天然放射现象
一、教学目标
1.在物理知识方面的要求.
(1)理解什么是“天然放射现象”,掌握天然放射线的性质;
(2)掌握原子核衰变规律,理解半衰期概念;
(3)结合天然放射线的探测问题,提高学生综合运用物理知识的能力.
2.在复习过程中,适当介绍天然放射性的发现过程,以及有关科学家的事绩,对学生进行科学道德与唯物史观的教育.
二、重点、难点分析
1.重点.
(1)衰变规律;
(2)用电场和磁场探测天然射线的基本方法.
2.难点:用力学和电学知识如何分析天然射线的性质.
三、主要教学过程
(一)引入新课
回顾法国物理学家贝可勒尔发现天然放射现象的经历,以及贝可勒尔为了试验放射线的性质,用试管装入含铀矿物插在上衣口袋中被射线灼伤、早期核物理学家多死于白血病(放射病)的故事.
(二)教学过程设计
天然放射性.
1.天然放射现象:某种物质自发地放射出看不见的射线的现象.
2.原子核的衰变:某种元素原子核自发地放出射线粒子后,转变成新的元素原子核的现象.
3.天然放射线的性质.(见下页表)
说明电离本领和贯穿本领之间的关系:α粒子是氦原子核,所以有很强的夺取其它原子的核外电子的能力,但以损失动能为代价换得原子电离,所以电离能力最强的α粒子,贯穿本领最弱;而γ光子不带电,只有激发核外电子跃迁时才会将原子电离,所以电离能力最弱而贯穿本领最强.
4.衰变规律.
(1)遵从规律:
质量数守恒(说明与“质量守恒定律”之区别);
电荷数守恒;
动量守恒;
能量守恒.
说明:γ衰变是原子核受激发产生的,一般是伴随α衰变或β衰变进行的,即衰变模式是:α+γ,β+γ,没有α+β+γ这种模式!
(3)半衰期:放射性原子核衰变掉一半所用时间.
说明:某种原子核的半衰期与物理环境和化学环境无关,是核素自身性质的反映.
平衡下列衰变方程:
分析:因为α衰变改变原子核的质量数而β衰变不能,所以应先从判断α衰变次数入手:
每经过1次α衰变,原子核失去2个基本电荷,那么,钍核经过6次α衰变后剩余的电荷数与铅核实际的电荷数之差,决定了β衰变次数:
答案:6,4.
(1)α粒子与氡核的动能之比;
(2)若α粒子与氡核的运动方向与匀强磁场的磁感线垂直,画出轨迹示意图,并计算轨道半径之比.
解:(1)衰变时动量守恒:
0=mαvα+MRnvRn,
(2)若它们在匀强磁场中,运动方向与磁感线垂直,轨道半径
但衰变时射出的α粒子与反冲核(Rn)都带正电荷,且动量大小相等,则它们在匀强磁场做圆周运动的轨迹是一对外切圆(图1),轨道半径和粒子电量成反比:
一束天然放射线沿垂直电场线的方向从中间进入到两块平行带电金属板M、N之间的匀强电场中,试问:
(1)射线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各是哪种射线?
(2)M、N各带何种电荷?
提示:参考天然放射线的性质.
解:γ射线不带电,所以是Ⅱ(直线).
设带电粒子打到金属板上的位置为x,偏转的距离都是d/2,根据公式
qα=2e,qβ=e,代入上式,得比值
所以Ⅰ为α射线,Ⅲ为β射线,M带负电.
经验告诉我们,成功是留给有准备的人。高中教师在教学前就要准备好教案,做好充分的准备。教案可以让学生们充分体会到学习的快乐,帮助高中教师提前熟悉所教学的内容。所以你在写高中教案时要注意些什么呢?以下是小编为大家收集的“天然反射现象 衰变”仅供参考,欢迎大家阅读。
--示例(一)教学重点:知道天然放射现象及三种射线的性质,会书写核反应方程式,知道半衰期
教学难点:有关半衰期的计算
教育过程:
一、引入课题
提问:人们通过什么现象或实验发现原子核是由更小的微粒构成的?
二、天然放射现象
1、有关天然放射现象的物理学史
2、三种射线的性质:射线是由氦核构成,速度可达光速的10分之一,穿透能力很弱,电离作用很强;射线是高速电子流,速度可达0.9倍光速,穿透能力较强,电离作用较弱;射线是波长极短的电磁波,穿透能力很强,电离作用很弱.
3、学生阅读后完成下表
成分
速度
穿透能力
电离能力
射线
射线射线
三、衰变
1、衰变
2、核反应方程的书写
(1)书写要求:质量数和电荷数都守恒
(2)练习
例题1:N+C+
Ar+HeCa+
例题2:U衰变成Pb的过程中
A、经过8次衰变,6次衰变
B、中子数减少22个
C、质子数减少16个
D、有6个中子失去电子转化为质子
答案:ABD
提示:在判断衰变次数时,应先判断衰变次数,再判断衰变次数
四、半衰期
1、半衰期的定义
2、半衰期是一个宏观统计量,由原子核内部本身的因素决定,与原子所处的物理或化学状态无关
3、半衰期的计算
例题3:已知钍234的半衰期是24天,1g钍234经过120天后还剩下多少?
解答:1/32g
对于层次较高的学生可以补充有关用半衰期测量古木、矿石年龄的题目
五、完成课后作业
第六课时单元知识整合
本章知识结构
1.磁场的基本的性质从本质上看是对处于磁场中的运动电荷有力的作用。
2.磁场中某点的磁场方向可描述为①小磁针静止时N极的指向;②磁感应强度的方向;③通过该点磁感线的切线方向。
3.磁感线不是真实存在的曲线,而是为了形象描绘磁场而假想的。磁感线的疏密表示磁场的强弱;磁感线的切线方向表示磁场的方向;磁感线是闭合的曲线。地磁场的磁感线大体从地理南极附近出发到达地理北极附近,而内部又大体从地理北极到地理南极。
4.磁感应强度的定义式为B=,条件为电流的方向和磁场方向垂直。
5.通电螺线管的磁感线分布与条形磁铁的磁感线分布类似,直线电流的磁场的磁感线分布特点是内密外疏的一组同心圆,电流的磁场方向用安培定则来判断。
6.安培力是电流在磁场中的受力,当电流方向和磁场方向垂直时,电流受到的安培力最大,且F=;当电流方向和磁场方向平行时,电流受到的安培力最小,且F=;安培力的方向由左手定则来判断。特点是安培力的方向总是垂直于电流方向和磁场方向决定的平面。
7.洛伦兹力是运动电荷在磁场中的受力。当电荷的运动方向和磁场方向垂直时,电荷受到的洛伦兹力最大,且F洛=;当电荷的运动方向和磁场方向平行时,电荷受到的洛伦兹力最小,且F洛=;由于洛伦兹力的方向始终与电荷的运动方向垂直,因此洛伦兹力对电荷不做功。
8.带电粒子垂直进入磁场时,在洛伦兹力作用下将做匀速圆周运动。轨道半径R=,周期T=。
1.类比与迁移:通过电场与磁场,电场线与磁感线,电场强度与磁感应强度,电场力与洛伦兹力等相关知识和概念的类比,找出异同点,促进正向迁移,克服负迁移,深化新旧知识的学习。
2.空间想象与转化:由于安培力(或洛伦兹力)的方向与磁场方向、电流方向(或运动电荷方向)之间存在着较复杂的空间方位关系,因此要注意空间想象能力的培养,同时要善于选择合理角度将立体图转化为平面视图,以便于分析。
3.几何知识的灵活应用:粒子在有界磁场中的圆周运动问题中圆心的确定,圆心角、半径的确定往往都要用到几何知识,然后根据物理知识求解相关物理量,体现着数理知识的有机结合。
4.假设法:为了探明磁铁的磁场与电流的磁场的关系,安培假设分子周围存在环形电流。每个环形电流使每个分子成为一个小磁铁,从而得出了磁现象的电本质。
5.极限法:带电粒子在复合场中的运动有关动态分析,临界现象等可用极限法辅助分析。
6.判别物体在安培力作用下的运动方向,常用方法有以下四种:
(1)电流元受力分析法:即把整段电流等效为很多段直线电流元,先用左手定则判断出每小段电流元受安培力的方向,从而判断出整段电流所受合力的方向,最后确定运动方向。
(2)特殊值分析法:把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置(如转过90°)后再判定所受安培力方向,从而确定运动方向。
(3)等效分析法:环形电流可以等效成条形磁铁、条形磁铁也可等效成环形电流、通电螺线管可等效成很多的环形电流来分析。
(4)推论分析法:①两电流相互平行时无转动趋势,方向相同相互吸引;方向相反相互排斥。②两电流不平行时有转动到相互平行且方向相同的趋势。
知识点一安培定则的应用
【例1】如图所示,两根无限长的平行导线水平放置,两导线中均通以向右的、大小相等的恒定电流I,图中的A点与两导线共面,且到两导线的距离相等,则这两根通电导线在该点产生的磁场的磁感应强度的合矢量()
A.方向水平向右B.方向水平向左
C.大小一定为零D.大小一定不为零
导示:由安培定则可判断出两电流在A产生的磁场方向相反,又A点与两导线共面,且等距,故在感应强度的合矢量大小一定为零,故选C。
知识点二安培力的计算
【例2】一段通电的直导线平行于匀强磁场放入磁场中,如图所示,导线上的电流由左向右流过.当导线以左端点为轴在竖直平面内转过90°的过程中,导线所受的安培力
A.大小不变,方向也不变
B.大小由零逐渐增大,方向随时改变
C.大小由零逐渐增大,方向不变
D.大小由最大逐渐减小到零,方向不变
导示:安培力F=BILsinθ,θ为导线与磁感应强度方向的夹角,由图可知,θ的变化是由0°增大到900°,所以安培力大小由零逐渐增大,方向不变,故选C。
知识点三复合场中的能量转化
抓住过程中做功的特点和动力学知识进行求解。
【例3】(07海安期终)如图所示,虚线上方有场强为E的匀强电场,方向竖直向下,虚线上下有磁感应强度相同的匀强磁场,方向垂直纸面向外,ab是一根长的绝缘细杆,沿电场线放置在虚线上方的场中,b端在虚线上,将一套在杆上的带正电的小球从a端由静止释放后,小球先作加速运动,后作匀速运动到达b端,已知小球与绝缘杆间的动摩擦系数μ=0.3,小球重力忽略不计,当小球脱离杆进入虚线下方后,运动轨迹是半圆,圆的半径是/3,求带电小球从a到b运动过程中克服摩擦力所做的功与电场力所做功的比值。
导示:①小球在沿杆向下运动时,受向左的洛仑兹力F,向右的弹力N,向下的电场力qE,向上的摩擦力f。有:
F=Bqv,N=F=Bqv0
∴f=μN=μBqv
当小球作匀速运动时,qE=f=μBqv0
②小球在磁场中作匀速圆周运动时,
又∴vb=Bq/3m
③小球从a运动到b过程中,由动能定理得
所以:
知识点四带电粒子在组合场中的多个过程
带电粒子在组合场中的多个运动过程,应针对每个过程特点进行分析,分别找出相应规律解题。
【例4】(07广东卷)如图所示,K与虚线MN之间是加速电场.虚线MN与PQ之间是匀强电场,虚线PQ与荧光屏之间是匀强磁场,且MN、PQ与荧光屏三者互相平行.电场和磁场的方向如图所示.图中A点与O点的连线垂直于荧光屏.一带正电的粒子从A点离开加速电场,速度方向垂直于偏转电场方向射入偏转电场,在离开偏转电场后进入匀强磁场,最后恰好垂直地打在荧光屏上.已知电场和磁场区域在竖直方向足够长,加速电场电压与偏转电场的场强关系为U=Ed,式中的d是偏转电场的宽度,磁场的磁感应强度B与偏转电场的电场强度E和带电粒子离开加速电场的速度关系符合表达式=,若题中只有偏转电场的宽度d为已知量,则:(1)画出带电粒子轨迹示意图;
(2)磁场的宽度L为多少?(3)带电粒子在电场和磁场中垂直于方向的偏转距离分别是多少?
导示:(1)轨迹如图所示:
(2)粒子在加速电场中由动能定理有
粒子在匀强电场中做类平抛运动,设偏转角为,有:,,,,U=Ed
由以上各式解得:θ=45
由几何关系得:离开偏转电场速度为
粒子在磁场中运动,由牛顿第二定律有:qvB=mv2R
在磁场中偏转的半径为:
,
由图可知,磁场宽度L=Rsinθ=d
(3)由几何关系可得:带电粒子在偏转电场中距离为,在磁场中偏转距离为:
1.一根用导线绕制的螺线管,水平放置,在通电的瞬间,可能发生的情况是()
A.伸长B.缩短C.弯曲D.转动
2.在同一水平面内的两导轨互相平行,相距2m,置于磁感应强度大小为1.2T,方向竖直向上的匀强磁场中,一质量为3.6kg的铜棒垂直放在导轨上,当棒中的电流为5A时,棒沿导轨做匀速直线运动,则当棒中的电流为8A时,棒的加速度大小为________m/s2.
3.(07全国卷)如图所示,在坐标系Oxy的第一象限中在在沿y轴正方向的匀强电场,场强大小为E。在其它象限中在在匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,A是y轴上的一点,它到坐标原点O的距离为h;C是x轴上的一点,到O点的距离为l,一质量为m、电荷量为q的带负电的粒子以某一初速度沿x轴方向从A点进入电场区域,继而通过C点进入磁场区域,并再次通过A点,此时速度方向与y轴正方向成锐角。不计重力作用。试求:
(1)粒子经过C点时速度的大小和方向;
(2)磁感应强度的大小B。
参考答案
1.B
2.a=2m/s2
3.(1)粒子经过C点时的速度方向与x轴的夹角为α,则
(2)
第三课时单元知识整合
解析:①线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动;②;
③;④;⑤
1、正弦交变电流的产生及变化规律:
(1)从电磁感应现象这一本质来认识正弦交变电流的产生及方向变化规律;
(2)从其推导过程来理解瞬时值表达式中各物理量的含义及特点。
2、正弦交变电流的描述:
(1)利用图象反映正弦交变电流的变化特征,既要准确认识图象,从中找出需要的物理量,又要把图象和对应的模型状态结合起来。
(2)交流电的“四值”:交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的—等效思想,除正弦交变电流的有效值为最大值的倍外,其他交变电流的有效值只能根据热效应求解。
“四值”用法要区分:瞬时值——某时刻值;最大值——极值,临界问题;有效值——电热、电功等问题;平均值——平均电流、感应电荷量等问题。
3、理想变压器:
变压器的基本原理仍是电磁感应现象。要深刻理解理想变压器中的三个基本关系,并能在涉及变压器电路的有关问题中灵活应用;而对动态分析问题更要抓住原线圈参量(U1、I1、P1)与副线圈参量的(U2、I2、P2)之间的约束关系,有别于一般电路的动态分析。
4、交流电与力学的综合问题:
相关问题综合性强、难度大,涉及知识较多,确定物体的运动性质时必须考虑物体运动的初始状态和受力情况,不能简单地认为受力改变了,其运动方向也随之变化。
类型一交流电与变压器的综合问题
【例1】(2007年理综山东卷.18)某变压器原、副线圈匝数比为55:9,原线圈所接电源电压按图示规律变化,副线圈接有负载。下列判断正确的是()
A.输出电压的最大值为36V
B.原、副线圈中电流之比为55:9
C.变压器输入、输出功率之比为55:9
D.交流电源有效值为220V,频率为50Hz
导示:选择D。由图象知交流电的周期为0.02s;电压的最大值为U1m=220V;则输出电压的最大值为:U2m=U1m×9/55=36V,故A错。原、副线圈中电流与线圈匝数成反比,应为9:55,B错;
变压器输入、输出功率之比为1:1。C错。交流电源有效值为220V,频率为50Hz,D正确。
类型二电感、电容等元件对交流电的影响
【例2】(连云港、淮安、宿迁三市2008届高考模拟考试)某一电学黑箱内可能有电容器、电感线圈、定值电阻等元件,在接线柱间以如图所示的“Z”字形连接(两接线柱间只有一个元件)。为了确定各元件种类,小华同学把DIS计算机辅助实验系统中的电流传感器(相当于电流表)与一直流电源、滑动变阻器、开关串联后,分别将AB、BC、CD接入电路,闭合开关,计算机显示的电流随时间变化的图象分别如图a、b、c所示,则如下判断中正确的是()
A、AB间是电容器B、BC间是电感线圈
C、CD间是电容器D、CD间是定值电阻
导示:选择ABD。闭合开关后电容器先充电后放电,如图a,所以AB间是电容器;而电感对电流有阻碍作用,电路中电流逐渐达到稳定值,如图b,所以BC间是电感线圈;而图c中电流立刻达到稳定值,可知CD间是定值电阻。
【例3】如图所示的电路中,,CD之间接有某个理想的电子元件,若在AB之间加上图甲所示的交变电压,示波器测定电阻两端电压如图乙所示。
(1)C、D之间接的是何种电子元件?
(2)若在AB之间加上图丙所示的交变电压,这时交流电流表的示数是多大?
(3)若在AB之间加上图丙所示的交变电压,交流电表的示数突然变为2.83A,分析图示的电路中哪一个元件发生了怎样的故障?
导示:(1)理想的二极管。
(2)交流电流表示数是有效值。设两端电压的有效值为U2,由;
得
电流表示数=3.16A
(3)发生故障后电流表示数变小,表明是断路故障,分析可知是电阻发生断路。
类型三有关交流电的实际问题分析
【例4】.原始的电话机将听筒和话筒串联成一个电路,当自己对着话筒讲话时,会从听筒中听到自己的声音,导致听觉疲劳而影响通话。现代的电话机将听筒电路与话筒电路分开,改进的电路原理示意图如图所示,图中线圈Ⅰ与线圈Ⅱ匝数相等,R0=1.2kΩ,R=3.6kΩ,Rx为可变电阻。当Rx调到某一值时,从听筒中就听不到话筒传出的声音了,这时Rx=kΩ。
导示:当Rx与R并联的总电阻等于R0时,左、右两边电流相等,产生的磁通量互相抵消,听筒电路中没有感应电流。由1Rx+1R=1R0,解得Rx=1.8kΩ。
1.07届南京市综合检测题(一)5.汽车消耗的主要燃料是柴油和汽油。柴油机是靠压缩汽缸内的空气点火的;而汽油机做功冲程开始时,汽缸中的汽油—空气混合气是靠火花塞点燃的。但是汽车蓄电池的电压只有12V,不能在火花塞中产生火花,因此,要使用如图所示的点火装置,此装置的核心是一个变压器,该变压器初级线圈通过开关连到蓄电池上,次级线圈接到火花塞的两端,开关由机械控制,做功冲程开始时,开关由闭合变为断开,从而在次级线圈中产生10000V以上的电压,这样就能在火花塞中产生火花了。下列说法正确的是()
A.柴油机的压缩点火过程是通过做功使空气的内能增大的
B.汽油机点火装置的开关若始终闭合,次级线圈的两端也会有高压
C.接该变压器的初级线圈的电源必须是交流电源,否则就不能在次级产生高压
D.汽油机的点火装置中变压器的次级线圈匝数必须远大于初级线圈的匝数
2.(连云港、淮安、宿迁三市2008届高考模拟考试)矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中,线框输出的交流电压随时间变化的图像如图所示,下列说法中正确的是()
A.交流电压的有效值为362V
B.交流电压的最大值为362V,频率为0.25Hz
C.2s末线框平面垂直于磁场,通过线框的磁通量最大
D.1s末线框平面垂直于磁场,通过线框的磁通量变化最快
3.(2007年广东卷7.)如图是霓虹灯的供电电路,电路中的变压器可视为理想变压器,已知变压器原线圈与副线圈匝数比n1:n2=1:20,加在原线圈的电压为(V),霓虹灯正常工作的电阻R=440kΩ,I1、I2表示原、副线圈中的电流,下列判断正确的是()
A.副线圈两端电压6220V,副线圈中的电流14.1mA
B.副线圈两端电压4400V,副线圈中的电流10.0mA
C.I1<I2D.I1>I2
4、(泰州市2007—2008学年度第一学期第一次联考)如图所示,理想变压器的原线圈接在220V、50Hz的正弦交流电源上,副线圈接有一理想二极管(正向电阻为零,反向电阻为无穷大)和一阻值为10欧的电阻,已知原副线圈的匝数比为2:1。则二极管的耐压值至少为V,电阻R上1s内产生的焦耳热为J,电阻R上电流的有效值为A。
答案:1、AD2、BC3、BD
4、156;605;7.8
文章来源:http://m.jab88.com/j/70865.html
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