高中物理人教版选择性必修第三册复习课：原子核（第二课时）.docx

教学设计

课程基本信息

学科

高中物理

年级

高三

学期

秋季

课题

原子核（第二课时）

教学目标

1.知道什么是衰变，知道α衰变和β衰变，明确衰变的规律并计算。

2.知道半衰期的概念和半衰期的统计意义，能根据半衰期公式进行计算。

3.知道核反应及其遵循的规律，会正确书写核反应方程式。

4.知道人工放射性同位素，了解放射性同位素在生产和科学领域的应用。

教学重难点

教学重点：

1.能运用衰变规律写出衰变方程射线的本质。

2.会正确书写核反应方程式。

教学难点：

1.能运用衰变规律计算衰变产物。

2.能利用半衰期公式进行计算。

教学过程

一、原子核的衰变

知识链接：原子核衰变

1．定义：原子核自发地放出α粒子或β粒子，而变成另一种原子核的变化。

2．衰变类型

(1)α衰变：

原子核放出α粒子的衰变。进行α衰变时，质量数减少4，电荷数减少2，eq\o\ar(238,92)U的α衰变方程：eq\o\ar(238,92)U→eq\o\ar(234,90)Th＋eq\o\ar(4,2)He。

(2)β衰变：

原子核放出β粒子的衰变。进行β衰变时，质量数不变，电荷数加1，

eq\o\ar(234,90)Th的β衰变方程：eq\o\ar(234,90)Th→eq\o\ar(234,91)Pa＋eq\o\ar(0,－1)e。

3．衰变规律：原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。

思考与讨论1

如图为α衰变示意图。

(1)当原子核发生α衰变时，原子核的质子数和中子数如何变化？

答案原子核发生α衰变时，质子数减少2，中子数减少2。

如图为β衰变示意图。

(2)当发生β衰变时，新核的核电荷数相对原来的原子核在元素周期表中的位置怎样变化？

答案原子核发生β衰变时，新核的核电荷数增加1，新核在元素周期表中的位置向后移动一位。

例1eq\o\ar(238,92)U是一种放射性元素，能够自发地进行一系列放射性衰变，如图所示，则下列说法正确的是()

A．图中a是208

B．Y和Z都是β衰变

C．X衰变放出的电子是中子转变为质子时产生的

D．X衰变中放出的射线电离能力最强

答案Ceq\o\ar(210,83)Bi衰变成eq\o\ar(a,81)Tl，核电荷数少2，所以Y衰变为α衰变，放出α粒子，质量数少4，则a＝206，eq\o\ar(210,84)Po衰变成eq\o\ar(206,82)Pb，质量数少4，核电荷数少2，所以Z衰变为α衰变，故A、B错误；eq\o\ar(210,83)Bi衰变成eq\o\ar(210,84)Po，质量数不变，核电荷数增加1，所以发生的是β衰变，其放出的β射线电离能力比α射线的电离能力弱，其本质是原子核内的一个中子转化成一个质子，放出一个电子，故C正确，D错误。

总结提升

原子核衰变的理解

衰变类型

α衰变

β衰变

衰变方程

eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)He

eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A,Z＋1)Y＋eq\o\ar(0,－1)e

衰变实质

2个质子和2个中子结合成氦核2eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)He

1个中子转化为1个质子和1个电子eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\ar(0,－1)e

衰变规律

电荷数守恒、质量数守恒

二、半衰期

思考与讨论2

放射性同位素衰变的快慢有一定的规律。例如氡222经过α衰变成为钋218。如图所示，横坐标表示时间，纵坐标表示任意时刻氡的质量m与t＝0时的质量m0的比值。通过观察，你发现了什么规律？

答案每过3.8d就有一半的氡发生了衰变。

知识链接：半衰期

1．定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。

2．特点：

(1)不同的放射性元素，半衰期不同，甚至差别非常大。

(2)放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。

3．适用条件：半衰期描述的是统计规律，不适用于少数原子核的衰变。

4．衰变规律

N余＝，m余＝

式中N原、m0表示衰变前的原子数和质量，N余、m余表示衰变后的尚未发生衰变的原子数和质量，t表示衰变时间，T1/2表示半衰期。

例2氡的半衰期是3.8天，下列说法正确的是()

A．升高温度，可以使氡的半衰期变短

B．增加压强，可以使氡的半衰期变短

C．4克氡原子核，经过7.6天就只剩下1克氡原子核

D．4个氡原子核，经过7.6天就只剩下1个氡原子核

答案半衰期是放射性物质的固有属性，与外界环境无关，故高温高压不会改变氡半衰期。半衰期描述的是统计规律