.2放射性元素的衰變〖教材分析〗本節(jié)課也是非常抽象的，而且理解和記憶的成分很多。因此前半節(jié)課應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論，加深對相關(guān)內(nèi)容的理解。后半節(jié)課的知識主要是陳述式，可以運(yùn)用提問式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生概括和尋找信息的能力。對于衰變方程的理解則通過練習(xí)來加強(qiáng)訓(xùn)練即可?！冀虒W(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)〗物理觀念∶知道放射性元素的衰變原理，理解并掌握放射性應(yīng)用的原理，并能運(yùn)用與實(shí)際生活?？茖W(xué)思維∶通過理解ɑ衰變和β衰變，會計(jì)算原子核的半衰期。科學(xué)探究：核反應(yīng)方程的書寫，應(yīng)當(dāng)尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)，不能僅僅依靠守恒定律主觀臆造。能面對真實(shí)情境，從不同角度提出并準(zhǔn)確表述可探究的物理問題，作出科學(xué)假設(shè)。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任∶知道輻射的危害與防止，養(yǎng)成良好的科學(xué)操作習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生的安全意識和憂患意識?！冀虒W(xué)重難點(diǎn)〗教學(xué)重點(diǎn)：衰變的規(guī)律和方程，半衰期的概念，核反應(yīng)的概念。教學(xué)難點(diǎn)：衰變的規(guī)律和方程?！冀虒W(xué)準(zhǔn)備〗多媒體課件等?！冀虒W(xué)過程〗一、新課引入在古代無論是東方還是西方，都有一批人追求“點(diǎn)石成金”之術(shù)，他們試圖利用化學(xué)方法將一些普通的礦石變成黃金。當(dāng)然，這些煉金術(shù)的愿望都破滅了。那么，真的存在能讓一種元素變成另一種元素的過程嗎？（動圖播放點(diǎn)石成金）二、新課教學(xué)（一）天然放射現(xiàn)象1.原子核的衰變所謂衰變是指一種原子核放出某些粒子變?yōu)榱硪环N原子核的過程。根據(jù)放出粒子的不同，可以把衰變分為放出ɑ粒子的ɑ衰變，和放出β粒子的β衰變這里說的ɑ粒子是由兩個質(zhì)子和兩個中子構(gòu)成，其實(shí)就是氦核。而β粒子更簡單，就是一個電子。1.ɑ衰變（鈾核）具有放射性，讓他放出一個ɑ粒子后，質(zhì)子數(shù)會減少二，核子數(shù)會減少四，電荷數(shù)就變成了90，質(zhì)量數(shù)就變成了234，這樣就變成了（釷核）。由于ɑ衰變必然是電荷數(shù)減少二，質(zhì)量數(shù)減少四，因此都可以用這個數(shù)字來表示。問題：在衰變中遵循什么規(guī)律呢？在這個衰變過程中，衰變前的質(zhì)量數(shù)等于衰變后的質(zhì)量數(shù)之和；衰變前的電荷數(shù)等于衰變后的電荷數(shù)之和。即原子核衰變時(shí)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒。例如，方程兩邊的質(zhì)量數(shù)（上標(biāo)相加）：238=234+4，同理方程兩邊的電荷數(shù)相加（下標(biāo)相加）：92=90+2。2.β衰變剛才得到的（釷核）也是不穩(wěn)定的，他給繼續(xù)放出一個電子發(fā)生β衰變，和剛才的ɑ衰變一樣，質(zhì)子數(shù)會加一，核子數(shù)不變，電荷數(shù)就變成了91，得到。，問題：原子核內(nèi)不是沒有電子嗎？里怎么又說原子核會放出電子？其實(shí)β衰變中放出的電子是由原子核中的一個中子轉(zhuǎn)化得到的，同時(shí)還會產(chǎn)生一個質(zhì)子，可以用這個式子來表示。由于發(fā)生一次β衰變后，質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)加一，所以跟ɑ衰變類似，β衰變也都可以用這么個式子來表示。問題：表示原子核變化的式子叫做核反應(yīng)方程式和化學(xué)方程式為什么很像？化學(xué)方程式核反應(yīng)方程式聯(lián)系電荷、質(zhì)量守恒電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒區(qū)別用符號用箭頭注意：質(zhì)量數(shù)守恒和質(zhì)量守恒是不同的在核反應(yīng)過程中，原子核向外釋放的能量是以光的形式向外釋放。這種光伽馬γ射線，即在衰變過程中往往還伴隨著伽馬射線的產(chǎn)生。比如衰變過程，它完整的核反應(yīng)方程式應(yīng)該是長這樣。課堂練習(xí)例1：（鈾核）衰變?yōu)椋焙耍┮?jīng)過幾次ɑ衰變，幾次β衰變？解：設(shè)經(jīng)過x次ɑ衰變，y次β衰變質(zhì)量數(shù)：238＝222＋4x電荷數(shù)：92=86+2x-y解得：x＝4，y＝2所以經(jīng)過4次ɑ衰變，2次β衰變（二）半衰期1.半衰期的含義以氡原子為例，它可以通過ɑ衰變變?yōu)?，即。問題：一個氡原子核過多久會發(fā)生衰變？答案可能是1s可能是十分鐘，也可能是1萬年這也太沒譜了吧，但事實(shí)的確如此。單個的微觀事件是不可預(yù)測的，所以我們在統(tǒng)計(jì)時(shí)一般都是針對大量氡原子核的衰變，通過研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過3.8天后，就會有一半兒的氡原子核發(fā)生衰變，余下一半沒有衰變。再過3.8天，這余下的一半中又會有一半發(fā)生衰變，也就是還剩下1/4沒有衰變，以此類推。放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變，所需要的時(shí)間是固定的，稱為半衰期。2.半衰期的計(jì)算如果最初放射性元素原子核的質(zhì)量為m0，并且半衰期是，那經(jīng)過t時(shí)間后，余下的沒有衰變的原子核的質(zhì)量m該如何表示呢？首先得清楚，經(jīng)過了幾個半衰期，那應(yīng)該是就行。如果經(jīng)過一個半衰期，未衰變的原子核就應(yīng)該是，那經(jīng)過幾個半衰期就對應(yīng)1/2幾次方，最終式子的結(jié)果就是沒有衰變原子核的質(zhì)量。畫出中原子核的情況作參考，可以看出，隨著時(shí)間的推移，的比值逐漸減小，你了解就行。注意：半衰期必須是大量原子核滿足的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。這個一開始也說啦，一個原子核啥時(shí)候衰變，當(dāng)然可猜不出，因?yàn)閱蝹€微觀世界是不可預(yù)測的，必須針對大量原子核進(jìn)行統(tǒng)計(jì)才能確定半衰期。不同元素的原子核半衰期差異很大，比如的半衰期只有0.0018秒，的半衰期為八天，但的半衰期能長達(dá)7.1億年。每一種原子核的半衰期是固定的，由原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定，與外部因素?zé)o關(guān)。無論這種元素是單質(zhì)還是化合物的形態(tài)存在，或者改變溫度壓強(qiáng)都無法改變該元素的半衰期。第四，半衰期這個概念針對原子核的，雖然是原子核內(nèi)的核子發(fā)生了變化，但你不能說核子發(fā)生了衰變，只能說原子核發(fā)生了衰變，一定要記牢。課堂練習(xí)例2：已知釷234的半衰期是24天，1g釷經(jīng)過120天后還利多少?解析：根據(jù)半衰期的定義，τ=24，t=120，剩下的釷為（三）核反應(yīng)你已經(jīng)知道了，天然放射現(xiàn)象是原子核自發(fā)的變化，與之相對的，是人類用一種粒子轟擊原子核而得到新的粒子和元素的變化，這個過程被稱作人工核反應(yīng)。問題：怎么樣才得到可控的核反應(yīng)呢？方法1：a粒子轟擊氮原子核：方法2：用質(zhì)子、中子甚至用伽馬γ射線光子去轟擊一些原子核，都可以實(shí)現(xiàn)原子核的轉(zhuǎn)變。目的：通過這種方式可以研究原子核的結(jié)構(gòu)，還可以發(fā)現(xiàn)和制造新元素。原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程，稱為核反應(yīng)。在核反應(yīng)中，質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒。核反應(yīng)與衰變反應(yīng)的區(qū)別原子核的衰變原子核的人工轉(zhuǎn)變發(fā)生反應(yīng)的原子核具有放射性的不穩(wěn)定核所有原子核反應(yīng)條件自發(fā)進(jìn)行無條件利用a粒子、質(zhì)子、中子或γ光子作為“炮彈”轟擊靶核反應(yīng)本質(zhì)核子數(shù)變化，形成新核核子的重組，形成新核典型反應(yīng)核反應(yīng)方程的特點(diǎn)箭頭左邊只有一個放射性原子核箭頭左邊有靶核和“炮彈”各一個核反應(yīng)的規(guī)律質(zhì)量數(shù)守恒（注意不是質(zhì)量守恒），電荷數(shù)守恒（四）放射性同位素及其應(yīng)用很多元素都存在一些具有放射性的同位素，它們被稱為放射性同位素。分類：天然的放射性同位素和人工放射性同位素人工放射性的優(yōu)點(diǎn)：放射強(qiáng)度容易控制，半衰期比較短。放射性的應(yīng)用：一是利用它的射線，二是作為示蹤原子。1.射線測厚儀利用γ射線具有很強(qiáng)的穿透性，在鋼板一面，放置γ射線源，另一面放著接收裝置。那么鋼板越厚，接收到了射線信號越弱，根據(jù)信號強(qiáng)度就可以測量金屬板的厚度。2.放射治療γ射線對細(xì)胞有很強(qiáng)的殺傷力，可以用來進(jìn)行放射性治療。3.培優(yōu)γ射線遺傳基因發(fā)生變異。保鮮——γ射線可以殺死細(xì)菌。4.示蹤原子除了直接利用這些射線之外，同素還有一個重要應(yīng)用就是同位素示蹤。知道同樂素化學(xué)性質(zhì)相同，這樣就可以用放射性同位素了解各元素的流向。如棉花施肥，診斷甲狀腺。（五）輻射與安全人類社會中本來就有各種射線。如宇宙射線（視頻播放），巖石，手機(jī)信號都有輻射。但是這些都在安全劑量之內(nèi)，安全劑量之內(nèi)的輻射都不會對人體造成傷害。然而過量的射線對人體組織有破壞作用，這種破壞往往是對細(xì)胞核的破壞，有時(shí)不會馬上察覺。如核泄漏，核武器等。所以使用放射性同位素質(zhì)，都必須嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，做好防護(hù)。防止對空氣，水源等的污染。課堂練習(xí)例3：在下列4個核反應(yīng)方程中，x表示質(zhì)子的是（）解析：由質(zhì)量數(shù)守恒核電荷數(shù)守恒可知，選項(xiàng)A中x為正電子，選項(xiàng)B中的x為，選項(xiàng)C中x為質(zhì)子，選項(xiàng)D中x為中子。故選C?！及鍟O(shè)計(jì)〗5.2放射性元素的衰變原子核的衰變①衰變：是指一種原子核放出某些粒子變?yōu)榱硪环N原子核的過程。②放出ɑ粒子和γ射線的ɑ衰變，放出β粒子和γ射線的β衰變。③原子核衰變時(shí)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒二、半衰期半衰期：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間。三、核反應(yīng)原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程，稱為核反應(yīng)。四、放射性同位素及其應(yīng)用五、輻射與安全〖教學(xué)反思