高中物理選修3-5人教版19.2《放射性元素的衰變》教案設(shè)計

1、放射性元素的衰變教案教學(xué)設(shè)計：放射性的應(yīng)用與防護(hù)復(fù)習(xí)：.原子核由什么組成？什么是核子？什么是核力？.原子核的表示方法什么？質(zhì)量數(shù)、質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)之間有什么關(guān)系？核電荷數(shù)、質(zhì)子數(shù)、原子序數(shù)、核外電子數(shù)之間有什么關(guān)系？引入：通過上節(jié)課的學(xué)習(xí)我們知道原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，原子核能發(fā)生變化嗎？如果能發(fā)生變化，變化的規(guī)律 有哪些？本節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)天然放射現(xiàn)象。新課教學(xué)：一、天然放射現(xiàn)象1 天然放射現(xiàn)象1896年法國物物理學(xué)家貝克勒爾，在實驗室無意把磷光物質(zhì)放在包有黑紙的照相底片上，后來在使用這包照相底片時，發(fā)現(xiàn)照相底片已經(jīng)感光，這一定是某種穿透能力很強(qiáng)的射線穿透黑紙式照相 底片感光一一思維敏捷的貝克勒爾

2、抓住這一意外“事件”進(jìn)一步探討，發(fā)現(xiàn)了放射現(xiàn)象。揭開了探索原子核結(jié) 構(gòu)的序幕。皮埃爾居里和瑪麗居里夫人在貝克勒爾的建議下，對鈾和鈾的各種礦石進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)了放射 性極強(qiáng)的新元素：其中一種為了紀(jì)念她的祖國一一波蘭，而命名為缽（P。）；另一種命名為鐳（Ra）。物質(zhì)發(fā)射射線的性質(zhì)稱為放射性；具有放射性的元素稱為放射性元素；物質(zhì)自發(fā)地放射出射線的現(xiàn)象，叫做天然放射現(xiàn)象；研究發(fā)現(xiàn)，原子序數(shù)大于83的所有元素都能自發(fā)的放出射線；原子序數(shù)小于83的有些 元素，也具有放射性。2-放射線的研究閱讀課文P64、P67，并回答：研究三種射線的方法、三種射線的組成、性質(zhì)。小結(jié)：(1 )研究三種射線的方法：利用電

3、場和磁場、乳膠照相、威爾遜云室、氣泡室、蓋革一彌勒計數(shù)器 等。2)三種射線的組成、性質(zhì)射線種類組成速度貫穿本領(lǐng)電離作用a射線氨的原子核約10很小，一張薄紙就能擋住很強(qiáng)P射線高速電子流接近c很大，能穿透幾毫米厚的鋁板較弱y射線波長很短的電磁波C最大，能穿透幾毫米厚的鉛板很小3 -說明(1)原子放出a射線或p射線后，就變成另一種元素的原子核一一發(fā)生了核反應(yīng)，說明原子核還有其 內(nèi)部結(jié)構(gòu)；通常Y射線是伴隨著a射線或p射線放出的。a射線或0射線不一定同時放出。(2)放射性與元素存在的狀態(tài)無關(guān)。如果一種元素具有放射性，那么不論它是以單質(zhì)形式存在，還是以某種化合物的形式存在，放射性都不受影響。放射性反映的是

4、元素原子核的特性。二、衰變研究表明，原子序數(shù)大于83的所有元素都能自發(fā)的放出射線，而變成另一種元素的原子核，這種現(xiàn)象叫衰變。-概念：原子核由于放射出某種粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓?，叫做原子核的衰變。在衰變中電荷?shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒。.a衰變和p衰變原子核放出a粒子的衰變叫作a衰變；原子核放出p粒子的衰變叫作0衰變。y 射線是伴隨著a衰變或p衰變而產(chǎn)生的能量很高的電磁波。核衰變方程某種放射性元素的原子核衰變時，放出的是a射線還是p射線，要通過實驗觀察來確 定5而衰變過程可用核反應(yīng)方程表示出來。如，鈾238核放出一個a粒子后，變成新核社234核，這種衰變叫a衰變，這個過程可用下面的核 反應(yīng)方程表示出來：2

5、38 234 492 U9oTh2 He又如：社234核具有放射性，它放射出一個P粒子，變成新核234，這種衰變叫p衰變。這個過程可用下面的核反應(yīng)方程表示出來：234 234 09oTh9iThie小結(jié)：（1）寫核反應(yīng)方程的基本原則：以事實為依據(jù)；質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒。（2 ） a衰變方程和P衰變方程書寫通式：zAXzA42Y24He0iezaiY思考：原子核內(nèi)沒有電子，在P衰變中射出的電子從何而來呢？B衰變發(fā)射出來的電子，是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)子和一個電子后，把產(chǎn)生的 電子發(fā)射出來，這就是P衰變。原樣品量三、半衰期放射性元素衰一1/2經(jīng)一個半衰期的剩余量元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變變有

6、一個重要規(guī)律：即，放射性他經(jīng)兩個半衰期的剩余量1/8經(jīng)三個半衰期的剩余量需要的時間對某種元素的原子 核來說是一定的，這個時間較半衰期。1 概念：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時間，叫半衰期。如，氨222經(jīng)過a衰變變?yōu)獒?18，如果隔一段時間測量一次剩余氨的數(shù)量就會發(fā)現(xiàn)，大約每經(jīng)過3.8天，就有一半的氨發(fā)生了衰變。2 -公式1N0（12）其中N。為放射性元素原子核樣品總數(shù)目，N為經(jīng)時間t剩余的放射性元素的原子核數(shù)目，工為該放射 性元素的半衰期。1Mo（-）其中M。為放射性元素原子核樣品總質(zhì)量，M為經(jīng)時間t剩余的放射性元素原子核的質(zhì)量，工為該放射 性元素的半衰期。3說明（1）半衰期表示放射

7、性元素衰變的快慢，由核本身的因素決定，與核所處的物理和化學(xué)狀態(tài)無 矣（2）半衰期是對放射性元素的大量的原子核的統(tǒng)計結(jié)果，對只有少量原子核或幾個原子核不適用。（3）不同的放射性元素的半衰期不同，甚至差別非常大。如，氨222衰變?yōu)獒?18的半衰期是3.8天；鐳226衰變?yōu)榘?22的半衰期是16209年；軸238衰變?yōu)樯?34的半衰期長達(dá)4.5 x 1O年。四、放射性的應(yīng)用和防止貝可勒爾為了試驗放射線的性質(zhì)，用試管裝入含鈾的礦物插在上衣口袋中被射 線灼傷；居里夫人也因為長期從事放射性物質(zhì)的尋找和放射線的研究工作，而導(dǎo)致身體虛弱過早的逝世。據(jù) 說，早期核物理學(xué)家多死于白血?。ǚ派洳。?。但是，現(xiàn)在放射線

8、在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生等方面都有重要的應(yīng)用。（一）學(xué)生閱讀P69，回答下列問題：1 -什么是放射性同位素？為什么生產(chǎn)和科研中采用人造而非天然放射性物質(zhì)？ 2 a、0、y三種放射線對物質(zhì)的作用各自有何突出特點？3-利用實例分別介紹三種放射線的應(yīng)用并簡要說明應(yīng)用原理（或依據(jù)）。-什么是示蹤原子，怎樣理解示蹤原子的作用？-什么是放射性污染及放射性污染有什么可怕后果？哪些事件或事物會導(dǎo)致放射性污染？并請舉出實例。-對放射性物質(zhì)有哪些有效的防護(hù)措施？（二）組織課堂進(jìn)行討論和陳述-放射性同位素有些元素的同位素具有放射性，叫做放射性同位素。人工放射性的優(yōu)點：半衰期短； 放射性材料的放射強(qiáng)度容易控制等等。解釋

9、：第一，人造放射性同位素可以通過核反應(yīng)獲得，下一節(jié)將學(xué)習(xí)“核反應(yīng)”；第二，雖然放射性元 素衰變的快慢由核內(nèi)部因素決定，但可以控制材料中放射性同位素的含量。）2-放射線的應(yīng)用射線探傷儀可檢查金屬內(nèi)部的損傷。其物理依據(jù)是射線有很強(qiáng)的慣穿本領(lǐng)。解釋：在“探傷”這個 問題上，我們可能聯(lián)想到“ X射線探傷”和“超聲波探傷”。Y射線的穿透能力比X射線穿透能力更強(qiáng)，而 且X射線不是原子核的放射線，其設(shè)備復(fù)雜龐大不易于室外應(yīng)用，所以在探傷這方面的許多場合，現(xiàn)在多用 丫射線探傷儀。丫射線和X射線都是電磁波，而超聲波則是機(jī)械波，在金屬和許多物質(zhì)中衰減很小，穿透能 力甚至可達(dá)數(shù)米，探傷手段和前兩者不同，所以超聲波與

10、丫射線應(yīng)用場合不同。a射線帶電量和能量大，可使放射源周圍的空氣電離，變成導(dǎo)電氣體從而消除靜電積累。應(yīng)用時，可將a 射線源安裝在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中會產(chǎn)生靜電的適當(dāng)部位。放射線能引起生物體內(nèi)DNA的突變。這種作用可以應(yīng)用在放射線育種、放射線滅害蟲、放射作用保 存食品以及醫(yī)學(xué)上的“放療”等等。解釋：放射線照射害蟲會導(dǎo)致害蟲不育，從而減少害蟲數(shù)量，最終消滅害蟲。教材圖22- 10說明的是是放射線的作用抑制了馬鈴薯發(fā)芽生長。而另外一種保存食品的原理是利用放射線可以殺死 微生物的功能。在醫(yī)學(xué)上除了 “放療”外，“了刀”治療腫瘤上將其“燒死”。把放射性同位素通過物理或化學(xué)反應(yīng)的方式摻到其它物質(zhì)中，然后用探測儀器進(jìn)行

11、追蹤，以了解這些物 質(zhì)的運(yùn)動、遷移情況。這種使物質(zhì)帶有“放射性標(biāo)記”的放射性同位素就是示蹤原子。解釋：示蹤原子的獲得可用物理方法和化學(xué)方法?；瘜W(xué)方法的原理是同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì)。在制 造化合物時用適量的放射性同位素取代非放射性同位素，以后便可通過儀 器探測跟蹤該元素的“去向”。示蹤原子應(yīng)用補(bǔ)充：除了課文中所講用于農(nóng)業(yè)科學(xué)和醫(yī)學(xué)研究外，在工業(yè)中可以用以測定輸油管中的流速，測定油管的漏油情況等；在生命科學(xué)中可用于環(huán)境監(jiān)測，比如用示蹤原子“跟蹤”污 水對海洋的污染，以便提供防治污染的原始資料和依據(jù)。3-放射線的危害及防止危害：過量的放射線對人體內(nèi)DNA作用使之發(fā)生突變，造成對人體的傷害?？蒲谢蛏?/p>

12、產(chǎn)中使用的放射 源物質(zhì)丟失、遺落，核爆炸、核電站泄露等都會導(dǎo)致放射性污染。防止：不讓射線輻射到空間。核電站的反應(yīng)堆外用厚厚的水泥包裹，防止射線外泄；正在使用的放射源 放在很厚的重金屬（如鉛）盒（箱）內(nèi)；在使用過程中，要用中金屬板擋住不需要射線的地方。生活中要盡量遠(yuǎn)離放射源。鞏固練習(xí)：1 天然放射性元素2392oTh （社）經(jīng)過一系列a衰變和。衰變之后，變成28。28Pb （鉛）。下列論斷中正確的是（）A 鉛核比社核少24個中子B-鉛核比社核少8個質(zhì)子C衰變過程中共有4次a衰變和8次p衰變D ,衰變過程中共有6次a衰變和4次（3衰變解析：由和反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒電荷數(shù)守恒、目原子核的質(zhì)量數(shù)等于其中子

13、數(shù)和質(zhì)子數(shù)之和得：鉛核比社 核少8個質(zhì)子，少16個中子。設(shè)：發(fā)生了 n次a衰變m次0衰變，則衰變方程可寫為：232 208 4 09oTh82Pbn2Hem ie每發(fā)生一次a衰變，質(zhì)量數(shù)減少4，電荷數(shù)減少2 ；每發(fā)生一次p衰變，質(zhì)量數(shù)減不變，電荷增加1。則有：90 82 2n m232 206 4n解得：n=6，m=4。選：B、D2 若元素A的半衰期為4天，元素B的半衰期為5天，則相同質(zhì)量的A和B，經(jīng)過20天后,剩下的質(zhì)量之比mA：mB=（B - 31:30A 30:31介子帶負(fù)的基元電荷，兀。介子不帶電。子衰變的方程為：K 兀4-71 ,其中K介子和兀一個K.介子沿垂直于磁場的方向射入勻強(qiáng)磁場中，其軌跡為圓弧AP，衰變后產(chǎn)生的兀介子的軌跡為圓弧PB，兩軌跡在P點相切，它們的半徑Rk-與Rr之比為2 ： 1 o7i。介子的軌跡本節(jié)課收獲如下：1.知識：（1）天然放射現(xiàn)象;2）衰變；（3）放射性的應(yīng)用和防護(hù)。未畫出。由此可知兀的動量大小與兀。的動量大小之比為（A1 ： 1B 1 ： 2C