人教版高中物理選擇性必修三 第5章第2節(jié)放射性元素的衰變教學(xué)設(shè)計(jì)

1、人教版高中物理選擇性必修3第5章第2節(jié)放射性元素的衰變教學(xué)設(shè)計(jì)課題 放射性元素的衰變單元5學(xué)科物理年級(jí)高二教材分析本節(jié)教學(xué)內(nèi)容的基本轉(zhuǎn)點(diǎn)礎(chǔ)識(shí)從內(nèi)容上來非常推象，從掌握知識(shí)的角度理野，記憶的成分較多。 涉及較多的物理概念和物理思想，可以多方面培養(yǎng)學(xué)生思辨能力，提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。本節(jié)內(nèi)容在章中的地位。本節(jié)課是這一章的重點(diǎn)內(nèi)容，是第1節(jié)的內(nèi)容延續(xù)和拓展。是高考中是熱點(diǎn)問題之一。本節(jié)課主要分為兩大部分:一是引導(dǎo)理解衰變規(guī)律和衰變實(shí)質(zhì)。通過閱讀教材、問題引領(lǐng)、討論交流、教師點(diǎn)撥、鞏固訓(xùn)練等手段完成。另外，通過討論辨析了電荷數(shù)守恒和質(zhì)子數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒和質(zhì)量守恒。二是學(xué)習(xí)半衰期及其物理意義。通過讀圖、總

2、結(jié)衰變隨時(shí)間的變化規(guī)律，用類比法突破難點(diǎn)。核心素養(yǎng)物理觀念：知道衰變、半衰期及原子核衰變的規(guī)律，了解核反應(yīng)及放射性同位素應(yīng)用的基本觀念和相關(guān)實(shí)驗(yàn)證據(jù)?？茖W(xué)思維：理解原子核的衰變規(guī)律及半衰期的計(jì)算方法，掌握核反應(yīng)方程的寫法與放射性同位素的應(yīng)用，培養(yǎng)分析、推理能力。科學(xué)探究：通過學(xué)習(xí)科學(xué)家對(duì)放射性元素衰變的探究，學(xué)會(huì)觀察和思考，提升科學(xué)探究的能力?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：學(xué)會(huì)堅(jiān)持實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，體驗(yàn)科學(xué)家探索科學(xué)規(guī)律的艱辛和科學(xué)研究的價(jià)值，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。重點(diǎn)理解原子核的衰變規(guī)律及半衰期的計(jì)算方法，掌握核反應(yīng)方程的寫法與放射性同位素的應(yīng)用，培養(yǎng)分析、推理能力。難點(diǎn)理解原子核的衰變規(guī)律及半衰期的計(jì)算方法，

3、掌握核反應(yīng)方程的寫法與放射性同位素的應(yīng)用，培養(yǎng)分析、推理能力。教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖導(dǎo)入新課聽說過“點(diǎn)石成金”的傳說嗎？類似于“點(diǎn)石成金”的事一直就在自然界中進(jìn)行著,這就是伴隨著天然放射現(xiàn)象發(fā)生的原子核“衰變”過程。思考“點(diǎn)石成金”的原理。激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引入新課。 講授新課一、衰變1.定義：原子核放出粒子或粒子轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓凶鲈雍说乃プ儭?2.種類：(1)衰變：放出粒子的衰變，如 (2)衰變：放出粒子的衰變，如 思考討論1：在a衰變中，新核的質(zhì)量數(shù)與原來的核的質(zhì)量數(shù)有什么關(guān)系?相對(duì)于原來的核在元素周期表中的位置，新核在元素周期表中的位置應(yīng)當(dāng)向前移還是向后移?要移動(dòng)幾

4、位?你能概括出a衰變的質(zhì)量數(shù)、核電荷數(shù)變化的一般規(guī)律嗎?思考討論2：在衰變中,質(zhì)量數(shù)、核電荷數(shù)有什么變化規(guī)律?原子核里沒有電子，衰變中的電子來自哪里?3規(guī)律：原子核發(fā)生衰變時(shí)，衰變前后的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒。衰變方程：衰變： 衰變： 說明：1. 中間用單箭頭，不用等號(hào)；2. 是質(zhì)量數(shù)守恒，不是質(zhì)量守恒;3. 方程及生成物要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，不能杜撰。衰變的實(shí)質(zhì)：核內(nèi)兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子緊密結(jié)合，作為一個(gè)整體，從核內(nèi)拋射出來。衰變的實(shí)質(zhì)：核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變成了質(zhì)子和電子4 輻射原子核的能量也是量子化的，其變化是不連續(xù)的，也只能取一系列不連續(xù)的數(shù)值，因此也存在著能級(jí)，且能級(jí)越低越穩(wěn)定。放射性的原子核在發(fā)生衰

5、變、衰變時(shí)，蘊(yùn)藏在核內(nèi)的能量往往會(huì)釋放出來，使產(chǎn)生的新核處于高能級(jí)，這時(shí)它要向低能級(jí)躍遷，能量以光子的形式輻射出來。因此，射線經(jīng)常是伴隨射線和 射線產(chǎn)生的，當(dāng)放射性物質(zhì)連續(xù)發(fā)生衰變時(shí)，原子核中有的發(fā)生衰變，有的發(fā)生衰變，同時(shí)就會(huì)伴隨著輻射（注意：沒有衰變）。這時(shí)，放射性物質(zhì)發(fā)出的射線中就會(huì)同時(shí)具有、和三種射線。注意：一種元素只能發(fā)生一種衰變，但在一塊放射性物質(zhì)中可以同時(shí)放出、和三種射線。課堂練習(xí)1、(2020四川成都模擬)1919年,盧瑟福用粒子轟擊氮原子核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程為: ,則X的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別為()A.8和17B.7和17C.6和14D.10和15解析：根據(jù)核反應(yīng)

6、電荷數(shù)守恒2+7=1+x,核反應(yīng)質(zhì)量數(shù)守恒:4+14=1+y,得x=8,y=17,故核反應(yīng)方程為故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。答案：A二、半衰期(T) 1.定義：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間。2.意義：表示放射性元素衰變快慢的物理量。衰變定律和半衰期這叫衰變定律。式中N0是t=0時(shí)的原子核數(shù)目，N（t）是經(jīng)時(shí)間t后還沒有衰變的原子核的數(shù)目，叫衰變常數(shù)，對(duì)于不同的核素衰變常數(shù)不同。由此可知：不同的放射性元素其半衰期不同。如：氡222變成釙218的半衰期3.8天，鐳226變成氡222的半衰期1620年，鈾238變成釷234 的半衰期4.5109年！3.公式： 經(jīng)過n個(gè)半衰期(T)，其剩余

7、的質(zhì)量為： 質(zhì)量與原子個(gè)數(shù)相對(duì)應(yīng)，故經(jīng)過n個(gè)半衰期后剩余的粒子數(shù)為： 注意：(1)半衰期的長(zhǎng)短是由原子核內(nèi)部本身的因素決定的，與原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。 (2)半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，只對(duì)大量的原子核才適用，對(duì)少數(shù)原子核是不適用的。(3)衰變曲線是按指數(shù)規(guī)律變化的。不是按線性衰減的。課堂練習(xí)2、碳14是一種半衰期為5 730年的放射性同位素。若考古工作者探測(cè)到某古木中碳14的含量為原來的1/4 ,則該古樹死亡時(shí)間距今大約()A.22 920年B.11 460年C.5 730年D.2 865年解析：由 ,由題目所給條件得，所以該古樹死亡時(shí)間應(yīng)該為2個(gè)碳14的半衰期,即t=2T=5 730年2

8、=11 460年,故答案為B。答案：B三、核反應(yīng)衰變是原子核的自發(fā)變化，科學(xué)家更希望衛(wèi)控制原子核的變化。1、盧瑟福用粒子轟擊氮核，生成質(zhì)子和氧17。定義：原子核在其它粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程，叫做核反應(yīng)。核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒2、三個(gè)重要原子核的人工轉(zhuǎn)變方程 (1)1919年盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程:(2)1932年查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程:(3)1934年約里奧-居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素和正電子的核反應(yīng)方程:原子核的人工轉(zhuǎn)變必須要有一定的裝置和條件,不會(huì)自發(fā)產(chǎn)生。四、放射性同位素及其應(yīng)用有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素 1934年，約里奧居里夫婦發(fā)現(xiàn)粒子轟擊的鋁片

9、中含有放射性磷：與天然的放射性物質(zhì)相比，人造放射性同位素有以下特點(diǎn)：1、放射強(qiáng)度容易控制2、可以制成各種需要的形狀3、半衰期更短,放射性廢料容易處理課堂探究：如圖是工廠利用放射性同位素放出的射線，來自動(dòng)控制生產(chǎn)的金屬板厚度的裝置示意圖。1、請(qǐng)你簡(jiǎn)述自動(dòng)控制的原理。2、如果工廠要生產(chǎn)1mm厚的鋁板，那么在、和三種射線中，你認(rèn)為選擇哪一種用來檢控鋁板的厚度最合適？為什么？3、如果工廠要生產(chǎn)3mm厚的鋼板，那么在、和三種射線中，選擇哪一種射線最合適？五、輻射與安全人類一直生活在放射性的環(huán)境電。例如，地球上的每個(gè)角落都有來自宇宙的射線，我們想圍的巖石，其中也有放射性物質(zhì)。我們的食物和日常用品中，有的也

10、具有放射性，例如，食鹽和有些水晶眼鏡片中含有鉀相.香煙中含有釙210,這些也是放射性同位素，不過它們輻射的強(qiáng)度都在安全劑量之內(nèi)。射線破壞DNA染色體，導(dǎo)致細(xì)胞死亡或癌變，最終損壞器官的各種機(jī)能，比較常見的是誘發(fā)甲狀腺癌、白血病等疾病。對(duì)于動(dòng)物和植物，核輻射也是以同樣的方式使其變異、死亡。生活中的放射性防護(hù)1.不要直接接觸放射性物質(zhì)（如在實(shí)驗(yàn)中）；2.室內(nèi)要經(jīng)常通風(fēng)換氣，一可增氧，二可排除氡氣和放射性灰塵以及其他有害物質(zhì)；3.房屋不要建在高放射性本底的巖石、土壤上；4.挑選裝修用的石材和陶瓷磚要特別留意起放射性指標(biāo)，看其是否超標(biāo)；5.與巖石有關(guān)的擺件不要置于臥室內(nèi)；6. 常帶的首飾制品，最好進(jìn)行

11、內(nèi)含放射性物質(zhì)測(cè)定。了解衰變的定義和種類。通過思考討論，探究衰變的規(guī)律。總結(jié)衰變規(guī)律。理解輻射現(xiàn)象的原因。完成課堂練習(xí)。理解半衰期的定義和意義。掌握半衰期的規(guī)律公式。完成課堂練習(xí)。知道核反應(yīng)的概念。掌握三個(gè)重要原子核的人工轉(zhuǎn)變方程。了解人造放射性元素的特點(diǎn)。小組討論，完成課堂探究。學(xué)習(xí)輻射對(duì)人類環(huán)境造成的危害。以思考討論的形式，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的參與度。總結(jié)規(guī)律，發(fā)現(xiàn)本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真思考問題，透過現(xiàn)象看本質(zhì)的思維習(xí)慣。通過練習(xí)讓學(xué)生掌握衰變規(guī)律。通過學(xué)習(xí)科學(xué)家對(duì)放射性元素衰變的探究，學(xué)會(huì)觀察和思考，提升科學(xué)探究的能力。拓展半衰期的規(guī)律公式，提高學(xué)生的解題技巧。學(xué)習(xí)阿爾法粒子轟擊氮原子生產(chǎn)質(zhì)子和氧

12、17的過程，體會(huì)科學(xué)家的探索精神。讓學(xué)生掌握放射性同位素的概念。通過課堂探究，了解放射性同位素的應(yīng)用，復(fù)習(xí)回顧、三種射線的特點(diǎn)。學(xué)會(huì)堅(jiān)持實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，體驗(yàn)科學(xué)家探索科學(xué)規(guī)律的艱辛和科學(xué)研究的價(jià)值，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。學(xué)會(huì)用辯證的眼光來看待事物的發(fā)展。拓展提高1、(多選)下列哪些應(yīng)用是把放射性同位素作為示蹤原子的()A.利用鈷60治療腫瘤等疾病B.射線探傷C.利用含有放射性碘131的油,檢測(cè)地下輸油管的漏油情況D.把含有放射性同位素的肥料施給農(nóng)作物用以檢測(cè)農(nóng)作物吸收養(yǎng)分的規(guī)律解析：利用鈷60治療腫瘤和射線探傷是利用射線能量高、貫穿本領(lǐng)大的特點(diǎn),故A、B錯(cuò)誤;C、D兩項(xiàng)是利用放射性同位素作為示蹤原子,故C、D均正確。答案：CD2.(2020山西模擬)居家裝修中的花崗巖、大理石等裝修材料,有的會(huì)釋放放射性氣體氡,氡發(fā)生衰變,可誘發(fā)多種人體疾病,結(jié)合所學(xué)放射性知識(shí),下列說法正確的是()A.衰變的實(shí)質(zhì)在于核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成了一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子B.射線是原子核外電子電離形成的電子流,它具有中等的穿透能力C.氡的半衰期為3.8天,20個(gè)氡原子核經(jīng)過7.6天則變?yōu)?個(gè)原子核D.發(fā)生衰變時(shí),生成核與原來的原子核相比,中子數(shù)減少了2解析：衰變是原子核中釋放出一個(gè)粒子,所以發(fā)生衰變時(shí),電荷數(shù)少