原子核的變化規(guī)律

教學設計：原子核的變化規(guī)律閆保臻教學設計分析:學習任務：此課為高科技物理知識課類型，重在讓學生了解原子核的衰變及三種射線的本質及本領，掌握衰變方程的規(guī)律，了解放射性元素的半衰期等。由于高科技物理知識不能通過實驗等教學，所以只能通過講解引導讓學生掌握基本的物理知識。為此重點在于物理概念和一些物理特性的記憶。學生分析；對于此節(jié)內容，學生生活接觸較少，知之不準確，很多東西都是很模糊的，不能直觀的看到或摸到，沒有感觸到這一方面的知識，又加上在平時的生活中不用，為此學習時可能積極性不高，聽課的效率不佳，為此我們要做好充分的準備，可提前讓學生上網(wǎng)查一些關于原子衰變和原子彈的知識，目的在于激發(fā)學生的學習興趣，增強學習的積極性，真正達到學習的目的。三維教學目標1、知識與技能（1）了解天然放放射現(xiàn)象及知道放射現(xiàn)象的實質是原子核的衰變；（2）知道三種射線的分析方法及其各自的特性、實質。（3）知道兩種衰變的基本性質，并掌握原子核的衰變規(guī)律；（4）理解半衰期的概念。2、過程與方法（1）能夠分析判斷不同粒子的衰變類型。（2）能夠熟練運用核衰變的規(guī)律寫出核的衰變方程式；（3）能夠利用半衰期來進行簡單計算（課后自學）。3、情感、態(tài)度與價值觀：通過對物理現(xiàn)象的引入，激發(fā)學生的舉興趣，培養(yǎng)學生質疑的科學精神與物理探索方法的教育，達到探索掌握物理規(guī)律的目的。教學重點：三種射線特性及原子核的衰變規(guī)律和半衰期。教學難點：原子核的衰變實質和半衰期描述的對象。教學方法：啟發(fā)引導法：引導分析貝可勒爾的發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)學生善于發(fā)現(xiàn)和思考問題的優(yōu)良習慣。分析判斷法：對于三種射線可用左手定則判斷洛倫茲力或電場中的偏移判斷各自的帶電情況。知識記憶法：對于“三劍客”的本領我們只能采用知識記憶法記住相應的知識點。比較歸納法：對于衰變規(guī)律我們采用看書學習比較歸納法掌握衰變中的質量守恒和電荷數(shù)守恒。分析判斷法：對于半衰期的學習通過引導看書分析判斷歸納出衰變的規(guī)律?？磮D分析法、信息閱讀法、學生討論交流法、表格比較法、上網(wǎng)查閱資料法、寫小論文法等。教學思路：本課通過啟發(fā)引導，借助投影輔助，幫助讓學生了解和記憶關于原子發(fā)生衰變的規(guī)律，并通過分析、比較、總結規(guī)納出關于原子核發(fā)生衰變的規(guī)律、三種射線的本領、及半衰期的知識。教學用具：投影片，多媒體輔助教學設備用以投影相應的教學圖片等。教學過程：原子核的變化規(guī)律一、新課導入（一）課前準備：讓學生通過上網(wǎng)查閱關于原子子核及原子核衰變的相關知識。（二）引入新課老師引入：前面我們學習了“點石成金”和原子的核反應方程，其實實就是用外界的條件讓原子核發(fā)生變化，生成新的物質。那么自然界有沒有自己變的原子核那？學生回答：有，讓學生回答自己上網(wǎng)所查到的知識給大家介紹，老師作適當?shù)脑u價。老師：很好，在自然界中原子核也能自己發(fā)生變化，這就是我們今天要學習的放射性元素的衰變。（三）新課展示一、天然放射性的發(fā)現(xiàn)1、貝可勒爾的偶然發(fā)現(xiàn)（1）貝可勒爾的偶然發(fā)現(xiàn)（讓學生自己閱讀貝可勒爾的發(fā)現(xiàn)過程）（2）貝可勒爾發(fā)現(xiàn)的分析探究（學生討論分析）（3）總結歸納實質：鈾及其化合物放出了一種不同于X射線的新射線，這種射線可以穿透黑紙使照相底片感光。（4）概念總結：（關健詞：1、自發(fā)的、2、性質、3、具有放射性）天然放射現(xiàn)象：物理學中把物質能自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象叫天然放射現(xiàn)象，物質發(fā)射射線的性質稱為放射性。具有放射性的元素稱為放射性元素。2、放射性元素的普查：不是少數(shù)幾種元素才有的，研究發(fā)現(xiàn)，原子序數(shù)大于82的所有元素，都能自發(fā)的放出射線，原子序數(shù)小于83的元素，有的也具有放射性。3、居里夫人的事跡（讓學生介紹，老師總結）居里夫人MarieCurie（1867-1934）法國籍波蘭科學家，研究放射性現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)鐳和釙兩種放射性元素，一生兩度獲諾貝爾獎。作為杰出科學家，居里夫人有一般科學家所沒有的社會影響。居里夫人MarieCurie于1867年11月在波蘭華沙出生。有一兄三姊，父母親都是教師。她15歲時以第一名的成績中學畢業(yè)。其后當了幾年家庭教師，于1891年到法國巴黎大學索邦分校（Sorbonne）接受大學教育，1894年畢業(yè)，獲得數(shù)學和物理兩張證書。1895年，她與任教于巴黎市工業(yè)物理和化學學院的皮埃爾·居里（PierreCurie）結婚，1897年秋長女伊倫（Irène）出生。此前。她跟索邦的李普曼（GabrielLippman）做磁學研究，并發(fā)表了第一篇論文；此時，為了博士學位論文作準備，她開始在皮埃爾的實驗室進行新課題，皮埃爾也很快便加人了妻子的工作。他們的實驗筆記從1897年12月6日開始，到1898年2月17日記錄了第一次觀察到新的放射性元素釙（polonium）為止。經(jīng)過幾個月追蹤和分析，他們在7月18日正式提交法國科學院宣讀的報告中提出兩個重要發(fā)現(xiàn)：一是元素釙、二是r放射性（radioactivity）這個概念。釙的純化和另一新元素鐳的分離等現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，對化學研究有很大刺激；而放射性研究，則是物質本質研究的突破性發(fā)現(xiàn)。1903年6月，居里夫人通過論文答辯，獲頒物理科學博士。11月初居里夫婦獲頒英國皇家學會的戴維獎章（HumphreyDavyMedal）；11月中旬更獲悉與貝克勒爾（HenriBecquerel）同獲諾貝爾物理學獎這一最高榮譽，以表彰他們對放射性現(xiàn)象的研究。1905年他們得次女伊芙（Eve）。1906年皮埃爾去世。1911年居里夫人獲諾貝爾化學獎。表彰她發(fā)現(xiàn)釙和鐳。1934年居里夫人去世。1935年她的長女伊倫和女婿的里奧·居里（FrédéricJoliot－Curie）獲諾貝爾化學獎（他們的科學發(fā)現(xiàn)，居里夫人在世時就知道了）。1937年次女出版的《居里夫人》，成為風靡全球的一本傳記。如果只以事業(yè)的成就來衡量。人們不難認為居里夫人一生十分幸福。她創(chuàng)了兩個記錄：同一家庭中得諾貝爾獎的人數(shù)最多，以及個人拿了兩個諾貝爾獎。但事業(yè)的成功不能簡單地套入「才能、努力和機遇」的公式，否則個人獨特的個性和遭遇就會被淹沒了。讀蘇珊·昆的新書，我們可以看到居里夫人的一生并非一帆風順，她同樣要面對許多常人會遇到的逆境，從中我們也能看見居里夫人的個性。二、天然放射線中的“三劍客”１、“三劍客”是什么：把放射源放入由鉛做成的容器中，射線只能從容器的小孔射出，成為細細的一束。在射線經(jīng)過的空間施加磁場，發(fā)現(xiàn)射線如圖所示：（投影）思考與討論：讓學生討論發(fā)言①你觀察到了什么現(xiàn)象？為什么會有這樣的現(xiàn)象？②如果射線，射線都是帶電粒子流的話，根據(jù)圖判斷，他們分別帶什么電荷。③如果不用磁場判斷，還可以用什么方法判斷三種射線的帶電性質？２、結論：①射線分成三束，射線在磁場中發(fā)生偏轉，是受到力的作用。這個力是洛倫茲力，說明其中的兩束射線是帶電粒子。②根據(jù)左手定則，可以判斷射線都是正電荷，射線是負電荷。③帶電粒子在電場中要受電場力作用，可以加一偏轉電場，也能判斷三種射線的帶電性質，如圖：我們已經(jīng)研究了這三種射線的帶電性質，那么這些射線還有哪些性質呢？請同學們閱讀課文后填寫表格?？磿偨Y。３、引深思考：①實驗發(fā)現(xiàn)：元素具有放射性是由原子核本身的因素決定的，跟原子所處的物理或化學狀態(tài)無關。不管該元素是以單質的形式存在，還是和其他元素形成化合物，或者對它施加壓力，或者升高它的溫度，它都具有放射性。②三種射線都是高速運動的粒子，能量很高，都來自于原子核內部，這也使我們認識到原子核蘊藏有巨大的核能，原子核內也有其復雜的結構。三、放射性元素的衰變（1）原子核的衰變原子核放出α或β粒子，由于核電荷數(shù)變了，它在周期表中的位置就變了，變成另一種原子核。我們把這種變化稱為原子核的衰變。實質：一種物質變成另一種物質。（2）α衰變鈾238核放出一個α粒子后，核的質量數(shù)減少4，核電荷數(shù)減少2，變成新核--釷234核。那這種放出α粒子的衰變叫做α衰變。這個過程可以用衰變方程式來表示：23892U→23490Th+42He（3）衰變方程式遵守的規(guī)律第一、質量數(shù)守恒第二、核電荷數(shù)守恒α衰變通式：AZX→A-4Z-2Y+42He（4）β衰變釷234核也具有放射性，它能放出一個β粒子而變成23491Pa（鏷），那它進行的是β衰變，請同學們寫出釷234核的衰變方程式？β粒子用0-1e表示。釷234核的衰變方程式：23490Th→23491Pa+0-1e學生總結：衰變前后核電荷數(shù)、質量數(shù)都守恒，新核的質量數(shù)不會改變但核電荷數(shù)應加1β衰變通式：AZX→AZ+1Y+0-1e提問：讓學生觀察察討論比較（1）比較α衰變和β衰變之間有什么規(guī)律？（老師指導總結：都遵循質量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒）（2）β衰變中核電荷數(shù)要增加，為什么？哪來的電子？老師指導總結：原子核內雖然沒有電子，但核內的質子和中子是可以相互轉化的。當核內的中子轉化為質子時同時要產(chǎn)生一個電子：10n→11H＋0-1e這個電子從核內釋放出來，就形成了β衰變?？梢钥闯鲂潞松倭艘粋€中子，卻增加了一個質子，并放出一個電子。強調：β衰變中的電子來自原子核內部，不是原子核外的電子。（5）γ射線原子核在發(fā)生α衰變和β衰變的同時原子核受激發(fā)而放出一部分能量，這部分能量以光的形式放出來，就是γ射線。注：1、γ射線的本質是能量。2、γ射線不能單獨發(fā)生，伴隨著α衰變和β衰變或其中之一發(fā)生的。四、半衰期m/m0＝(1/2)nm/m0＝(1/2)n（1）、半衰期部分放射性元素的衰變的快慢有什么規(guī)律？（2）、用什么物理量描述？（3）、這種描述的對象是誰？2、氡的衰變圖的投影：3、學生交流閱讀體會：（1）氡每隔天質量就減少一半。（2）用半衰期來表示。（3）大量的氡核。4、總結：半衰期表示放射性元素的衰變的快慢；放射性元素的原子核，有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間，叫做這種元素的半衰期；半