高中物理 第四章 原子核 第二节 放射性元素的衰变同步备课课件 粤教版选修35.ppt

第四章　第二节　放射性元素的衰变学习目标　1.知道三种射线的特征，知道衰变的概念.2.知道α、β衰变的实质，知道γ射线是怎样产生的，会写α、β衰变方程.3.知道什么是半衰期，会利用半衰期解决相关问题.内容索引知识探究题型探究达标检测知识探究一、原子核的衰变一、原子核的衰变1.怎样用电场或磁场判断α、β、γ射线粒子的带电性质？导学探究导学探究答答案案　让三种射线通过匀强电场，则γ射线不偏转，说明γ射线不带电.α射线偏转方向和电场方向相同，带正电，β射线偏转方向和电场方向相反，带负电.或者让三种射线通过匀强磁场，则γ射线不偏转，说明γ射线不带电，α射线和β射线可根据偏转方向和左手定则确定带电性质.答案2.如图1为α衰变、β衰变示意图.(1)当原子核发生α衰变时，原子核的质子数和中子数如何变化？答案答案　α衰变时，质子数减少2，中子数减少2.图1(2)当发生β衰变时，新核的核电荷数相对原来的原子核变化了多少？新核在元素周期表中的位置怎样变化？答案答案　β衰变时，核电荷数增加1.新核在元素周期表中的位置向后移动一位.答案知识梳理知识梳理原子核的衰变1.对三种射线的认识种类α射线β射线γ射线组成高速 流高速 流 流(高频电磁波)带电荷量2e－e0速率0.1c0.99c__氦核电子光子c贯穿本领最 ，用一张纸就能挡住较强，能穿透几毫米厚的_____ 最 ，能穿透几厘米厚的_____ 电离作用很___ 较强很___ 2.定义：原子核放出 或 ，变成另一种原子核的过程.铝板弱强铅板强弱α粒子β粒子3.衰变类型(1)α衰变：放射性元素放出α粒子的衰变过程.放出一个α粒子后，核的质量数 ，电荷数 ，成为新核.(2)β衰变：放射性元素放出β粒子的衰变过程.放出一个β粒子后，核的质量数 ，电荷数 .4.衰变规律：原子核衰变时 和 都守恒.5.衰变的实质(1)α衰变的实质：2个 和2个 结合在一起形成α粒子.(2)β衰变的实质：核内的一个 转化为了一个 和一个 .(3)γ射线经常是伴随α衰变和β衰变产生的.减少4减少2不变增加1电荷数质量数中子质子中子电子质子即学即用即学即用判断下列说法的正误.(1)α射线实际上就是氦原子核，α射线具有较强的穿透能力.(　　)(2)β射线是高速电子流，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板.(　　)(3)γ射线是能量很高的电磁波，电离作用很强.(　　)(4)原子核在衰变时，它在元素周期表中的位置不变.(　　)(5)发生β衰变是原子核中的电子发射到核外.(　　)×√×××二、半衰期二、半衰期(1)什么是半衰期？对于某个或选定的几个原子核能根据该种元素的半衰期预测它的衰变时间吗？导学探究导学探究答答案案　半衰期是一个时间，是某种放射性元素的大量原子核有半数发生衰变所用的时间的统计规律，故无法预测单个原子核或几个特定原子核的衰变时间.答案(2)某放射性元素的半衰期为4天，若有10个这样的原子核，经过4天后还剩5个，这种说法对吗？答答案案　半衰期是大量放射性元素的原子核衰变时所遵循的统计规律，不能用于少量的原子核发生衰变的情况，因此，经过4天后，10个原子核有多少发生衰变是不能确定的，所以这种说法不对.答案半衰期1.定义：放射性元素的原子核因衰变减少到原来的 所经过的时间.2.特点(1)不同的放射性元素，半衰期 ，甚至差别非常大.(2)放射性元素衰变的快慢是由 决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件 .知识梳理知识梳理一半不同核内部自身因素无关3.适用条件：半衰期描述的是 ，不适用于单个原子核的衰变.4.半衰期公式：N＝ ，m＝ ，其中T1/2为半衰期.统计规律即学即用即学即用判断下列说法的正误.(1)同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长.(　　)(2)把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变.(　　)(3)放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态无关，它是一个统计规律，只对大量的原子核才适用.(　　)(4)氡的半衰期是3.8天，若有4个氡原子核，则经过7.6天后只剩下一个氡原子核.(　　)×√××题型探究一、三种射线1.三种射线的实质α射线：高速氦核流，带2e的正电荷；β射线：高速电子流，带e的负电荷；γ射线：光子流(高频电磁波)，不带电.2.三种射线在电场中和磁场中的偏转(1)在匀强电场中，γ射线不发生偏转，做匀速直线运动，α粒子和β粒子沿相反方向做类平抛运动，在同样的条件下，β粒子的偏移大，如图2所示.图2(2)在匀强磁场中，γ射线不发生偏转，仍做匀速直线运动，α粒子和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动，且在同样条件下，β粒子的轨道半径小，如图3所示.图3选项5磁场方向到达O点的射线　到达P点的射线A竖直向上βαB竖直向下αβC垂直纸面向里γβD垂直纸面向外γα例例1　如图4所示，R是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场，LL′是厚纸板，MM′是荧光屏，实验时，发现在荧光屏的O、P两点处有亮斑，由此可知磁场的方向、到达O点的射线种类、到达P点的射线种类应属于下表中的解析答案√√图4例例2　(多选)将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，图中表示射线偏转情况正确的是解析答案√√√√三种射线的鉴别三种射线的鉴别1.α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电.α射线、β射线是实物粒子，而γ射线是光子流，属于电磁波的一种.2.α射线、β射线都可以在电场或磁场中偏转，但偏转方向不同，γ射线则不发生偏转.3.α射线穿透能力弱，β射线穿透能力较强，γ射线穿透能力最强，而电离本领相反.归纳总结归纳总结二、原子核的衰变规律和衰变方程1.衰变种类、实质与方程实质：原子核中，2个中子和2个质子结合得比较牢固，有时会作为一个整体从较大的原子核中被释放出来，这就是放射性元素发生的α衰变现象.实质：原子核中的一个中子转化成一个质子且放出一个电子即β粒子，使电荷数增加1，β衰变不改变原子核的质量数，其转化方程为：2.确定原子核衰变次数的方法与技巧(1)方法：设放射性元素 经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素 ，则衰变方程为：根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m.由此可见，确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组.(2)技巧：为了确定衰变次数，一般先由质量数的改变确定α衰变的次数(这是因为β衰变的次数多少对质量数没有影响)，然后根据衰变规律确定β衰变的次数.例例3(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变？　解析答案答案答案　8　6解解析析　设 衰变为 经过x次α衰变和y次β衰变，由质量数守恒和电荷数守恒可得238＝206＋4x①92＝82＋2x－y②联立①②解得x＝8，y＝6.即一共经过8次α衰变和6次β衰变.解析答案解解析析 由于每发生一次α衰变质子数和中子数均减少2，每发生一次β衰变中子数少1，而质子数增加1，故 较 质子数少10，中子数少22.答案答案　10　22(3)综合写出这一衰变过程的方程.解析解析答案答案　针针对对训训练练1　原子核 经放射性衰变①变为原子核 ，继而经放射性衰变②变为原子核 ，再经放射性衰变③变为原子核 .放射性衰变①、②和③依次为 A.α衰变、β衰变和β衰变 　B.β衰变、α衰变和β衰变C.β衰变、β衰变和α衰变 　D.α衰变、β衰变和α衰变解析答案√√衰变方程的书写：衰变方程用“― →”，而不用“＝”表示，因为衰变方程表示的是原子核的变化，而不是原子的变化.技巧点拨技巧点拨三、对半衰期的理解及有关计算例例4　放射性同位素14C被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖.(1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成不稳定的 ，它很容易发生衰变，放出β射线变成一个新核，其半衰期为5 730年，试写出14C的衰变方程.解析答案(2)若测得一古生物遗骸中的 含量只有活体中的25%，则此遗骸距今约有多少年？解析答案答案答案 11 460年针针对对训训练练2　氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤，它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一.其衰变方程是 ____.已知 的半衰期约为3.8天，则约经过____天，16 g的 衰变后还剩1 g.解析答案15.2解解析析　根据核反应过程中电荷数守恒和质量数守恒可推得该反应的另一种生成物为 .根据m余＝m原 得＝4，代入T1/2＝3.8天，解得t＝3.8×4天＝15.2天.达标检测1.下列说法正确的是 A.α射线是由高速运动的氦核组成的，其运行速度接近光速B.β射线能穿透几毫米厚的铅板C.γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱D.β射线的粒子和电子是两种不同的粒子√√答案123452.(多选)以下关于天然放射现象，叙述正确的是 A.若使某放射性物质的温度升高，其半衰期将变短B.β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的C.α射线是原子核衰变产生的，它有很强的电离作用D.γ射线是原子核产生的，它是能量很大的光子流√√12345√√解析答案3.下列有关半衰期的说法正确的是 A.放射性元素的半衰期越短，表明有半数原子核发生衰变所需的时间越 短，衰变速度越快B.放射性元素的样品不断衰变，随着剩下未衰变的原子核的减少，元素 半衰期也变长C.把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素的衰变速度D.降低温度或增大压强，让该元素与其他物质形成化合物，均可减小衰 变速度√√答案解析123454.某原子核A先进行一次β衰变变成原子核B，再进行一次α衰变变成原子核C，则 A.核C的质子数比核A的质子数少2B.核A的质量数减核C的质量数等于3C.核A的中子数减核C的中子数等于3D.核A的中子数减核C的中子数等于5√√答案解析解解析析　原子核A进行一次β衰变后，一个中子转变为一个质子并释放一个电子，再进行一次α衰变，又释放两个中子和两个质子，所以核A比核C多3个中子、1个质子，选项C正确，A、B、D错误.123455.(多选)14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5 700年.已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减小.现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一.下列说法正确的是 A.该古木的年代距今约5 700年B.12C、13C、14C具有相同的中子数C.14C衰变为14N的过程中放出β射线D.增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变答案解析√√12345√√。