Décroissance radioactive — Fiche pédagogique (Pr A. Mahsoune)

Auteur : A. Mahsoune.

Qu'est-ce que cette fiche pédagogique ?

Ce document n'est pas un cours rédigé : c'est la fiche de préparation d'un enseignant (3 pages) pour le chapitre 4 « Décroissance radioactive », niveau 2ème Bac Sciences Physiques, pour une durée prévue de 6 heures. Elle montre ce que l'élève doit connaître avant la leçon, ce qu'il doit savoir faire à la fin et comment la séquence est organisée. Pour apprendre le contenu, utilisez le cours du chapitre et la série d'exercices.

Prérequis annoncés

• Composition d'un noyau, protons et neutrons.
• Éléments isotopes.
• Conservation lors d'une transformation chimique.

Objectifs du chapitre

Connaissances : signification du symbole d'un noyau et composition du noyau ; domaines de stabilité et d'instabilité dans le diagramme (N, Z) ; les deux lois de conservation ; type de radioactivité à partir de l'équation d'une réaction nucléaire.

Savoir-faire :

• écrire l'équation d'une réaction nucléaire en appliquant les deux lois de conservation ;
• exploiter la loi de décroissance radioactive et sa courbe ;
• savoir que 1 Bq est égal à une désintégration par seconde ;
• exploiter les relations entre la constante radioactive, la constante de temps et la demi-vie ;
• déterminer le radioélément convenable pour dater un événement donné.

Déroulement de la leçon

1. Situation de départ : la radioactivité, phénomène naturel aléatoire, permet de dater certaines roches et d'estimer la date de la mort d'êtres vivants comme les momies pharaoniques. Quel est le principe de cette datation ? Comment la réaliser ?
2. I. Stabilité et instabilité des noyaux : il existe des noyaux stables et des noyaux instables, dits radioactifs ; le diagramme de Ségré les représente avec N en abscisse et Z en ordonnée.
3. II. La radioactivité : transformation nucléaire naturelle, spontanée et aléatoire d'un noyau instable en un noyau plus stable avec émission de particules ; mécanismes des radioactivités α, β⁺ et β⁻ et application des lois de Soddy.
4. III. Loi de décroissance radioactive : on ne peut pas prévoir l'instant de la désintégration d'un noyau, mais le nombre de noyaux non désintégrés d'un échantillon suit une loi ; la demi-vie est la durée au bout de laquelle la moitié des noyaux initiaux se sont désintégrés.
5. Datation par la radioactivité (activité documentaire) : les échanges avec le milieu extérieur maintiennent constante la teneur en carbone 14 ou en potassium 40 d'un être vivant ; à sa mort, ces nucléides se désintègrent selon la loi de décroissance, ce qui permet de dater l'échantillon en comparant son activité à celle d'un échantillon vivant de même nature. Une évaluation formative (exercice d'application) clôt la séquence.

La fiche prévoit aussi une évaluation diagnostique au début de la leçon.

Comment l'utiliser quand on est élève

• Utilisez les objectifs comme checklist de révision : cochez ceux que vous savez expliquer sans notes.
• Vérifiez les prérequis avant d'ouvrir le cours, surtout la notation ^A_ZX et les isotopes.
• Suivez l'ordre du plan pour réviser : stabilité, radioactivité, loi de décroissance, puis datation.

Source : fiche de préparation de A. Mahsoune ; cette page en résume les objectifs et le plan.