人教版高中物理選擇性必修3第5章第2節放射性元素的衰變教學

設計

課題放射性元素的衰變單元5學科物理年級高二

本節教學內容的基本轉點礎識從內容上來非常推象，從掌握知識的角度理野，記憶的成

分較多。涉及較多的物理概念和物理思想，可以多方面培養學生思辨能力，提高學生科學

素養。

本節內容在章中的地位。本節課是這一章的重點內容，是第1節的內容延續和拓展。是

高考中是熱點問題之一。

教材

分析本節課主要分為兩大部分:一是引導理解衰變規律和衰變實質。通過閱讀教材、問題引

領、討論交流、教師點撥、鞏固訓練等手段完成。另外，通過討論辨析了電荷數守恒和質子

數守恒、質量數守恒和質量守恒。

二是學習半衰期及其物理意義。通過讀圖、總結衰變隨時間的變化規律，用類比法突破

難點。

物理觀念：知道衰變、半衰期及原子核衰變的規律，了解核反應及放射性同位素應用的

基本觀念和相關實驗證據。

科學思維：理解原子核的衰變規律及半衰期的計算方法，掌握核反應方程的寫法與放射

核心性同位素的應用，培養分析、推理能力。

素養科學探究：通過學習科學家對放射性元素衰變的探究，學會觀察和思考，提升科學探究

的能力。

科學態度與責任：學會堅持實事求是的科學態度，體驗科學家探索科學規律的艱辛和科

學研究的價值，激發學習興趣。

重點理解原子核的衰變規律及半衰期的計算方法，掌握核反應方程的寫法與放射性同位素的

應用，培養分析、推理能力。

難點理解原子核的衰變規律及半衰期的計算方法，掌握核反應方程的寫法與放射性同位素的

應用，培養分析、推理能力。

教學過程

教學環節教師活動學生活動設計意圖

導入新課聽說過“點石成金”的傳說嗎？

思考“點

石成金”的原激發學生學

理。習興趣，引入新

課。

類似于“點石成金”的事一直就在自然界中進

行著,這就是伴隨著天然放射現象發生的原子核“衰

變”過程。

講授新課一、衰變

1.定義：原子核放出α粒子或β粒子轉變為新

核的變化叫做原子核的衰變。

了解衰變

2.種類：

的定義和種

(1)α衰變：放出α粒子的衰變，如

類。

2382344

92U90Th2He

(2)β衰變：放出β粒子的衰變，如

2342340

90Th91Pa1e

以思考討論

思考討論1：在a衰變中，新核的質量數與原通過思考

的形式，提高學

來的核的質量數有什么關系?相對于原來的核在元討論，探究衰

生學習的參與

素周期表中的位置，新核在元素周期表中的位置應變的規律。

度。

當向前移還是向后移?要移動幾位?

你能概括出a衰變的質量數、核電荷數變化的

一般規律嗎?

思考討論2：在β衰變中,質量數、核電荷數有

什么變化規律?原子核里沒有電子，β衰變中的電

子來自哪里?

3．規律：

原子核發生衰變時，衰變前后的電荷數和質量

數都守恒。

衰變方程：總結衰變

AA44規律。

α衰變：zXz2Y2He

AA0

β衰變：zXz1Y1e

說明：總結規律，

1.中間用單箭頭，不用等號；發現本質，培養

2.是質量數守恒，不是質量守恒;學生認真思考問

3.方程及生成物要以實驗為基礎，不能杜撰。題，透過現象看

α衰變的實質：核內兩個質子和兩個中子緊密本質的思維習

結合，作為一個整體，從核內拋射出來。慣。

β衰變的實質：核內的中子轉變成了質子和電

子

4．γ輻射

原子核的能量也是量子化的，其變化是不連續

的，也只能取一系列不連續的數值，因此也存在著

能級，且能級越低越穩定。

理解γ輻

射現象的原

放射性的原子核在發生α衰變、β衰變時，蘊

因。

藏在核內的能量往往會釋放出來，使產生的新核處

于高能級，這時它要向低能級躍遷，能量以γ光子

的形式輻射出來。

因此，γ射線經常是伴隨α射線和β射線產

生的，當放射性物質連續發生衰變時，原子核中有

通過練習讓

的發生α衰變，有的發生β衰變，同時就會伴隨著完成課堂

學生掌握衰變規

γ輻射（注意：沒有γ衰變）。練習。

律。

這時，放射性物質發出的射線中就會同時具有

α、β和γ三種射線。

注意：一種元素只能發生一種衰變，但在一塊

放射性物質中可以同時放出α、β和γ三種射線。

課堂練習1、(2020四川成都模擬)1919年,盧瑟

福用α粒子轟擊氮原子核發現了質子。發現質子的

核反應方程為141則的原子序

:7N1HX,X

數和質量數分別為()

A.8和17

B.7和17

C.6和14

D.10和15

解析：根據核反應電荷數守恒2+7=1+x,核反應

質量數守恒:4+14=1+y,得x=8,y=17,故核反應方程為

14117

7N1H8O

理解半衰

故A正確,B、C、D錯誤。

期的定義和意

答案：A

義。通過學習科

二、半衰期

(T)學家對放射性元

定義：放射性元素的原子核有半數發生衰變

1.素衰變的探究，

所需的時間。

學會觀察和思

意義：表示放射性元素衰變快慢的物理量。

2.考，提升科學探

究的能力。

t

衰變定律和半衰期NtN0e

這叫衰變定律。式中N0是t=0時的原子核數

目，N（t）是經時間t后還沒有衰變的原子核的數

掌握半衰

目，λ叫衰變常數，對于不同的核素衰變常數λ不

期的規律公

同。由此可知：

式。

不同的放射性元素其半衰期不同。如：氡222

拓展半衰期

變成釙218的半衰期3.8天，鐳226變成氡222的

的規律公式，提

半衰期1620年，鈾238變成釷234的半衰期4.5

高學生的解題技

×109年！

巧。

3.公式：經過n個半衰期(T)，其剩余的質量

t

n

11T

為：mmm

2020

質量與原子個數相對應，故經過n個半衰期后

t

n

11T

NN0N0

剩余的粒子數為：22完成課堂

注意：練習。

(1)半衰期的長短是由原子核內部本身的因素

決定的，與原子所處的物理、化學狀態無關。

(2)半衰期是一個統計規律，只對大量的原子核

才適用，對少數原子核是不適用的。

(3)衰變曲線是按指數規律變化的。不是按線性

衰減的。

課堂練習2、碳14是一種半衰期為5730年的

放射性同位素。若考古工作者探測到某古木中碳14

的含量為原來的1/4,則該古樹死亡時間距今大約

()

A.22920年

B.11460年

C.5730年

D.2865年

n

1

mM

知道核反

解析：由2,由題目所給條件得

n應的概念。

M1

M,n2

42，所以該古樹死亡時間應該為

2個碳14的半衰期,即t=2T=5730年×2=11460年,學習阿爾法

粒子轟擊氮原子

故答案為B。

生產質子和氧17

答案：B

的過程，體會科

三、核反應

學家的探索精

衰變是原子核的自發變化，科學家更希望衛控神。

制原子核的變化。

1、盧瑟福用α粒子轟擊氮核，生成質子和氧

17。

掌握三個

重要原子核的

人工轉變方

程。

144171

7N+2He8O+1H

定義：原子核在其它粒子的轟擊下產生新原子

核的過程，叫做核反應。

讓學生掌握

核反應過程中質量數和電荷數都守恒

放射性同位素的

2、三個重要原子核的人工轉變方程

概念。

(1)1919年盧瑟福發現質子的核反應方程:

了解人造

放射性元素的

(2)1932年查德威克發現中子的核反應方程:

特點。

(3)1934年約里奧-居里夫婦發現放射性同位素

和正電子的核反應方程:

小組討

原子核的人工轉變必須要有一定的裝置和條

論，完成課堂通過課堂探

件,不會自發產生。

探究。究，了解放射性

四、放射性同位素及其應用

同位素的應用，

有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素

復習回顧α、β、

年，約里奧—居里夫婦發現α粒子轟擊

1934γ三種射線的特

的鋁片中含有放射性磷：

點。

427301

2He+13Al15P+0n

30300

15P14Si+1e

與天然的放射性物質相比，人造放射性同位素

有以下特點：

1、放射強度容易控制

2、可以制成各種需要的形狀

3、半衰期更短,放射性廢料容易處理

課堂探究：如圖是工廠利用放射性同位素放出

的射線，來自動控制生產的金屬板厚度的裝置示意學習輻射

圖。對人類環境造

成的危害。

學會堅持實

事求是的科學態

度，體驗科學家

1、請你簡述自動控制的原理。探索科學規律的

2、如果工廠要生產1mm厚的鋁板，那么在α、艱辛和科學研究

β和γ三種射線中，你認為選擇哪一種用來檢控鋁的價值，激發學

板的厚度最合適？為什么？習興趣。

3、如果工廠要生產3mm厚的鋼板，那么在α、學會用辯證

β和γ三種射線中，選擇哪一種射線最合適？的眼光來看待事

物的發展。

五、輻射與安全

人類一直生活在放射性的環境電。例如，地球

上的每個角落都有來自宇宙的射線，我們想圍的巖

石，其中也有放射性物質。我們的食物和日常用品

中，有的也具有放射性，例如，食鹽和有些水晶眼

鏡片中含有鉀相.香煙中含有釙210,這些也是放射

性同位素，不過它們輻射的強度都在安全劑量之

內。

γ射線破壞DNA染色體，導致細胞死亡或癌

變，最終損壞器官的各種機能，比較常見的是誘發

甲狀腺癌、白血病等疾病。對于動物和植物，核輻

射也是以同樣的方式使其變異、死亡。

生活中的放射性防護

1.不要直接接觸放射性物質（如在實驗中）；

2.室內要經常通風換氣，一可增氧，二可排除

氡氣和放射性灰塵以及其他有害物質；

3.房屋不要建在高放射性本底的巖石、土壤上；

4.挑選裝修用的石材和陶瓷磚要特別留意起放

射性指標，看其是否超標；

5.與巖石有關的擺件不要置于臥室內；

6.常帶的首飾制品，最好進行內含放射性物質

測定。

拓展提高1、(多選)下列哪些應用是把放射性同位素作為

示蹤原子的()完成拓展通過完成練

A.利用鈷60治療腫瘤等疾病提高。習，鞏固基礎知

B.γ射線探傷識。

C.利用含有放射性碘131的油,檢測地下輸油管

的漏油情況

D.把含有放射性同位素的肥料施給農作物用

以檢測農作物吸收養分