天然反射现象 衰变.docx

《天然反射现象 衰变.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《天然反射现象 衰变.docx（16页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、天然反射现象 衰变高考物理第一轮复习自然放射现象衰变学案 其次课时自然放射现象衰变 【教学要求】1了解自然放射现象，知道三种射线的本质和特性，驾驭核衰变的特点和规律；2知道原子核人工转变的原理，了解质子、中子和放射性同位素的发觉过程。【学问再现】一、自然放射现象1自然放射现象：某些元素能自发地放出射线的现象叫做自然放射现象。这些元素称为放射性元素。2种类和性质射线高速的粒子流，粒子是氦原子核，速度约为光速1/10，贯穿实力最弱，电离实力最强。射线高速的电子流，粒子是速度接近光速的负电子，贯穿实力稍强，电离实力稍弱。射线能量很高的电磁波，粒子是波长极短的光子,贯穿实力最强,电离实力最弱。二、原子

2、核的衰变1衰变：原子核自发地放出某种粒子而转变为新核的改变2衰变规律：衰变XY+He；衰变XY+e3衰变的实质：某元素的原子核同时发出由两个质子和两个中子组成的粒子（即氦核）2H+2nHe衰变的实质：某元素的原子核内的一个中子变成质子放射出一个电子。即nH+e+（为反中微子）4射线：总是伴随衰变或衰变产生的，不能单独放出射线射线不变更原子核的电荷数和质量数实质是元素在发生衰变或衰变时产生的某些新核由于具有过多的能量（核处于激发态），向低能级跃迁而辐射出光子三、半衰期1放射性元素的原子核有半数发生衰变须要的时间。它是大量原子核衰变的统计结果，不是一个原子发生衰变所需经验的时间。2确定因素：由原子

3、核内部的因素确定，与原子所处的物理状态（如压强、温度等）或化学状态（如单质或化合物）无关四、原子核的人工转变1质子的发觉：N+HeO+H2中子的发觉：Be+HeC+n3放射性同位素和正电子的发觉：Al+HeP+nPSi+e4放射性同位素的应用（1）利用它的射线；（2）做示踪原子。 学问点一三种射线的特性人们通过对自然放射现象的探讨，发觉了原子序数大于83的全部自然存在的元素，都有放射性。原子序数小于83的自然存在的元素，有的也有放射性。放射出来的射线共有三种：射线、射线和射线。三种射线的本质和特性对比如下：【应用1】如图，放射源放在铅块上的细孔中，铅块上方有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面对外。已

4、知放射源放出的射线有、三种。下列推断正确的是（）A甲是射线，乙是射线，丙是射线B甲是射线，乙是射线，丙是射线C甲是射线，乙是射线，丙是射线D.甲是射线，乙是射线，丙是射线导示:自然放射现象发出的射线有三种：射线、射线和射线。他们分别带正电、负电、不带电。再结合左手定则，可知：甲是射线，乙是射线，丙是射线。故答案应选B。学问点二半衰期的理解放射性元素经n个半衰期未发生衰变的原子核数N和原有原子核数N0间关系为：NN0（1/2）n，对应的质量关系为：m=m0（1/2）n【应用2】14C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14C的含量为原来的1/4，则该古树死亡时间距今

5、大约（）A22920年B11460C5730年D2865年导示:生物体内的14C在正常生活状况下应与大气中14C含量保持一样。但当生物死亡后，新陈代谢停止，体内14C不再更新，加之14C由于不断地衰变其含量渐渐削减，据半衰期含义可推知：该生物化石已经验了2个半衰期，从而可知该生物死后至今经验了大约57302=11460年。故答案应选B。对半衰期两种典型错误的相识：1、N0个某种放射性元素的核，经过一个半衰期T，衰变一半，再经过一个半衰期T，全部衰变了；2、8个某种放射性元素核，经过一个半衰期T，衰变了4个，再经过一个半衰期T，又衰变了2个事实上，半衰期是对大量放射性原子核的一个统计规律，而对于

6、少量的核，并不适用。类型一衰变次数的计算【例1】（2022年上海卷）衰变为要经过m次a衰变和n次b衰变，则m，n分别为（）A2，4B4，2C4，6D16，6导示:假设变为的过程中，发生了m次衰变和n次衰变则其核反应方程为依据电荷数守恒和质量数守恒列出方程92=82+2m-n238=222+4m以上两式联立解得：m=4，n=2故应选B求解衰变次数的方法除了上述解法之外，还可以利用两种衰变的特点来求解每发生一次衰变原子核的质量数不变而每发生一次衰变质量数削减4因由变成质量数削减16，所以可以确定衰变次数，然后再利用电荷数守恒确定衰变的次数。类型二磁场中的衰变问题粒子的衰变问题常常与磁场结合出现。【

7、例2】（07届南京市第一次调研测试）在匀强磁场中有一个静止的氡原子核（），由于衰变它放出一个粒子，此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个相互外切的圆，大圆与小圆的直径之比为421，如图所示。那么氡核的衰变方程应是下列方程的哪一个（）ABCD导示:依据左手定则，假如是衰变，粒子与新核均带正电，而运动方向相反，则轨迹圆应外切。假如是粒子，则应当内切。放射性元素的衰变过程中动量守恒依据动量守恒定律可得mv1+mv2=0所以产生的新核与衰变粒子(粒子或粒子)的动量大小相等方向相反；带电粒子在磁场中运动时由洛伦兹力供应向心力，依据牛顿其次定律有可见放射性元素衰变时，产生的新核和放出的粒子在同一磁场中做圆周运动

8、的半径与电荷量成反比。故选B。衰变原子核是在匀强磁场中衰变且衰变方向与磁场垂直，其运动轨迹圆的特点：衰变：外切，转向相同衰变：内切，转向相反留意：当衰变原子核静止时，由知，半径之比等于电量的反比。1（2022年上海卷）一置于铅盒中的放射源放射的a、b和g射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔后，铝箔后的空间有一匀强电场。进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图所示，则图中的射线a为_射线，射线b为_射线。 2铀裂变的产物之一氪90（Kr）是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90（Zr），这些衰变是（）A1次衰变，6次衰变B4次衰变C2次衰变D2次衰

9、变，2次衰变 3下列说法正确的是（）A射线与射线都是电磁波B射线为原子的核外电子电离后形成的电子流C用加温、加压或变更其化学状态的方法都不能变更原子核衰变的半衰期D原子核经过衰变生成新核，则新核的质量总等于原核的质量 4（2022年广东卷）放射性物质和的核衰变方程为：方程中的X1代表的是_，X2代表的是_。如图所示，铅盒内装有能释放、和射线的放射性物质，在靠近铅盒的顶部加上电场E或磁场B，在图（a）、（b）中分别画出射线运动轨迹的示意图。（在所画的轨迹上须标明是、和中的哪种射线） 答案：1g、b；2B；3C；4（1）X1代表的是（或），X2代表的是（或）、（2）如图所示 自然放射现象 自然放射

10、现象 一、教学目标 1.在物理学问方面的要求. （1）理解什么是“自然放射现象”，驾驭自然放射线的性质； （2）驾驭原子核衰变规律，理解半衰期概念； （3）结合自然放射线的探测问题，提高学生综合运用物理学问的实力. 2.在复习过程中，适当介绍自然放射性的发觉过程，以及有关科学家的事绩，对学生进行科学道德与唯物史观的教化. 二、重点、难点分析 1.重点. （1）衰变规律； （2）用电场和磁场探测自然射线的基本方法. 2.难点：用力学和电学学问如何分析自然射线的性质. 三、主要教学过程 （一）引入新课 回顾法国物理学家贝可勒尔发觉自然放射现象的经验，以及贝可勒尔为了试验放射线的性质，用试管装入含铀

11、矿物插在上衣口袋中被射线灼伤、早期核物理学家多死于白血病（放射病）的故事. （二）教学过程设计 自然放射性. 1.自然放射现象：某种物质自发地放射出看不见的射线的现象. 2.原子核的衰变：某种元素原子核自发地放出射线粒子后，转变成新的元素原子核的现象. 3.自然放射线的性质.（见下页表） 说明电离本事和贯穿本事之间的关系：粒子是氦原子核，所以有很强的夺取其它原子的核外电子的实力，但以损失动能为代价换得原子电离，所以电离实力最强的粒子，贯穿本事最弱；而光子不带电，只有激发核外电子跃迁时才会将原子电离，所以电离实力最弱而贯穿本事最强. 4.衰变规律. （1）遵从规律： 质量数守恒（说明与“质量守恒

12、定律”之区分）； 电荷数守恒； 动量守恒； 能量守恒. 说明：衰变是原子核受激发产生的，一般是伴随衰变或衰变进行的，即衰变模式是：，没有这种模式！ （3）半衰期：放射性原子核衰变掉一半所用时间. 说明：某种原子核的半衰期与物理环境和化学环境无关，是核素自身性质的反映. 平衡下列衰变方程： 分析：因为衰变变更原子核的质量数而衰变不能，所以应先从推断衰变次数入手： 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，确定了衰变次数： 答案：6，4. （1）粒子与氡核的动能之比； （2）若粒子与氡核的运动方向与匀强磁场的磁感线垂直，画出轨迹示意图，并计

13、算轨道半径之比. 解：（1）衰变时动量守恒： 0=mv+MRnvRn， （2）若它们在匀强磁场中，运动方向与磁感线垂直，轨道半径 但衰变时射出的粒子与反冲核（Rn）都带正电荷，且动量大小相等，则它们在匀强磁场做圆周运动的轨迹是一对外切圆（图1），轨道半径和粒子电量成反比： 一束自然放射线沿垂直电场线的方向从中间进入到两块平行带电金属板M、N之间的匀强电场中，试问： （1）射线、各是哪种射线？ （2）M、N各带何种电荷？ 提示：参考自然放射线的性质. 解：射线不带电，所以是（直线）. 设带电粒子打到金属板上的位置为x，偏转的距离都是d2，依据公式 q=2e，q=e，代入上式，得比值 所以为射线，

14、为射线，M带负电. 全反射 全反射 一、教学目标1在物理学问方面的要求（1）理解光的全反射现象；（2）驾驭临界角的概念和发生全反射的条件；（3）了解全反射现象的应用2通过视察演示试验，理解光的全反射现象，概括动身生全反射的条件，培育学生的视察、概括实力；通过视察演示试验引起学生思维海洋中的波澜，培育学生透过现象分析本质的方法、实力3渗透学生爱科学的教化，培育学生学科学、爱科学、用科学的习惯，生活中的物理现象许多，能否用科学的理论来说明它，更科学的应用生活中常见的仪器、物品 二、重点、难点分析1重点是驾驭临界角的概念和发生全反射的条件，折射角等于90时的入射角叫做临界角，当光线从光密介质射到它与

15、光疏介质的界面上时，假如入射角等于或大于临界角就发生全反射现象2全反射的应用，对全反射现象的说明光导纤维、自行车的尾灯是利用了全反射现象制成的；空中楼阁、沙漠里的蜃景也是由于全反射的缘由而呈现的自然现象 三、教具1全反射现象演示仪，接线板，烟雾发生器，火柴，产生烟雾的烟雾源，半圆柱透亮玻璃（半圆柱透镜），弯曲的细玻璃棒（或光导纤维）2烧杯，水，蜡烛，火柴，试管夹、镀铬的光亮铁球（可夹在试管夹上）3自行车尾灯（破裂且内部较完整）4直尺 四、主要教学过程（一）引入新课演示将光亮铁球出示给学生看，在阳光下很刺眼，将光亮铁球夹在试管夹上，放在点燃蜡烛上熏黑，将试管夹和铁球置于烛焰的内焰进行熏制，肯定要

16、全部熏黑，再让学生视察然后将熏黑的铁球浸没在盛有清水的烧杯中，现象发生了，放在水中的铁球变得比在阳光下更亮新奇的学生误认为是水泡掉了铁球上黑色物，当老师把试管夹从水中取出时，发觉熏黑的铁球依旧如故，再将其再放入水中时，出现的现象和前述一样，学生大惑不解，让学生带着这个疑问起先学习新的学问全反射现象（二）新课教学1全反射现象光传播到两种介质的界面上时，通常要同时发生反射和折射现象，若满意了某种条件，光线不再发生折射现象，而全部返回到原介质中传播的现象叫全反射现象那么满意什么条件就可以产生全反射现象呢？2发生全反射现象的条件（1）光密介质和光疏介质对于两种介质来说，光在其中传播速度较小的介质，即肯

17、定折射率较大的介质，叫光密介质，而光在其中传播速度较大的介质，即肯定折射率较小的介质叫光疏介质，光疏介质和光密介质是相对的例如：水、空气和玻璃三种物质相比较，水对空气来说是光密介质，而水对玻璃来说是光疏介质，依据折射定律可知，光线由光疏介质射入光密介质时（例如由空气射入水），折射角小于入射角；光线由光密介质射入光疏介质（例如由水射入空气），折射角大于入射角既然光线由光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角，由此可以预料，当入射角增大到肯定程度时，折射角就会增大到90 ，假如入射角再增大，会出现什么状况呢？演示将半圆柱透镜的半圆一侧靠近激光光源一侧，使直平面垂直光源与半圆柱透镜中心的连线，点燃烟

18、雾发生器中的烟雾源置于激光演示仪中，将接线板接通电源，打开激光器的开关一束激光垂直于半圆柱透镜的直平面入射，让学生视察我们探讨光从半圆柱透镜射出的光线的偏折状况，此时入射角0，折射角亦为零度，即沿直线透出，当入射角增大一些时，此时，会有微弱的反射光线和较强的折射光线，同时可视察出反射角等于入射角，折射角大于入射角，随着入射角的渐渐增大，反射光线就越来越强，而折射光线越来越弱，当入射角增大到某一角度，使折射角达到90时，折射光线完全消逝，只剩下反射光线这种现象叫做全反射（2）临界角C折射角等于90时的入射角叫做临界角，用符号C表示光从折射率为n的某种介质射到空气（或真空）时的临界角C就是折射角等

19、于90时的入射角，依据折射定律可得： 因而：（3）发生全反射的条件光从光密介质进入光疏介质；入射角等于或大于临界角3对全反射现象的说明（1）引入新课的演示试验被蜡烛熏黑的光亮铁球外表面附着一层未燃烧完全的碳蜡混和物，对水来说是不浸润的，当该球从空气进入水中时，在其外表面上会形成一层很薄的空气膜，当有光线透过水照耀到水和空气界面上时，会发生全反射现象，而正对小球看过去会出现一些较暗的区域，这是入射角小于临界角的区域，明白了这个道理再来看这个试验，学生会有另一番感受（2）让学生视察自行车尾灯用灯光来照耀尾灯时，尾灯很亮，也是利用全反射现象制成的仪器在讲完全反射棱镜再来体会它的原理就更清晰了可先让学

20、生视察自行车尾灯内部的结构，回想在夜间看到的现象引导学生留意生活中的物理现象，用科学学问来说明它，从而更好的利用它们为人类服务（3）用激光演示仪的激光光源演示光导纤维传播光的现象，或用弯曲的细玻璃棒进行演示，协作作图来说明现象：从细玻璃棒一端射进棒内的光线，在棒的内壁多次发生全反射，沿着锯齿形路途由棒的另一端传了出来，玻璃棒就像一个能传光的管子一样实际用的光导纤维是特别细的特制玻璃丝，直径只有几m到100m左右，而且是由内心和外套两层组成的，光线在内心外套的界面上发生全反射，假如把光导纤维聚集成束，使其两端纤维排列的相对位置相同，这样的纤维就可以传递图像（4）让学生阅读大气中的光现象蒙气差，空

21、中楼阁，沙漠里的蜃景例题1：已知如图1所示，介质为空气，介质的折射率为，下列说法中正确的是（）A光线a、b都不能发生全反射B光线a、b都能发生全反射C光线a发生全反射，光线b不发生全反射D光线a不发生全反射，光线b发生全反射 解析：依据发生全反射的条件，光从光密介质射到光疏介质中时，介质对空气来说是光密介质，所以光线a可能发生全反射，介质的临界角为： ， 留意图中光线a给的是与界面的夹角30，而此时的入射角为6045，故光线a能发生全反射，故正确选择答案为（C）例2：如图2所示，一束光线从空气射入某介质，入射光线与反射光线夹角为90，折射光线与入射光线延长线间夹角为15，求：（1）该介质的折射

22、率；（2）光在该介质中传播的速度；（3）当光从介质射入空气时的临界角解：依据题意入射光线与反射光线的夹角为90，又依据光的反射定律，反射角等于入射角，即：所以（1） （2）（3）（三）课堂小结1全反射现象是特别重要的光学现象之一，产生全反射现象的条件是：光从光密介质射到它与光疏介质的界面上入射角等于或大于临界角这两个条件都是必要条件，两个条件都满意就组成了发生全反射的充要条件2全反射的应用在实际生活中是特别多的在用全反射的学问说明时，特殊要留意是否满意两个条件回答这类问题要留意逻辑推理，一般是依据条件要叙述清晰，依据要给充分，结论要简明3为了给后面全反射棱镜的学习打基础临界角是几何光学中一个特

23、别重要的概念，但在中学阶段不深化探讨临界的状况 波的反射折射 学校：临清试验中学学科：物理选修3-4第十二章第4节波的反射和折射学案课前预习学案一、预习目标通过预习对比光的反射和折射，用类比分析的方法相识波的反射和折射二、预习内容1.回忆初中学过的光的反射和折射，用图形表示一下。2.几个概念：波线和波面。 3.惠更斯原理的内容是什么？4.波的反射和折射遵循什么样的规律？ 三、提出怀疑 同学们，通过你的自主学习，你还有哪些怀疑，请把它填在下面的表格中 怀疑点怀疑内容 课内探究学案一、学习目标1、知道波传播到两种介质交界面时会发生反射和折射。2、知道波发生反射时，反射角等于入射角，反射波的频率、波

24、速和波长都与入射波相同。3、知道波发生折射是由于波在不同的介质中速度不同，知道折射角与入射角的关系。二、学习过程合作探究：（二）惠更斯原 1.介质中波动传播到的各点都可以看作是放射子波的波源，而在其后的随意时刻，这些子波的包络就是新的波前. 2.依据惠更斯原理，只要知道某一时刻的波阵面就可以用几何做图法确定下一时刻的波阵面。因此这一原理又就惠更斯作图法，它在很大程度上解决了波的传播方向问题。 (四)当堂检测1一质点作简谐运动，其位移x与时间t的关系曲线如图71所示由图可知，在t=4s时，质点的()A速度为正的最大值，加速度为零B速度为负的最大值，加速度为零C速度为零，加速度为正的最大值D速度为

25、零，加速度为负的最大值 2一列横波沿水平方向传播，某一时刻的波形如图72所示，则图中a、b、c、d四点在此时刻具有相同运动方向的是()Aa和cBa和dCb和cDb和d3如图7-3所示，一列横波沿x轴传播，实线和虚线分别是t1时刻和t2时刻波的图像已知t2=t1+1/8s，振动周期是0.5s，则波的传播方向与传播距离是()A向x轴正方向，9mB向x轴负方向，3mC向x轴正方向，3mD向x轴负方向，9m4部队经过桥梁时，规定不许齐步走，主要缘由是()A减轻对桥的压力B减小对桥的冲量C避开使桥发生共振D使桥受到的压力更为匀称 5两列频率相同的波发生干涉时，若两列波的波峰在某质点P位置相遇，则有()A

26、质点P的振动始终加强，P点振幅最大B质点P的振动始终加强，P点位移始终最大C质点P的振动有时加强，有时减弱，振幅随时间周期性改变D质点P的振动有时加强，有时减弱，因为P点的位移随时间作周期性改变6关于波的干涉和衍射，下列说法中正确的是()A只有横波才能产生干涉，纵波不能产生干涉B只要是两列波叠加，都能产生稳定的干涉图样C只要是波，都能产生衍射D波长很小的波可以产生衍射，不能产生干涉7.如图7-4所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B间作简谐运动，A、B间距为10cm振子从O点运动到P点历时0.2s，经A点再回到P点又历时0.4s下列说法正确的是()A.它的振幅为10cmB它的周期为1.6sC

27、它的频率为0.5HzD它由P点经O点运动到B历时0.8s8有一列沿水平绳传播的简谐横波，频率为10Hz。振动方向沿竖直方向，当绳上的质点P到达其平衡位置且向下运动时，在其右方相距0.6m处的质点Q刚好到达最高点，由此可知波速和传播方向可能是()A8ms，向右传播B8ms，向左传播C24ms，向右传播D.24m/s向左传播 课后练习与提高9已知一列简谐波在x轴上传播，原点O的振动图线如图75(a)所示，t时刻的波形图线如图75(b)所示，则t=t+0.5s时刻的波形图线可能是图76中的() 10如图77所示，光滑圆槽的半径R远大于小球运动的弧长，今有两个小球（可视为质点）同时由静上释放，其中A球

28、起先时离圆槽最低点O较远些，则它们第一次相碰的地点在()AO点BO点偏左CO点偏右D无法推断 11一列简谐横波在图78中沿x轴传播，a、b是其中相距为0.3m的两点.在某时刻,a质点位于平衡位置向上运动,b质点恰好运动到下方最大位移处,已知横波的传播度为60m/s,波长大于0.3m()A.该波沿负x轴方向传播，则频率为150HzB若该波沿负x轴方向传播，则频率为100HzC若该波沿正x轴方向传播，则频率为75HzD若该波沿正x轴方向传播，则频率为50Hz 答案：1D2BC3C4C5A6C7B8BC9CD10A11AD 第16页 共16页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页