物理新人教選修放射性元素的衰變

1、第十九章 原子核新課標(biāo)要求1內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn) （1）知道原子核的組成。知道放射性和原子核的衰變。會(huì)用半衰期描述衰變速度，知道半衰期的統(tǒng)計(jì)意義。 （2）了解放射性同位素的應(yīng)用。知道射線的危害和防護(hù)。 例1 了解放射性在醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。 例2 調(diào)查房屋裝修材料和首飾材料中具有的放射性，了解相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 （3）知道核力的性質(zhì)。能簡(jiǎn)單解釋輕核與重核內(nèi)中子數(shù)、質(zhì)子數(shù)具有不同比例的原因。會(huì)根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷守恒寫出核反應(yīng)方程。 （4）認(rèn)識(shí)原子核的結(jié)合能。知道裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)。關(guān)注受控聚變反應(yīng)研究的進(jìn)展。 （5）知道鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)生條件。了解裂變反應(yīng)堆的工作原理。了解常用裂變反應(yīng)堆的類型。知道核電站的工作

2、模式。 （6）通過(guò)核能的利用，思考科學(xué)技術(shù)與社會(huì)的關(guān)系。 例3 思考核能開發(fā)帶來(lái)的社會(huì)問(wèn)題。 （7）初步了解恒星的演化。初步了解粒子物理學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)。 例4 了解加速器在核物理、粒子物理研究中的作用。 2活動(dòng)建議： （1）通過(guò)查閱資料，了解常用的射線檢測(cè)方法。 （2）觀看有關(guān)核能利用的錄像片。 （3）舉辦有關(guān)核能利用的科普講座。新課程學(xué)習(xí) 192 放射性元素的衰變新課標(biāo)要求（一）知識(shí)與技能1、知道放射現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是原子核的衰變2、知道兩種衰變的基本性質(zhì)，并掌握原子核的衰變規(guī)律3、理解半衰期的概念（二）過(guò)程與方法1、能夠熟練運(yùn)用核衰變的規(guī)律寫出核的衰變方程式2、能夠利用半衰期來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算（課后自

3、學(xué)）（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過(guò)傳說(shuō)的引入，對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)精神與唯物史觀的教育，不斷的設(shè)疑培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)孜孜不倦的追求，從而引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入一個(gè)美妙的微觀世界。教學(xué)重點(diǎn)原子核的衰變規(guī)律及半衰期教學(xué)難點(diǎn)半衰期描述的對(duì)象教學(xué)方法教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。教學(xué)用具：投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備課時(shí)安排1 課時(shí)教學(xué)過(guò)程 （一）引入新課教師：同學(xué)們有沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)過(guò)點(diǎn)石成金的傳說(shuō)，或者將一種物質(zhì)變成另一種物質(zhì)。學(xué)生討論非常活躍，孫悟空，八仙，神仙；魔術(shù)，街頭騙局。點(diǎn)評(píng)：通過(guò)這樣新穎的課題引入，給學(xué)生創(chuàng)設(shè)情景，能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，挑起學(xué)生對(duì)未知知識(shí)的熱情。教師：剛才同學(xué)們講的都很好，但都是假的。孫悟空，八仙

4、，神仙：人物不存在。魔術(shù)，街頭騙局：就是假的。學(xué)生頓時(shí)安靜，同時(shí)也心存疑惑：當(dāng)然是假的，難道還有真的不成？點(diǎn)評(píng)：對(duì)于學(xué)生來(lái)講要使其相信科學(xué)技術(shù)反對(duì)迷信，同時(shí)也要提高警惕小心上當(dāng)受騙，提高學(xué)生自我保護(hù)意識(shí)。更加吊起了學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的胃口，為新課教學(xué)的順利進(jìn)行奠定了基礎(chǔ)。教師：那有沒(méi)有真的（科學(xué)的）能將一種物質(zhì)變成另一種物質(zhì)呢？學(xué)生愕然。點(diǎn)評(píng)：進(jìn)一步吊起了學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的胃口。教師：有（大聲，肯定地回答）學(xué)生驚訝，議論紛紛。點(diǎn)評(píng)：再一次吊起了學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的胃口。通過(guò)這樣四次吊胃口，新課的成功將是必然。教師：這就是我們今天要學(xué)習(xí)的放射性元素的衰變。點(diǎn)評(píng)：及時(shí)推出課題。（二）進(jìn)行新課1原子核的衰變教

5、師：原子核放出或粒子，由于核電荷數(shù)變了，它在周期表中的位置就變了，變成另一種原子核。我們把這種變化稱為原子核的衰變。學(xué)生豁然開朗：科學(xué)、真實(shí)的將一種物質(zhì)變成另一種物質(zhì)，原來(lái)就是原子核的衰變。點(diǎn)評(píng)：及時(shí)給出問(wèn)題的答案，學(xué)生并不會(huì)索然無(wú)味，相反會(huì)對(duì)原子核的衰變這一新知識(shí)產(chǎn)生濃厚的興趣。教師：鈾238核放出一個(gè)粒子后，核的質(zhì)量數(shù)減少4，核電荷數(shù)減少2，變成新核-釷234核。那這種放出粒子的衰變叫做衰變。學(xué)生定有這樣的想法：放出粒子的衰變叫做衰變。那放出粒子的衰變叫做衰變？點(diǎn)評(píng)：這里一下子會(huì)出現(xiàn)了“衰變”，“衰變方程式”兩個(gè)新名詞，教師要耐心的講解，學(xué)生有插嘴的，如果正確要及時(shí)肯定并表?yè)P(yáng)。教師：這個(gè)過(guò)

6、程可以用衰變方程式來(lái)表示：23892U23490Th+42He（一邊說(shuō)一邊寫，不要解釋，要請(qǐng)學(xué)生來(lái)分析其中的奧秘）學(xué)生定有這樣的想法：衰變方程式和化學(xué)反應(yīng)方程式、離子反應(yīng)方程式有何聯(lián)系與區(qū)別？點(diǎn)評(píng)：理論基礎(chǔ)：建構(gòu)主義認(rèn)為學(xué)習(xí)過(guò)程是學(xué)生在一定條件下，對(duì)客觀事物反映的過(guò)程。是一個(gè)主動(dòng)建構(gòu)過(guò)程，作為認(rèn)識(shí)對(duì)象的知識(shí)并不像實(shí)物一樣可以由教師簡(jiǎn)單地傳遞給學(xué)生，須由學(xué)生自己來(lái)建構(gòu)，并納入他自己原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)中，別人是無(wú)法替代的。在此要充分利用學(xué)生原有的知識(shí)基礎(chǔ)即：化學(xué)反應(yīng)方程式、離子反應(yīng)方程式，來(lái)幫助學(xué)生自己來(lái)建構(gòu)衰變方程式，并把它納入自己原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)中去。學(xué)生充分討論：衰變方程式和化學(xué)反應(yīng)方程式、離子反

7、應(yīng)方程式有何聯(lián)系與區(qū)別，并由學(xué)生自己表述。點(diǎn)評(píng)：可以讓學(xué)生自己歸納總結(jié)，有不到之處教師再幫助總結(jié)。教師：衰變方程式遵守的規(guī)律：（1）質(zhì)量數(shù)守恒（2）核電荷數(shù)守恒（進(jìn)一步解釋：守恒就是反應(yīng)前后相等）衰變規(guī)律：AZXA-4Z-2Y+42He學(xué)生進(jìn)一步理解兩個(gè)守恒：（1）質(zhì)量數(shù)守恒（2）核電荷數(shù)守恒教師：釷234核也具有放射性，它能放出一個(gè)粒子而變成23491Pa（鏷），那它進(jìn)行的是衰變，請(qǐng)同學(xué)們寫出釷234核的衰變方程式？學(xué)生探究、練習(xí)寫出釷234核的衰變方程式。點(diǎn)評(píng)：寫釷234核的衰變方程式是要求學(xué)生可以查閱化學(xué)書后面的元素周期表，但不可以看物理教材。在此培養(yǎng)學(xué)生查閱質(zhì)料的能力。學(xué)生在此會(huì)碰到粒

8、子的表示，教師要及時(shí)直接給出結(jié)論：粒子用0-1e表示。教師：釷234核的衰變方程式：23490Th23491Pa+0-1e衰變前后核電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)都守恒，新核的質(zhì)量數(shù)不會(huì)改變但核電荷數(shù)應(yīng)加1 衰變規(guī)律：AZXAZ+1Y+0-1e學(xué)生再一次理解兩個(gè)守恒：（1）質(zhì)量數(shù)守恒（2）核電荷數(shù)守恒點(diǎn)評(píng)：衰變?nèi)绻此プ兎匠淌降囊?guī)律來(lái)寫的話應(yīng)該沒(méi)有問(wèn)題，但并不象衰變那樣容易理解，因?yàn)楹穗姾蓴?shù)要增加，學(xué)生會(huì)問(wèn)為什么會(huì)增加？哪來(lái)的電子？這里就順理成章的來(lái)解釋中子轉(zhuǎn)化的過(guò)程。教師：原子核內(nèi)雖然沒(méi)有電子，但核內(nèi)的的質(zhì)子和中子是可以相互轉(zhuǎn)化的。當(dāng)核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)同時(shí)要產(chǎn)生一個(gè)電子10n11H0-1e這個(gè)電子從核內(nèi)

9、釋放出來(lái)，就形成了衰變。可以看出新核少了一個(gè)中子，卻增加了一個(gè)質(zhì)子，并放出一個(gè)電子。學(xué)生更進(jìn)一步理解兩個(gè)守恒：（1）質(zhì)量數(shù)守恒（2）核電荷數(shù)守恒教師：射線是由于原子核在發(fā)生衰變和衰變時(shí)原子核受激發(fā)而產(chǎn)生的光（能量）輻射，通常是伴隨射線和射線而產(chǎn)生。射線的本質(zhì)是能量。學(xué)生理解射線的本質(zhì)，不能單獨(dú)發(fā)生。2半衰期教師：閱讀教材半衰期部分放射性元素的衰變的快慢有什么規(guī)律？用什么物理量描述？這種描述的對(duì)象是誰(shuí)？學(xué)生帶著問(wèn)題看書。點(diǎn)評(píng)：培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力、閱讀能力、提煉有用信息的能力。 教師提供教材上的氡的衰變圖的投影：m/m0(1/2)n學(xué)生交流閱讀體會(huì)：（1）氡每隔3.8天質(zhì)量就減少一半。（2）用半衰期

10、來(lái)表示。（3）大量的氡核。點(diǎn)評(píng)：第三個(gè)問(wèn)題：描述的對(duì)象是誰(shuí)？這個(gè)問(wèn)題學(xué)生比較難理解，需要教師做引導(dǎo)和類比。培養(yǎng)學(xué)生閱讀圖象的方法和能力。教師：同學(xué)們的回答都很精彩（鼓勵(lì)）教師總結(jié)：半衰期表示放射性元素的衰變的快慢放射性元素的原子核，有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間，叫做這種元素的半衰期半衰期描述的對(duì)象是大量的原子核，不是個(gè)別原子核，這是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律。學(xué)生進(jìn)一步整理自己的閱讀體會(huì)并形成自己的知識(shí)。點(diǎn)評(píng)：教師做引導(dǎo)和類比可以從統(tǒng)計(jì)規(guī)律的角度出發(fā)。例如：數(shù)學(xué)上的概率問(wèn)題（拋硬幣）將1萬(wàn)枚硬幣拋在地上，那正反兩面的個(gè)數(shù)大概為5000對(duì)5000，但就某個(gè)硬幣來(lái)看要么是正面，要么是反面。這個(gè)事實(shí)告訴我們統(tǒng)計(jì)規(guī)律的

11、對(duì)象僅僅對(duì)大量事實(shí)適用，對(duì)個(gè)別不適用。教師：元素的半衰期反映的是原子核內(nèi)部的性質(zhì)，與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無(wú)關(guān)。簡(jiǎn)單介紹： 鐳226氡222的半衰期為1620年鈾238釷234的半衰期為4.5億年學(xué)生對(duì)原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件進(jìn)行理解。點(diǎn)評(píng)：一種元素的半衰期與這種元素是以單質(zhì)形式還是以化合物形式存在，或者加壓，增溫均不會(huì)改變。教師給出課堂鞏固練習(xí)題例1：配平下列衰變方程23492U23090Th+( 42He )23490U23491Pa+( 0-1e )例2：釷232（23290Th）經(jīng)過(guò)_次衰變和_次衰變，最后成為鉛208（20882Pb）學(xué)生獨(dú)立分析：因?yàn)樗プ兏淖冊(cè)雍说馁|(zhì)量數(shù)

12、而衰變不能，所以應(yīng)先從判斷衰變次數(shù)入手： 衰變次數(shù)=6.每經(jīng)過(guò)1次衰變，原子核失去2個(gè)基本電荷，那么，釷核經(jīng)過(guò)6次衰變后剩余的電荷數(shù)與鉛核實(shí)際的電荷數(shù)之差，決定了衰變次數(shù)： 衰變次數(shù)=4點(diǎn)評(píng)：這些課堂練習(xí)都很基本完全可以由學(xué)生自己討論解決。（三）課堂小結(jié)教師引導(dǎo)學(xué)生自己進(jìn)行總結(jié)。學(xué)生總結(jié)，討論。本堂課研究了放射性元素的衰變，其實(shí)質(zhì)是原子核發(fā)生衰變。衰變有二種：衰變、衰變。輻射伴隨衰變和衰變而產(chǎn)生。原子核衰變的快慢用半衰期表示，它是放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所用的時(shí)間，完全由原子核自身的性質(zhì)決定，與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無(wú)關(guān)。（四）作業(yè)：布置學(xué)生課后看科學(xué)漫步探究：如何利用放射性元素的衰變來(lái)測(cè)定古物的年代。點(diǎn)評(píng)：留給學(xué)生課后思考和學(xué)習(xí)的空間。教學(xué)體會(huì)本堂課探究原子核內(nèi)部的美妙世界，在教學(xué)過(guò)程中合理的設(shè)置疑問(wèn)來(lái)吊學(xué)生的胃口是行之有效的方法。要充分運(yùn)用建構(gòu)主義的教育理論來(lái)指導(dǎo)本課