— анализировать границы применимости физических законов, понимать всеобщий
характер фундаментальных законов и ограниченность использования частных законов;
— формулировать и решать новые задачи, возникающие в ходе учебноисследовательской и проектной деятельности;
— усовершенствовать приборы и методы исследования в соответствии с поставленной
задачей;
— использовать методы математического моделирования, в том числе простейшие
статистические методы, для обработки результатов эксперимента
2. Содержание учебного курса.
Введение
Излучение абсолютно чёрного тела и квантовая гипотеза Планка, открытие Дж. Дж.
Томсоном электрона. Открытие рентгеновского излучения. Открытие А. А. Беккерелем
радиоактивности. Опыты Пьера и Марии Кюри. Создание А. Эйнштейном специальной
теории относительности. Взаимосвязь между массой и энергией. Главная формула XX в.:
E0 = mc2 .
Эксперимент Э. Резерфорда по открытию «планетарной» модели атомного ядра.
Квантование энергии и модель Н. Бора.
Последствия этих открытий для создания квантовой механики и ядерной физики как
основы технического прогресса человечества в XX и XXI вв., создания картины микро- и
макрокосмоса на основе Стандартной модели.
Тема 1. Квантовый мир атомов и молекул
Модель атома Бора и линейчатые спектры. Квантование энергии. Волны материи Л. де
Бройля. Корпускулярно-волновой дуализм. Дифракция электронов на кристаллах.
Фотоэффект и эффект Комптона. Принцип неопределённости Гейзенберга. Уравнение
Шредингера. Волновая функция и её вероятностная интерпретация.
Квантовый эффект туннелирования. Квантование углового момента. Спин электрона.
Принцип запрета Паули. Электронные оболочки атомов и Периодический закон
Менделеева.
Молекулы. Спектры атомов и молекул.
Тема 2. Масса и энергия в релятивистской теории
Основные постулаты специальной теории относительности. Преобразования Галилея и
Лоренца. Инвариантность интервала. Масса в классической механике и теории
относительности. Преобразования Лоренца для импульса и энергии. Масса —
релятивистский инвариант. Связь энергии и массы покоя E0 = mc2 . Примеры перехода
массы в энергию и энергии в массу. Дефект массы и энергия связи ядер. Массы и энергия
составных систем. Релятивистская кинематика и законы сохранения энергии и импульса.

Тема 3. Атомные ядра и радиоактивность
Основные свойства атомных ядер: состав, размер, форма, заряд, масса ядра, энергия
связи. Изотопы. Границы стабильности атомных ядер. Спин протона и нейтрона. Угловой
момент ядра. Ядерные силы. Классическая протон-нейтронная модель ядра. Ядерные
модели: ферми-газ, капельная, оболочечная и обобщённая модель ядра.
Короткодействующие нуклонные корреляции в ядрах и кумулятивный ядерный эффект.
Радиоактивность. Виды радиоактивности: a-, b-, g-распад, спонтанное деление. Границы
стабильности атомных ядер. Закон радиоактивного распада. Период полураспада.
Активность радиоактивного источника. Качественные и расчётные задачи.
Математический практикум «Статистический характер радиоактивного распада».
Тема 4. Ядерные реакции
Ядерные превращения в экспериментах Резерфорда. Открытие протона и нейтрона.
Реакции деления ядер. Цепная ядерная реакция. Термоядерные реакции. Подпороговые
реакции. Рождение антипротонов. Изучение структуры протонов и ядер в пучках
электронов. Качественные и расчётные задачи.
Тема 5. Происхождение элементов во Вселенной
Фундаментальные взаимодействия. Стандартная модель. Большой взрыв. Атомы
водорода и легчайших элементов. Синтез элементов в звёздах. Взрывы сверхновых звёзд и
нейтронные звёзды.
Тема 6. Синтез новых сверхтяжёлых элементов
Трансурановые и трансфермиевые элементы. «Остров стабильности» и синтез новых
сверхтяжёлых элементов. Лаборатория ядерных реакций имени академика Г. Н. Флёрова.
Модель циклотрона и детектора для регистрации сверхтяжёлых элементов. Как
регистрируют сверхтяжёлые элементы.
Тема 7. Ускорители и коллайдеры
Принципы работы линейных и циклических ускорителей. Движение заряженных
частиц в электрическом и магнитном поле. В. И. Векслер: принцип автофазировки. А. М.
Будкер: идея электронного охлаждения и первые встречные кольца. Большой адронный
коллайдер (LHC) в Европе и коллайдер релятивистских ядер (RHIC). Модель
ускорительного комплекса НИКА — российского коллайдера тяжёлых ионов.
Тема 8. Исследование столкновений релятивистских ядер
Что происходит при столкновениях релятивистских ядер. Детекторы для регистрации
продуктов ядерных реакций. Основные характеристики реакций. Триггер для отбора
событий. Время-проекционная камера. Электромагнитный калориметр, силиконовые
детекторы для определения вершины взаимодействия.
Тема 9. Ядерная энергетика и глобальные проблемы человечества
Ядерная энергетика и глобальные проблемы человечества. Ядерные реакторы.
Природные ядерные реакторы. Решение качественных и расчётных задач. Интерактивная
модель ядерного реактора.
Тема 10. Ядерная физика и медицина

Ядерная физика и медицина. Модель ускорительного комплекса для протонной
радиотерапии.
Тема 11. Ядерная физика с нейтронами
Ядерные исследования с нейтронами. Свойства нейтронных пучков. Модель
исследовательского импульсного реактора на быстрых нейтронах ИБР-2. Применение
нейтронного активационного анализа в экологии. Ядерная планетология. Поиск воды на
Марсе при помощи источника нейтронов.
Тема 12. Радиобиология
Что изучает радиобиология. Состав космического излучения и его воздействие на
живые организмы. Пилотируемые полёты в космос и радиационные риски.
Астробиология. Моделирование радиационных повреждений клеток в среде GEANT.
Тема 13. Взаимодействие излучения с веществом
Взаимодействие заряженных частиц, фотонов и электронов с веществом.
Тема 14. Детекторы заряженных частиц и гамма-квантов
Различные типы детекторов: газовый, фотоэмульсии, пузырьковая камера,
сцинтилляционный, полупроводниковый, детектор на основе микроканальных пластин.
Съём сигнала с детектора. Энергетические и время-пролётные спектры. Современные
методы съёма и оцифровки информации.
Тема 15. Виртуальная лаборатория «Основы измерения сигналов с детекторов»
Тема 16. Виртуальная лаборатория «Сцинтилляционный телескоп для изучения
космических лучей»
Тема 17. Виртуальная лаборатория гамма-спектроскопии
Тема 18. Виртуальная лаборатория спонтанного деления ядер
Тема 19. Математический практикум по обработке результатов измерений в среде
ROOT
Тема 20. Математический практикум по моделированию радиационных
повреждений клетки в среде GEANT

3. Тематическое планирование с указанием количества часов, отводимых на
освоение каждой темы

№ п/п
1
2
3

11 класс
Технологический профиль (33 часа)
Тема занятия
Введение
Великие открытия конца XIX — начала XX в.
Тема 1. Квантовый мир атомов и молекул
Основные принципы квантовой механики
Уравнение Шредингера. Понятие волновой функции.
Квантовое тунеллирование

Кол-во часов
1
1
1

4

5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

17
18

19
20
21
22
23
24

25

26
27

28

Квантование углового момента. Спин электрона. Принцип
Паули
Тема 2. Масса и энергия в релятивистской теории
Основные постулаты специальной теории относительности
Масса, энергия, импульс в релятивистской физике
Тема 3. Атомные ядра и радиоактивность
Основные свойства атомных ядер
Ядерные модели
Радиоактивность. Виды радиоактивности
Тема 4. Ядерные реакции
Ядерные реакции
Примеры ядерных реакций
Тема 5. Происхождение элементов во Вселенной
От большого взрыва до атома водорода
Синтез элементов в звёздах
Тема 6. Синтез новых сверхтяжёлых элементов
Синтез новых сверхтяжёлых элементов
Тема 7. Ускорители и коллайдеры
Ускорители, принципы их работы
Современные коллайдеры протонов и ядер
Тема 8. Исследование столкновений релятивистских
ядер
Столкновения ядер при высоких энергиях и их регистрация
Основные характеристики реакций.
Тема 9. Ядерная энергетика и глобальные проблемы
человечества
Ядерная энергетика и глобальные проблемы человечества
Тема 10. Ядерная физика и медицина
Ядерная физика и медицина
Тема 11. Ядерная физика с нейтронами
Ядерная физика с нейтронами
Тема 12. Радиобиология
Радиобиология
Радиобиология
Тема 13. Взаимодействие излучения с веществом
Взаимодействие заряженных частиц с веществом
Тема 14. Детекторы заряженных частиц и гаммаквантов
Детекторы заряженных частиц и гамма-квантов
Тема 15. Виртуальная лаборатория «Основы измерения
сигналов с детекторов»
Проведение виртуальной лабораторной работы «Основы
измерения сигналов с детекторов»
Проведение виртуальной лабораторной работы «Основы
измерения сигналов с детекторов»
Тема 16. Виртуальная лаборатория
«Сцинтилляционный телескоп для изучения
космических лучей»
Проведение виртуальной лабораторной работы
«Сцинтилляционный телескоп для изучения космических
лучей»

1

1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1

1
1

1
1
1
1
1
1

1

1
1

1

29

30

31
32

33

№

1
2
3
4
5

6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19

Проведение виртуальной лабораторной работы
«Сцинтилляционный телескоп для изучения космических
лучей»
Тема 17. Виртуальная лаборатория гаммаспектроскопии
Проведение виртуальной лабораторной работы «Гаммаспектроскопия»
Тема 18. Виртуальная лаборатория спонтанного
деления ядер
Проведение виртуальной лабораторной работы
«Спонтанное деление ядер»
Проведение виртуальной лабораторной работы
«Спонтанное деление ядер»
Тема 19. Математический практикум по обработке
результатов измерений в среде ROOT
Проведение математического практикума по обработке
результатов измерений в среде ROOT
Универсальный профиль (67 часов)
10 класс
11 класс
Тема
Введение (2 часа)
Великие открытия конца XIX — начала XX в.
Великие открытия конца XIX — начала XX в.
Тема 1. Квантовый мир атомов и молекул (3 часа)
Основные принципы квантовой механики
Уравнение Шредингера. Понятие волновой функции.
Квантовое тунеллирование
Квантование углового момента. Спин электрона. Принцип
Паули
Тема 2. Масса и энергия в релятивистской теории (4 часа)
Основные постулаты специальной теории относительности
Масса, энергия, импульс в релятивистской физике
Масса, энергия, импульс в релятивистской физике
Масса, энергия, импульс в релятивистской физике
Тема 3. Атомные ядра и радиоактивность (4 часа)
Основные свойства атомных ядер
Ядерные модели
Радиоактивность. Виды радиоактивности
Радиоактивность. Виды радиоактивности
Тема 4. Ядерные реакции (4 часа)
Ядерные реакции
Ядерные реакции
Примеры ядерных реакций
Примеры ядерных реакций
Тема 5. Происхождение элементов во Вселенной (4 часа)
От большого взрыва до атома водорода
От большого взрыва до атома водорода

1

1

1
1

1

Количество
часов
1
1
1
1
1

1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1

Синтез элементов в звёздах
1
Синтез элементов в звёздах
1
Тема 6. Синтез новых сверхтяжёлых элементов (2 ч)
Синтез новых сверхтяжёлых элементов
22
1
Модель циклотрона и детектора для регистрации
23
1
сверхтяжёлых элементов.
Тема 7. Ускорители и коллайдеры (4 часа)
Ускорители, принципы их работы
24
1
Ускорители, принципы их работы
25
1
Современные коллайдеры протонов и ядер
26
1
Современные коллайдеры протонов и ядер
27
1
Тема 8. Исследование столкновений релятивистских ядер (3 часа)
Столкновения ядер при высоких энергиях и их регистрация
28
1
Основные характеристики реакций.
29
1
Триггер
для
отбора
событий.
30
Тема 9. Ядерная энергетика и глобальные проблемы человечества (3 часа)
Ядерная энергетика и глобальные проблемы человечества
31
1
Ядерная энергетика и глобальные проблемы человечества
32
1
Ядерная энергетика и глобальные проблемы человечества
33
1
Тема 10. Ядерная физика и медицина (3 часа)
Ядерная физика и медицина
34
1
Ядерная
физика
и
медицина
35
1
Ядерная физика и медицина
36
1
Тема 11. Ядерная физика с нейтронами (3 часа)
Ядерная физика с нейтронами
37
1
Ядерная физика с нейтронами
38
1
Ядерная физика с нейтронами
39
1
Тема 12. Радиобиология (3 часа)
Радиобиология
40
1
Радиобиология
41
1
Радиобиология
42
1
Тема 13. Взаимодействие излучения с веществом (3 часа)
Взаимодействие заряженных частиц с веществом
43
1
Взаимодействие заряженных частиц с веществом
44
1
Взаимодействие заряженных частиц с веществом
45
1
Тема 14. Детекторы заряженных частиц и гамма-квантов (3 часа)
Детекторы заряженных частиц и гамма-квантов
46
1
Детекторы заряженных частиц и гамма-квантов
47
1
Детекторы заряженных частиц и гамма-квантов
48
1
Тема 15. Виртуальная лаборатория «Основы измерения сигналов с детекторов» (4
часа)
Проведение виртуальной лабораторной работы «Основы
49
1
измерения сигналов с детек торов»
Проведение виртуальной лабораторной работы «Основы
50
1
измерения сигналов с детек торов»
Проведение виртуальной лабораторной работы «Основы
51
1
измерения сигналов с детек торов»
Проведение виртуальной лабораторной работы «Основы
52
1
измерения сигналов с детек торов»
Тема 16. Виртуальная лаборатория «Сцинтилляционный телескоп для изучения
космических лучей» (4 часа)
20
21

Проведение виртуальной лабораторной работы
1
«Сцинтилляционный телескоп для изучения космических
лучей»
Проведение виртуальной лабораторной работы
54
1
«Сцинтилляционный телескоп для изучения космических
лучей»
Проведение
виртуальной
лабораторной работы
55
1
«Сцинтилляционный телескоп для изучения космических
лучей»
Проведение виртуальной лабораторной работы
56
1
«Сцинтилляционный телескоп для изучения космических
лучей»
Тема 17. Виртуальная лаборатория гамма-спектроскопии (2 часа)
Проведение виртуальной лабораторной работы «Гамма57
1
спектроскопия»
Проведение виртуальной лабораторной работы «Гамма58
1
спектроскопия»
Тема 18. Виртуальная лаборатория спонтанного деления ядер (4 часа)
Проведение виртуальной лабораторной работы
59
1
«Спонтанное деление ядер»
Проведение виртуальной лабораторной работы
60
1
«Спонтанное деление ядер»
Проведение виртуальной лабораторной работы
61
1
«Спонтанное деление ядер»
Проведение виртуальной лабораторной работы
62
1
«Спонтанное деление ядер»
Тема 19. Математический практикум по обработке результатов измерений в среде
ROOT (4 часа)
Проведение математического практикума по обработке
63
1
результатов измерений в среде ROOT
Проведение математического практикума по обработке
64
1
результатов измерений в среде ROOT
Проведение математического практикума по обработке
65
1
результатов измерений в среде ROOT
Тема 20. Математический практикум по моделированию радиационных
повреждений клетки в среде GEANT (2 часа)
Проведение математического практикума по
66
1
моделированию радиационных повреждений клетки в среде
GEANT
тикума по моделированию радиационных повреждений
67
1
клетки в среде GEANT
53

Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)