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1、原子核衰变 新课标要求 1、知识与技能 （1）了解天然放射现象及其规律； （2）知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们； （3）知道放射现象的实质是原子核的衰变； （4）知道两种衰变的基本性质，并掌握原子核的衰变规律； （5）理解半衰期的概念。 2、过程与方法 （1）能够熟练运用核衰变的规律写出核的衰变方程式； （2）能够利用半衰期来进行简单计算（课后自学）。 （3）通过观察，思考，讨论，初步学会探究的方法； （4）通过对知识的理解，培养自学和归纳能力。 3、情感、态度与价值观 （1）树立正确的，严谨的科学研究态度； （2）树立辨证唯物主义的科学观和世界观。 教学重点： 天然放射现象及其
2、规律，原子核的衰变规律及半衰期。 教学难点： 知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们及半衰期描述的对象。 教学方法： 教师启发、引导，学生讨论、交流。 教学用具： 投影片，多媒体辅助教学设备 （一）引入新课 本节课我们来学习新的一章：原子核。 本章主要介绍了核物理的一些初步知识，核物理 研究的是原子核的组成及其变化规律，是微观世界的现象。让我们走进微观世界，一起探索 其中的奥秘！我们已经知道原子由原子核与核外电子组成。 那原子核内部又是什么结构呢？原子核是否可以再分呢？它是由什么微粒组成？用什 么方法来研究原子核呢？ 人类认识原子核的复杂结构和它的变化规律，是从发现天然放射现象开始的，1
3、896 年， 法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑 纸使照相底片感光。居里和居里夫人在贝克勒尔的建议下，对铀和铀的各种矿石进行了深入 研究， 又发现了发射性更强的新元素。其中一种， 为了纪念她的祖国波兰而命名为钋（Po）， 另一种命名为镭（Ra ）。 （二）进行新课 1、天然放射现象 （1）物质发射射线的性质称为放射性(radioactivity)。 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。 （2）放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数大于82 的所有元素，都能自发 的放出射线，原子序数小于83 的元
4、素，有的也具有放射性。 2、射线到底是什么 那这些射线到底是什么呢？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： 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。 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？ 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，可以判断射线都是正电荷，射线是负电荷。 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
5、种射线的带电性质， 如图： 我们已经研究了这三种射线的带电性质，那么这些射线还有哪些性质呢？请同学们 阅读课文后填写表格。看书总结。 小结： 实验发现：元素具有放射性是由原子核本身的因素决定的，跟原子所处的物理或 化学状态无关。 不管该元素是以单质的形式存在，还是和其他元素形成化合物，或者对它施 加压力，或者升高它的温度，它都具有放射性。 三种射线都是高速运动的粒子，能量很高， 都来自于原子核内部，这也使我们认识到原子 核蕴藏有巨大的核能，原子核内也有其复杂的结构。 例题：下列说法正确的是（） A 射线粒子和电子是两种不同的粒子 B红外线的波长比X射线的波长长 C 粒子不同于氦原子核 D 射线
6、的贯穿本领比粒子强 点评：本题考查了粒子的性质及电磁波波长的比较等基本知识。19 世纪末 20 世纪初，人们 发现 X， ， ， 射线，经研究知道，X ， 射线均为电磁波，只是波长不同。可见光，红外 线也是电磁波，波长从短到长的电磁波波谱要牢记。另外，射线是电子流，粒子是氦核。 从 ， ， 三者的穿透本领而言：射线最强，射线最弱，这些知识要牢记。 3、原子核的衰变 （1）原子核的衰变 原子核放出 或粒子， 由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一 种原子核。我们把这种变化称为原子核的衰变。一种物质变成另一种物质。 （2）衰变 铀 238 核放出一个 粒子后， 核的质量数减少4，核电
7、荷数减少2，变成新核 - 钍 234 核。那这种放出 粒子的衰变叫做衰变。这个过程可以用衰变方程式来表示：23892U 23490Th+42He （3）衰变方程式遵守的规律 第一、质量数守恒 第二、核电荷数守恒 衰变规律： AZX A-4Z-2Y+42He （4）衰变 钍 234 核也具有放射性，它能放出一个粒子而变成23491Pa（镤），那它进行的 是 衰变，请同学们写出钍234 核的衰变方程式？粒子用 0-1e 表示。 钍 234 核的衰变方程式： 23490Th 23491Pa+0-1e 衰变前后核电荷数、质量数都守恒，新核的质量数不会改变但核电荷数应加1 衰变规律： AZX AZ+1Y
8、+0-1e 提问： 衰变如果按衰变方程式的规律来写的话应该没有问题，但并不象 衰变那样容易理 解，因为核电荷数要增加，学生会问为什么会增加？哪来的电子？ 原子核内虽然没有电子，但核内的的质子和中子是可以相互转化的。当核内的中子转 化为质子时同时要产生一个电子：10n11H0-1e 这个电子从核内释放出来，就形 成了 衰变。可以看出新核少了一个中子，却增加了一个质子，并放出一个电子。 （5）射线 是由于原子核在发生衰变和 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。 射线的本质是能量。理解射线的本质，不能单独发生。 4、半衰期 提问：阅读教材半衰期部分放射性元
9、素的衰变的快慢有什么规律？用什么物理量描述？这种 描述的对象是谁？ 氡的衰变图的投影： m/m0 (1/2)n 学生交流阅读体会： （1）氡每隔3.8 天质量就减少一半。 （2）用半衰期来表示。 （3）大量的氡核。 总结： 半衰期表示放射性元素的衰变的快慢；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；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。 例如：数学上的概率问题 （抛硬币）将1 万枚硬币抛在地上，那正反两面的个数大概为5000 对 5000，但就 某个硬币来看要么是正面，要么是反面。 这个事实告诉我们统计规律的对象仅仅对大量事实 适用，
10、对个别不适用。 元素的半衰期反映的是原子核内部的性质，与原子所处的化学状态和外部条件无关。 简单介绍： 镭 226氡 222 的半衰期为1620 年 铀 238钍 234 的半衰期为4.5 亿年 说明： 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。 教师给出课堂巩固练习题 例 1：配平下列衰变方程 23492U23090Th+( 42He ) 23490U23491Pa+( 0-1e ) 例 2：钍 232（23290Th）经过 _次衰变和 _次衰变，最后成为铅208 （20882Pb） 分析： 因为 衰变改变原子核的质量数而衰变不能， 所以应先从判断 衰变次数入手： 衰变次数 = =6 每经过 1 次衰变，原子核失去2 个基本电荷，那么，钍核经过6 次衰变后剩余 的电荷数与铅核实际的电荷数之差，决定了衰变次数： 衰变次数 = =4