《原子核衰變及半衰期》參考教案

PAGE1/73.2原子核衰變及半衰期三維教學(xué)目標(biāo)1、知識與技能（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。2、過程與方法（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）能夠利用半衰期來進(jìn)行簡單計(jì)算（課后自學(xué)）。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：通過傳說的引入，對學(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。教學(xué)過程：（一）引入新課同學(xué)們有沒有聽說過點(diǎn)石成金的傳說，或者將一種物質(zhì)變成另一種物質(zhì)。那有沒有真的（科學(xué)的）能將一種物質(zhì)變成另一種物質(zhì)呢？有（大聲，肯定地回答）這就是我們今天要學(xué)習(xí)的放射性元素的衰變。我們已經(jīng)知道，原子由什么微粒組成啊？學(xué)生回答：原子由原子核與核外電子組成。點(diǎn)評：由原來的知識引入新課，對新的一章有一個(gè)大致的了解。教師：那原子核內(nèi)部又是什么結(jié)構(gòu)呢？原子核是否可以再分呢？它是由什么微粒組成？用什么方法來研究原子核呢？學(xué)生思考討論。點(diǎn)評：帶著問題學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情教師：人類認(rèn)識原子核的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和它的變化規(guī)律，是從發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象開始的。1896年，法國物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)，鈾和含鈾的礦物能夠發(fā)出看不見的射線，這種射線可以穿透黑紙使照相底片感光。居里和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，又發(fā)現(xiàn)了發(fā)射性更強(qiáng)的新元素。其中一種，為了紀(jì)念她的祖國波蘭而命名為釙（Po），另一種命名為鐳（Ra）。學(xué)生一邊聽，一邊看掛圖。點(diǎn)評：配合掛圖，展示物理學(xué)發(fā)展史上的有關(guān)事實(shí)，樹立學(xué)生對科學(xué)研究的正確態(tài)度。一．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)（1）物質(zhì)發(fā)射射線的性質(zhì)稱為放射性(radioactivity)。元素這種自發(fā)的放出射線的現(xiàn)象叫做天然放射現(xiàn)象．具有放射性的元素稱為放射性元素．（2）放射性不是少數(shù)幾種元素才有的，研究發(fā)現(xiàn)，原子序數(shù)大于82的所有元素，都能自發(fā)的放出射線，原子序數(shù)小于83的元素，有的也具有放射性．學(xué)生一邊聽，一邊看書。二．放射線的本質(zhì)教師：那這些射線到底是什么呢？這就激發(fā)著人們?nèi)で蟠鸢福喊逊派湓捶湃胗摄U做成的容器中，射線只能從容器的小孔射出，成為細(xì)細(xì)的一束。在射線經(jīng)過的空間施加磁場，發(fā)現(xiàn)射線如圖所示：（投影）思考與討論：①你觀察到了什么現(xiàn)象？為什么會有這樣的現(xiàn)象？②如果射線，射線都是帶電粒子流的話，根據(jù)圖判斷，他們分別帶什么電荷。③如果不用磁場判斷，還可以用什么方法判斷三種射線的帶電性質(zhì)？學(xué)生分組討論，回答問題以及實(shí)驗(yàn)方案。①射線分成三束，射線在磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，是受到力的作用。這個(gè)力是洛倫茲力，說明其中的兩束射線是帶電粒子。②根據(jù)左手定則，可以判斷射線是正電荷，射線是負(fù)電荷。③帶電粒子在電場中要受電場力作用，可以加一偏轉(zhuǎn)電場，也能判斷三種射線的帶電性質(zhì)，如圖點(diǎn)評：給出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，設(shè)置問題情境，引導(dǎo)學(xué)生自己得出結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生的觀察，分析，探究的能力。培養(yǎng)學(xué)生合作式學(xué)習(xí)的能力用多種方案解決一個(gè)問題有利于培養(yǎng)學(xué)生的擴(kuò)散散性思維。教師：我們已經(jīng)研究了這三種射線的帶電性質(zhì)，那么這些射線還有哪些性質(zhì)呢？請同學(xué)們閱讀課文后填寫表格。學(xué)生看書，進(jìn)行總結(jié)。點(diǎn)評：培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)，總結(jié)的能力。教師：（幫助小結(jié)）①實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：元素具有放射性是由原子核本身的因素決定的，跟原子所處的物理或化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。不管該元素是以單質(zhì)的形式存在，還是和其他元素形成化合物，或者對它施加壓力，或者升高它的溫度，它都具有放射性。②三種射線都是高速運(yùn)動(dòng)的粒子，能量很高，都來自于原子核內(nèi)部，這也使我們認(rèn)識到原子核蘊(yùn)藏有巨大的核能，原子核內(nèi)也有其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。學(xué)生對照表格，理解書本知識。點(diǎn)評：通過對照表格，可以讓學(xué)生更好的掌握規(guī)律性質(zhì)。三、原子核的衰變（1）原子核的衰變原子核放出α或β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。一種物質(zhì)變成另一種物質(zhì)。（2）α衰變鈾238核放出一個(gè)α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α粒子的衰變叫做α衰變。這個(gè)過程可以用衰變方程式來表示：23892U→23490Th+42He（3）衰變方程式遵守的規(guī)律第一、質(zhì)量數(shù)守恒第二、核電荷數(shù)守恒α衰變規(guī)律：AZX→A-4Z-2Y+42He（4）β衰變釷234核也具有放射性，它能放出一個(gè)β粒子而變成23491Pa（鏷），那它進(jìn)行的是β衰變，請同學(xué)們寫出釷234核的衰變方程式？β粒子用0-1e表示。釷234核的衰變方程式：23490Th→23491Pa+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)不會改變但核電荷數(shù)應(yīng)加1β衰變規(guī)律：AZX→AZ+1Y+0-1e提問：β衰變?nèi)绻此プ兎匠淌降囊?guī)律來寫的話應(yīng)該沒有問題，但并不象α衰變那樣容易理解，因?yàn)楹穗姾蓴?shù)要增加，學(xué)生會問為什么會增加？哪來的電子？原子核內(nèi)雖然沒有電子，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：10n→11H＋0-1e這個(gè)電子從核內(nèi)釋放出來，就形成了β衰變?？梢钥闯鲂潞松倭艘粋€(gè)中子，卻增加了一個(gè)質(zhì)子，并放出一個(gè)電子。（5）γ射線是由于原子核在發(fā)生α衰變和β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α射線和β射線而產(chǎn)生。γ射線的本質(zhì)是能量。理解γ射線的本質(zhì)，不能單獨(dú)發(fā)生。四、衰變的快慢半衰期提問：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？這種描述的對象是誰？氡的衰變圖的投影：m/m0＝(1/2)n學(xué)生交流閱讀體會：（1）氡每隔3.8天質(zhì)量就減少一半。（2）用半衰期來表示。（3）大量的氡核。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。例如：數(shù)學(xué)上的概率問題（拋硬幣）將1萬枚硬幣拋在地上，那正反兩面的個(gè)數(shù)大概為5000對5000，但就某個(gè)硬幣來看要么是正面，要么是反面。這個(gè)事實(shí)告訴我們統(tǒng)計(jì)規(guī)律的對象僅僅對大量事實(shí)適用，對個(gè)別不適用。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)和外部條件無關(guān)。簡單介紹：鐳226→氡222的半衰期為1620年鈾238→釷234的半衰期為4.5億年說明：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，增溫均不會改變。教師給出課堂鞏固練習(xí)題例1：配平下列衰變方程23492U→23090Th+(42He)23490U→23491Pa+(0-1e)例2：釷232（23290Th）經(jīng)過________次α衰變和_______