高三《原子核》教学案(二).doc

盐城市时杨中学高二物理教学案 第十九章原子核 课题二 天然放射现象 衰变 制订人 殷裕华 审核人 张松【教学目标】 1、了解天然放射现象，知道放射现象是原子核的衰变2、知道三种天然放射线的基本性质3、知道 、衰变的实质 4、理解半衰期的概念【教学重点】1、三种放射线的实质 2、两种衰变的规律【教学难点】半衰期的理解【授课时数】2课时【教学过程】、复习&引入从上节课的内容我们已经得知，原子是可分的，原子核也是可分的，它由核子组成，将核子约束在一起的力叫核力。那么，一种原子的组成是不是一成不变的呢？【知识要点】一、天然放射现象(一)：天然放射现象:1896年，（法）贝克勒尔发现：铀或含铀的矿物能发出穿透黑纸的射线。研究发现，这是原子核发生变化的结果。物质能自发发出放射线的性质叫放射性。原子序数大于83的所有元素（和小于83的少量元素）都具有放射性。人们也把具有放射性的元素成为放射性元素。以上的现象叫做天然放射现象。1.天然放射现象的发现的重要意义：使人们认识到原子核也有复杂结构。2、三种射线：放射性物质放出的射线有三种： 、和射线。三种放射线的性质种 类本 质质 量（u）电 荷（e）速 度（c）电 离 性贯 穿 性射线氦核4+20.1最强最弱，纸能挡住射线电子1/1840-10.99较强较强，穿几mm铝板射线光子001最弱最强，穿几cm铅版学生活动：判断教材P64图22-4中三种射线的名称对应提问：人们认识原子核的内部结构是在认识原子结构之前，还是之后呢？学生：之前。提问：原子核外部也有电子，为什么认为射线中的电子一定是从核内部打出来的？学生：对应有原子序数的改变。（从外部打出则不会这样。）二、衰变射线、射线都带电，它们从原子核中放出来后，直接的后果将是什么？学生：使原子核的电荷数发生改变，并最终改变原子序数。1、衰变：原子核放出粒子或粒子后，变成新原子核。衰变：原子核放出粒子的衰变。如：+衰变：原子核放出粒子的衰变。如：+原子核内部没有负电物质，怎么会打出电子？原来，它是来自中子向质子的蜕变。也就是说，衰变的实质是：+提问：存不存在独立的衰变？学生：不存在。因为不会导致原子序数改变（射线一般都是伴随着其它核反应辐射出来。）射线是伴随衰变放射出来的高频光子流2、衰变的特点a、生成新核b、过程质量数、电荷数守恒原子核的衰变和衰变的规律性：类 型衰变方程规 律 衰 变 新核 衰 变 新核三、半衰期衰变规律的第三点衰变的的快慢的固定不变性可以用定量规律来表达，它就是1.半衰期：放射性元素的原子核的半数发生衰变所需要的时间，称该元素的半衰期。研究表明，任何放射性元素，其原子核有半数发生衰变的时间是不变的。这就是：同一放射性元素半衰期是 ；不同放射性元素半衰期是 。如：氡222钋2183.8d；镭226氡2221620y；铀238钍2344.5109y；*设半衰期为 ，放射性物质原来的质量为m0 ，则经过时间t后，剩下放射性物质的质量m应该为：m =m0 。【疑难辩析】提问：有人说，一块放射性物质经过一个半衰期以后，再去测量其质量，质量就是原来的一半。这种说法对吗？学生：思考、讨论（答案：不是。因为发生衰变后，我们所测量的质量必然是未衰变的元素和已衰变的元素构成的混合物。）2、半衰期的应用鉴于半衰期不随时间、不随物理化学条件而改变，所以会有特殊的应用，那就是考古。学生活动：阅读教材P67“阅读材料”四、小结本节我们学习了什么是放射性和放射性元素，以及三种放射线的实质和特点。还介绍了两种衰变，由衰变的特点导出了半衰期的概念。【典型例析】【例1】 (钍)经过一系列和衰变，衰变为(铅)，下列说法正确的是( ) A铅核比钍核少8个质子B铅核比钍核少16个中子C共经过4次衰变和6次衰变D共经过6次衰变和4次衰变例1.解析 此题为90年全国高考题，主要考查对原子核符号的认识和对衰变规律的掌握根据符号，Z表示核电荷数(质子数)，A表示质量数，很容易确定铅核比钍核少90828个质子，铅核比钍核少(232-90)-(208-82)16个中子、衰变次数则根据电荷数和质量数守恒算得：衰变次数(232-208)/46，衰变次数82+62-904答案 A、B、D【例2】. 由原子核的衰变规律可知 ( )A放射性元素一次衰变可同时产生射线和射线B放射性元素发生衰变时，新核的化学性质不变C放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制D放射性元素发生正电子衰变时，新核质量数不变，核电荷数增加1例2解析 一次衰变不可能同时产生射线和射线，只可能同时产生射线和射线或射线和射线；原子核发生衰变后，新核的核电荷数发生了变化，故新核(新的物质)的化学性质理应发生改变；发生正电子衰变，新核质量数不变，核电荷数减少1答案 C【例3】.完成核反应方程：ThPa_。衰变为的半衰期是1.2分钟，则64克Th经过6分钟还有 克尚未衰变。【例4】三种射线在匀强磁场、匀强电场、正交电场和磁场中的偏转情况比较：1 2 312 3 O如、图所示，在匀强磁场和匀强电场中都是比的偏转大，不偏转；区别是在磁场中偏转轨迹是圆弧，在电场中偏转轨迹是抛物线。图中肯定打在O点；如果也打在O点，则必打在O点下方；如果也打在O点，则必打在O点下方。【例5】.在匀强磁场中，一个原来静止的原子核发生衰变，形成如图所示的径迹，不计放出光子的能量，则下述说法中正确的是( )A发生的是衰变，b为粒子的径迹B发生的是衰变，b为粒子的径迹C磁场方向垂直纸面向外D磁场方向垂直纸面向里【例6】钍核发生衰变生成镭核并放出一个粒子。设该粒子的质量为、电荷量为q，它进入电势差为U的带窄缝的平行平板电极和间电场时，其速度为，经电场加速后，沿方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场，垂直平板电极，当粒子从点离开磁场时，其速度方向与方位的夹角，如图所示，整个装置处于真空中。（1）写出钍核衰变方程； （2）求粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R；（3）求粒子在磁场中运动所用时间。【思考】.为什么说半衰期短，放射性废料就容易处理?解析 半衰期短的放射性物质衰变得快，衰变结束所需的时间就短，所谓废料处理就是要求衰变结束前废料不能对人和环境造成污染，常用封闭、深埋的方法，故半衰期短，废料处理就容易答案 半衰期短，其放射射线结束的时间就短，在填埋核废料处竖立警示标志，到什么时候人员可进入便可【基础训练】 姓名 组别 1.天然放射现象的发现揭示了( )A.原子不可再分B.原子的核式结构C.原子核还可再分D.原子核由质子和中子组成2.下列说法正确的是( )A.Ra衰变为Rn要经过1次衰变和1次衰变。B.U衰变为Pa要经过1次衰变和1次衰变。C.Th衰变为Pb要经过6次衰变和4次衰变。D.U衰变为Rn要经过4次衰变和4次衰变。3.以下几个原子核反应中，X代表粒子的反应式是：( )A.He+BeC+XB.ThPa+XC.H+Hn+XD.PSi+X4下列核反应方程中，哪些是平衡的？（ ）。A BC D5某原子核的衰变过程中如下（符号表示放射一个粒子，表示放射一个粒子）：，则可知（ ）。A核A的中子数减核C的中子数等于2； B核A的质量数减核C的质量数等于5C原子核为A的中性原子中的电子数比原子核为B的中性原子中的电子数多1D核C的质子数比核A的质子数少16下列说法中正确的是（ ）A.“原子由电子和带正电的物质组成”是通过卢瑟福粒子散射实验制定的B.波尔理论认为原子只能处在能量不连续的一系列状态C.放射性元素的半衰期与温度、压强无关D.同一元素的两种同位素，其原子核内的质子数相同而中子数不同7关于放射性元素的半衰期，下列说法中正确的是 ( )A原子核全部衰变所需时间的一半 B原子核有半数发生衰变所需的时间C原子量减少一半所需的时间 D放射性样品质量减为一半所需的时间8放射性镭自发放出三种射线，现垂直于射线射出方向加一匀强电场，射线的偏转情况如图所示，下列判断正确的有 ( )A1是射线，其贯穿本领最强B2是射线，其贯穿本领最强C3是射线，其电离作用最强D1是射线，其电离作用最强9下列说法正确的是( C)A、 射线与射线都是电磁波B、 射线为原子的核外电子电离后形成的电子流C、 用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期D、 原子核经过衰变生成新核，则新核的质量总等于原核的质量10若元素A的半衰期为4天，元素B的半衰期为5天，则相同质量的A和B，经过20天后，剩余的质量之比=_。10解析 半衰期数：、，由计算剩余质量公式可得，所以，答案 1：2【能力提高】11氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为，氦离子能级的示意图如图所示。在具有下列能量的光子和电子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是（）A、 41.2eV（电子） B、 43.2eV（光子） C、51.0eV（光子） D、 54.4eV（电子）12一个原子核A经过5次衰变，变成了原子核B，再经过4次衰变，变成原子核C，求（1）核A的质子数比核C的质子数多几？（2）核A的中子数比核C的中子数多几？ 13.在垂直于纸面向外的匀强磁场中，从A处垂直于磁场飞出一批速度相同的粒子，形成如图的径迹，则中子的径迹是，质子的径迹是，电子的径迹是，粒子的径迹是。 14原来静止的原子核，经衰变后变为Y原子核。（1）写出它的核反应方程。 （2）若测得反冲核的动能为，则粒子的动能是多少？14解：（1）（2）根据衰变过程中动量守恒有又因为所以有则15在匀强电场中，逆电场线运动的U核（