Інформація для вчителів
Застосування
Вимірювання активності радіоактивного зразка
Спостереження радіоактивних процесів особливо придатні для того, щоб ознайомити учениць і учнів з особливостями процесів, які зазнають статистичних флуктуацій. Уже акустична реєстрація імпульсів лічильника чітко виявляє статистичний характер процесів розпаду.
Флуктуації швидкостей лічби, зареєстрованих за однакових умов, приводять до запитання про «правильне» виміряне значення. Опрацювання результатів вимірювання може обмежитися розглядом флуктуацій виміряних значень, обчисленням середнього значення та визначенням статистичної похибки, а також максимального відхилення від середнього значення, або ж, поділивши швидкість лічби на інтервали, увести учениць і учнів у статистичний спосіб розгляду.
Інша інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Як попередні знання учні мають володіти основними поняттями стохастики, як-от середнє значення та статистичні похибки, і вміти їх обчислювати.
Принцип
За допомогою лічильника Гейгера-Мюллера потрібно виміряти кількість імпульсів від зразка колумбіту, а потім обчислити статистичну флуктуацію та відносну похибку.
Інша інформація для вчителів (2/2)
Навчальна мета
Особливість радіоактивності - це процеси, які зазнають статистичних флуктуацій. Саме це має унаочнити учням цей дослід. Крім того, учні мають дійти висновку, що відносна статистична похибка окремого вимірювання тим менша, чим більше імпульсів реєструє лічильник Гейгера-Мюллера.
Завдання
Учні досліджують флуктуації швидкостей лічби, зареєстрованих лічильником Гейгера-Мюллера.
Правила безпеки
- Зразок колумбіту лишається під час вимірювання в контейнері без кришки, бо так зразок легше привести в потрібне положення.
- Щоб зрозуміти зв'язок між кількістю імпульсів і швидкістю лічби, учням у цьому досліді слід спершу визначити кількість імпульсів і з неї обчислити швидкість лічби. Як варіант, можна визначати й саму швидкість лічби. Для цього варто встановити діапазон вимірювання «імпульси за хвилину», а час лічби - 10 с. Показане значення - це швидкість лічби за хвилину, перерахована з 10-секундного вимірювання.
- Для цього досліду діють загальні вказівки щодо безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Детектор Гейгера-Мюллера з візуальною індикацією та звуковим сигналом
Спостерігаючи радіоактивні процеси, помічаєш, що окремі виміряні значення статистично флуктуують. Це вже чітко видно з акустичної реєстрації імпульсів лічильника.
З'ясуй, наскільки великі флуктуації швидкостей лічби, зареєстрованих лічильником Гейгера-Мюллера.
Завдання
- Виміряй і запиши швидкості лічби радіоактивного зразка
- Обчисли середнє значення та статистичну похибку виміряних значень і досліди стохастичну природу результатів досліду
Схема досліду з різними поглинальними матеріалами
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | Cobra SMARTsense - радіоактивність (Bluetooth + USB) | 12937-01 | 1 | 2 | Монтажна плита для радіоактивності | 09200-00 | 1 | 3 | Тримач лічильника SMARTsense, магнітний | 09207-00 | 1 | 4 | Тримач пластин, магнітний | 09203-00 | 1 | 5 | Колумбіт, природний мінерал | 08464-01 | 1 | 6 | measureAPP - безкоштовне вимірювальне програмне забезпечення для всіх пристроїв | 14581-61 | 1 |
|---|
Складання (1/3)
Для вимірювання датчиками Cobra SMARTsense потрібен PHYWE measureAPP. Застосунок можна безкоштовно завантажити у відповідному магазині застосунків (QR-коди див. нижче). Перед запуском застосунку перевір, чи ввімкнено на твоєму пристрої (смартфон, планшет, настільний ПК) Bluetooth.
iOS
Android
Windows
Складання (2/3)
Схема досліду зі зразком солі
- Постав тримач пластин на монтажну плиту.
- Закріпи лічильник Гейгера-Мюллера у тримачі лічильника й установи його на тримачі пластин так, щоб він був вертикально над монтажною плитою.
Складання (3/3)
Схема досліду зі зразком солі
- З'єднай лічильник Гейгера-Мюллера з датчиком.
- Постав контейнер зі зразком колумбіту під лічильник. Обережно посунь лічильник Гейгера-Мюллера так, щоб відстань між лічильником і радіоактивним джерелом випромінювання становила близько 1 см.
Виконання (1/2)
Установлення часу лічби для окремого вимірювання
- З'єднай датчик із PHYWE measureAPP на планшеті: для цього натисни й утримуй кнопку Bluetooth 3 с. Потім у застосунку можна вибрати датчик радіоактивності.
- Щоб установити час лічби, перейди в налаштування, далі - час лічби, і посунь повзунок на 10 с.
Виконання (2/2)
Вимірювання швидкості лічби зразка солі
- Реєструй виміряні значення протягом 500 с. Кожні десять секунд записуй нове виміряне значення в таблицю 2 в протоколі.
Протокол
Спостереження
Запиши виміряні значення в таблицю.
Вимірювання
в імп/10с
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Вимірювання
в імп/10с
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
Вимірювання
в імп/10с.
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
Завдання 1
Середнє
1. Обчисли середнє значення всіх 50 виміряних значень
Середнє значення становить імп/10с.
2. Обчисли середню статистичну похибку виміряних значень.
Середня статистична похибка s становить
Похибка
імп/10с.
Макс. похибка
Макс. похибка
3. Яке значення найбільше відхиляється від середнього значення?
Вимірювання зі значенням імп/10с
Середнє значення:
статистична похибка:
Завдання 2
1. Поділи діапазон виміряних значень на сім однакових за розміром піддіапазонів. Визнач, скільки виміряних значень належить до кожного піддіапазону, і занеси результати в таблицю. Визнач також відсоткову частку виміряних значень від загальної кількості.
Піддіапазон
1
2
3
4
5
6
7
Діапазон від ... до ...
імп /хв
Кількість виміряних значень
Відсоткова частка