2019-2020年高中物理 3.2 放射性 衰變教案 教科版選修3-5.doc
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2019-2020年高中物理 3.2 放射性 衰變教案 教科版選修3-5 1、知識與技能 (1)了解天然放射現(xiàn)象及其規(guī)律; (2)知道三種射線的本質(zhì),以及如何利用磁場區(qū)分它們; (3)知道放射現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是原子核的衰變; (4)知道兩種衰變的基本性質(zhì),并掌握原子核的衰變規(guī)律; (5)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)通過觀察,思考,討論,初步學(xué)會(huì)探究的方法; (4)通過對知識的理解,培養(yǎng)自學(xué)和歸納能力。 3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀 (1)樹立正確的,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究態(tài)度; (2)樹立辨證唯物主義的科學(xué)觀和世界觀。 教學(xué)重點(diǎn):天然放射現(xiàn)象及其規(guī)律,原子核的衰變規(guī)律及半衰期。 教學(xué)難點(diǎn):知道三種射線的本質(zhì),以及如何利用磁場區(qū)分它們及半衰期描述的對象。 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 (一)引入新課 本節(jié)課我們來學(xué)習(xí)新的一章:原子核。本章主要介紹了核物理的一些初步知識,核物理研究的是原子核的組成及其變化規(guī)律,是微觀世界的現(xiàn)象。讓我們走進(jìn)微觀世界,一起探索其中的奧秘!我們已經(jīng)知道原子由原子核與核外電子組成。 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? 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)。 (二)進(jìn)行新課 1、天然放射現(xiàn)象 (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。 2、射線到底是什么 那這些射線到底是什么呢?把放射源放入由鉛做成的容器中,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(huì)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)? 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,可以判斷射線都是正電荷,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: 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??磿偨Y(jié)。 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)。 例題:下列說法正確的是( ) A.射線粒子和電子是兩種不同的粒子 B.紅外線的波長比X射線的波長長 C.粒子不同于氦原子核 D.射線的貫穿本領(lǐng)比粒子強(qiáng) 點(diǎn)評:本題考查了粒子的性質(zhì)及電磁波波長的比較等基本知識。19世紀(jì)末20世紀(jì)初,人們發(fā)現(xiàn)X,,,射線,經(jīng)研究知道,X,射線均為電磁波,只是波長不同??梢姽?,紅外線也是電磁波,波長從短到長的電磁波波譜要牢記。另外,射線是電子流,粒子是氦核。從,,三者的穿透本領(lǐng)而言:射線最強(qiáng),射線最弱,這些知識要牢記。 3、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(huì)改變但核電荷數(shù)應(yīng)加1 β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(huì)問為什么會(huì)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。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。 (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。 4、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(huì): (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(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 23492U→23090Th+( 42He ) 23490U→23491Pa+( 0-1e ) 例2:釷232(23290Th)經(jīng)過________次α衰變和________次β衰變,最后成為鉛208(20882Pb) 分析:因?yàn)棣了プ兏淖冊雍说馁|(zhì)量數(shù)而β衰變不能,所以應(yīng)先從判斷α衰變次數(shù)入手: α衰變次數(shù)==6 每經(jīng)過1次α衰變,原子核失去2個(gè)基本電荷,那么,釷核經(jīng)過6次α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β衰變次數(shù): β衰變次數(shù)==4- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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