原子核的變化規(guī)律

教學(xué)設(shè)計(jì)：原子核的變化規(guī)律閆保臻教學(xué)設(shè)計(jì)分析:學(xué)習(xí)任務(wù)：此課為高科技物理知識(shí)課類型，重在讓學(xué)生了解原子核的衰變及三種射線的本質(zhì)及本領(lǐng)，掌握衰變方程的規(guī)律，了解放射性元素的半衰期等。由于高科技物理知識(shí)不能通過實(shí)驗(yàn)等教學(xué)，所以只能通過講解引導(dǎo)讓學(xué)生掌握基本的物理知識(shí)。為此重點(diǎn)在于物理概念和一些物理特性的記憶。學(xué)生分析；對(duì)于此節(jié)內(nèi)容，學(xué)生生活接觸較少，知之不準(zhǔn)確，很多東西都是很模糊的，不能直觀的看到或摸到，沒有感觸到這一方面的知識(shí)，又加上在平時(shí)的生活中不用，為此學(xué)習(xí)時(shí)可能積極性不高，聽課的效率不佳，為此我們要做好充分的準(zhǔn)備，可提前讓學(xué)生上網(wǎng)查一些關(guān)于原子衰變和原子彈的知識(shí)，目的在于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的積極性，真正達(dá)到學(xué)習(xí)的目的。三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）了解天然放放射現(xiàn)象及知道放射現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是原子核的衰變；（2）知道三種射線的分析方法及其各自的特性、實(shí)質(zhì)。（3）知道兩種衰變的基本性質(zhì)，并掌握原子核的衰變規(guī)律；（4）理解半衰期的概念。2、過程與方法（1）能夠分析判斷不同粒子的衰變類型。（2）能夠熟練運(yùn)用核衰變的規(guī)律寫出核的衰變方程式；（3）能夠利用半衰期來進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算（課后自學(xué)）。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：通過對(duì)物理現(xiàn)象的引入，激發(fā)學(xué)生的舉興趣，培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑的科學(xué)精神與物理探索方法的教育，達(dá)到探索掌握物理規(guī)律的目的。教學(xué)重點(diǎn)：三種射線特性及原子核的衰變規(guī)律和半衰期。教學(xué)難點(diǎn)：原子核的衰變實(shí)質(zhì)和半衰期描述的對(duì)象。教學(xué)方法：?jiǎn)l(fā)引導(dǎo)法：引導(dǎo)分析貝可勒爾的發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)和思考問題的優(yōu)良習(xí)慣。分析判斷法：對(duì)于三種射線可用左手定則判斷洛倫茲力或電場(chǎng)中的偏移判斷各自的帶電情況。知識(shí)記憶法：對(duì)于“三劍客”的本領(lǐng)我們只能采用知識(shí)記憶法記住相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)。比較歸納法：對(duì)于衰變規(guī)律我們采用看書學(xué)習(xí)比較歸納法掌握衰變中的質(zhì)量守恒和電荷數(shù)守恒。分析判斷法：對(duì)于半衰期的學(xué)習(xí)通過引導(dǎo)看書分析判斷歸納出衰變的規(guī)律。看圖分析法、信息閱讀法、學(xué)生討論交流法、表格比較法、上網(wǎng)查閱資料法、寫小論文法等。教學(xué)思路：本課通過啟發(fā)引導(dǎo)，借助投影輔助，幫助讓學(xué)生了解和記憶關(guān)于原子發(fā)生衰變的規(guī)律，并通過分析、比較、總結(jié)規(guī)納出關(guān)于原子核發(fā)生衰變的規(guī)律、三種射線的本領(lǐng)、及半衰期的知識(shí)。教學(xué)用具：投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備用以投影相應(yīng)的教學(xué)圖片等。教學(xué)過程：原子核的變化規(guī)律一、新課導(dǎo)入（一）課前準(zhǔn)備：讓學(xué)生通過上網(wǎng)查閱關(guān)于原子子核及原子核衰變的相關(guān)知識(shí)。（二）引入新課老師引入：前面我們學(xué)習(xí)了“點(diǎn)石成金”和原子的核反應(yīng)方程，其實(shí)實(shí)就是用外界的條件讓原子核發(fā)生變化，生成新的物質(zhì)。那么自然界有沒有自己變的原子核那？學(xué)生回答：有，讓學(xué)生回答自己上網(wǎng)所查到的知識(shí)給大家介紹，老師作適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)。老師：很好，在自然界中原子核也能自己發(fā)生變化，這就是我們今天要學(xué)習(xí)的放射性元素的衰變。（三）新課展示一、天然放射性的發(fā)現(xiàn)1、貝可勒爾的偶然發(fā)現(xiàn)（1）貝可勒爾的偶然發(fā)現(xiàn)（讓學(xué)生自己閱讀貝可勒爾的發(fā)現(xiàn)過程）（2）貝可勒爾發(fā)現(xiàn)的分析探究（學(xué)生討論分析）（3）總結(jié)歸納實(shí)質(zhì)：鈾及其化合物放出了一種不同于X射線的新射線，這種射線可以穿透黑紙使照相底片感光。（4）概念總結(jié)：（關(guān)健詞：1、自發(fā)的、2、性質(zhì)、3、具有放射性）天然放射現(xiàn)象：物理學(xué)中把物質(zhì)能自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象叫天然放射現(xiàn)象，物質(zhì)發(fā)射射線的性質(zhì)稱為放射性。具有放射性的元素稱為放射性元素。2、放射性元素的普查：不是少數(shù)幾種元素才有的，研究發(fā)現(xiàn)，原子序數(shù)大于82的所有元素，都能自發(fā)的放出射線，原子序數(shù)小于83的元素，有的也具有放射性。3、居里夫人的事跡（讓學(xué)生介紹，老師總結(jié)）居里夫人MarieCurie（1867-1934）法國(guó)籍波蘭科學(xué)家，研究放射性現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)鐳和釙兩種放射性元素，一生兩度獲諾貝爾獎(jiǎng)。作為杰出科學(xué)家，居里夫人有一般科學(xué)家所沒有的社會(huì)影響。居里夫人MarieCurie于1867年11月在波蘭華沙出生。有一兄三姊，父母親都是教師。她15歲時(shí)以第一名的成績(jī)中學(xué)畢業(yè)。其后當(dāng)了幾年家庭教師，于1891年到法國(guó)巴黎大學(xué)索邦分校（Sorbonne）接受大學(xué)教育，1894年畢業(yè)，獲得數(shù)學(xué)和物理兩張證書。1895年，她與任教于巴黎市工業(yè)物理和化學(xué)學(xué)院的皮埃爾·居里（PierreCurie）結(jié)婚，1897年秋長(zhǎng)女伊倫（Irène）出生。此前。她跟索邦的李普曼（GabrielLippman）做磁學(xué)研究，并發(fā)表了第一篇論文；此時(shí)，為了博士學(xué)位論文作準(zhǔn)備，她開始在皮埃爾的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行新課題，皮埃爾也很快便加人了妻子的工作。他們的實(shí)驗(yàn)筆記從1897年12月6日開始，到1898年2月17日記錄了第一次觀察到新的放射性元素釙（polonium）為止。經(jīng)過幾個(gè)月追蹤和分析，他們?cè)?月18日正式提交法國(guó)科學(xué)院宣讀的報(bào)告中提出兩個(gè)重要發(fā)現(xiàn)：一是元素釙、二是r放射性（radioactivity）這個(gè)概念。釙的純化和另一新元素鐳的分離等現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，對(duì)化學(xué)研究有很大刺激；而放射性研究，則是物質(zhì)本質(zhì)研究的突破性發(fā)現(xiàn)。1903年6月，居里夫人通過論文答辯，獲頒物理科學(xué)博士。11月初居里夫婦獲頒英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的戴維獎(jiǎng)?wù)拢℉umphreyDavyMedal）；11月中旬更獲悉與貝克勒爾（HenriBecquerel）同獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)這一最高榮譽(yù)，以表彰他們對(duì)放射性現(xiàn)象的研究。1905年他們得次女伊芙（Eve）。1906年皮埃爾去世。1911年居里夫人獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。表彰她發(fā)現(xiàn)釙和鐳。1934年居里夫人去世。1935年她的長(zhǎng)女伊倫和女婿的里奧·居里（FrédéricJoliot－Curie）獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)（他們的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，居里夫人在世時(shí)就知道了）。1937年次女出版的《居里夫人》，成為風(fēng)靡全球的一本傳記。如果只以事業(yè)的成就來衡量。人們不難認(rèn)為居里夫人一生十分幸福。她創(chuàng)了兩個(gè)記錄：同一家庭中得諾貝爾獎(jiǎng)的人數(shù)最多，以及個(gè)人拿了兩個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)。但事業(yè)的成功不能簡(jiǎn)單地套入「才能、努力和機(jī)遇」的公式，否則個(gè)人獨(dú)特的個(gè)性和遭遇就會(huì)被淹沒了。讀蘇珊·昆的新書，我們可以看到居里夫人的一生并非一帆風(fēng)順，她同樣要面對(duì)許多常人會(huì)遇到的逆境，從中我們也能看見居里夫人的個(gè)性。二、天然放射線中的“三劍客”１、“三劍客”是什么：把放射源放入由鉛做成的容器中，射線只能從容器的小孔射出，成為細(xì)細(xì)的一束。在射線經(jīng)過的空間施加磁場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)射線如圖所示：（投影）思考與討論：讓學(xué)生討論發(fā)言①你觀察到了什么現(xiàn)象？為什么會(huì)有這樣的現(xiàn)象？②如果射線，射線都是帶電粒子流的話，根據(jù)圖判斷，他們分別帶什么電荷。③如果不用磁場(chǎng)判斷，還可以用什么方法判斷三種射線的帶電性質(zhì)？２、結(jié)論：①射線分成三束，射線在磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，是受到力的作用。這個(gè)力是洛倫茲力，說明其中的兩束射線是帶電粒子。②根據(jù)左手定則，可以判斷射線都是正電荷，射線是負(fù)電荷。③帶電粒子在電場(chǎng)中要受電場(chǎng)力作用，可以加一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，也能判斷三種射線的帶電性質(zhì)，如圖：我們已經(jīng)研究了這三種射線的帶電性質(zhì)，那么這些射線還有哪些性質(zhì)呢？請(qǐng)同學(xué)們閱讀課文后填寫表格?？磿偨Y(jié)。３、引深思考：①實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：元素具有放射性是由原子核本身的因素決定的，跟原子所處的物理或化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。不管該元素是以單質(zhì)的形式存在，還是和其他元素形成化合物，或者對(duì)它施加壓力，或者升高它的溫度，它都具有放射性。②三種射線都是高速運(yùn)動(dòng)的粒子，能量很高，都來自于原子核內(nèi)部，這也使我們認(rèn)識(shí)到原子核蘊(yùn)藏有巨大的核能，原子核內(nèi)也有其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。三、放射性元素的衰變（1）原子核的衰變?cè)雍朔懦靓粱颚铝Ｗ樱捎诤穗姾蓴?shù)變了，它在周期表中的位置就變了，變成另一種原子核。我們把這種變化稱為原子核的衰變。實(shí)質(zhì)：一種物質(zhì)變成另一種物質(zhì)。（2）α衰變鈾238核放出一個(gè)α粒子后，核的質(zhì)量數(shù)減少4，核電荷數(shù)減少2，變成新核--釷234核。那這種放出α粒子的衰變叫做α衰變。這個(gè)過程可以用衰變方程式來表示：23892U→23490Th+42He（3）衰變方程式遵守的規(guī)律第一、質(zhì)量數(shù)守恒第二、核電荷數(shù)守恒α衰變通式：AZX→A-4Z-2Y+42He（4）β衰變釷234核也具有放射性，它能放出一個(gè)β粒子而變成23491Pa（鏷），那它進(jìn)行的是β衰變，請(qǐng)同學(xué)們寫出釷234核的衰變方程式？β粒子用0-1e表示。釷234核的衰變方程式：23490Th→23491Pa+0-1e學(xué)生總結(jié)：衰變前后核電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)都守恒，新核的質(zhì)量數(shù)不會(huì)改變但核電荷數(shù)應(yīng)加1β衰變通式：AZX→AZ+1Y+0-1e提問：讓學(xué)生觀察察討論比較（1）比較α衰變和β衰變之間有什么規(guī)律？（老師指導(dǎo)總結(jié)：都遵循質(zhì)量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒）（2）β衰變中核電荷數(shù)要增加，為什么？哪來的電子？老師指導(dǎo)總結(jié)：原子核內(nèi)雖然沒有電子，但核內(nèi)的質(zhì)子和中子是可以相互轉(zhuǎn)化的。當(dāng)核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)同時(shí)要產(chǎn)生一個(gè)電子：10n→11H＋0-1e這個(gè)電子從核內(nèi)釋放出來，就形成了β衰變?？梢钥闯鲂潞松倭艘粋€(gè)中子，卻增加了一個(gè)質(zhì)子，并放出一個(gè)電子。強(qiáng)調(diào)：β衰變中的電子來自原子核內(nèi)部，不是原子核外的電子。（5）γ射線原子核在發(fā)生α衰變和β衰變的同時(shí)原子核受激發(fā)而放出一部分能量，這部分能量以光的形式放出來，就是γ射線。注：1、γ射線的本質(zhì)是能量。2、γ射線不能單獨(dú)發(fā)生，伴隨著α衰變和β衰變或其中之一發(fā)生的。四、半衰期m/m0＝(1/2)nm/m0＝(1/2)n（1）、半衰期部分放射性元素的衰變的快慢有什么規(guī)律？（2）、用什么物理量描述？（3）、這種描述的對(duì)象是誰？2、氡的衰變圖的投影：3、學(xué)生交流閱讀體會(huì)：（1）氡每隔天質(zhì)量就減少一半。（2）用半衰期來表示。（3）大量的氡核。4、總結(jié)：半衰期表示放射性元素的衰變的快慢；放射性元素的原子核，有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間，叫做這種元素的半衰期；半