高中物理第三章原子核3.2放射性衰變省公開課一等獎(jiǎng)新名師獲獎(jiǎng)?wù)n件

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放射性衰變1/51一、天然放射性1.定義:物質(zhì)能_______放出射線現(xiàn)象。2.放射性:物質(zhì)放出_____性質(zhì)。3.放射性元素:含有_______元素。4.人們發(fā)覺比鉍(原子序數(shù)為_____)重元素都是具有_______。自發(fā)地射線放射性4.83放射性2/51【想一想】天然放射現(xiàn)象說明了什么?提醒:說明一些原子核是不穩(wěn)定,同時(shí)也說明原子核含有復(fù)雜結(jié)構(gòu)。3/51二、衰變1.放射性衰變:放射性元素是_______,它們會(huì)自發(fā)地蛻變?yōu)榱硪粋€(gè)元素,同時(shí)放出射線現(xiàn)象。2.衰變形式:常見衰變有兩種,放出α粒子衰變?yōu)開______,放出β粒子衰變叫_______,而_______是伴隨α射線或β射線產(chǎn)生。不穩(wěn)定α衰變?chǔ)滤プ儲(chǔ)蒙渚€4/513.放射線本質(zhì):射線種類組成速度貫通本事電離作用α射線氦原子核___

很小,一張薄紙就能擋住_____β射線高速電子流___

0.9c較大,能穿過幾毫米厚鋁板較弱γ射線波長(zhǎng)很短_______等于c_____,能穿過幾厘米厚_____很小很強(qiáng)電磁波最大鉛板5/514.衰變規(guī)律:(1)α衰變:(2)β衰變:在衰變過程中,電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)_______。都守恒6/51【判一判】(1)放射性原子核發(fā)生一次β衰變,質(zhì)子數(shù)增加1。(

)(2)一次衰變能夠同時(shí)產(chǎn)生α射線和β射線。(

)(3)衰變產(chǎn)生三種射線都是從原子核釋放出來。(

)7/51提醒:(1)因?yàn)棣律渚€是高速電子流,衰變時(shí)電荷數(shù)守恒,故質(zhì)子數(shù)增加1,(1)正確。(2)一次衰變只能產(chǎn)生α射線和β射線中一個(gè),(2)錯(cuò)。(3)衰變是發(fā)生在原子核內(nèi)現(xiàn)象,(3)正確。8/51三、半衰期1.定義:放射性元素衰變降低至_____________所需時(shí)間。2.影響原因:元素半衰期長(zhǎng)短由原子核_____原因決定,跟原子所處物理狀態(tài)(如溫度、壓強(qiáng))或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)_____。原有數(shù)目二分之一本身無關(guān)9/51【想一想】半衰期是指一個(gè)放射性原子核衰變到穩(wěn)定核所經(jīng)歷時(shí)間嗎?提醒:半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)概念,是對(duì)大量原子核衰變規(guī)律總結(jié),對(duì)于單個(gè)原子核,半衰期是沒有意義。10/51知識(shí)點(diǎn)一、對(duì)三種射線認(rèn)識(shí)思索探究:放射性元素放出射線,在電場(chǎng)中分成a、b、c三束,如圖所表示。11/51依據(jù)以上信息,思索以下問題:(1)a、b、c三種射線分別帶何種電荷?(2)假如不用電場(chǎng),還能夠用什么方法判斷三種射線帶電性質(zhì)?12/51【歸納總結(jié)】1.衰變方程通式:α衰變:β衰變:13/512.試驗(yàn)發(fā)覺:元素含有放射性是由原子核本身原因決定,跟原子所處物理或化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。不論該元素是以單質(zhì)形式存在,還是和其它元素形成化合物,或者對(duì)它施加壓力,或者升高它溫度,它都含有放射性。14/513.三種射線都是高速運(yùn)動(dòng)粒子,能量很高,都來自于原子核內(nèi)部,這也使我們認(rèn)識(shí)到原子核蘊(yùn)藏有巨大核能,原子核內(nèi)也有極其復(fù)雜結(jié)構(gòu)。15/51【尤其提醒】元素放射性是由元素原子核決定。射線是從元素原子核中放出,如β射線中電子不是原子核外面電子躍遷出來形成。放射現(xiàn)象說明了原子核是含有結(jié)構(gòu)。16/51【典例探究】【典例】關(guān)于天然放射現(xiàn)象,以下說法正確是(

)A.α射線是由氦原子核衰變產(chǎn)生B.β射線是由原子核外電子電離產(chǎn)生C.γ射線是由原子核外內(nèi)層電子躍遷產(chǎn)生D.經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)不能改變物質(zhì)放射性17/51【思緒點(diǎn)撥】解答本題首先要明確天然放射現(xiàn)象中三種射線產(chǎn)生機(jī)理,另外還要知道影響天然放射現(xiàn)象原因。18/51【正確解答】選D。α射線是在α衰變中產(chǎn)生,本質(zhì)是氦核,A錯(cuò)誤;β射線是在β衰變中產(chǎn)生,本質(zhì)是高速電子流,B錯(cuò)誤;γ射線是發(fā)生α衰變和β衰變時(shí)原子核發(fā)生能級(jí)躍遷而產(chǎn)生電磁波,C錯(cuò)誤;物質(zhì)放射性由原子核內(nèi)部本身原因決定,與原子所處化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān),D正確。19/51【總結(jié)提升】放射性問題解題方法1.明確原子核衰變?nèi)N射線實(shí)質(zhì):α射線是氦核,β射線是電子流。γ射線是不帶電電磁波,穿透能力依次增強(qiáng)。20/512.出現(xiàn)天然放射現(xiàn)象原因:(1)α、β射線均是從原子核中放出帶電粒子。(2)γ射線是處于激發(fā)態(tài)原子核放出高頻電磁波。(3)元素放射性由元素原子核決定,與外界原因及物質(zhì)所處狀態(tài)無關(guān)。21/51【過關(guān)訓(xùn)練】1.經(jīng)過m次α衰變和n次β衰變,變成則(

)A.m=7,n=3

B.m=7,n=4C.m=14,n=9 D.m=14,n=18【解析】選B。依據(jù)題意有:235-4m=207,92-2m+n=82,解兩式得m=7,n=4,選項(xiàng)B正確。22/512.天然放射性元素放出三種射線穿透能力試驗(yàn)結(jié)果如圖所表示,由此可推知(

)23/51A.②來自于原子核外電子B.①電離作用最強(qiáng),是一個(gè)電磁波C.③電離作用較強(qiáng),是一個(gè)電磁波D.③電離作用最弱,屬于原子核內(nèi)釋放光子24/51【解析】選D。在三種射線中,穿透能力由弱到強(qiáng)依次是α射線、β射線、γ射線.即①為α射線,②為β射線,③為γ射線。三種射線均來自于原子核,A錯(cuò);α射線電離作用最強(qiáng),不是電磁波,B錯(cuò);γ射線電離作用最弱,它是原子核內(nèi)釋放光子或者說是電磁波,C錯(cuò),D正確。25/51知識(shí)點(diǎn)二、半衰期了解與應(yīng)用思索探究:在當(dāng)代考古學(xué)中,從一座古代遺址中挖掘出一塊木片,應(yīng)用“放射性碳14定年法”就能夠推測(cè)這座遺址年代。假如現(xiàn)在有一個(gè)從遠(yuǎn)古居民遺址中挖掘出來木片,其碳14含量只是活體二分之一。請(qǐng)思索以下問題:26/51(1)怎樣確定這個(gè)木片大約是多少年前?(2)這座遠(yuǎn)古居民遺址大約是多少年前?27/51【歸納總結(jié)】1.慣用公式:N余=N原()t/τ,m=M()t/τ。式中N原、M表示衰變前放射性元素原子數(shù)和質(zhì)量,N余、m表示衰變后還未發(fā)生衰變放射性元素原子數(shù)和質(zhì)量,t表示衰變時(shí)間,τ表示半衰期。28/512.規(guī)律特征:放射性元素半衰期是穩(wěn)定,是由元素原子核內(nèi)部原因決定,跟原子所處物理狀態(tài)(如壓強(qiáng)、溫度)或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無關(guān)。29/513.規(guī)律了解:半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律,只對(duì)大量原子核有意義,對(duì)少數(shù)原子核沒有意義。某一個(gè)原子核何時(shí)發(fā)生衰變,是不可知,當(dāng)原子核數(shù)目尤其少時(shí),公式不再成立,如10個(gè)原子核經(jīng)過半衰期剩幾個(gè)?這么問題無法處理。4.規(guī)律用途:利用天然放射性元素半衰期能夠估測(cè)巖石、化石和文物年代。30/51【尤其提醒】每一個(gè)元素半衰期都能反應(yīng)原子核內(nèi)部性質(zhì),與所處外部條件無關(guān),即不能經(jīng)過采取改變壓強(qiáng)、溫度及化學(xué)反應(yīng)來影響元素半衰期。31/51【典例探究】【典例】14C測(cè)年法是利用14C衰變規(guī)律對(duì)古生物進(jìn)行年代測(cè)定方法。若以橫坐標(biāo)t表示時(shí)間,以縱坐標(biāo)m表示任意時(shí)刻14C質(zhì)量,m0為t=0時(shí)14C質(zhì)量。以下選項(xiàng)中能正確反應(yīng)14C衰變規(guī)律是(

)32/51【思緒點(diǎn)撥】依據(jù)元素衰變慣用公式確定出m與t函數(shù)關(guān)系,即可作出判斷。33/51【正確解答】選C。由衰變規(guī)律公式m=M可知,m隨時(shí)間t增大而逐步減小,而且改變得越來越慢,故C正確。34/51【過關(guān)訓(xùn)練】1.關(guān)于半衰期,以下說法正確是(

)A.同種放射性元素在化合物中半衰期比在單質(zhì)中長(zhǎng)B.升高溫度能夠使半衰期縮短C.氡半衰期是3.8天,若有4個(gè)氡原子核,經(jīng)過7.6天就只剩下1個(gè)D.氡半衰期是3.8天,4g氡原子核,經(jīng)過7.6天就只剩下1g35/51【解析】選D。半衰期由原子核內(nèi)部原因決定,與溫度和化學(xué)反應(yīng)狀態(tài)無關(guān),A、B錯(cuò)。半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律,對(duì)少數(shù)原子核沒有意義,C錯(cuò)。由m=M得解得m=M=×4g=1g,故D正確。36/512.(多項(xiàng)選擇)(·山東高考)14C發(fā)生放射性衰變成為14N,半衰期約5700年。已知植物存活期間,其體內(nèi)14C與12C百分比不變;生命活動(dòng)結(jié)束后,14C百分比連續(xù)降低?，F(xiàn)經(jīng)過測(cè)量得知,某古木樣品中14C百分比恰好是當(dāng)代植物所制樣品二分之一。以下說法正確是(

)37/51A.該古木年代距今約5700年B.12C、13C、14C含有相同中子數(shù)C.14C衰變?yōu)?4N過程中放出β射線D.增加樣品測(cè)量環(huán)境壓強(qiáng)將加速14C衰變38/51【解析】選A、D。剩下碳14占,表明經(jīng)過了一個(gè)半衰期,A正確;碳14、13、12質(zhì)子數(shù)相同,質(zhì)量數(shù)不一樣,中子數(shù)不一樣,B錯(cuò)誤;碳14變?yōu)榈?4,質(zhì)量數(shù)未變,放出是電子流,即β射線,C正確;半衰期不受外界環(huán)境影響,D錯(cuò)誤。39/51【賠償訓(xùn)練】若已知半衰期為5730年,某骸骨中含量為活著生物體中,可推斷該生物死亡距今約多少年?40/51【解析】設(shè)古生物骸骨中含有原來質(zhì)量為M,現(xiàn)在質(zhì)量為m,距今時(shí)間為t。由m=解得t=11460年。答案:11460年41/51【溫馨提醒】α衰變、β衰變規(guī)律綜合應(yīng)用包括對(duì)α粒子和β粒子本質(zhì)認(rèn)識(shí),還包括核反應(yīng)方程書寫,是本部分?？疾閮?nèi)容之一。42/51【拓展例題】考查內(nèi)容:α衰變、β衰變規(guī)律等知識(shí)考查放射性元素經(jīng)過______次α衰變和______次β衰變變成了穩(wěn)定元素43/51【思緒點(diǎn)撥】解答本題時(shí)能夠依據(jù)質(zhì)量數(shù)改變確定α衰變次數(shù),依據(jù)電荷數(shù)改變確定β衰變次數(shù).44/51【正確解答】方法一:因?yàn)棣滤プ儾粫?huì)引發(fā)質(zhì)量數(shù)降低,故可先依據(jù)質(zhì)量數(shù)降低確定α衰變次數(shù).因?yàn)槊窟M(jìn)行一次α衰變,質(zhì)量數(shù)降低4,所以α衰變次數(shù)為:x=再結(jié)合核電荷數(shù)改變情況和衰變規(guī)律來判斷β衰變次數(shù).6次α衰變,電荷數(shù)應(yīng)降低2×6=12(個(gè)),而每進(jìn)行一次β衰變,電荷數(shù)增加1,所以β衰變次數(shù)為:45/51y=12-(90-82)=4方法二:設(shè)經(jīng)過x次α衰變、y次β衰變,依據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒得:232=208+4x,90=82+2x-y兩式聯(lián)立得x=6,y=4.答案:6

446/51對(duì)衰變本質(zhì)認(rèn)識(shí)(1)α粒子是原子核內(nèi)2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合在一起發(fā)射出來(α粒子結(jié)構(gòu)尤其穩(wěn)定)。47/51(2)β粒子是原子核內(nèi)中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)發(fā)射出來,其轉(zhuǎn)化方程為不是原子核內(nèi)有單獨(dú)存在電子,更不是由核外電子運(yùn)動(dòng)形成。(3)γ射線是在發(fā)生α衰變或β衰變時(shí)產(chǎn)生新原子核處于不穩(wěn)定高能級(jí)(激發(fā)態(tài))向低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子。48/51【案例展示】原子核發(fā)生β衰變時(shí),此β粒子是(

)A.原子核外最外層電子