高中物理原子核教案与例题解析.docx

1、 高中物理原子核教案与例题解析高中物理原子核教案与例题解析 19.1 原子核的组成 新课标要求 1、知识与技能（1）了解天然放射现象及其规律；（2）知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们；（3）知道原子核的组成，知道核子和同位素的概念。2、过程与方法（1）通过观察，思考，讨论，初步学会探究的方法；（2）通过对知识的理解，培养自学和归纳能力。3、情感、态度与价值观（1）树立正确的，严谨的科学研究态度；（2）树立辨证唯物主义的科学观和世界观。教学重点：天然放射现象及其规律，原子核的组成。教学难点：知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们 教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。教学用具

2、：投影片，多媒体辅助教学设备 教学过程：第一节 原子核的组成（一）引入新课 本节课我们来学习新的一章：原子核。本章主要介绍了核物理的一些初步知识，核物理研究的是原子核的组成及其变化规律，是微观世界的现象。让我们走进微观世界，一起探索其中的奥秘！我们已经知道原子由原子核与核外电子组成。那原子核内部又是什么结构呢？原子核是否可以再分呢？它是由什么微粒组成？用什么方法来研究原子核呢？人类认识原子核的复杂结构和它的变化规律，是从发现天然放射现象开始的，1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光。居里和居里夫人在贝克勒尔的建议下，对铀和铀

3、的各种矿石进行了深入研究，又发现了发射性更强的新元素。其中一种，为了纪念她的祖国波兰而命名为钋（Po），另一种命名为镭（Ra）。（二）进行新课 1、天然放射现象（1）物质发射射线的性质称为放射性(radioactivity)。元素这种自发的放出射线的现象叫做天然放射现象，具有放射性的元素称为放射性元素。（2）放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数大于 82的所有元素，都能自发的放出射线，原子序数小于 83的元素，有的也具有放射性。2、射线到底是什么 那这些射线到底是什么呢？把放射源放入由铅做成的容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束。在射线经过的空间施加磁场，发现射线如图所

4、示：（投影）思考与讨论：你观察到了什么现象？为什么会有这样的现象？如果射线，射线都是带电粒子流的话，根据图判断，他们分别带什么电荷。如果不用磁场判断，还可以用什么方法判断三种射线的带电性质？射线分成三束，射线在磁场中发生偏转，是受到力的作用。这个力是洛伦兹力，说明其中的两束射线是带电粒子。根据左手定则，可以判断射线都是正电荷，射线是负电荷。带电粒子在电场中要受电场力作用，可以加一偏转电场，也能判断三种射线的带电性质，如图：我们已经研究了这三种射线的带电性质，那么这些射线还有哪些性质呢？请同学们阅读课文后填写表格。看书总结。小结：实验发现：元素具有放射性是由原子核本身的因素决定的，跟原子所处的物

5、理或化学状态无关。不管该元素是以单质的形式存在，还是和其他元素形成化合物，或者对它施加压力，或者升高它的温度，它都具有放射性。三种射线都是高速运动的粒子，能量很高，都来自于原子核内部，这也使我们认识到原子核蕴藏有巨大的核能，原子核内也有其复杂的结构。3、原子核的组成 问提：质子：由谁发现的？怎样发现的？中子：发现的原因是什么？由谁发现的？（卢瑟福用粒子轰击氮核，发现质子。查德威克发现中子。发现原因：如果原子核中只有质子，那么原子核的质量与电荷量之比应等于质子的质量与电荷量之比，但实际却是，绝大多数情况是前者的比值大些，卢瑟福猜想核内还有另一种粒子）小结：质子(proton)带正电荷，电荷量与一

6、个电子所带电荷量相等，中子(nucleon)不带电，数据显示：质子和中子的质量十分接近，统称为核子，组成原子核。提问：原子核的电荷数是不是电荷量？原子荷的质量数是不是质量？提示：不是，原子核所带的电荷量总是质子电荷的整数倍，那这个倍数就叫做原子核的电荷数。原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，那这个倍数叫做原子核的质量数。小结：原子核的电荷数=质子数=核外电子数=原子序数 原子核的质量数=核子数=质子数+中子数 符号表示原子核，X：元素符号；A：核的质量数；Z：核电荷数 一种铀原子核的质量数是 235，问：它的核子数，质子数和中子数分别是多少？（核子数是 235，质子数是 92，中子数是

7、143）4、同位素(isotope)（1）定义：具有相同质子数而中子数不同的原子，在元素周期表中处于同一位置，因而互称同位素。（2）性质：原子核的质子数决定了核外电子数目，也决定了电子在核外的分布情况，进而决定了这种元素的化学性质，因而同种元素的同位素具有相同的化学性质。提问：列举一些元素的同位素？提示：氢有三种同位素：氕（通常所说的氢），氘（也叫重氢），氚（也叫超重氢），符号分别是：。碳有两种同位素，符号分别是。例题：下列说法正确的是（）A射线粒子和电子是两种不同的粒子 B红外线的波长比 X 射线的波长长 C粒子不同于氦原子核 D 射线的贯穿本领比粒子强 点评：本题考查了粒子的性质及电磁波波

8、长的比较等基本知识。19世纪末 20世纪初，人们发现 X，射线，经研究知道，X，射线均为电磁波，只是波长不同。可见光，红外线也是电磁波，波长从短到长的电磁波波谱要牢记。另外，射线是电子流，粒子是氦核。从，三者的穿透本领而言：射线最强，射线最弱，这些知识要牢记。19.2 放射性元素的衰变 三维教学目标 1、知识与技能（1）知道放射现象的实质是原子核的衰变；（2）知道两种衰变的基本性质，并掌握原子核的衰变规律；（3）理解半衰期的概念。2、过程与方法（1）能够熟练运用核衰变的规律写出核的衰变方程式；（2）能够利用半衰期来进行简单计算（课后自学）。3、情感、态度与价值观：通过传说的引入，对学生进行科学

9、精神与唯物史观的教育，不断的设疑培养学生对科学孜孜不倦的追求，从而引领学生进入一个美妙的微观世界。教学重点：原子核的衰变规律及半衰期。教学难点：半衰期描述的对象。教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备。教学过程：第二节 放射性元素的衰变（一）引入新课 同学们有没有听说过点石成金的传说，或者将一种物质变成另一种物质。那有没有真的（科学的）能将一种物质变成另一种物质呢？有（大声，肯定地回答）这就是我们今天要学习的放射性元素的衰变。（二）进行新课 1、原子核的衰变（1）原子核的衰变 原子核放出 或 粒子，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种原

10、子核。我们把这种变化称为原子核的衰变。一种物质变成另一种物质。（2）衰变 铀 238核放出一个 粒子后，核的质量数减少 4，核电荷数减少 2，变成新核-钍234核。那这种放出 粒子的衰变叫做 衰变。这个过程可以用衰变方程式来表示：23892U23490Th+42He（3）衰变方程式遵守的规律 第一、质量数守恒 第二、核电荷数守恒 衰变规律：AZXA-4Z-2Y+42He（4）衰变 钍 234核也具有放射性，它能放出一个 粒子而变成 23491Pa（镤），那它进行的是 衰变，请同学们写出钍 234核的衰变方程式？粒子用 0-1e表示。钍 234核的衰变方程式：23490Th23491Pa+0-1

11、e 衰变前后核电荷数、质量数都守恒，新核的质量数不会改变但核电荷数应加 1 衰变规律：AZXAZ+1Y+0-1e 提问：衰变如果按衰变方程式的规律来写的话应该没有问题，但并不象 衰变那样容易理解，因为核电荷数要增加，学生会问为什么会增加？哪来的电子？原子核内虽然没有电子，但核内的的质子和中子是可以相互转化的。当核内的中子转化为质子时同时要产生一个电子：10n11H0-1e 这个电子从核内释放出来，就形成了 衰变。可以看出新核少了一个中子，却增加了一个质子，并放出一个电子。（5）射线 是由于原子核在发生 衰变和 衰变时原子核受激发而产生的光（能量）辐射，通常是伴随 射线和 射线而产生。射线的本质

12、是能量。理解 射线的本质，不能单独发生。2、半衰期 提问：阅读教材半衰期部分放射性元素的衰变的快慢有什么规律？用什么物理量描述？这种描述的对象是谁？氡的衰变图的投影：m/m0(1/2)n 学生交流阅读体会：（1）氡每隔 3.8天质量就减少一半。（2）用半衰期来表示。（3）大量的氡核。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。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

13、。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。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 说明：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。教师给出课堂巩固练习题 例 1：配平下列衰变方程 23492U23090Th+(42He)23490U23491Pa+(0-1e)例 2：钍 232（23290Th）经过_次 衰变和_次 衰变，最后成为铅 208（20882Pb）分析：因为 衰变改变原子核的质量数而 衰

14、变不能，所以应先从判断 衰变次数入手：衰变次数=6 每经过 1次 衰变，原子核失去 2个基本电荷，那么，钍核经过 6次 衰变后剩余的电荷数与铅核实际的电荷数之差，决定了 衰变次数：衰变次数=4 19.3 探测射线的方法 三维教学目标 1、知识与技能（1）知道放射线的粒子与其他物质作用时产生的一些现象；（2）知道用肉眼不能直接看到的放射线可以用适当的仪器探测到；（3）了解云室、气泡室和计数器的简单构造和基本原理。2、过程与方法（1）能分析探测射线过程中的现象；（2）培养学生运用已知结论正确类比推理的能力。3、情感、态度与价值观 （1）培养学生认真严谨的科学分析问题的品质；（2）从知识是相互关联、

15、相互补充的思想中，培养学生建立事物是相互联系的唯物主义观点；（3）培养学生应用物理知识解决实际问题的能力。教学重点：根据探测器探测到的现象分析、探知各种运动粒子。教学难点（1）探测器的结构与基本原理。（2）如何观察实验现象,并根据实验现象，分析粒子的带电、动量、能量等特性，从而判断是何种射线，区分射线的本质是何种粒子。教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。教学用具：（1）挂图，实验器材模型，课件等；（2）多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。教学过程：第三节 探测射线的方法（一）引入新课 提问：前面我们学习了天然放射现象，知道了三种射线的本质。、射线的本质是什么？各有那些特征

16、？通过学生回忆三种放射线的本质以及三种粒子的基本特征，既用引导新课，也为后分析探测器探测到的现象提供理论依据。放射线是看不见的，我们是如何探知放射线的存在的呢？这节课，我们来学习几种常用的探测射线的方法。（二）进行新课 阅读教材 83页的第一部分，思考并讨论：放射线虽然看不见，但我们根据什么来探知放射线的存在呢？（根据放射线的粒子与其他物质作用时产生的一些现象来探知放射线的存在）这些现象主要有哪些呢？（使气体电离，这些离子可使过饱和汽产生云雾或使过热液体产生气泡；使照相底片感光；使荧光物质产生荧光）学习三种核物理研究中常用的探测射线的方法。1、威耳逊云室 阅读教材“威耳逊云室”部分的内容，并组织学生对课文内容进行讨论。提问：（1）构造是什么？（2）基本原理是什么？（3）怎样才能观察到射线的径迹？威耳逊云室主要部分是一个圆筒状容器，下部是一个可以上下移动的活塞，上盖是透明的，可以通过它来观察和拍摄粒子运动的径迹，室内由光源通过旁边的窗子照明。少量放射性物质（放射源）放在室内侧壁附近（或放在室外，让放射线从侧壁的窗口射入）实验时，先往云室里加少量的酒精，使室内充满酒精的饱和蒸气，然后使活塞