第二课时天然放射现象衰变
【教学要求】
1.了解天然放射现象,知道三种射线的本质和特性,掌握核衰变的特点和规律;
2.知道原子核人工转变的原理,了解质子、中子和放射性同位素的发现过程。
【知识再现】
一、天然放射现象
1.天然放射现象:某些元素能自发地放出射线的现象叫做天然放射现象。这些元素称为放射性元素。
2.种类和性质
α射线——高速的α粒子流,α粒子是氦原子核,速度约为光速1/10,贯穿能力最弱,电离能力最强。
β射线——高速的电子流,β粒子是速度接近光速的负电子,贯穿能力稍强,电离能力稍弱。
γ射线——能量很高的电磁波,γ粒子是波长极短的光子,贯穿能力最强,电离能力最弱。
二、原子核的衰变
1.衰变:原子核自发地放出某种粒子而转变为新核的变化.
2.衰变规律:α衰变X→Y+He;
β衰变X→Y+e
3.α衰变的实质:某元素的原子核同时发出由两个质子和两个中子组成的粒子(即氦核)2H+2n→He
β衰变的实质:某元素的原子核内的一个中子变成质子发射出一个电子。即n→H+e+(为反中微子)
4.γ射线:总是伴随α衰变或β衰变产生的,不能单独放出γ射线.γ射线不改变原子核的电荷数和质量数.实质是元素在发生α衰变或β衰变时产生的某些新核由于具有过多的能量(核处于激发态),向低能级跃迁而辐射出光子.
三、半衰期
1.放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间。它是大量原子核衰变的统计结果,不是一个原子发生衰变所需经历的时间。
2.决定因素:由原子核内部的因素决定,与原子所处的物理状态(如压强、温度等)或化学状态(如单质或化合物)无关.
四、原子核的人工转变
1.质子的发现:N+He→O+H
2.中子的发现:Be+He→C+n
3.放射性同位素和正电子的发现:
Al+He→P+nP→Si+e
4.放射性同位素的应用
(1)利用它的射线;
(2)做示踪原子。
知识点一三种射线的特性
人们通过对天然放射现象的研究,发现了原子序数大于83的所有天然存在的元素,都有放射性。原子序数小于83的天然存在的元素,有的也有放射性。放射出来的射线共有三种:α射线、β射线和γ射线。三种射线的本质和特性对比如下:
【应用1】如图,放射源放在铅块上的细孔中,铅块上方有匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向外。已知放射源放出的射线有α、β、γ三种。下列判断正确的是()
A.甲是α射线,乙是γ射线,丙是β射线
B.甲是β射线,乙是γ射线,丙是α射线
C.甲是γ射线,乙是α射线,丙是β射线
D.甲是α射线,乙是β射线,丙是γ射线
导示:天然放射现象发出的射线有三种:α射线、β射线和γ射线。他们分别带正电、负电、不带电。再结合左手定则,可知:甲是β射线,乙是γ射线,丙是α射线。故答案应选B。
知识点二半衰期的理解
放射性元素经n个半衰期未发生衰变的原子核数N和原有原子核数N0间关系为:N=N0(1/2)n,对应的质量关系为:m=m0(1/2)n
【应用2】14C是一种半衰期为5730年的放射性同位素。若考古工作者探测到某古木中14C的含量为原来的1/4,则该古树死亡时间距今大约()
A.22920年B.11460
C.5730年D.2865年
导示:生物体内的14C在正常生活状况下应与大气中14C含量保持一致。但当生物死亡后,新陈代谢停止,体内14C不再更新,加之14C由于不断地衰变其含量逐渐减少,据半衰期含义可推知:该生物化石已经历了2个半衰期,从而可知该生物死后至今经历了大约5730×2=11460年。
故答案应选B。
对半衰期两种典型错误的认识:
1、N0个某种放射性元素的核,经过一个半衰期T,衰变一半,再经过一个半衰期T,全部衰变了;2、8个某种放射性元素核,经过一个半衰期T,衰变了4个,再经过一个半衰期T,又衰变了2个.事实上,半衰期是对大量放射性原子核的一个统计规律,而对于少量的核,并不适用。
类型一衰变次数的计算
【例1】(2007年上海卷)衰变为要经过m次a衰变和n次b衰变,则m,n分别为()
A.2,4B.4,2
C.4,6D.16,6
导示:假设变为的过程中,发生了m次α衰变和n次β衰变.则其核反应方程为
根据电荷数守恒和质量数守恒列出方程
92=82+2m-n238=222+4m
以上两式联立解得:m=4,n=2
故应选B
求解衰变次数的方法除了上述解法之外,还可以利用两种衰变的特点来求解.每发生一次β衰变原子核的质量数不变.而每发生一次α衰变质量数减少4.因由变成质量数减少16,所以可以确定α衰变次数,然后再利用电荷数守恒确定β衰变的次数。
类型二磁场中的衰变问题
粒子的衰变问题经常与磁场结合出现。
【例2】(07届南京市第一次调研测试)在匀强磁场中有一个静止的氡原子核(),由于衰变它放出一个粒子,此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个相互外切的圆,大圆与小圆的直径之比为42∶1,如图所示。那么氡核的衰变方程应是下列方程的哪一个()
A.B.
C.D.
导示:根据左手定则,如果是α衰变,α粒子与新核均带正电,而运动方向相反,则轨迹圆应外切。如果是β粒子,则应该内切。放射性元素的衰变过程中动量守恒.根据动量守恒定律可得mv1+mv2=0.所以产生的新核与衰变粒子(α粒子或β粒子)的动量大小相等方向相反;带电粒子在磁场中运动时由洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律有.可见放射性元素衰变时,产生的新核和放出的粒子在同一磁场中做圆周运动的半径与电荷量成反比。故选B。
衰变原子核是在匀强磁场中衰变且衰变方向与磁场垂直,其运动轨迹圆的特点:
α衰变:外切,转向相同
β衰变:内切,转向相反
注意:当衰变原子核静止时,由知,半径之比等于电量的反比。
1.(2007年上海卷)一置于铅盒中的放射源发射的a、b和g射线,由铅盒的小孔射出,在小孔外放一铝箔后,铝箔后的空间有一匀强电场。进入电场后,射线变为a、b两束,射线a沿原来方向行进,射线b发生了偏转,如图所示,则图中的射线a为_______射线,射线b为______射线。
2.铀裂变的产物之一氪90(Kr)是不稳定的,它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90(Zr),这些衰变是()
A.1次α衰变,6次β衰变B.4次β衰变
C.2次α衰变D.2次α衰变,2次β衰变
3.下列说法正确的是()
A.α射线与γ射线都是电磁波
B.β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流
C.用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期
D.原子核经过衰变生成新核,则新核的质量总等于原核的质量
4.(2007年广东卷)⑴放射性物质和的核衰变方程为:
方程中的X1代表的是______________,X2代表的是______________。
⑵如图所示,铅盒内装有能释放α、β和γ射线的放射性物质,在靠近铅盒的顶部加上电场E或磁场B,在图(a)、(b)中分别画出射线运动轨迹的示意图。(在所画的轨迹上须标明是α、β和γ中的哪种射线)
答案:1.g、b;2.B;3.C;
4.(1)X1代表的是(或α),X2代表的是(或β)、(2)如图所示
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
22—4放射性的应用与防护
教学目标
1、知识与能力
⑴.知道什么是放射性同位素,人造和天然放射性物质的主要不同点。
⑵.了解放射性在生产和科学领域的应用。
⑶.知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害,了解防范放射线的措施,建立防范意识。
2、过程与方法
渗透和安全地开发利用自然资源的教育。
3、情感态度与价值观
培养学生收集信息、应用已有知识、处理加工信息、探求新知识的能力。
教学重点、难点分析
重点:三种射线的应用。
难点:理解“示踪原子”的应用原理。
课时安排
1课时
课前准备
教师:放射性应用的图片、挂图(可以是多媒体图片资料),放射性污染与防护资料影片,相关阅读资料。
附:阅读资料(参见〖背景资料〗)。
学生:通过查阅图书、上网或向有关人员请教咨询查找收集以下几方面材料或信息:
1.放射性的应用(实例介绍)。
2.放射性污染的危害性(史实资料)、放射性污染的防护措施。
教学过程
○引入新课
上一节课我们研究了放射性和三种放射线的特点,这节课主要研究放射性的应用。
四、放射性的应用与防护
○新课教学
一、分组讨论
最近大家又通过各种渠道收集了许多有关“放射性的利用”和“放射性污染的危害与防护”的资料。下面我们以小组(4~5个人)为单位综合处理每个人的资料(此过程学生可以在课前有所准备),然后准备在课堂上作包含以下方面的陈述:
⑴什么是放射性同位素?为什么生产和科研中采用人造而非天然放射性物质?
⑵α、β、γ三种放射线对物质的作用各自有何特点?
⑶利用实例分别介绍三种放射线的应用并简要说明应用原理(或依据)。
⑷什么是示踪原子,怎样理解示踪原子的作用?
⑸什么是放射性污染及放射性污染有什么可怕后果?
⑹哪些事件或事物会导致放射性污染?并请举出实例。
⑺对放射性物质有哪些有效的防护措施?
以上问题要通过多媒体(幻灯片)展示。
二、组织课堂进行小组(代表)陈述
选一个小组进行陈述(一个同学陈述后,其它同学补充),配合该小组的陈述教师作相应内容的标题性板书:
一、放射性的应用:
二、放射性污染和防护
三、小组陈述完以后组织进行答辩:同学们就相关内容提出问题,先由该小组成员回答,也可以由其它同学回答。
教师视情况作必要的补充或重点内容的强调。特别是应该及时引导、把握、控制提问及讨论的方向。对讨论中的重点内容,教师做适当的板书(见下一项)。
四、问题解答(这些问题在答辩中解决并作相应的板书)
1.放射性同位素:有些元素的同位素具有放射性,叫做放射同位素。
人工放射性的优点:半衰期短;放射性材料的放射强度容易控制等等。
(解释:第一,人造放射性同位素可以通过核反应获得,下一节将学习“核反应”。第二。虽然放射性元素衰变的快慢由核内部因素决定,但可以控制材料中放射性同位素的含量。)
2.γ射线探伤仪可检查金属内部的损伤。其物理依据是有很强的惯穿本领。
(解释:在“探伤”这个问题上,有些学生可能联想到“X射线探伤”和“超声波探伤”。γ射线的穿透能力比X射线穿透能力更强,而且X射线不是原子核的放射线,其设备复杂庞大不易于室外应用,所以在探伤这方面的许多场合现在多用γ射线探伤仪。γ射线和X射线都是电磁波,而超声波则是进行波,在金属和许多物质中衰减很小,穿透能力甚至可达数米,探伤手段和前两者不同,所以超声波与γ射线应用场合不同。)
3.α射线带电、能量大,可使放射源周围的空气电离,变成导电气体从而消除静电积累。应用时,可将α射线源;安装在机器运转中会产生静电的适当部位。
4.放射线能引起生物体内DNA的突变。这种作用可以应用在放射线育种、放射线灭害虫、放射作用保存食品以及医学上的“放疗”等等。
(解释:放射线照射害虫会导致害虫不育,从而减少害虫数量,最终消灭害虫。教材图22—10说明的是是放射线的作用抑制了马铃薯发芽生长。而另外一种保存食品的原理是利用放射线可以杀死微生物的功能。在医学上除了“放疗”外,“γ刀”治疗肿瘤上将其“烧死”。)
5.把放射性同位素通过物理或化学反应的方式掺到其它物质中,然后用探伤测仪器进行追踪,以了解这些物质的运动、迁移情况。这种使物质带有“放射性标记”的放射性同位素就是示踪原子。
(解释:示踪原子的获得可用物理方法和化学方法。化学方法的原理是同位素具有相同的化学性质。在制造化合物时用适量的放射性同位素取代非放射性同位素,以后便可通过仪器探测跟踪该元素的“去向”。)(这是教学的难点)
示踪原子应用补充:除了课文中所讲用于农业科学和医学研究外,在工业中可以用以测定输油管中的流速,测定油管的漏油情况等;在生命科学中可用于环境监测,比如用示踪原子“跟踪”污水对海洋的污染,以便提供防治污染的原始资料和依据。
(解释:过量的放射线对人体内DNA作用使之发生突变,造成对人体的伤害。科研或生产中使用的放射源物质丢失、遗落,核爆炸、核电站泄露等都会导致放射性污染。)
五、演示:放映资料片《切尔诺贝利核泄漏事故》片断。
本节内容知识性强,而且可浅可深,涉及范围宽,只靠教师讲解既不可能有合适的深度又枯燥无味。而采用上述--既开放了学生的手脚,使课堂生动充实,又使教师能从学生学习过程中发现半单刀直入突破其认识弱点,从而化解教学中的难点。同时由于教学方式不是灌输式,不同接受能力的学生可从中获得不同层次的知识内容。
○随堂练习
1.人造放射性同位素的应用,放射性废料容易处理,这是因为___________________。
2.放射线对生物体最一般的作用是__________________________________。
3.简述示踪原子的作用。
○作业
1.每个小组将课堂讨论内容总结整理成一篇短文。
2.访问医院有关人员了解“放疗”和“γ刀”的基本原理和相关应用。
1.下列关于放射线的说法中正确的是
A.放射线可以用来进行工业探伤
B.放射线可以使细胞发生变异
C.放射同位素可以用来做示踪原子
D.放射线对人体无害
2.用哪种方法可以减缓放射性元素的衰变
A.把该元素放在低温处
B.把该元素密封在很厚的铅盒里
C.把该元素同其它的稳定元素结合成化合物
D.上述方法均不可以
3.下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子
A.γ射线探伤仪
B.利用含有放射性碘131的油,检测地下输油管漏油情况
C.利用钴60治疗肿瘤等疾病
D.把含有放射性元素的肥料施给农作物,用以检测确定农作物吸收养分的规律
⑴在一开始讨论放射线应用时,可能会有学生提出X射线透视。但是经过学习课文后知道,虽然X射线与γ射线有许多类似的性质和作用,X射线却不属于原子核内放出的射线,不是放射性同位素的作用。教师要及时说明。
⑵放射性应用资料的相关网址:
①http://.cn
③http:///prod01(02).htm
每个老师上课需要准备的东西是教案课件,大家在认真写教案课件了。只有写好教案课件计划,未来工作才会更有干劲!你们会写一段优秀的教案课件吗?小编特地为大家精心收集和整理了“周期现象”,欢迎您参考,希望对您有所助益!
周期现象文章来源:http://m.jab88.com/j/74491.html
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