19.1-3 原子核的组成 放射性元素的衰变 探测射线的方法

19.1-3 《原子核的组成 放射性元素的衰变 探测射线的方法》导学案

2012年5月14日 编写：杨洪涛 审阅：王生云

【学习要求】

1.知道什么是放射性及放射性元素。

2.知道三种射线的性质，知道原子核的组成，会正确书写原子核符号。

3.知道原子核的衰变，会用半衰期描述衰变的速度，知道半衰期的统计意义。 4.知道两种衰变的规律，能够熟练写出衰变方程。

5.知道放射线的粒子能使气体或液体电离、使照相底片感光、使荧光物质产生荧光。 6.了解云室、气泡室和计数器的简单构造和基本原理。

7.通过模型的探究，经历分析和解决问题的过程，体会物理学的研究方法。 【学习过程】

第一课时

一、天然放射现象

自学P65，完成下列填空

1.1896年，法国物理学家_________发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光。后来，玛丽居里发现能够发出更强射线的新元素___、_______。

2.物质发射射线的性质称为________，具有放射性的元素称为____________，.放射性元素自发地发出射线的现象，叫做_________.

二、射线到底是什么

【思考】将放射源放入铅做的容器中，让射线只能从容器中的小孔中射出，成为细细的一束。怎样判断射线是否为带电粒子流？如图所示，如果α射线、β射线都是带电粒子流，判断它们分别带什么电荷。

2.放射性元素放射出来的射线有三种：_________、_________、_________. 种类 组成 带电荷量 质量 速度 在电场或磁场中 贯穿本领 α射线 高速氦核流 2e 4mp mp=1.67×10-27 kg 0.1c 偏转 最弱用纸能挡住 β射线 高速电子流 -e γ射线 光子流(高频电磁波) 0 静止质量为零 c 不偏转 最强穿透几厘米的铅板 mp18400.9c 与α射线反向偏转 较强穿透几毫米的铝板 电离作用 在云室中的径迹 通过胶片 很强 粗、短、直 感光 较弱 细、较长、曲折 感光 很弱 最长 感光 3.如果一个元素具有放射性，那么，无论它是以单质存在还是以化合物形式存在，都具有放射性。由于元素的化学性质决定于原子的核外电子，这就说明射线与这些电子无关，射线来自________,说明原子核内部是有结构的。

三、原子核的组成

1.原子核由_________和_________组成，它们统称为_________，其中_________带正电，_________不带电.

2.原子核的数学符号为A其中_________为元素符号，A表示_________，Z表示_________. ZX，(1)原子核中的两个整数 ①质量数A：等于质子数和中子数之和，即核子数；②电荷数Z：等于质子数. (2)原子核中的两个等式 ①核电荷数(Z)=质子数=元素的原子序数=核外电子数②质量数(A)=核子数=质子数+中子数

3.具有相同质子数、不同中子数的原子互称_________.原子核内的质子数决定了元素的化学性质，同种元素的质子数相同，核外电子数也相同，所以有相同的化学性质，但它们的中子数可以不同，所以它们的物理性质不同.

例如氢的三种同位素：氕(1H)、氘(1H)、氚(1H).

123巩固练习

1.用符号表示以下原子核： 铀238（ ） 有6个中子的碳原子核（ ） 质量数为14的碳原子核（ ） 电荷数为8质量数为17的原子核（ ） α粒子（ ） 2.说出以下原子核的质子数、中子数： 钾40 （ 、 ） 3.常见粒子符号：

①α粒子(即氦核)：2He ②质子(即氢核)：1H或1P ③中子：0n ④电子：?1e 4. 已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226.试问： (1)镭核中有几个质子？几个中子？ (2)镭核所带电荷量是多少？

(3)若镭原子呈现中性，它核外有几个电子？

(4)88Ra是镭的一种同位素，让88Ra和88Ra以相同速度垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，它们运动的轨迹半径之比是多少？

228226228416629Cu（ 、 ）

22286Rn（ 、 ）

110 第二课时

四、原子核的衰变

1.衰变：原子核放出α粒子或β粒子后，就变成新的__________，这种变化就叫原子核的衰变，原子核的自发衰变分为两种，一种是__________衰变，另一种叫__________衰变. 2.大量观察表明，原子核衰变时__________和__________守恒. 3. α衰变的一般方程：____________________. β衰变的一般方程：____________________.

4.β衰变的实质： 其转化方程是： α衰变的实质：

【问题】为什么γ射线经常伴随α射线和β射线产生？

【疑难解析】.对α衰变和β衰变的实质的正确理解 剖析：（1）原子核放出α粒子或β粒子后，就变成了新的原子核，我们把这种变化称为原子核的衰变.α粒子、β粒子及γ粒子都是从原子核里发射出来的，但不能认为原子核是由这些粒子组成的，原子核是由质子和中子组成的. （2）α衰变的实质是原子核中的2个质子和2个中子结合在一起发射出来的，α衰变的方程

1为ZX→Z?2Y+2He，实质是211H?20n→2He. AA?444（3）β衰变的实质是原子核内的一个中子变成一个质子和电子，放出高速电子流，β衰变的方程为ZX→Z?1Y??1e，实质是0n→1H??1e.

（4）在发生α、β衰变的过程中，由于新核处于不稳定状态，它要通过辐射光子而达到稳定的状态，因此γ射线总是伴随α、β衰变而产生.

AA0110 巩固练习

1.写出下列各放射性元素的β衰变方程：

210 （1）234（铋核） （2）Bi8384Po（钋核）

2.写出下列各放射性元素的α衰变方程：

66 （1）23490Th（钍核） （2）29Cu（铜核） 2223.23892U（铀核）衰变为86Rn（氡核）要经过几次α衰变，几次β衰变？

4.在匀强磁场中，一个原来静止的原子核发生衰变，得到两条如图19-2-4中所示的径迹，图中箭头表示衰变后粒子的运动方向。不计放出光子的能量，则下述说法中正确的是( )

图19-2-4

A．发生的是β衰变，B为β粒于的径迹 B．发生的是α衰变，b为α粒子的径迹

C．磁场方向垂直纸面向外 D．磁场方向垂直纸面向内 五、半衰期

1.半衰期：放射性元素的原子核有___________发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期.

2.半衰期表示放射性元素衰变的快慢，不同放射性元素的半衰期不同.半衰期的大小与放射性元素所处的物理或化学状态___________，这是因为衰变发生在___________，压力、温度、与其他元素的化合等，都不会影响___________的结构. 【疑难解析】对半衰期的正确理解

（1）半衰期表示放射性元素衰变的快慢，放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫做这种元素的半衰期.

11公式 N=N0()?、m=m0()?. 式中N0、m0表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量，

22N、m表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子核数和质量，t表示衰变的时间，τ表示

半衰期.

（2）不同的放射性元素，半衰期不同，甚至相差十分悬殊；衰变速度越快的元素，其半衰期越短.如氡222衰变为钋218的半衰期为3.8天，而铀238衰变为钍234的半衰期长达4.5×109年. （3）影响因素：半衰期由放射性元素的原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理状态（如压强、温度）或化学状态（如单质、化合物）无关，因为这些因素都不能改变原子核的结构. （4）规律理解：半衰期是一个统计规律，只对大量原子核适用，对于少数个别的原子核，其衰变毫无规律，何时衰变、何时衰变一半，都是不可预知的.

tt 巩固练习

1.已知钍234的半衰期是24天，1g钍经过120天后还剩多少？

2.铋210的半衰期是5天，经过多少天后，20g铋还剩1.25g？

六．探测射线的方法

【问题1】肉眼看不见射线，如何显示射线的存在？

【问题2】哪些现象可以用来探知射线和各种运动的粒子？

【问题3】常在学校或科学研究中用到的探测方法有哪些？ 威尔逊云室

气泡室

盖革米勒计数器

【课后反思】

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