放射性元素的衰变教学设计

教学案例：放射性元素的衰变

王 国鹏

2014.5

《放射性元素的衰变》教学设计

【教学目标】

知识与技能：1.知道衰变的概念，知道原子核衰变时遵守的规律．

2．知道α、β衰变的实质，知道γ射线是怎样产生的．

3．知道什么是半衰期，知道半衰期的统计意义，会利用半衰期解决相关问题．

过程与方法：1、培养学生从阅读课本中获取知识的能力。 2、培养学生观察分析、归纳总结的能力。

3、经历科学探究的过程、认识探究的意义、尝试探究的方法、培养合作

探究能力。

情感态度与价值观：

１、总结连续衰变的规律和计算方法，带给学生自我体验的快乐。

２、通过合作探究培养学生的团队精神。

【教学重点】 α、β衰变的实质及衰变规律

【教学难点】 理解半衰期的概念,并利用半衰期解决相关问题 【教学方法】 探究 自主推导 数学归纳理解 【课时安排】 1课时 【教学过程】 情景引入：

〈情景1〉一个人特别贫穷，一生虔诚地供奉道教吕祖（吕洞宾），吕洞宾被他的诚意所感动，一天忽然从天上降到他家，看见他家十分贫穷，不禁怜悯他，于是伸出一根手指，指向他庭院中一块厚重的石头，立刻，变化成了金光闪闪的黄金.

〈情景2〉晋朝初年，南昌人许逊被朝廷任命为旌阳县令，他看到很多老百姓的租税交不了，非常同情他们，用点石成金的法术，免去百姓的租税.

以上情景都是“点石成金”的传说，那么在我们生活、生产中有没有真的（科学的）能将一种物质变成另一种物质呢？这就是我们今天要学习的放射性元素的衰变.

新课教学:

一、原子核的衰变

请同学们阅读P70“原子核的衰变”知识，思考以下问题： 1、在α衰变中

（1）新核的质量数与原来的核的质量数有什么关系？

（2）新核在周期表中的位置相对于原来的核应当向前移还是向后移？要移动几位？ 2、在β衰变中

（1）新核的质量数与原来的核的质量数有什么关系？

（2）新核在周期表中的位置相对于原来的核应当向前移还是向后移？要移动几位？ 3、原核用X表示，衰变后的核用Y表示，请概括出α衰变和β衰变中质量数和核电核数变化的一般规律，试用衰变方程写出。

4、我们知道原子核是由质子和中子构成的，α衰变中α粒子来自哪里？ 5、 β衰变中，原子核里没有电子，那么电子来自哪里？ 【教师说明】

1.衰变方程式遵守的规律：（1）质量数守恒（2）核电荷数守恒

A-442.α衰变的一般方程：Ax?Y?zz?22He

3.β衰变的一般方程：

Az0x?zA?1Y??1e

4.核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向. 5.核反应的生成物要以实验为基础，不能凭空杜撰出生成物来写核反应方程. 二、半衰期

请阅读教材P71半衰期部分，思考以下问题： 1、放射性元素的衰变快慢用什么物理量描述？

2、这种描述的对象是大量的原子核，还是个别原子核？

3、放射性元素的半衰期是由什么决定的？不同的放射性元素其半衰期相同吗？ 学生带着问题看书。

点评：培养学生自学能力、阅读能力、提炼有用信息的能力。 教师提供教材上的氡的衰变图的投影：

m/m0＝(1/2)n

点评：第二个问题：描述的对象是谁？这个问题学生比较难理解，需要教师做引导和类比。培养学生阅读图象的方法和能力。

教师：同学们的回答都很精彩（鼓励） 教师总结：

半衰期表示放射性元素的衰变的快慢

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 半衰期描述的对象是大量的原子核，不是个别原子核，这是一个统计规律。 学生进一步整理自己的阅读体会并形成自己的知识。 点评：教师做引导和类比可以从统计规律的角度出发。

例如：数学上的概率问题

（抛硬币）将1万枚硬币抛在地上，那正反两面的个数大概为5000对5000，但就某个硬币来看要么是正面，要么是反面。这个事实告诉我们统计规律的对象仅仅对大量事实适用，对个别不适用。

教师：元素的半衰期反映的是原子核内部的性质，与原子所处的化学状态和外部条件无关。 简单介绍：

镭226→氡222的半衰期为1620年 铀238→钍234的半衰期为4.5亿年

学生对原子所处的化学状态和外部条件进行理解。

点评：一种元素的半衰期与这种元素是以单质形式还是以化合物形式存在，或者加压，增温均不会改变。

课堂练习

▲典题精析1. 天然放射性元素23290Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后，变成

208Pb(铅).下列论断中正确的是( 82 )

A.铅核比钍核少24个中子 B.铅核比钍核少8个质子

C.衰变过程中共有4次α衰变和8次β衰变 D.衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变

解析：铅核核子数比钍核核子数少24个，而不是中子数少24个，A项错；铅核质子数为82，钍核质子数为90，故铅核比钍核少8个质子，B项对；钍核的衰变方程为：

23290Th→208Pb＋x 4He＋y－10e，式中x、y分别为α和β的衰变次数.由质量数守恒和电荷数282守恒有 4x+208=232，2x-y+82=90，联立两式得x=6，y=4，即衰变过程中共有6次α衰变

和4次β衰变，C项错而D项对.

答案：BD

点评：根据β衰变不改变质量数的特点，可依据反应原子核与最终原子核的质量数改变确定α衰变的次数，然后计算出电荷数的改变,由其差值可确定β衰变的次数. ▲典题精析2. 关于放射性元素的半衰期,下列说法正确的有( )

A.是原子核质量减少一半所需的时间 B.是原子核有半数发生衰变所需的时间

C.把放射性元素放在密封的容器中,可以减慢放射性元素的半衰期 D.可以用于测定地质年代、生物年代等

解析：原子核衰变后变成新核,新核与未衰变的核在一起,故半衰期并不是原子核的数量、质量减少一半,故A错B正确；衰变快慢由原子核内部因素决定,与原子所处的物理状态或化学状态无关,常用其测定地质年代、生物年代等,故C错D正确.

答案：BD

点评：一种元素的半衰期与这种元素是以单质形式还是以化合物形式存在，或者加压，增温均不会改变.

课堂小结

教师引导学生自己进行总结。 学生总结，讨论。

本堂课研究了放射性元素的衰变，其实质是原子核发生衰变。衰变有二种：α衰变、β衰变。γ辐射伴随α衰变和β衰变而产生。

原子核衰变的快慢用半衰期表示，它是放射性元素的原子核有半数发生衰变所用的时间，完全由原子核自身的性质决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关。

作业：

布置学生课后看科学漫步

探究：如何利用放射性元素的衰变来测定古物的年代。 点评：留给学生课后思考和学习的空间。

板书设计

一、α、β衰变的规律：

1.α衰变的一般方程：zx?z?2Y?2He

AA-442.β衰变的一般方程：

Az0x?zA?1Y??1e

二、元素半衰期的应用

1元素原质量m，剩余质量 m0?m()T

21元素原子核个数N，剩余原子核数 N0?N()T

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