《放射性元素的衰变》教案

《放射性元素的衰变》教案课程标准知道原子核的组成知道放射性和原子核的衰变会用半衰期描述衰变的速度，知道半衰期的统计意义教学目标了解原子核的衰变，会正确书写衰变方程知道半衰期及其统计意义根据质量数守恒和电荷数守恒写出核反应方程知道放射性同位素及其应用，知道射线的危害及其防护学情分析本部分内容相对抽象，学生基于经验知识对原子核的认识相对模糊。所以教学安排上要循序渐进，突出以学生为主题，以科学的发展为脉络，向学生徐徐展开知识的画卷。引导学生体会科学发展的过程和科学探究的思维路径。四、教材处理关注探索原子核的组成的科学历程和科学方法铀和含铀的矿物质能够发出看不见的射线，要探寻其本质（问题）发现钍、钋、镭等都具有放射性且与其是否为单质或化合物无关（证据）放射现象与核外电子无关，发生在原子核内部（解释）原子核内部有结构（推理、判定）原子核内部的结构会是什么样的？（问题）用α粒子轰击氮原子核，放出氢原子核——质子（证据）用α粒子轰击氟、钠、铝等原子核，也放出氢原子核——质子（证据）质子是原子核的组成部分（解释）“原子核只有质子组成”的推测与实测情况不符（问题）原子核内存在质量与质子相同，但不带电的粒子（猜想）用α粒子轰击铍，放出了中子（证据）质子和中子都是原子核的组成部分（结论）对于微观世界，看不见，摸不着，如果缺乏丰富的想象力，不能从现有的经验知识和观察到的实验现象进行大胆的、富有想象力的猜想，就不可能设计和构建出新的有针对性的实验和创新理论，就没有今天的物理学的辉煌成就。通过贝克勒尔、居里夫妇、卢瑟福、查德威克等物理学家的探索过程，我们逐步认识到了原子核的组成，感悟到了科学家经历科学探究的过程，以及探索微观世界的方法——实验事实加科学思维，即在观察、实验得到确切的物理事实和已有的知识基础上进行科学猜想，进而得出科学结论。当然，这个结论还将经受更多的实验事实的检验，也包括在做的每一位同学的检验。在学习核反应方程中再次渗透“守恒思想”高中物理学习的各守恒定律都是物理学的基本定理，如电荷守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律等。各种守恒定律的研究发展和建立都经历的漫长的历史过程，是重要的科学思想方法。要让学生深刻的认识质量数和电荷数在核反应方程中保持不变的含义，目的是使学生再次领悟物理学中的守恒思想。强调统计概率思想在微观世界的探索中的意义放射性元素的半衰期描述的是一种统计规律。对于某个特定的元素的原子，我们只知道他发生衰变的概率，而不知道它将何时衰变。然而，量子理论可以对大量原子核的行为给出统计预测。衰变是微观世界里原子核的行为，而微观世界规律的特征之一在于单个微观事件不可预测。目的是让学生熟悉运动统计概率思想来处理和认识微观世界的问题。五、教学流程1.回顾原子核的认识过程，复习的同时，引出本节课的内容——放射性元素是怎么来的。给出原子衰变的概念，强调是原子核自发的反应过程描述铀238的衰变，指出其为阿尔法衰变，并写出衰变方程。再进一步指出生成的钍不稳定，也具有放射性，但是他是放出一个电子，也就是β衰变，给出衰变方程。通过两个思考讨论，让学生回答，在α衰变中，新核的质量与原来的核的质量数关系以及β衰变中，质量数核电荷数有什么变化规律，总结出在这个衰变过程中，衰变前的质量数等于衰变后的质量数之和；衰变前的电荷数等于衰变后的电荷数之和。大量事实表明，原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。写出衰变的通用表达式，并指出伽马射线的产生。提出问题：原子核里没有电子，β衰变中的电子来自哪里？给出衰变的本质过程。

习题练习求α衰变和β衰变次数？百年孤独材料，指出点石成金的可能性引出半衰期的概念，介绍常见放射性元素的半衰期，以及半衰期的特点小练习，已知钍234的半衰期是24天，1g钍经过120天后还剩多少？让学生阅读科学漫步文字，指出利用半衰期推测文物年代的应用。介绍三星堆和北京饭店的应用。北京饭店新楼施工时，在地面以下13m深的位置发现了两棵直径达1m的榆树。用碳14测定，这两棵树距今29285±1350年。据此数据，建设部门认为这个地层已经足够古老，可以作为地基，于是停止下挖，这样就节约了资金。课后思考与作业（1）比较衰变方程和人工核反应方程（2）关注日本决定将福岛核污水排海新闻，预习接下来的两节，《探测射线的方法》《放射性的应用与防护》查找相关新闻，关注最新动态！板书设计教学反思整个课上下来，觉得内容还是太多了，显得有点臃肿了。前面的物理学史的发展脉络其实可以不用讲那么久，把节省下来的时间放在半衰期的讲解上，尤其是概率思想在其中的应用。可以设计一个概率的实验，来促进学生对半衰期概率的理解，这样可能任务更清晰一些。课后篇素养形成必备知识基础练1.卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变,其核反应方程为:24He+714N→8A.卢瑟福通过该实验提出了原子核式结构模型B.实验中是用α粒子轰击氮核C.卢瑟福通过该实验发现了质子D.原子核在人工转变的过程中,电荷数一定守恒答案A解析卢瑟福用α粒子轰击金箔散射的实验,提出原子的核式结构模型,故A错误;用α粒子轰击氮核首次实现了原子核的人工转变,并发现了质子,故B、C正确;核反应方程质量数和电荷数是守恒的,故D正确。2.(北京西城区二模)在核反应方程

49Be+24HeA.质子 B.中子 C.电子 D.α粒子答案B解析根据质量数守恒,X的质量数为9+4-12=1;根据核电荷数守恒,X的核电荷数为4+2-6=0,说明X为中子,故B正确,A、C、D错误。3.14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法。若以横坐标t表示时间,纵坐标m表示任意时刻14C的质量,m0为t=0时14C的质量。下面四幅图中能正确反映14C衰变规律的是()答案C解析设衰变周期为T,那么任意时刻14C的质量m=12

tTm0,可见,随着t的增长物体的质量越来越小,且变化越来越慢,很显然C项图线符合衰变规律,4.(陕西西安长安区模拟)居里夫人是放射性元素钋(84210Po)的发现者。已知钋(84210Po)发生衰变时,会产生α粒子和原子核X,并放出γ射线。下列分析正确的是A.原子核X的质子数为82,中子数为206B.γ射线具有很强的穿透能力,可用来消除有害静电C.由α粒子所组成的射线具有很强的电离作用D.地磁场能使γ射线发生偏转答案C解析根据发生核反应时,质量数与电荷数守恒,可得原子核X的质子数为84-2=82,质量数为210-4=206,依据质量数等于质子数与中子数之和,得原子核X的中子数为206-82=124,故A错误;γ射线具有很强的穿透能力,但是电离作用弱,不能用来消除有害静电,故B错误;因为α射线实质是氦核流,具有很强的电离作用,故C正确;γ射线的实质是频率很高的电磁波,本身不带电,所以γ射线在地磁场中不会受力,不能发生偏转,故D错误。5.一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核,衰变方程为

92238U→90A.衰变后钍核的动能等于α粒子的动能B.衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小C.铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间D.衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量答案B解析静止的铀核在α衰变过程中,满足动量守恒的条件,根据动量守恒定律得pTh+pα=0,即钍核的动量和α粒子的动量大小相等,方向相反,选项B正确;根据Ek=p22m可知,选项A错误;半衰期的定义是统计规律,对于一个原子核不适用,选项C错误;铀核在衰变过程中,伴随着一定的能量放出,即衰变过程中有一定的质量亏损,故衰变后α粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量,关键能力提升练6.(2021全国甲卷)如图,一个原子核X经图中所示的一系列α、β衰变后,生成稳定的原子核Y,在此过程中放射出电子的总个数为()A.6 B.8 C.10 D.14答案A解析设发生了m次α衰变,n次β衰变,可写出核反应方程

9292+146X→8282+124Y+m24α+n-10β,根据质量数守恒92+146=82+124+4m,解得m=8;7.(山东卷)氚核

13H发生β衰变成为氦核

23He。假设含氚材料中

13H发生β衰变产生的电子可以全部定向移动,在3.2×104s时间内形成的平均电流为5.0×10-8A。已知电子电荷量为1.6×10-19C,在这段时间内发生A.5.0×1014 B.1.0×1016C.2.0×1016 D.1.0×1018答案B解析根据电流的定义式I=qt,该段时间内产生的电荷量为q=It=5.0×10-8×3.2×104C=1.6×10-3C,根据衰变方程得

13H→23He+-10e,可知这段时间内发生β衰变的氚核

13H的个数为n=qe=1.68.天然放射性铀(92238U)发生衰变后产生钍(1)请写出衰变方程;(2)若衰变前铀(92238U)核的速度为v,衰变产生的钍(90答案(1)见解析(2)1214解析(1)92238U→(2)设另一新核的速度为v',铀核质量为238m,由动量守恒定律得238mv=234m·v2+4mv',得v'=12149.为测定水库的存水量,将一瓶放射性溶液倒入水库中,已知这杯溶液每分钟衰变8×107次,