选修3-5第3章第1节原子核结构的探索解读.ppt

第十二章B节 物质的放射性及其应用 原子核结构的探索（一）,一、天然放射现象,2）1896年，法国物理学家贝可勒尔发现了天然放射现象，揭开了人们研究原子核结构的序幕3）居里夫妇发现了放射性更强的新元素钋和镭4）1903年，贝克勒耳和居里夫妇一起获得诺贝尔物理学奖1）天然放射现象：原子核自发放出射线的现象，这种性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素二、放射线的性质,1、三种射线：α射线、β射线、γ射线实验示意图：下部是一个铅盒，把微量的放射源放在其底部，由于射线不能穿透很厚的铅板，所以只能沿铅盒上方的小孔向外射出，整个装置放在电场中.,实验分析： 1）照相底片上发现三个暗斑,这说明在电场的作用下，射线分成了三束，其中的一束沿原来的方向前进，另外两束向相反方向偏转，表明了这两束射线是由带电粒子组成的，电荷的符号相反，无偏转的射线是电中性的． 2）由三个暗斑的位置可知，带正电的射线偏转较小，带负电的射线偏转较大．人们把带正电的射线叫α射线，把带负电的射线叫β射线，把无偏转（即不带电）的射线叫γ射线．,说明：1、贯穿本领与速度有关 2、电离作用与电量有关 3、在电场与磁场中的偏折情况与加速度（即质量和电量）有关。

2、三种射线的成分和性质,射线种类,组成,速度,贯穿本领,电离作用,射线,射线,高速氦核流,高速电子流,频率很高的光子流,很小一张薄 纸就能挡住,很大能穿过几 毫米厚的铝板,最大能穿过几 毫米厚的铅板,射线,约,接近,等于,很强,很小,较弱,,,,,,,,,,,,C,C,粒子是,粒子是,偏折,偏折较大,不偏折,有偏折,,3、天然放射线有哪几种？其性质如何？,氦核,+2,4,0.1c,最强,最弱,电子,-1,1/1836,0.99c,较强,较强,光子,0,0,c,最弱,最强,α射线—高速的α粒子流，α粒子是氦原子核，速 度 约为光速1/10，贯穿能力最弱，电离能力最强β射线—高速的电子流，β粒子是速度接近光速的 负电子，贯穿能力稍强，电离能力稍弱γ射线—能量很高的电磁波，γ粒子是波长极短的 光子, 贯穿能力最强,电离能力最弱4、三种射线的来源：,α粒子是核内两个质子和两个中子抱成团一起射出β粒子是原子核内的中子转化成质子时放出的γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的请根据洛伦兹力的知识来判断这三束各是什么射线?,5、利用什么方法可以将天然放射线分离开来，并加以鉴别？你还能想出与课本上不同的方法吗？,方法一：利用磁场,,,× × × × × × × × × × × × × × × × × × × ×,5、利用什么方法可以将天然放射线分离开来，并加以鉴别？你还能想出与课本上不同的方法吗？,方法二：利用电场,,,三、放射性元素的衰变,3、原子核的表示：原子核常用符号 来表示，X是元素符号，Z为原子核的原子序数，也叫核电荷数，A为原子核的质量数。

例如： 表示碳核的原子序数为6，质量数为12，有时也可用 来表示或写成C－12（碳－12）1、原子核的衰变：原子核由于自发的放出某种射线而转变为新的原子核的变化2、原子序数大于83的所有元素都具有天然放射性；原子序数小于83的元素有的也具有放射性1）α衰变：原子核放出α粒子的衰变3、三种衰变,例如：铀238核放出一个α粒子后成为新核钍234,核反应规律：原子核衰变前后的电荷数和质量数都守恒.,α衰变规律： α衰变后，新生成的核比原来的核质量数减少4，电荷数减少2，即新核在元素周期表中位置比原来核的位置向前移两位．其规律可以用通式表示：,2）β衰变：原子核放出β粒子的衰变β衰变规律：β衰变后，新生成的核与原来的核质量数相同，电荷数增加1，即新核在元素周期表中位置比原来核的位置向后移了一位．其规律可以用通式表示：,β衰变:,注意： 当某一块放射性物质连续发生衰变时，有的原子核发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随有γ辐射，这时在放射线中就会同时有α、β和γ三种射线．,3）γ衰变：放射性的原子核在发生α衰变或β衰变后，新的原子核往往具有过多的能量，这时它就会辐射出γ射线因此，γ射线是伴随α射线或β射线产生的。

原子核发生衰变时，衰变前后的电荷数和质量数都守恒．,α衰变：,β衰变：,说明： 1. 中间用单箭头，不用等号； 2. 是质量数守恒，不是质量守恒; 3. 方程及生成物要以实验为基础，不能杜撰3．规律：,衰变方程,例1：配平下列衰变方程：,,,例题,答案:,四、半衰期,1）定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，称为半衰期例如：氡222经过α衰变变为钋218，大约每过3.8天，就有一半的氡发生了衰变．也就是说，经过第一个3.8天以后，剩有一半的氡，经过第二个3.8天以后，剩有四分之一的氡，再经过3.8天以后，就只剩有八分之一的氡了．,,公式2：,另一种表达式：因为物质的质量与原子核的数量成正比，所以有,M原为衰变前的物质的质量， M剩为经过时间 t 后剩下的物质的质量,3）注意： a.不要把半衰期错误理解为原子核全部衰变所需时间的一半，也不是质量或原子减少一半所需的时间 b.半衰期是衰变过程中的一种统计规律，当放射性元素的原子核数目极少时，再讨论半衰期就没有意义了 c.半衰期由放射性元素的原子核内部自身的因素决定，跟原子所处的物理状态或化学状态无关．,2、衰变规律： m0:放射性元素的原有质量； m：经过n个半衰期的时间后剩余的放射性元素的质量，则有 3、决定半衰期的因素： 由原子核内部的因素决定，只与元素的种类有关，跟元素所处的物理或化学状态无关。

大量原子核衰变的统计规律半衰期,① 6.25g； ②1.25g； ③ 0.625g； ④ 2.5g．,是多长？,2.,1.,例题,五、探测射线的方法,1、用云雾室观察射线的径迹：P2,实验现象： 1）α射线的径迹直而粗 2）β射线的径迹比较细而弯曲 3）γ射线能产生一些细碎的雾迹2、用放射性传感器探测γ射线：P50,1）盖革一米勒计数器,2）半导体探测器,四、放射性的应用,2）放射性同位素作为示踪原子,γ射线探伤：利用γ射线对金属工件进行透视，检验其内部是否有砂眼或裂纹； 培育优育品种：利用射线可以使生物体内的DNA发生突变而使种子发生变异 医学“放疗”：利用射线对癌细胞的杀伤作用 消除静电：利用α射线很强的电离作用，可以消除机器在运行中因摩擦而产生的有害静电,1、利用射线的贯穿本领或电离作用,用含有放射性的肥料研究农作物对肥料的吸收作用 检查地下输油管道破损漏油的位置,3、考古中的应用（碳－14）,过量γ射照射人体，会杀伤正常细胞，产生白血病导致死亡；会使孕妇产生畸形怪胎 半衰期很长的放射性元素，有的长达几万甚至上亿年，若受到这些元素的放射性污染，将对环境产生长期影响。

例如：1945年美国向日本长崎和广岛投放的原子弹； 1987年前苏联切尔诺贝利核泄漏事故五、放射线的危害,生活中首先要对可能有放射性的物质，要有防范意识，其次要尽可能远离放射源 从事与放射性有关的工作，一定要遵守操作规程，做好防护措施 放射源要放在专门的很厚的铅盒内，严格保管六、放射性辐射的防护,通用的防辐射的警戒标志,几种探测放射性的方法比较,,α,β,γ射线穿透力,,五、辐射的防范:,暴露在过量辐射中的普遍症状是恶心、呕吐等，皮肤上会出现溃烂一旦沾上放射性物质后要用肥皂和大量清水彻底冲洗整个身体，并立即寻求医治 下列材料可使放射性辐射的穿透力减低一半通用的防辐射的警戒标志,第3课时 放射性元素的衰变 核能 考点自清 一、天然放射现象 1.放射性元素 发出射线的现象,叫做天然 放射现象,1896年由法国物理学家 发现. 2.放射性说明原子核内部是有结构的 (1)1919年,卢瑟福用α粒子轰击氮原子核,发现 了 ,并猜想原子核内还存在 ,1932年, 他的学生查德威克通过实验证实了 的存在. (2)原子核是由质子和中子组成的.常用符号 X 表示,X为元素符号,A表示核的 ,Z表示核 的 .,自发地,贝克勒尔,质子,中子,中子,质量数,电荷数,二、原子核的衰变 1.原子核放出α粒子或β粒子,变成另一种原子核 的变化称为原子核的衰变. 2.分类 α衰变: β衰变: 3.半衰期:放射性元素的原子核有 发生衰变 所需的时间.半衰期由 的因素决定, 跟原子所处的 无关.,半数,核内部本身,物理或化学状态,三、放射性同位素及应用 1.同位素 具有相同 而 不同的原子核,在元 素周期表中处于同一位置,互称 . 有些同位素具有放射性,叫做放射性同位素.天 然放射性同位素不过四十多种,而人工制造的放 射性同位素已达1 000多种. 2.放射性同位素的应用 (1)放射性同位素放出的射线应用于工业、探 伤、农业、医疗等. (2)作示踪原子.,质子数,中子数,同位素,四、核力与核能 1.核力:组成原子核的核子之间有很强的相互作用 力,使核子能克服库仑力而紧密地结合在一起, 这种力称为核力.其特点为: (1)核力是强相互作用的一种表现,在原子核的 尺度内,核力比库仑力大得多. (2)核力是短程力,作用范围在1.5×10-15 m之内. (3)每个核子只跟相邻的核子发生核力作用,这 种性质称为核力的饱和性.,2.原子核是核子结合在一起构成的,要把它们分开, 需要能量,这就是原子核的 . 3.质量亏损:原子核的质量小于组成它的核子的质 量之和,这个现象叫做质量亏损. 4.爱因斯坦质能方程为 ,若核反应中的质量 亏损为Δm,释放的核能ΔE= .,结合能,E=mc2,Δmc2,特别提示 (1)根据ΔE=Δmc2计算核能时,质量亏损Δm是 质量不是质量数,其单位是“kg”,c的单位是 “m/s”,ΔE的单位是“J”. (2)根据ΔE=Δm×931.5 MeV计算核能时.因一 原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量,所以 计算时Δm的单位是“u”,ΔE的单位是 “MeV”.,五、重核的裂变与轻核的聚变 1.裂变:重核分裂成质量较小的核的反应.如: 2.聚变:轻核结合成质量较大的核的反应.如: 3.重核裂变和轻核聚变过程中都释放出 .,核能,热点聚焦 热点一 三种射线的比较,,,特别提示 (1)自然界中原子序数大于或等于83的所有元素, 都能自发地放出射线;原子序数小于83的元素, 有的也具有放射性. (2)天然放射现象说明原子核是有内部结构的. 元素的放射性不受单质和化合物存在形式的 影响.,热点二 α衰变和β衰变的实质 放射性物质放射出来的α射线和β射线是原子 核内的质子和中子结合转化而成的.α射线是原 子核内的两个质子和两个中子结合在一起发射 出来的;β射线是原子核内的中子转化为质子时 发射出来的. 在原子核衰变的过程中处于激发态的原子核向 低能级跃迁时,以γ光子的形式放出能量,形成 γ射线.当放射性物质连续发生衰变时,原子核 中有的发生α衰变,有的发生β衰变,同时就会 伴随着γ辐射.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.,热点三 对半衰期的理解 1.根据半衰期的概念,可总结出公式 N余=N原( )t/τ,m余=m原( )t/τ 式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子数 和质量,N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放 射性元素的原子数和质量,t表示衰变时间,τ表 示半衰期. 2.影响因素:放射性元素衰变的快慢是由原子核内 部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温 度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关.,特别提示 (1)半衰期是大量原子核衰变时的统计规律,个 别原子核经多长时间衰变无法预测;对个别或极 少数原子核,无半衰期可言. (2)原子核衰变时质量数守恒,但并非质量守恒; 核反应过程前、后质量发生变化(质量亏损)而 释放出核能,质量与能量相联系.,热点四 核反应的四种类型,(卢瑟福发现质子。