天然放射現(xiàn)象

一、教學(xué)目標

1.在物理知識方面的要求.

（1）理解什么是“天然放射現(xiàn)象”，掌握天然放射線的性質(zhì)；

（2）掌握原子核衰變規(guī)律，理解半衰期概念；

（3）結(jié)合天然放射線的探測問題，提高學(xué)生綜合運用物理知識的能力.

2.在復(fù)習(xí)過程中，適當介紹天然放射性的發(fā)現(xiàn)過程，以及有關(guān)科學(xué)家的事績，對學(xué)生進行科學(xué)道德與唯物史觀的教育.

二、重點、難點分析

1.重點.

（1）衰變規(guī)律；

（2）用電場和磁場探測天然射線的基本方法.

2.難點：用力學(xué)和電學(xué)知識如何分析天然射線的性質(zhì).

三、主要教學(xué)過程

（一）引入新課

回顧法國物理學(xué)家貝可勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象的經(jīng)歷，以及貝可勒爾為了試驗放射線的性質(zhì)，用試管裝入含鈾礦物插在上衣口袋中被射線灼傷、早期核物理學(xué)家多死于白血病（放射病）的故事.

（二）教學(xué)過程設(shè)計

天然放射性.

1.天然放射現(xiàn)象：某種物質(zhì)自發(fā)地放射出看不見的射線的現(xiàn)象.

2.原子核的衰變：某種元素原子核自發(fā)地放出射線粒子后，轉(zhuǎn)變成新的元素原子核的現(xiàn)象.

3.天然放射線的性質(zhì).（見下頁表）

說明電離本領(lǐng)和貫穿本領(lǐng)之間的關(guān)系：α粒子是氦原子核，所以有很強的奪取其它原子的核外電子的能力，但以損失動能為代價換得原子電離，所以電離能力最強的α粒子，貫穿本領(lǐng)最弱；而γ光子不帶電，只有激發(fā)核外電子躍遷時才會將原子電離，所以電離能力最弱而貫穿本領(lǐng)最強.

4.衰變規(guī)律.

（1）遵從規(guī)律：

質(zhì)量數(shù)守恒（說明與“質(zhì)量守恒定律”之區(qū)別）；

電荷數(shù)守恒；

動量守恒；

能量守恒.

說明：γ衰變是原子核受激發(fā)產(chǎn)生的，一般是伴隨α衰變或β衰變進行的，即衰變模式是：α＋γ，β＋γ，沒有α＋β＋γ這種模式！

（3）半衰期：放射性原子核衰變掉一半所用時間.

說明：某種原子核的半衰期與物理環(huán)境和化學(xué)環(huán)境無關(guān)，是核素自身性質(zhì)的反映.

【例1】  平衡下列衰變方程：

分析：因為α衰變改變原子核的質(zhì)量數(shù)而β衰變不能，所以應(yīng)先從判斷α衰變次數(shù)入手：

每經(jīng)過1次α衰變，原子核失去2個基本電荷，那么，釷核經(jīng)過6次α衰變后剩余的電荷數(shù)與鉛核實際的電荷數(shù)之差，決定了β衰變次數(shù)：

答案：6，4.

（1）α粒子與氡核的動能之比；

（2）若α粒子與氡核的運動方向與勻強磁場的磁感線垂直，畫出軌跡示意圖，并計算軌道半徑之比.

解：（1）衰變時動量守恒：

0=mαvα+mrnvrn，

（2）若它們在勻強磁場中，運動方向與磁感線垂直，軌道半徑

但衰變時射出的α粒子與反沖核（rn）都帶正電荷，且動量大小相等，則它們在勻強磁場做圓周運動的軌跡是一對外切圓（圖1），軌道半徑和粒子電量成反比：

【例4】  一束天然放射線沿垂直電場線的方向從中間進入到兩塊平行帶電金屬板m、n之間的勻強電場中，試問：

（1）射線ⅰ、ⅱ、ⅲ各是哪種射線？

（2）m、n各帶何種電荷？

提示：參考天然放射線的性質(zhì).

解：γ射線不帶電，所以是ⅱ（直線）.

設(shè)帶電粒子打到金屬板上的位置為x，偏轉(zhuǎn)的距離都是d/2，根據(jù)公式

qα=2e，qβ=e，代入上式，得比值

所以ⅰ為α射線，ⅲ為β射線，m帶負電.