人教版（2019）高中物理选修性必修第三册第5章第2节放射性元素的衰变教学设计

人教版高中物理选择性必修3第5章第2节放射性元素的衰变教学

设计

课题放射性元素的衰变单元5学科物理年级高二

本节教学内容的基本转点础识从内容上来非常推象，从掌握知识的角度理野，记忆的成

分较多。涉及较多的物理概念和物理思想，可以多方面培养学生思辨能力，提高学生科学

素养。

本节内容在章中的地位。本节课是这一章的重点内容，是第1节的内容延续和拓展。是

高考中是热点问题之一。

教材

分析本节课主要分为两大部分:一是引导理解衰变规律和衰变实质。通过阅读教材、问题引

领、讨论交流、教师点拨、巩固训练等手段完成。另外，通过讨论辨析了电荷数守恒和质子

数守恒、质量数守恒和质量守恒。

二是学习半衰期及其物理意义。通过读图、总结衰变随时间的变化规律，用类比法突破

难点。

物理观念：知道衰变、半衰期及原子核衰变的规律，了解核反应及放射性同位素应用的

基本观念和相关实验证据。

科学思维：理解原子核的衰变规律及半衰期的计算方法，掌握核反应方程的写法与放射

核心性同位素的应用，培养分析、推理能力。

素养科学探究：通过学习科学家对放射性元素衰变的探究，学会观察和思考，提升科学探究

的能力。

科学态度与责任：学会坚持实事求是的科学态度，体验科学家探索科学规律的艰辛和科

学研究的价值，激发学习兴趣。

重点理解原子核的衰变规律及半衰期的计算方法，掌握核反应方程的写法与放射性同位素的

应用，培养分析、推理能力。

难点理解原子核的衰变规律及半衰期的计算方法，掌握核反应方程的写法与放射性同位素的

应用，培养分析、推理能力。

教学过程

教学环节教师活动学生活动设计意图

导入新课听说过“点石成金”的传说吗？

思考“点

石成金”的原激发学生学

理。习兴趣，引入新

课。

类似于“点石成金”的事一直就在自然界中进

行着,这就是伴随着天然放射现象发生的原子核“衰

变”过程。

讲授新课一、衰变

1.定义：原子核放出α粒子或β粒子转变为新

核的变化叫做原子核的衰变。

了解衰变

2.种类：

的定义和种

(1)α衰变：放出α粒子的衰变，如

类。

2382344

92U90Th2He

(2)β衰变：放出β粒子的衰变，如

2342340

90Th91Pa1e

以思考讨论

思考讨论1：在a衰变中，新核的质量数与原通过思考

的形式，提高学

来的核的质量数有什么关系?相对于原来的核在元讨论，探究衰

生学习的参与

素周期表中的位置，新核在元素周期表中的位置应变的规律。

度。

当向前移还是向后移?要移动几位?

你能概括出a衰变的质量数、核电荷数变化的

一般规律吗?

思考讨论2：在β衰变中,质量数、核电荷数有

什么变化规律?原子核里没有电子，β衰变中的电

子来自哪里?

3．规律：

原子核发生衰变时，衰变前后的电荷数和质量

数都守恒。

衰变方程：总结衰变

AA44规律。

α衰变：zXz2Y2He

AA0

β衰变：zXz1Y1e

说明：总结规律，

1.中间用单箭头，不用等号；发现本质，培养

2.是质量数守恒，不是质量守恒;学生认真思考问

3.方程及生成物要以实验为基础，不能杜撰。题，透过现象看

α衰变的实质：核内两个质子和两个中子紧密本质的思维习

结合，作为一个整体，从核内抛射出来。惯。

β衰变的实质：核内的中子转变成了质子和电

子

4．γ辐射

原子核的能量也是量子化的，其变化是不连续

的，也只能取一系列不连续的数值，因此也存在着

能级，且能级越低越稳定。

理解γ辐

射现象的原

放射性的原子核在发生α衰变、β衰变时，蕴

因。

藏在核内的能量往往会释放出来，使产生的新核处

于高能级，这时它要向低能级跃迁，能量以γ光子

的形式辐射出来。

因此，γ射线经常是伴随α射线和β射线产

生的，当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有

通过练习让

的发生α衰变，有的发生β衰变，同时就会伴随着完成课堂

学生掌握衰变规

γ辐射（注意：没有γ衰变）。练习。

律。

这时，放射性物质发出的射线中就会同时具有

α、β和γ三种射线。

注意：一种元素只能发生一种衰变，但在一块

放射性物质中可以同时放出α、β和γ三种射线。

课堂练习1、(2020四川成都模拟)1919年,卢瑟

福用α粒子轰击氮原子核发现了质子。发现质子的

核反应方程为141则的原子序

:7N1HX,X

数和质量数分别为()

A.8和17

B.7和17

C.6和14

D.10和15

解析：根据核反应电荷数守恒2+7=1+x,核反应

质量数守恒:4+14=1+y,得x=8,y=17,故核反应方程为

14117

7N1H8O

理解半衰

故A正确,B、C、D错误。

期的定义和意

答案：A

义。通过学习科

二、半衰期

(T)学家对放射性元

定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变

1.素衰变的探究，

所需的时间。

学会观察和思

意义：表示放射性元素衰变快慢的物理量。

2.考，提升科学探

究的能力。

t

衰变定律和半衰期NtN0e

这叫衰变定律。式中N0是t=0时的原子核数

目，N（t）是经时间t后还没有衰变的原子核的数

掌握半衰

目，λ叫衰变常数，对于不同的核素衰变常数λ不

期的规律公

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

变成钋218的半衰期3.8天，镭226变成氡222的

的规律公式，提

半衰期1620年，铀238变成钍234的半衰期4.5

高学生的解题技

×109年！

巧。

3.公式：经过n个半衰期(T)，其剩余的质量

t

n

11T

为：mmm

2020

质量与原子个数相对应，故经过n个半衰期后

t

n

11T

NN0N0

剩余的粒子数为：22完成课堂

注意：练习。

(1)半衰期的长短是由原子核内部本身的因素

决定的，与原子所处的物理、化学状态无关。

(2)半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核

才适用，对少数原子核是不适用的。

(3)衰变曲线是按指数规律变化的。不是按线性

衰减的。

课堂练习2、碳14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碳14

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年

C.5730年

D.2865年

n

1

mM

知道核反

解析：由2,由题目所给条件得

n应的概念。

M1

M,n2

42，所以该古树死亡时间应该为

2个碳14的半衰期,即t=2T=5730年×2=11460年,学习阿尔法

粒子轰击氮原子

故答案为B。

生产质子和氧17

答案：B

的过程，体会科

三、核反应

学家的探索精

衰变是原子核的自发变化，科学家更希望卫控神。

制原子核的变化。

1、卢瑟福用α粒子轰击氮核，生成质子和氧

17。

掌握三个

重要原子核的

人工转变方

程。

144171

7N+2He8O+1H

定义：原子核在其它粒子的轰击下产生新原子

核的过程，叫做核反应。

让学生掌握

核反应过程中质量数和电荷数都守恒

放射性同位素的

2、三个重要原子核的人工转变方程

概念。

(1)1919年卢瑟福发现质子的核反应方程:

了解人造

放射性元素的

(2)1932年查德威克发现中子的核反应方程:

特点。

(3)1934年约里奥-居里夫妇发现放射性同位素

和正电子的核反应方程:

小组讨

原子核的人工转变必须要有一定的装置和条

论，完成课堂通过课堂探

件,不会自发产生。

探究。究，了解放射性

四、放射性同位素及其应用

同位素的应用，

有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素

复习回顾α、β、

年，约里奥—居里夫妇发现α粒子轰击

1934γ三种射线的特

的铝片中含有放射性磷：

点。

427301

2He+13Al15P+0n

30300

15P14Si+1e

与天然的放射性物质相比，人造放射性同位素

有以下特点：

1、放射强度容易控制

2、可以制成各种需要的形状

3、半衰期更短,放射性废料容易处理

课堂探究：如图是工厂利用放射性同位素放出

的射线，来自动控制生产的金属板厚度的装置示意学习辐射

图。对人类环境造

成的危害。

学会坚持实

事求是的科学态

度，体验科学家

1、请你简述自动控制的原理。探索科学规律的

2、如果工厂要生产1mm厚的铝板，那么在α、艰辛和科学研究

β和γ三种射线中，你认为选择哪一种用来检控铝的价值，激发学

板的厚度最合适？为什么？习兴趣。

3、如果工厂要生产3mm厚的钢板，那么在α、学会用辩证

β和γ三种射线中，选择哪一种射线最合适？的眼光来看待事

物的发展。

五、辐射与安全

人类一直生活在放射性的环境电。例如，地球

上的每个角落都有来自宇宙的射线，我们想围的岩

石，其中也有放射性物质。我们的食物和日常用品

中，有的也具有放射性，例如，食盐和有些水晶眼

镜片中含有钾相.香烟中含有钋210,这些也是放射

性同位素，不过它们辐射的强度都在安全剂量之

内。

γ射线破坏DNA染色体，导致细胞死亡或癌

变，最终损坏器官的各种机能，比较常见的是诱发

甲状腺癌、白血病等疾病。对于动物和植物，核辐

射也是以同样的方式使其变异、死亡。

生活中的放射性防护

1.不要直接接触放射性物质（如在实验中）；

2.室内要经常通风换气，一可增氧，二可排除

氡气和放射性灰尘以及其他有害物质；

3.房屋不要建在高放射性本底的岩石、土壤上；

4.挑选装修用的石材和陶瓷砖要特别留意起放

射性指标，看其是否超标；

5.与岩石有关的摆件不要置于卧室内；

6.常带的首饰制品，最好进行内含放射性物质

测定。

拓展提高1、(多选)下列哪些应用是把放射性同位素作为

示踪原子的()完成拓展通过完成练

A.利用钴60治疗肿瘤等疾病提高。习，巩固基础知

B.γ射线探伤识。

C.利用含有放射性碘131的油,检测地下输油管

的漏油情况

D.把含有放射性同位素的肥料施给农作物用

以检测农作物吸收养分