新教材同步系列2024春高中物理第五章原子與原子核第二節(jié)放射性元素的衰變課件粵教版選擇性必修第三冊(cè)

第五章原子與原子核第二節(jié)放射性元素的衰變學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)法與考法1．知道放射現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是原子核的衰變2．知道兩種衰變的基本性質(zhì)，并掌握原子核的衰變規(guī)律(重難點(diǎn))3．理解半衰期的概念，知道半衰期的統(tǒng)計(jì)意義，會(huì)應(yīng)用半衰期解決相關(guān)問(wèn)題(重點(diǎn))學(xué)法：①通過(guò)放射現(xiàn)象和衰變的學(xué)習(xí)，理解原子核衰變的實(shí)質(zhì)．②通過(guò)α衰變、β衰變學(xué)習(xí)能夠熟練運(yùn)用核衰變的規(guī)律寫(xiě)出核的衰變方程式．③通過(guò)半衰期的學(xué)習(xí)，正確理解半衰期并能夠利用半衰期來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算考法：①對(duì)衰變的實(shí)質(zhì)的考查．②對(duì)衰變的規(guī)律和書(shū)寫(xiě)出核的衰變方程的考查．③對(duì)半衰期的理解和計(jì)算的考查知識(shí)導(dǎo)圖課前·

自主預(yù)習(xí)1．對(duì)天然放射現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)(1)1896年，法國(guó)物理學(xué)家___________發(fā)現(xiàn)某些物質(zhì)具有放射性．(2)物質(zhì)放射出________的性質(zhì)稱為放射性；具有________的元素稱為放射性元素；自發(fā)地放出________的元素叫作天然放射性元素．(3)原子序數(shù)________或等于83的元素，都能自發(fā)地放出射線，原子序數(shù)________或等于83的元素，有的也能放出射線．放射性的發(fā)現(xiàn)貝可勒爾射線放射性射線大于小于1．定義：原子核放出________或________，由于核電荷數(shù)變了，它在周期表中的位置就變了，變成另一種原子核，我們把這種變化稱為原子核的衰變．原子核衰變時(shí)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都_______．2．衰變類(lèi)型(1)α衰變：原子核衰變?chǔ)亮Ｗ应铝Ｗ邮睾銣p少4減少2(2)β衰變：3．衰變規(guī)律________守恒，________守恒．不變?cè)黾?電荷數(shù)質(zhì)量數(shù)當(dāng)原子核發(fā)生α衰變時(shí)，原子核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)如何變化？當(dāng)發(fā)生β衰變時(shí)，新核的核電荷數(shù)相對(duì)原來(lái)的原子核變化了多少？新核在元素周期表中的位置怎樣變化？【答案】原子核發(fā)生α衰變時(shí)，原子核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)各減少2個(gè)．當(dāng)發(fā)生β衰變時(shí)，新核質(zhì)量數(shù)不變，核電荷數(shù)增加1.新核在元素周期表中的位置較舊核后移一位．微思考【答案】C1．定義放射性元素的原子核有__________發(fā)生衰變所需的時(shí)間．2．特點(diǎn)(1)不同的放射性元素，半衰期________，甚至差別非常大．(2)放射性元素衰變的快慢是由______________________決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件________．半衰期半數(shù)不同核內(nèi)部自身的因素?zé)o關(guān)3．適用條件半衰期描述的是____________，不適用于少數(shù)原子核的衰變．4．半衰期公式統(tǒng)計(jì)規(guī)律什么是半衰期？對(duì)于某個(gè)或選定的幾個(gè)原子核，可以根據(jù)該種元素的半衰期預(yù)測(cè)它的衰變時(shí)間嗎？【答案】半衰期是一個(gè)具有統(tǒng)計(jì)意義的物理量，是指放射性元素的大量原子核半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間，表示大量原子核衰變的快慢程度，因此半衰期的統(tǒng)計(jì)規(guī)律只適用于含有大量原子的樣品，與物理和化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，即一種放射性元素，不管它以單質(zhì)存在還是以化合物的形式存在，或者對(duì)它加壓、或者提高它的溫度，都不能改變其半衰期．微思考【答案】C課堂·

重難探究探究原子核的衰變4．衰變方程的書(shū)寫(xiě)(1)核反應(yīng)過(guò)程一般是不可逆的，所以核反應(yīng)只能用單向箭頭，不能用等號(hào)．(2)核反應(yīng)的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，不能憑空只依據(jù)兩個(gè)守恒規(guī)律而杜撰出不符合實(shí)際的生成物來(lái)書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程．(3)核反應(yīng)中遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，核反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)前后的總質(zhì)量一般會(huì)發(fā)生變化(質(zhì)量虧損)而釋放出核能．(4)當(dāng)放射性物質(zhì)發(fā)生連續(xù)衰變時(shí)，原子核中有的發(fā)生α衰變，有的發(fā)生β衰變，同時(shí)伴隨著γ輻射．對(duì)衰變的實(shí)質(zhì)的理解例1關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是 (

)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射線是由原子核外的內(nèi)層電子躍遷產(chǎn)生D．通過(guò)化學(xué)反應(yīng)不能改變物質(zhì)的放射性【答案】D【解析】α、β射線是天然放射性元素原子核衰變時(shí)產(chǎn)生的．γ射線是核反應(yīng)過(guò)程中發(fā)生質(zhì)量虧損時(shí)釋放出來(lái)的，故A、B、C錯(cuò)誤．放射性是核本身的一種性質(zhì)，故D正確．變式1下列說(shuō)法中正確的是 (

)A．β衰變放出的電子來(lái)自組成原子核的電子B．β衰變放出的電子來(lái)自原子核外的電子C．α衰變說(shuō)明原子核中含有α粒子D．γ射線總是伴隨其他衰變發(fā)生，它的本質(zhì)是電磁波【答案】D【解析】原子核發(fā)生β衰變中放出的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子而釋放的電子，A、B錯(cuò)誤；α射線是具有放射性的元素的原子核在發(fā)生衰變時(shí)兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子結(jié)合在一起從原子核中釋放出來(lái)，γ射線總是伴隨其他衰變發(fā)生，它的本質(zhì)是電磁波，故D正確．【答案】C變式2

(2023年武漢檢測(cè))下列哪些物理現(xiàn)象或物理實(shí)驗(yàn)?zāi)苷f(shuō)明原子核內(nèi)部有結(jié)構(gòu) (

)A．α粒子散射實(shí)驗(yàn) B．天然放射性現(xiàn)象C．氫原子光譜 D．光電效應(yīng)【答案】B【解析】天然放射現(xiàn)象是原子核發(fā)生衰變而產(chǎn)生的，說(shuō)明原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的，B正確，A、C、D錯(cuò)誤．1．對(duì)放射性和射線的理解(1)一種元素的放射性，與它是單質(zhì)還是化合物無(wú)關(guān)，這說(shuō)明一種元素的放射性和核外電子無(wú)關(guān)．(2)射線來(lái)自于原子核，說(shuō)明原子核是可以再分的．對(duì)天然放射現(xiàn)象和三種射線的理解2．三種射線的性質(zhì)、特征比較對(duì)三種射線性質(zhì)的理解例3如圖所示，R是一種放射性物質(zhì)，虛線框內(nèi)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，LL′是厚紙板，MM′是熒光屏，實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)在熒光屏的O、P兩點(diǎn)處有亮斑，由此可知磁場(chǎng)的方向、到達(dá)O點(diǎn)的射線種類(lèi)、到達(dá)P點(diǎn)的射線種類(lèi)應(yīng)符合下表中的 (

)【答案】C選項(xiàng)磁場(chǎng)方向到達(dá)O點(diǎn)的射線到達(dá)P點(diǎn)的射線A豎直向上βαB豎直向下αβC垂直紙面向里γβD垂直紙面向外γα【解析】R放射出來(lái)的射線共有α、β、γ三種，其中α、β射線垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)將受到洛倫茲力作用而偏轉(zhuǎn)，γ射線不偏轉(zhuǎn)，故打在O點(diǎn)的應(yīng)為γ射線；由于α射線貫穿本領(lǐng)弱，不能射穿厚紙板，故到達(dá)P點(diǎn)的應(yīng)是β射線；依據(jù)β射線的偏轉(zhuǎn)方向及左手定則可知磁場(chǎng)方向垂直紙面向里．變式3天然放射性元素放出的三種射線的穿透能力實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示，由此可推知 (

)A．②來(lái)自于原子核外的電子B．①的電離作用最強(qiáng)，是一種電磁波C．③的電離作用較強(qiáng)，是一種電磁波D．③的電離作用最弱，是一種電磁波【答案】D【解析】①射線能被一張紙擋住，說(shuō)明它的穿透能力較差，①射線是α射線，α射線是高速運(yùn)動(dòng)的氦核流，它的穿透能力差，電離作用最強(qiáng)，B錯(cuò)誤；②射線的穿透能力較強(qiáng)，能穿透紙和幾毫米厚的鋁板，說(shuō)明它是β射線，β射線是高速電子流，β射線來(lái)自原子核，不是來(lái)自原子核外的電子，A錯(cuò)誤；③射線的穿透能力最強(qiáng)，能夠穿透幾厘米厚的鉛板，③射線是γ射線，γ射線的電離作用最弱，穿透能力最強(qiáng)，它是能量很高的電磁波，C錯(cuò)誤，D正確．三種射線在磁場(chǎng)或電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的問(wèn)題例4

(多選)如圖所示，鉛盒A中裝有天然放射性物質(zhì)，放射線從其右端小孔中水平向右射出，在小孔和熒光屏之間有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則下列說(shuō)法中正確的有 (

)A．打在圖中a、b、c三點(diǎn)的依次是β射線、γ射線和α射線B．α射線和β射線的軌跡都是拋物線C．α射線和β射線的軌跡都是圓弧D．如果在鉛盒和熒光屏間再加一豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，則屏上的亮斑可能只剩下b【答案】AC變式4放射性元素鐳衰變過(guò)程中釋放出α、β、γ三種射線，進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，偏轉(zhuǎn)情況如圖所示，由此可推斷 (

)A．①表示γ射線，③表示α射線B．①表示γ射線，③表示β射線C．②表示γ射線，③表示α射線D．②表示γ射線，③表示β射線【答案】C【解析】α射線帶正電，β射線帶負(fù)電，γ射線不帶電，γ射線在磁場(chǎng)中一定不偏轉(zhuǎn)，②為γ射線；電場(chǎng)中，α射線向右偏，β射線向左偏，①為β射線，③為α射線，C正確，A、B、D錯(cuò)誤．三種射線的比較方法1．知道三種射線帶電的性質(zhì)，α射線帶正電、β射線帶負(fù)電、γ射線不帶電．α、β是實(shí)物粒子，而γ射線是光子流，屬于電磁波的一種．2．在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中，通過(guò)其受力及運(yùn)動(dòng)軌跡半徑的大小來(lái)判斷α和β射線，由于γ射線不帶電，故運(yùn)動(dòng)軌跡仍為直線．3．α射線穿透能力較弱，β射線穿透能力較強(qiáng)，γ射線穿透能力最強(qiáng)．對(duì)半衰期的理解及應(yīng)用2．對(duì)半衰期的理解(1)不同元素的半衰期不同，半衰期越長(zhǎng)衰變?cè)铰?；半衰期越短，衰變?cè)娇欤?2)半衰期是一個(gè)具有統(tǒng)計(jì)意義的物理量，一定量的放射性物質(zhì)中的某一個(gè)具有放射性的原子核，經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間發(fā)生衰變是偶然的，但數(shù)目巨大的放射性物質(zhì)中，有一半原子核發(fā)生衰變的時(shí)間是穩(wěn)定不變的，這就是半衰期的統(tǒng)計(jì)意義．因此半衰期是指放射性元素的大量原子核半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間，表示大量原子核衰變的快慢程度，因此半衰期的統(tǒng)計(jì)規(guī)律只適用于含有大量原子核的樣品．(3)半衰期是放射性元素的性質(zhì)，只與原子核本身的性質(zhì)有關(guān)，與物理和化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，即一種放射性元素，不管它以單質(zhì)存在還是以化合物的形式存在，對(duì)它加壓，或者提高它的溫度，都不能改變其半衰期．對(duì)半衰期的理解例5

(多選)(2023年玉溪檢測(cè))某種放射性元素的半衰期為10天，則下列說(shuō)法正確的是 (

)A．20個(gè)這種元素的原子核，經(jīng)過(guò)10天后還有10個(gè)沒(méi)有發(fā)生衰變B．當(dāng)環(huán)境溫度升高的時(shí)候，其半衰期縮短C．當(dāng)這種元素以化合物形式存在的時(shí)候，其半衰期不變【答案】CD變式5下列有關(guān)半衰期的說(shuō)法正確的是 (

)A．放射性元素的半衰期越短，表明有半數(shù)原子核發(fā)生衰變所需的時(shí)間越短，衰變速度越快B．放射性元素的樣品不斷衰變，隨著剩下未衰變的原子核的減少，元素半衰期也變長(zhǎng)C．把放射性元素放在密封的容器中，可以減慢放射性元素的衰變速度D．降低溫度或增大壓強(qiáng)，讓該元素與其他物質(zhì)形成化合物，均可減小衰變速度【答案】A【解析】放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間，它反映了放射性元素衰變速度的快慢，半衰期越短，則衰變?cè)娇?；某種元素的半衰期長(zhǎng)短由其本身因素決定，與它所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤．【答案】D變式7

(2023年寧夏期末)鍶－82的半衰期是25天，如果有140g鍶－82，那么只剩下17.5g時(shí)需要經(jīng)過(guò)的天數(shù)是 (

)A．25 B．45C．65 D．75【答案】D理解半衰期應(yīng)抓住兩點(diǎn)1．半衰期由核內(nèi)部自身的因素決定，與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件都無(wú)關(guān)．2．半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，適用于對(duì)大量原子核衰變的計(jì)算，對(duì)于少數(shù)原子核不適用．小練·

隨堂鞏固1．(多選)關(guān)于原子核的衰變和半衰期，下列說(shuō)法正確的是

(

)A．半衰期是指原子核的質(zhì)量減少一半所需要的時(shí)間B．半衰期是指原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間C．發(fā)生α衰變時(shí)產(chǎn)生的新原子核在元素周期表中的位置向后移動(dòng)2位D．發(fā)生β衰變時(shí)產(chǎn)生的新原子核在元素周期表中的位置向后移動(dòng)1位【答案】BD【解析】由半衰期的定義可知，A錯(cuò)誤，B正確．由α衰變和β衰變的實(shí)質(zhì)可知，C錯(cuò)誤，D正確．2．(2023年上海聯(lián)考)天然放射性的發(fā)現(xiàn)揭示了 (

)A．質(zhì)子有復(fù)雜結(jié)構(gòu)

B．分子有復(fù)雜結(jié)構(gòu)C．原子有復(fù)雜結(jié)構(gòu)

D．原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu)【答案】D【解析】天然放射性現(xiàn)象與元素的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)均無(wú)關(guān)，而元素的化學(xué)性質(zhì)由核外電子決定，表明放射性與核外電子無(wú)關(guān)，與原子核有關(guān)，可知天然放射性的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，D正確．3．關(guān)于放射性元素的α衰變和β衰變，下列說(shuō)法中正確的是(

)A．原子核每放出一個(gè)α粒子，原子序數(shù)減少4B．原子核每放出一個(gè)α粒子，原子序數(shù)增加4C．原子核每放出一個(gè)β粒子，原子序數(shù)減少1D．原子核每放出一個(gè)