鲁科版选修35 第三章第2节 原子核衰变及半衰期 教案.doc

2原子核衰变及半衰期学习目标1、知道放射现象的实质是原子核的衰变2知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们。3、知道两种衰变的基本性质，并掌握原子核的衰变规律4、理解半衰期的概念重点和难点重点：原子核的衰变规律及半衰期难点：半衰期描述的对象 课 前 导 学一、天然放射性的发现物质发射射线的的性质称为放射性。元素这种自发的放出射线的现象叫做天然放射现象，具有放射性的元素称为放射性元素。放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数大于83的所有元素，都能自发的放出射线，原子序数小于83的元素，有的也具有放射性二、放射线中的三剑客在射线经过的空间施加磁场，射线会分成三束，其中有两束发生了不同的偏转，说明这两束_，另一束不偏转，说明_。这三种射线叫_、_、_。三、原子核的衰变1.定义：原子核自发地放出某种粒子而转变成 的变化称为原子核的衰变.可分为 、 ，并伴随着射线放出.2.分类：（1）衰变：铀238发生衰变的方程为： ，每发生一次衰变，核电荷数减小2，质量数减少4.衰变的实质是某元素的原子核同时放出由两个 和两个 组成的粒子（即氦核）. （2）衰变：钍234发生衰变的方程为： ，每发生一次衰变，核电荷数增加1，质量数不变.衰变的实质是元素的原子核内的一个 变成 时放射出一个 （核内）. （3）射线是伴随 衰变或 衰变同时产生的、射线不改变原子核的电荷数和质量数.其实质是放射性原子核在发生衰变或衰变时，产生的某些新核由于具有过多的能量（核处于激发态）而辐射出 .3.规律：原子核发生衰变时，衰变前后的 和 都守恒. 注意：元素的放射性与元素存在的状态无关，放射性表明原子核是有内部结构的.四、半衰期1.定义：放射性元素的原子核有 发生衰变所需的时间叫做原子核的半衰期. 2.意义：反映了核衰变过程的统计快慢程度.3.特征：半衰期由 的因素决定,跟原子所处的 或 状态无关. 新 知 探 究一、 放射线中的三剑客导学释疑：再一次指导学生阅读课本内容，通过小组合作学习，讨论探究以下问题，实现兵教兵。射线到底是什么？（小组合作讨论）把放射源放入由铅做成的容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束。在射线经过的空间施加磁场，发现射线如图所示：（投影）思考与讨论：我们通过什么办法来研究射线的性质？你观察到了什么现象？为什么会有这样的现象？如果射线，射线都是带电粒子流的话，根据图判断，他们分别带什么电荷。学生分组讨论，回答问题。在射线经过的空间施加磁场射线分成三束，射线在磁场中发生偏转，是受到力的作用。这个力是洛伦兹力，说明其中的两束射线是带电粒子。根据左手定则，可以判断射线是正电荷，射线是负电荷。合作探究：（教师精讲）如果不用磁场判断，还可以用什么方法判断三种射线的带电性质？带电粒子在电场中要受电场力作用，可以加一偏转电场，也能判断三种射线的带电性质，再次阅读课本内容，填写下列表格。三种射线的比较种类组成速率贯穿本领电离本领射线氦原子核0.1c最弱很强电子高速电子流0.99c较强较弱射线光子流c最强很弱例1如图甲是、三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部伤痕的示意图，请问图乙中的检查是利用了哪种射线()a射线b射线c射线 d三种射线都可以解析根据三种射线的性质知，甲图中能穿透铝板的是射线，乙图中检查钢板中的砂眼，要求射线能穿透钢板，故利用的是射线，选项c正确答案c二、原子核的衰变情景1一个人特别贫穷，一生虔诚地供奉道教吕祖（吕洞宾），吕洞宾被他的诚意所感动，一天忽然从天上降到他家，看见他家十分贫穷，不禁怜悯他，于是伸出一根手指，指向他庭院中一块厚重的石头，立刻，变化成了金光闪闪的黄金.情景2晋朝初年，南昌人许逊被朝廷任命为旌阳县令，他看到很多老百姓的租税交不了，非常同情他们，用点石成金的法术，免去百姓的租税.思考与讨论1以上情景都是“点石成金”的传说，那么在我们生活、生产中有没有真的（科学的）能将一种物质变成另一种物质呢？ 答： .【教师说明】1.衰变：原子核放出 粒子或 粒子转变为新核的变化叫做原子核的衰变. 2.科学、真实的将一种物质变成另一种物质，原来就是原子核的衰变.3.铀238核放出一个粒子后，核的质量数减少4，核电荷数减少2，变成新核-钍234核，这种放出粒子的衰变叫做衰变.思考与讨论2铀238核衰变方程如何表示？答： .【教师说明】1.衰变方程式遵守的规律：（1）质量数守恒（2）核电荷数守恒2.衰变的一般方程：3.核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向.4.核反应的生成物要以实验为基础，不能凭空杜撰出生成物来写核反应方程.思考与讨论3钍234核（）也具有放射性，它能放出一个粒子（）而变成（镤），那它进行的是衰变，请同学们写出钍234核的衰变方程式？答： . 【教师说明】1. 衰变前后核电荷数、质量数都守恒，新核的质量数不变但核电荷数应加1.2.衰变的一般方程： 思考与讨论4原子核里没有电子，那么衰变中的电子来自哪里？答： . 【教师说明】1.这个电子从核内释放出来，就形成了衰变，其转化方程： . 2.射线是由于原子核在发生衰变或衰变时原子核受激发而产生的光（能量）辐射，通常是伴随射线和射线而产生. 3.一种元素只能发生一种衰变，但在一块放射性物质中可以同时放出、和三种射线.例2. 天然放射性元素th(钍)经过一系列衰变和衰变之后，变成 pb(铅).下列论断中正确的是()a.铅核比钍核少24个中子b.铅核比钍核少8个质子c.衰变过程中共有4次衰变和8次衰变d.衰变过程中共有6次衰变和4次衰变解析：铅核核子数比钍核核子数少24个，而不是中子数少24个，a项错；铅核质子数为82，钍核质子数为90，故铅核比钍核少8个质子，b项对；钍核的衰变方程为：thpbx hey10e，式中x、y分别为和的衰变次数.由质量数守恒和电荷数守恒有 4x+208=232，2x-y+82=90，联立两式得x=6，y=4，即衰变过程中共有6次衰变和4次衰变，c项错而d项对. 答案：bd点评：根据衰变不改变质量数的特点，可依据反应原子核与最终原子核的质量数改变确定衰变的次数，然后计算出电荷数的改变,由其差值可确定衰变的次数.三、半衰期 情景3放射性同位素衰变的快慢有一定的规律，即元素的原子核有半数发生衰变有一定的时间.我们有病时服用的不同药物在体内半数发生衰变也有一定的时间，这个时间是决定医生给药剂量、次数的主要依据.思考与讨论5阅读课本第71页 “半衰期”部分的内容，并思考下列问题：1.放射性元素的衰变有什么规律？2.用什么物理量描述？3.这种描述的对象是什么？（学生可参考课本71页上的氡的衰变图，教师引导）答： .【教师说明】1.放射性元素的原子核，有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期.2.半衰期表示放射性元素的衰变的快慢，不同的放射性元素其半衰期不同.3.半衰期描述的对象是大量的原子核，不是个别原子核，这是一个统计规律.思考与讨论4放射性元素的半衰期是由什么决定的？不同的放射性元素其半衰期相同吗？ 答： . 例3. 关于放射性元素的半衰期,下列说法正确的有( ) a.是原子核质量减少一半所需的时间 b.是原子核有半数发生衰变所需的时间 c.把放射性元素放在密封的容器中,可以减慢放射性元素的半衰期 d.可以用于测定地质年代、生物年代等 解析：原子核衰变后变成新核,新核与未衰变的核在一起,故半衰期并不是原子核的数量、质量减少一半,故a错b正确；衰变快慢由原子核内部因素决定,与原子所处的物理状态或化学状态无关,常用其测定地质年代、生物年代等,故c错d正确. 答案：bd 点评：一种元素的半衰期与这种元素是以单质形式还是以化合物形式存在，或者加压，增温均不会改变. 四、有关半衰期的计算思考与讨论6用n0、m0分别表示衰变前的原子数目和质量，n、m分别表示衰变后剩余的原子核的数目和质量，t为半衰期，t表示衰变过程所经历的时间，那么这些物理量之间的关系怎样？答： .例4.设镭226的半衰期为1.6103年，质量为100 g的镭226经过4.8103年后，有多少克镭发生衰变？若衰变后的镭变为铅206，则此时镭铅质量之比为多少？解析：经过三个半衰期，剩余镭的质量为已衰变的镭的质量为(10012.5) g87.5 g设生成铅的质量为m，则22620687.5m得m79.8 g 所以镭铅质量之比为125798 答案 : 125798点评：要理解半衰期表达式中各物理量的含义，在表达式中，m 是指剩余的原子核的量，而不是衰变的量.（四）作业：布置学生课后看科学漫步探究：如何利用放射性元素的衰变来测定古物的年代。点评：留给学生课后思考和学习的空间。课堂练习图41(2014福建30(1)如图4所示，放射性元素镭衰变过程中释放出、三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是_(填选项前的字母)a表示射线，表示射线b表示射线，表示射线c表示射线，表示射线d表示射线，表示射线答案c解析根据三种射线的偏转轨迹可知表示射线，表示射线，表示射线选项c正确图52.计数器是一种探测射线的仪器，如图5所示，x为未知放射源，它向右方发射放射线放射线首先通过一块薄铝箔p(厚度约为1 mm)，并经过一个强磁场区域后到达计数器，计数器上单位时间内记录到的射线粒子是一定的，现将强磁场移开，计数器单位时间内所记录的射线粒子基本保持不变，然后将薄铝箔p移开，则计数器单位时间内记录的射线粒子明显上升，据此可以判定x为()a纯射线放射源b纯射线放射源c射线和射线的混合放射源d射线和射线的混合放射源答案d解析将强磁场移开，计数器单位时间内所记录的射线粒子基本保持不变，即磁场对射线粒子没有影响，则可以断定计数器接收到的是不带电的射线，以后将薄铝箔p(厚度约为1 mm)移开，则计数器单位时间内记录的射线粒子明显上升，这说明计数器除了接收到了射线之外，还接收到了一种原来被厚度约为1 mm的簿铝箔p挡住的射线，而厚度约为1 mm的簿铝箔只能将射线挡住，所以x为能放射射线和射线的混合放射源，故选项d正确3氪90(kr)是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90(zr)，这些衰变是()a1次衰变，6次衰变b4次衰变c2次衰变d2次衰变，2次衰变答案b解析方法一推理计算法根据衰变规律，衰变不影响核的质量数，发生一次衰变，核电荷数增加1；发生一次衰变，质量数减少4，核电荷数减少2.kr衰变为zr，质量数不变，故未发生衰变；核电荷数增加4，一定是发生了4次衰变方法二列方程求解设kr衰变为zr，经过了x次衰变，y次衰变，则有krzrxhey01e由质量数守恒得90904x由电荷数守恒得36402xy解得x0，y4，即只经过了4次衰变，选项b正确4放射性同位素na的样品经过6小时后还剩下没有衰变，求它的半衰期答案2 h解析每经1个半衰期放射性物质的质量都减半，则经过n个半衰期剩余的质量为mm0()n.设6小时经过的半衰期个数为n，则()n，所以n3.则na的半衰期为t2 h.教学体会本堂课探究原子核内部的美妙世界，在教学过程中合理的设置疑