Методика вывода закона радиоактивного распада и закона поглощения излучений с использованием свойства показательной функции при изучении физики в системе среднего профессионального образования

В соответствии с образовательными стандартами ФГОС СПО предполагается ознакомить студентов профессиональных образовательных организаций со свойствами радиоактивных излучений, их практическими применениями, а также с некоторыми понятиями дозиметрии и защиты от таких излучений. Об актуальности этой темы можно спорить весьма долго. Но в свете последних событий она очевидна. Глубокое освоение всего этого материала невозможно без изучения закона радиоактивного распада и закона поглощения излучений.

Проблема исследования: закон радиоактивного распада и закон поглощения излучений выражаются с помощью экспоненциальной функции N = N0 e –λt и i = Ie–µχ и обычно не излагаются в курсе физики средних специальных учебных заведений. В лучшем случае вычерчивается соответствующий график, но без обоснования. Представляется, что это вызвано двумя причинами: во-первых, при записи экспоненциальной функции используется основание натуральных логарифмов – число e, неизвестное учащимся среднего звена; во-вторых, вышеупомянутые законы обычно выводятся путем решения дифференциальных уравнений, что далеко выходит за рамки программы по математике. Между тем оба эти затруднения легко преодолеть, используя известные студентам среднего профессионального образования свойства показательной функции.

Цель исследования: разработать методику вывода закона радиоактивного распада и закона поглощения излучений, используя свойства показательной функции; провести педагогический эксперимент с целью выявления проблемы усвоения студентами СПО предлагаемого материала.

Методы исследования: теоретическое обоснование; расчет; сопоставление величин; графический анализ экспериментальных данных; обобщение экспериментальных факторов исследования и их объяснение.

Результаты исследования: разработана методика вывода закона радиоактивного распада и закона поглощения излучений с использованием свойства показательной функции; результат педагогического эксперимента подтвердил эффективность разработанной методики. 

Ключевые выводы: из предложенной статьи можно заключить, что представленный метод вывода закона радиоактивного распада и закона поглощения излучений с использованием свойства показательной функции может быть применен преподавателями при изучении раздела «Радиоактивные излучения» как для студентов профессиональных образовательных организаций, так и учащихся школ (курс повышенного уровня).

1. Абрамов А.А., Афанасов М.И., Солдатов Е.А. Введение в радиоактивность. – М.: МГУ, 2006. – 39 с.

2. Мастропас З.П., Синдеев Ю.Г. Физика: Методика и практика преподавания. – Ростов н/Д: Феникс 2002. – С. 53–54.

3. Савельев И.В. Курс физики: учебное пособие Т. 3. Квантовая оптика. Физика твердого тела. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц. – СПБ.: Лань, 2007. – С. 220–221.

4. Гааз А. Введение в теоретическую физику. Т. 2. Атомная теория. Статистическая физика. Теория относительности / пер. с нем. – М.: Ленанд, 2015. – 343 с.

5. Дельцов В.П., Дельцов В.В. Физика: Дойти до самой сути! Настольная книга для углубленного изучения физики в средней школе: Атомная и ядерная физика. – М.: Ленанд, 2017. – С. 132–133.

6. Атомная и ядерная физика: общий физический практикум / Ажеганов А.С. [и др.]. – М.: ПермГНИУ. Пермь, 2020. – 93 с.

7. Кудрявцев П.С. Открытие радиоактивных превращений. Идея атомной энергии. – М.: Просвещение, 1982. – 388 с.

8. Браун А.Г., Левитина И.Г. Атомная и ядерная физика. Элементы квантовой механики. Практикум: учебное пособие. – М.: Инфа-М, 2019. – 301 с.