5.2 放射性元素的衰变（教学设计）高中物理（人教版2019选择性必修第三册）.docx

第2节放射性元素的衰变

教学设计

备课人

学科

物理

课题

5.2放射性元素的衰变

教学内容分析

本节教学内容的基本转点础识从内容上来非常推象，从掌握知识的角度理野，记忆的成分较多。涉及较多的物理概念和物理思想，可以多方面培养学生思辨能力，提高学生科学素养。

本节内容在章中的地位。本节课是这一章的重点内容，是第1节的内容延续和拓展。是高考中是热点问题之一。

本节课主要分为两大部分:一是引导理解衰变规律和衰变实质。通过阅读教材、问题引领、讨论交流、教师点拨、巩固训练等手段完成。另外，通过讨论辨析了电荷数守恒和质子数守恒、质量数守恒和质量守恒。

二是学习半衰期及其物理意义。通过读图、总结衰变随时间的变化规律，用类比法突破难点。

学情分析

本部分内容相对抽象，学生基于经验知识对原子核的认识相对模糊。所以教学安排上要循序渐进，突出以学生为主题，以科学的发展为脉络，向学生徐徐展开知识的画卷。引导学生体会科学发展的过程和科学探究的思维路径。

教学目标

物理观念：知道衰变、半衰期及原子核衰变的规律，了解核反应及放射性同位素应用的基本观念和相关实验证据。

科学思维：理解原子核的衰变规律及半衰期的计算方法，掌握核反应方程的写法与放射性同位素的应用，培养分析、推理能力。

科学探究：通过学习科学家对放射性元素衰变的探究，学会观察和思考，提升科学探究的能力。

科学态度与责任：学会坚持实事求是的科学态度，体验科学家探索科学规律的艰辛和科学研究的价值，激发学习兴趣。

教学重难点

教学重点：理解原子核的衰变规律及半衰期的计算方法，掌握核反应方程的写法与放射性同位素的应用，培养分析、推理能力。

教学难点：衰变的规律和方程。

教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

新课导入

听说过“点石成金”的传说吗？PPT课件展示

类似于“点石成金”的事一直就在自然界中进行着,这就是伴随着天然放射现象发生的原子核“衰变”过程。

思考“点石成金”的原理。

引入新课内容，激发学生好奇心

新课教学

一、原子核的衰变

（一）衰变

(1)定义: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。

衰变的种类

⑴α衰变：原子核自发放出α粒子而转变为新核的过程叫α衰变。

原子核放出一个α粒子（），质量数减少4，电荷数减少2，就成了一个新原子核的过程。

⑵β衰变：原子核自发放出β粒子而转变为新核的过程叫β衰变。

原子核放出一个β粒子（），质量数不变，电荷数增加1，就成了一个新原子核的过程。

思考与讨论1：在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？

思考讨论2：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？

（3）规律：

原子核发生衰变时，衰变前后的电荷数和质量数都守恒。

衰变方程：

α衰变：

β衰变：

（三）衰变的本质

（1）α衰变的实质：

α衰变实质是核内的两个质子转化成了一个氦核。

（2）β衰变的本质：

β衰变实质是核内的中子转化成了一个质子和一个电子。

（四）γ射线的产生

放射性的原子核在发生α衰变、β衰变时产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，并放出γ光子。γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的。

当放射性物质连续衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ射线辐射。这时，放射性物质发出的射线中就会同时具有α、β、γ三种射线。

（五）核反应与化学反应

注意：质量数守恒指衰变前后核子的总数不变，并不是质量不变！

说明：

1.中间用单箭头，不用等号；

2.是质量数守恒，不是质量守恒;

3.方程及生成物要以实验为基础,不能杜撰。

知识深化：

1、核反应指的是原子核内部核子数发生相应变化，而化学反应指的是原子核外最外层电子数发生变化，二者存在本质的不同。

2、放射性元素衰变不可能有单独的γ衰变！γ粒子不是带电的粒子，因此γ射线并不影响原子核的核电荷数，故γ射线不会改变元素在周期表中的位置。

3、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。

4、衰变后元素的化学性质发生了变化，即：生成了新的原子核！

5、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。

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（六）衰变次数的计算

【思考】设放射性元经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元，试分析：

（1）衰变方程

（2）衰变次数n和m

【注意】为了确定衰变次数，一般是由质量数的改变先确定α衰变的次数，这是因为β衰变的次数的多少对质量数没有影响，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数。