高中物理选修3-5教学设计 3.2 原子核衰变及半衰期 教案

3.2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

①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。

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γ射线放出.

2.分类：

（1）α衰变：铀238发生α衰变的方程为： ，每发生一次α衰变，核电荷数减小2，质量数减少4.α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）β衰变：钍234发生β衰变的方程为： ，每发生一次β衰变，核电荷数增加1，质量数不变.β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

110

11n H e -→+）.

（3）γ射线是伴随衰变或衰变同时产生的、γ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α衰变或β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：

①我们通过什么办法来研究射线的性质？

②你观察到了什么现象？为什么会有这样的现象？

③如果α射线，β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。

①在射线经过的空间施加磁场

②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。

③根据左手定则，可以判断α射线是正电荷，β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

γ射线光子流 C 最强很弱

例1如图甲是α、β、γ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．α射线B．β射线

C．γ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γ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γ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α粒子或β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α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α粒子的衰变叫做α衰变.

〔思考与讨论2〕铀238核α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.α衰变的一般方程：He Y x 4

24-A 2A z +→-z

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（Th 234

90）也具有放射性，它能放出一个β粒子（e 0

1-）而变成Pa

23491（镤），那它进行的是β衰变，请同学们写出钍234核的衰变方程式？

答： . 【教师说明】

1. β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.β衰变的一般方程：

e Y x 0

1A 1A

z

-++→z

〔思考与讨论4〕原子核里没有电子，那么β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β衰变，其转化方程：e H n 0

11

11

0-+→ . 2.γ射线是由于原子核在发生α衰变或β衰变时原子核受激发而产生的光（能量）辐射，通常是伴随α射线和β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α、β和γ三种射线. 例2. 天然放射性元素23290

Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后，变成

208

82

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α衰变和8次β衰变

D.衰变过程中共有6次α衰变和4次β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：

232

90

Th→20882Pb ＋x 42

He ＋y －10e ，式中x 、y 分别为α和β的衰变次数.由质量数守恒和电荷数守恒有