5.2 放射性元素的衰变 教学设计

《放射性元素的衰变》教学设计
教学目标：
了解放射性现象，知道三种射线的特性，完善微观世界物质观念；
经历逻辑推理过程，明确放射性现象是由原子核变化引起的，体会物理学研究的方法；
知道衰变过程中质量数守恒和电荷数守恒，巩固运动变化过程中的守恒思想；
知道半衰期的概念，体会微观世界中的统计规律，完善物理观念。
教学重点：
三种射线的特征；
半衰期的概念及其统计意义。
教学难点：
半衰期的统计意义。
教学方法：
阅读，讨论与交流、练习、讲授。
课时安排：1课时
问题引入：
在古代，不论是东方还是西方，都有一批人追求“点石成金”之术，他们试图利用化学方法将一些普通的矿石变成黄金。当然，这些炼金术士的希望都破灭了。
那么，真的存在能让一种元素变成另一种元素的过程吗？
新课教学：
放射性的发现
1895年，德国物理学家伦琴发现了X射线。
1896年，法国物理学家贝克勒尔发现一种能够使照相底片感光的神秘物质。
居里夫妇用不同元素进行实验，发现钋和镭都具有放射性。
放射性：物质能放射出射线的性质。
放射性元素：具有放射性的元素。
天然放射性元素：能自发地放出射线的元素。
放射现象与元素的种类有关，发生在原子核内部，原子核有内部结构。
原子核衰变
放射性元素放出的三种常见射线：射线、射线和射线。
情境：将三种射线射入电场中，偏转情况如图所示，请通过偏转情况判定其电性。
如果让射线射入匀强磁场中，要使三种射线大致沿图示方向偏转，磁场的方向应当如何？
【讨论与交流】（1）用什么方法可以判定和测量射线的带电性质、电荷量、质量等物理属性？
（2）阅读教材内容，对比三种射线的性质，完成下表。
射线种类 射线组成 符号 电荷量 射出速度 电离本领 穿透本领
射线
射线
射线
1、衰变：一种元素经放射过程变成另一种元素的现象，称为原子核的衰变。把放出α粒子的衰变称为α衰变，放出β粒子的衰变称为β衰变。
情境：铀238放出一个α粒子后，质量数减少4，电荷数减少2，成为新核。这个新核就是钍234。
【思考问题】α衰变中，新核的质量数与原来的核的质量数有什么关系？相对于原来的核在元素周期表中的位置，新核在元素周期表中的位置应当向前移还是向后移？要移动几位？ 你能概括出α衰变的质量数、核电荷数变化的一般规律吗？
情境：在 α衰变时产生的也具有放射性，它能放出一个β粒子而变为（镤）。
【思考问题】在β衰变中，质量数、核电荷数有什么变化规律？原子核里没有电子，β衰变中的电子来自哪里？
半衰期
物理意义：用来描述原子核衰变速度快慢的物理量。
定义：原子核数目因衰变减少到原来的一半所经过的时间，计为
衰变规律：
【讨论与交流】铀238的半衰期长达年，对某一个确定的铀238原子核，我们能够准确预言它会在什么时候发生衰变吗？为什么？
放射性元素的半衰期，描述的是大量该元素衰变的统计规律。
放射性元素衰变的速率由核本身的因素决定，与原子所处的物理状态或化学状态无关。
例题：一则新闻引起了某科技小组同学的兴趣：新疆文物考古研究所在2017年的1月、2月先后对罗布泊境内的古楼兰区域进行了考古调查，在孔雀河下游北岸发现了一座古城，经过14C测定，古城的年代在东汉至魏晋时期，请问：考古学家通常是如何推算出古城遗址的年代呢？根据考古学家的测定，请反推14C测定的可能结果。
练习1：β射线是高速电子流。原子核中没有电子，为什么有些放射性元素的原子核会放出β
粒子？写出下列各放射性元素的β衰变方程。
（1）（铋核）。
（2）（钋核）。
练习2：（钍核）与（铜核）两种放射性元素的α衰变方程。（铀核）衰变为 （氡核）要经过几次α衰变，几次β衰变？
练习3：若已知铋210的半衰期是5 d，经过多少天后，20 g铋210还剩1.25 g？
课堂小结：
理解三种射线的本质；
知道两种衰变的基本性质，掌握原子核衰变的规律。
课后作业：
课后练习第2题
完成练习册