放射性元素的衰變+高二下學期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊

第五章原子核

人教版（2019）選修第三冊5.2

放射性元素的衰變1.了解原子核的衰變，會正確書寫衰變方程。2．知道半衰期及其統(tǒng)計意義。3.根據(jù)質量守恒和電荷數(shù)守恒寫出核反應方程。4．知道放射性同位素及其應用，知道射線的危害及其防護。學習目標

在古代，不論是東方還是西方，都有一批人追求“點石成金”之術，他們試圖利用化學方法將一些普通的礦石變成黃金。當然，這些煉金術士的希望都破滅了。那么，真的存在能讓一種元素變成另一種元素的過程嗎？

導入新課原子核的衰變：⑴α衰變：1.原子核的變化及規(guī)律原子核放出α粒子轉變?yōu)樾潞说淖兓?。一、原子核的衰變原子核放出α粒子或β粒子轉變?yōu)樾潞说淖兓?。●在α衰變中，新核的質量數(shù)與原來的核的質量數(shù)有什么關系？

相對于原來的核在元素周期表中的位置，新核在元素周期表中的位置應當向前移還是向后移？要移動幾位？●你能概括出α衰變的質量數(shù)、核電荷數(shù)變化的一般規(guī)律嗎？思考：實例原子核的變化衰變方程注：衰變方程中間用單箭頭，不用等號。新原子核原子核質量數(shù)核電荷數(shù)減少4原子序數(shù)提前2減少2→的α衰變⑵β衰變：新原子核原子核質量數(shù)核電荷數(shù)不變增加1原子序數(shù)增加1思考：在β衰變中，質量數(shù)、核電荷數(shù)有什么變化規(guī)律？原子核放出β粒子轉變?yōu)樾潞说淖兓?。衰變方程原子核的變化實例的β衰變→強調：電荷數(shù)之和，“和”指代數(shù)和。小結：原子核衰變時質量數(shù)與核電荷數(shù)變化的規(guī)律

●電荷數(shù)守恒

●質量數(shù)守恒β衰變:α衰變:衰變前衰變后電荷數(shù)電荷數(shù)之和=質量數(shù)質量數(shù)之和=總結歸納2.原子核衰變實質β衰變：α衰變：●原子核內有無α粒子？●原子核里沒有電子，β衰變中的電子來自哪里？思考：

實質：總結：放射性的原子核在發(fā)生α衰變、β衰變時產生的新核處于高能級，

這時它要向低能級躍遷，并放出γ光子。3.γ射線的產生思考：原子核的能量也存在能級嗎？伴隨α射線和β射線而產生γ射線總結：為了確定衰變次數(shù)——

先由質量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)(這是為什么？)

然后根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù)。針對練

（釷）經過一系列α和β衰變后，變成，下列正確的是

（）

A.鉛核比釷核少8個質子

B.鉛核比釷核少16個中子

C.共經過4次α衰變和6次β衰變

D.共經過6次α衰變和4次β衰變ABD表示放射性元素衰變快慢半衰期：●大量原子核整體衰變：作統(tǒng)計預測

衰變發(fā)生在原子核內部；

衰變快慢由核內部自身因素決定，與化學狀態(tài)和外部條件無關。思考：如何描述放射性元素衰變快慢？2.統(tǒng)計意義：1.物理意義：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間

●單個原子核：半衰期無意義4.決定因素二、半衰期分析：經過n個半衰期(T)其剩余的質量為：質量與原子個數(shù)相對應，故經過n個半衰期后剩余的粒子數(shù)為：例題

設某種放射線物質，初始質量為m0，元素的半衰期為T，求：經過時間t后，還剩下多少該物質？或者針對練氡的半衰期是3.8天，下列說法正確的是

()

A.升高溫度，可以使氡的半衰期變短

B.增加壓強，可以使氡的半衰期變短

C.4克氡原子核，經過7.6天就只剩下1克氡原子核

D.4個氡原子核，經過7.6天就只剩下1個氡原子核C科學漫步（課本P113）C-14測年技術14C半衰期τ=5730

年根據(jù)C-14衰變的程度來判定古生物體的年代。人工轉變：衰變：盧瑟福發(fā)現(xiàn)質子查德威克發(fā)現(xiàn)中子問題：如何實現(xiàn)原子核的轉變？三、核反應用α粒子，質子、中子甚至用γ光子去轟擊一些原子核，都可以實現(xiàn)原子核的人工轉變。原子核自發(fā)變化人工轉變實例：原子核在其他粒子的轟擊下產生新原子核的過程，稱為核反應。思考：原子核的衰變與人工轉變有什么異同？

核反應為什么不是化學反應？2.遵循規(guī)律建立概念核反應：1.特點●元素種類發(fā)生變化●過程一般不可逆，反應方向用單向箭頭表示●遵循質量數(shù)守恒而非質量守恒，反應前后的總質量一般會發(fā)生變化。

質量數(shù)守恒

電荷數(shù)守恒1.射線測厚儀利用γ射線的穿透特性自學課本P112-113

在鋼板一面，放置γ射線源，另一面放著接收裝置。那么鋼板越厚，接收到了射線信號越弱，根據(jù)信號強度就可以測量金屬板的厚度。四、放射性同位素及其應用原理：2.放射治療利用γ射線高能量治療癌癥3.培優(yōu)、保鮮γ射線使種子的遺傳基因發(fā)生變異，殺死使食物腐敗的細菌，抑制蔬菜發(fā)芽，延長保存期等。碘131甲狀腺疾病診斷4.示蹤原子同一元素的各種同位素化學性質相同●遵守操作規(guī)程，做好人身安全防護；●防止對空氣，水源、用具等的污染。放射線標志1.危害2.放射性同位素的使用過量的射線破壞人體組織（往往是對細胞核的破壞）五、輻射與安全1．元素X是放射性元素Y的同位素，X與Y分別進行了如下的衰變：

，則下列敘述中正確的是

（

）

A．Q和S是同位素

B．X和R的原子序數(shù)相同

C．X和R的質量數(shù)相同

D．R的質子數(shù)多于上述任一元素的質子數(shù)XPQ，YRSαββα

AD達標測試2．一個原來靜止的

原子核，輻射出α粒子，它的兩個產物在垂直于它們速度方向的勻強磁場中運動，它們的軌跡和運動方向(圖中用箭頭表示)可能是下圖中哪一個

（

）×

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D.新核α粒子×

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A.新核α粒子×

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B.新核α粒子×

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C.新核α粒子D兩圓內切，β粒子半徑大兩圓外切，α粒子半徑大總結：在磁場中徑跡的特點靜止在勻強磁場中的原子核衰變后：粒子和新核動量大小相等，故可見，二者軌跡半徑與電荷量成反比?！瘭滤プ儭瘭了プ儲亮Ｗ应铝Ｗ诱n堂練習

碳14是宇宙射線撞擊空氣中的氮14原子所產生，具有放射性，碳14原子發(fā)生β衰變轉變?yōu)榈?4。生物存活期間需要呼吸，其體內的碳14含量大致不變；生物停止呼吸后，體內的碳14開始減少?？梢愿鶕?jù)死亡生物體內殘余碳14含量來推斷它的死亡時間。碳14各個半衰期所剩原子比例如圖所示，某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的三分之一。下列說法正確的是