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1、第二节 天然放射现象 衰变教学目标（1）知道天然放射现象及其规律，知道天然放射现象的原因是核的衰变（2）知道三种射线的本质，以及如何运用磁场和电场来区分它们（3）知道 衰变和 衰变（4）会书写核反应方程（5）知道半衰期的概念，会简单半衰期问题的计算教学建议教材分析分析一：天然放射现象的发现过程要有所了解，知道放射过程产生的三种射线的性质： 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，电离作用很弱分析二：教材的第二部分说明了核反应方程的书写方法，要注意质量数和
2、电荷数都守恒分析三：半衰期是放射性元素的一个特性，它是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，它是一个宏观统计量，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对半衰期有关计算只要求简单了解教法建议建议一：对天然放射现象可以先由学生看书，然后回答问题的方式教学建议二：对于核反应方程式要告诉学生正确的书写方法，并多让学生练习，但要注意从可靠的资料上选择实际发生的核反应，不要随意编造核反应方程让学生练习建议三：关于半衰期的计算现在要求不高，但也要学生掌握有关的简单计算教学设计示例教学重点：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
3、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 + He Ca + 例题2： U衰变成 Pb的过程中A、经过8次 衰变，6次
4、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：1/32 g 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、完成课后作业扩展资料居里夫妇比埃尔居里(Pierre Curie，18591906)1859年5月15日生于巴黎一个医生家庭里在他的儿童和少年时期，好个人沉思，不
5、易改变思路，沉默寡言，反应缓慢，不适应普通学校的灌注式知识训练，不能跟班学习人们都说他心灵迟钝，所以从小没有进过小学和中学父亲常带他到乡间采集动、植、矿物标本，培养了他对自然的浓厚兴趣，学到了如何观察事物和如何解释它们的初步方法居里14岁时，父母为他请了一位数理教师，他的数理进步极快，16岁便考得理学士学位，进入巴黎大学后两年，又取得物理学硕士学位1880年，他21岁时，和他哥哥雅克居里一起研究晶体的特性，发现了晶体的压电效应1891年，他研究物质的磁性与温度的关系，建立了居里定律：顺磁质的磁化系数与绝对温度成反比他在进行科学研究中，还自己创造和改进了许多新仪器，例如压电水晶秤、居里天平、居里
6、静电计等1895年7月25日比埃尔居里与玛丽居里结婚玛丽居里(Marie Curie，18671934)1867年11月7日生于沙皇俄国统治下的华沙，父亲是中学教员16岁她以金质奖章毕业于华沙中学，因家庭无力供她继续读书，而不得不去担任家庭教师达六年之久后来靠自己的一点积蓄和姐姐的帮助，于1891年去巴黎求学在巴黎大学，她在极为艰苦的条件下勤奋地学习，经过四年，获得了物理和数学两个硕士学位居里夫妇结婚后次年，即1896年，贝克勒尔发现了铀盐的放射性现象，引起这对青年夫妇的极大兴趣，居里夫人决心研究这一不寻常现象的实质她先检验了当时已知的所有化学元素，发现了钍和钍的化合物也具有放射性她进一步检验
7、了各种复杂的矿物的放射性，意外地发现沥青铀矿的放射性比纯粹的氧化铀强四倍多她断定，铀矿石除了铀之外，显然还含有一种放射性更强的元素居里以他作为物理学家的经验，立即意识到这一研究成果的重要性，放下自己正在从事的晶体研究，和居里夫人一起投入到寻找新元素的工作中不久之后，他们就确定，在铀矿石里不是含有一种，而是含有两种末被发现的元素1898年7月，他们先把其中一种元素命名为钋，以纪念居里夫人的祖国波兰没过多久，1898年12月，他们又把另一种元素命名为镭为了得到纯净的钋和镭，他们进行了艰苦的劳动在一个破棚子里，日以继夜地工作了四年自己用铁棍搅拌锅里沸腾的沥青铀矿渣，眼睛和喉咙忍受着锅里冒出的烟气的刺
8、激，经过一次又一次的提炼，才从几吨沥青铀矿渣中得到十分之一克的镭由于发现放射性，尼里夫妇和贝克勒尔共同获得了1903年诺贝尔物理学奖1906年，比埃尔居里因车祸不幸逝世，年仅47岁比埃尔居里去世后，居里夫人忍受着巨大的悲痛，接任了她丈夫在巴黎大学的物理学教授职位，成为该校第一位女教授她继续放射性的研究工作1910年，她和法国化学家德别爱尔诺一起分析出纯擂元素，确定了镭的原子量和在元素周期表中的位置她还测出了氧和其他一些放射性元素的半衰期，整理出放射性元素衰变的系统关系由于这些重大成就，又荣获1911年诺贝尔化学奖居里夫妇亲自体验了镭的生理效应，他们曾不止一次地被镭射线烫伤他们与医生一起研究将镭
9、用于治疗癌症，开创了放射性疗法第一次世界大战期间，她为了自己的祖国波兰和第二祖国法国，参加了战地卫生服务工作，组织X光汽车和X光照相室为伤兵服务，还用镭来治疗伤兵，起了很大的作用大战结束后，居里夫人回到巴黎她创建的镭学研究所，继续自己的研究工作并培养青年学者晚年完成了钋和锕的提炼居里夫人在无任何防护设施的情况下从事了35年的镭元素研究，加上大战期间四年建立X射线室的工作，射线严重地损害了她的健康，引起她严重贫血1934年5月她不得不离开自己心爱的实验室，并于1934年7月4日与世长辞居里夫妇一生淡泊、谦虚，不喜欢世俗的恭维与赞扬，不关心个人的名利和地位在发现镭和提炼成功以后，他们不申请专利，也
10、不保留任何权利他们认为，镭是一种元素，应该属于全人类他们向全世界公开他们的提擂方法对他们花费十几年制备出来的、约值十万美元的一克多镭，全部交给了镭学研究所，不取分文对美国妇女界赠献给她的一克镭，也不据为私有，一半给了法国镭学研究所，一半给了华沙的镭学研究所在将镭用于治疗癌症时，他们本可以一夜之间成为百万富翁，但是他们商定，不要他们的发明带来的一切物质利益他们辛勤劳动的目的，是为人类从新发现中红外线是由外层电子跃迁产生的吗？在现行高中物理教材中对红外线的产生是这样描述的：“红外线、可见光和紫外线是由原子的外层电子跃迁产生的”，但学生往往会产生这样的疑问：当物质结构非常复杂时，红外线也一定由外层电
11、子跃迁产生吗？笔者通过查阅资料后认为：外层电子跃迁只是红外线产生的机理之一1 孤立原子中电子在能级间跃迁可以产生红外谱线处于激发态的原子，在不受任何外界影响的情况下，能自发地由高能态跃迁到低能态，同时发射出能量为 的光子电子高能级间的能量差较小，所以当电子在高能级间跃迁时，发射光子的能量较小，由公式 可知，这种跃迁可以辐射出红外线低能级之间的跃迁，能级之间的能量差较大，一般辐射紫外线或可见光对于结构复杂的原子，电子的运动也要更加复杂，但其基本特征是类似的，即有很多电子运动的稳定状态，这些状态在能量上是不连续的，存在相应的能级实验表明：每个能级最多只能有两个电子，因而在正常情况下，原子如果受到外
12、来的刺激，最上面能级中的电子可能跃迁，而下部能级中的电子，一般不受影响总之，电子在原子场内的能级间跃迁，能产生从紫外线到红外线的不连续的光谱2 原子构成分子后也可以产生红外光谱当原子形成稳定的分子时，分子的运动，除组成分子的各原子中的电子的运动外，整个分子在气体或液体有平移运动，分子内部的原子还有相对振动，另外还有整个分子的转动由此可知，原子组成分子后的结构的复杂化，使分子运动的自由度大为增加，红外线的产生机理比单原子的产生机理更加复杂如上所述，在原子内部，组成分子的每个原子的外层电子也以电子云的形式环绕分子运动，它们具有不同的能量状态，并分别对应一定的电子运动能量 另外组成分子的原子在平衡位
13、置附近相对振动，使分子具有量子化的振动能级 最后，分子作为一个整体还会绕某一轴转动并且具有量子化的转动能量 若不考虑以上三种运动相互影响，则分子内部运动的总能量为当分子从 跃迁 时，将发射电磁波，其频率为理论和实践都表明，存在 的关系，如图1所示这表明在每个电子能级之上还可有较小间隔的振动能级，而在每个振动能组之上还可有更小间隔的转动能级分子中电子能级的能量差一般为120eV，因此光谱通常为可见光和紫外光谱区振动能级的能量差一般为0.051eV，其光谱通常位于近红外区转动能级的能量差一般小于005eV，其光谱通常位于远红外区实际上分子内部原子的相对振动、分子转动、晶体中原子振动及原子中电子的运
14、动往往是交织在一起的，并且相互影响，当温度升高时，物体内的这些运动就会被激发到更高的能级，当它们再向低能级跃迁时，就会产生热辐射，并且会出现连续的红外光谱总之，原子的外层电子跃迁可以产生红外线，但红外线并不一定是由电子跃迁产生的，分子的振动、转动、晶体的晶格振动等都可产生红外线获得幸福探究活动 题目：探寻天然放射现象的发现过程组织：分组活动方案：上网查寻、去图书馆查阅或请教他人评价：看学生搜集材料的条理性和完整性习题精选1、下面的事实揭示出原子核具有复杂结构的是（ ）A、 粒子散射实验 B、氢光谱实验C、X光的发现 D、天然放射现象2、完成下面的核反应方程式 Ra Rn + Pb Bi + 3、天然放射性元素 Ra衰变成不具有放射性的元素 Pb时，要经过 次 衰变， 次 衰变4、10g某放射性元素经过20天后还剩下0.625g，则该元素的半衰期是 天，如果再经过30天，还剩 g该元素（结果保留三位有效数字）答案：1、 D 2、 He 3、5 4 4、5 0.00977典型例题有关衰变和核反应方程式例题1： 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
