物理：19.2《放射性元素的衰變》課件(1)(新人教版選修3-5)

1、2015 /6/21學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道衰變的概念，知道原子核衰變時遵守的規(guī)知道衰變的概念，知道原子核衰變時遵守的規(guī)律律2知道知道、衰變的實(shí)質(zhì)，知道衰變的實(shí)質(zhì)，知道射線是怎樣產(chǎn)射線是怎樣產(chǎn)生的生的3知道什么是半衰期，知道半衰期的統(tǒng)計意義，知道什么是半衰期，知道半衰期的統(tǒng)計意義，會利用半衰期解決相關(guān)問題會利用半衰期解決相關(guān)問題重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)難點(diǎn)：1.、衰變的實(shí)質(zhì)及衰變規(guī)律衰變的實(shí)質(zhì)及衰變規(guī)律2對半衰期概念的理解和利用半衰期解決相關(guān)對半衰期概念的理解和利用半衰期解決相關(guān)問題問題一、衰變一、衰變 原子核放出原子核放出 粒子或粒子或 粒子粒子轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓凶鲈雍说乃プ冝D(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓凶?/p>

2、原子核的衰變 衰變：放出衰變：放出粒子的衰變，如粒子的衰變，如 衰變：放出衰變：放出 粒子的衰變，如粒子的衰變，如 HeThU422349023892ePaTh0123491234901.1.定義：定義：2.2.種類：種類：原子核發(fā)生衰變時，衰變前后的原子核發(fā)生衰變時，衰變前后的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒都守恒 衰變：衰變： 衰變：衰變： HeYXAZAZ4242eYXAZAZ011說明：說明：1. 1. 中間用單箭頭，表反應(yīng)的方向中間用單箭頭，表反應(yīng)的方向, ,不用等號；不用等號；2. 2. 是質(zhì)量數(shù)守恒，不是質(zhì)量守恒是質(zhì)量數(shù)守恒，不是質(zhì)量守恒. .一般反應(yīng)前后總質(zhì)量會發(fā)生變一般反應(yīng)

3、前后總質(zhì)量會發(fā)生變化化; ;3. 3. 方程及生成物要以實(shí)驗為基礎(chǔ)，不能杜撰。方程及生成物要以實(shí)驗為基礎(chǔ)，不能杜撰。4 4. . 射線是伴隨射線是伴隨、衰變同時產(chǎn)生衰變同時產(chǎn)生, 射線不改變原子核的電荷數(shù)射線不改變原子核的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)和質(zhì)量數(shù)3 3規(guī)律：規(guī)律：衰衰變變方方程程4. 4. 本質(zhì)本質(zhì)： 衰變：原子核中衰變：原子核中2 2個中子和個中子和2 2個質(zhì)子結(jié)合成為一個個質(zhì)子結(jié)合成為一個整體從核中拋射出來，發(fā)生整體從核中拋射出來，發(fā)生衰變。衰變。衰變：原子核內(nèi)的一個中子變成質(zhì)子，衰變：原子核內(nèi)的一個中子變成質(zhì)子， 同同時放出一個電子時放出一個電子 射線的產(chǎn)生：射線的產(chǎn)生：射線經(jīng)常是伴隨著射

4、線經(jīng)常是伴隨著射線和射線和射射線產(chǎn)生的，沒有線產(chǎn)生的，沒有衰變。衰變。元素的放射性與元素存在的狀態(tài)無關(guān)，元素的放射性與元素存在的狀態(tài)無關(guān)，放射性表明原子核是有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的。放射性表明原子核是有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的。HenH42101122eHn011110提問提問1:原子核內(nèi)除了質(zhì)子和中子原子核內(nèi)除了質(zhì)子和中子,還有沒有其它粒子比如電子還有沒有其它粒子比如電子粒子粒子? ?提問提問2: 衰衰變變衰衰變變的的實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)是什么是什么? ? 射線射線原子核的能量也跟原子的能量一樣，其變化是不原子核的能量也跟原子的能量一樣，其變化是不連續(xù)的，也只能取一系列不連續(xù)的數(shù)值，因此也存在連續(xù)的，也只能取一系列不連續(xù)的數(shù)值，

5、因此也存在著能級，同樣是能級越低越穩(wěn)定。著能級，同樣是能級越低越穩(wěn)定。放射性的原子核在發(fā)生放射性的原子核在發(fā)生衰變、衰變、衰變時，往往蘊(yùn)衰變時，往往蘊(yùn)藏在核內(nèi)的能量會釋放出來，使產(chǎn)生的新核處于高能藏在核內(nèi)的能量會釋放出來，使產(chǎn)生的新核處于高能級，這時它要向低能級躍遷，能量以級，這時它要向低能級躍遷，能量以光子的形式輻射光子的形式輻射出來，因此，出來，因此，射線經(jīng)常是伴隨射線經(jīng)常是伴隨射線和射線和 射線產(chǎn)生的，射線產(chǎn)生的，當(dāng)放射性物質(zhì)連續(xù)發(fā)生衰變時，原子核中有的發(fā)生當(dāng)放射性物質(zhì)連續(xù)發(fā)生衰變時，原子核中有的發(fā)生衰變，有的發(fā)生衰變，有的發(fā)生衰變，同時就會伴隨著衰變，同時就會伴隨著輻射（輻射（沒有沒有

6、衰變）。衰變）。這時，放射性物質(zhì)發(fā)出的射線中就會同時具有這時，放射性物質(zhì)發(fā)出的射線中就會同時具有、和和三種射線。三種射線。5 5注意：注意： 一種元素只能發(fā)生一種衰變，但一種元素只能發(fā)生一種衰變，但在一塊放射性物質(zhì)中可以同時放出在一塊放射性物質(zhì)中可以同時放出、和和三種射線。三種射線。HeThU422349023892ePaTh012349123490衰變規(guī)律的應(yīng)用衰變規(guī)律的應(yīng)用解析：解析：選選B.新核的質(zhì)量數(shù)新核的質(zhì)量數(shù)23246208核電荷數(shù)核電荷數(shù)90261482中子數(shù)中子數(shù)20882126B正確正確練習(xí)：某原子核練習(xí)：某原子核A A的衰變過程為的衰變過程為A A B B C, C,下列說

7、法正確的是（下列說法正確的是（ ）A A、核核A A的質(zhì)量數(shù)減核的質(zhì)量數(shù)減核C C的質(zhì)量數(shù)等于的質(zhì)量數(shù)等于5;5;B B、核核A A的中子數(shù)減核的中子數(shù)減核C C的中子數(shù)等于的中子數(shù)等于2;2;C C、核核A A的中性原子中的電子數(shù)比原子核的中性原子中的電子數(shù)比原子核B B的的中性原子中的電子數(shù)多中性原子中的電子數(shù)多1;1;D D、核核A A的質(zhì)子數(shù)比核的質(zhì)子數(shù)比核C C的質(zhì)子數(shù)多的質(zhì)子數(shù)多1 1。 D D例例2 2：在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場中，有一原來靜止的原：在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場中，有一原來靜止的原子核，該核衰變后，放出的帶電粒子和反沖核的運(yùn)動軌子核，該核衰變后，放出的帶電粒子和反沖核的運(yùn)

8、動軌跡如圖所示。由圖可以判定（跡如圖所示。由圖可以判定（ ）A A、該核發(fā)生的是該核發(fā)生的是衰變衰變B B、該核發(fā)生的是該核發(fā)生的是衰變衰變C C、磁場方向一定垂直于紙面向里磁場方向一定垂直于紙面向里D D、不能判定磁場方向向里還是向不能判定磁場方向向里還是向外外abBD磁場中的衰變磁場中的衰變由動量守恒知新核與放出的粒子速度方向相反由動量守恒知新核與放出的粒子速度方向相反:若它們帶相同性質(zhì)的電荷若它們帶相同性質(zhì)的電荷,則它們所受洛侖茲力方向相反則它們所受洛侖茲力方向相反,則則軌跡為外切圓軌跡為外切圓;若它們帶相反性質(zhì)的電荷若它們帶相反性質(zhì)的電荷,則它們所受洛侖茲力方向相同則它們所受洛侖茲力方

9、向相同,則則軌跡為內(nèi)切圓軌跡為內(nèi)切圓; 粒子和粒子和粒子的半徑比反沖核都要大粒子的半徑比反沖核都要大 練習(xí)：靜止在勻強(qiáng)磁場中的某放射性元素練習(xí)：靜止在勻強(qiáng)磁場中的某放射性元素的原子核，當(dāng)它放出一個的原子核，當(dāng)它放出一個粒子后，其速粒子后，其速度方向與磁場方向垂直，測得度方向與磁場方向垂直，測得粒子和反粒子和反沖核軌道半徑之比為沖核軌道半徑之比為4444：1 1，如圖所示：，如圖所示：則（則（ ）A A、 粒子與反沖粒子的動粒子與反沖粒子的動量大小相等，方向相反量大小相等，方向相反B B、原來放射性元素的原子核原來放射性元素的原子核電荷數(shù)為電荷數(shù)為9090C C、反沖核的核電荷數(shù)為反沖核的核電荷

10、數(shù)為8888D D、粒子與反沖核的速度之粒子與反沖核的速度之比為比為1 1：8888R1R2ABC閱讀教材閱讀教材 “半衰期半衰期” 部分并思考問部分并思考問題：題： 1。不同放射性元素的衰變快慢相同嗎？。不同放射性元素的衰變快慢相同嗎？ 2。用什么物理量描述它們的衰變快慢？。用什么物理量描述它們的衰變快慢？ 3。半衰期描述的對象是什么？。半衰期描述的對象是什么？ 4。半衰期與哪些因素有關(guān)。半衰期與哪些因素有關(guān)?改變這種元素的改變這種元素的存在形式存在形式(單質(zhì)單質(zhì),化合物的形式化合物的形式),給它加壓給它加壓,改變改變溫度溫度,其半衰期會不會改變其半衰期會不會改變?二、半衰期(T) 1.1.

11、意義：意義： 表示放射性元素衰變快慢的物理量表示放射性元素衰變快慢的物理量 2.2.定義：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)定義：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間生衰變所需的時間不同的放射性元素其半衰期不同不同的放射性元素其半衰期不同經(jīng)過經(jīng)過n個半衰期個半衰期(T)其剩余的質(zhì)量為：其剩余的質(zhì)量為： 質(zhì)量與原子個數(shù)相對應(yīng)，故經(jīng)過質(zhì)量與原子個數(shù)相對應(yīng)，故經(jīng)過n個半衰期后個半衰期后剩余的粒子數(shù)為：剩余的粒子數(shù)為： 021mmn 002121NNNTtn 021mmTt 3.公式： 注意：注意：(1)(1)半衰期的長短是由原子核內(nèi)部本身的半衰期的長短是由原子核內(nèi)部本身的因素決定的，與原子所處的物理、

12、化學(xué)因素決定的，與原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)狀態(tài)無關(guān) (2)(2)半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律，只對大量半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律，只對大量的原子核才適用，對少數(shù)原子核是不適的原子核才適用，對少數(shù)原子核是不適用的用的例例: :某種元素的半衰期為某種元素的半衰期為1010天天, ,有有100100個這個這種元素的原子核種元素的原子核, ,則經(jīng)過則經(jīng)過2020天后天后, ,該種元素原子數(shù)該種元素原子數(shù)目為目為2525個個, ,這種說法是錯的這種說法是錯的半衰期的應(yīng)用半衰期的應(yīng)用變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2有甲、乙兩種放射性元素，它的半有甲、乙兩種放射性元素，它的半衰期分別是衰期分別是甲甲15天，天，乙乙30天，它們的質(zhì)

13、量天，它們的質(zhì)量分別為分別為m甲甲、m乙乙，經(jīng)過，經(jīng)過60天這兩種元素的質(zhì)量相天這兩種元素的質(zhì)量相等，則它們原來的質(zhì)量之比等，則它們原來的質(zhì)量之比M甲甲M乙乙是是()A14 B41C2 1 D1 22002年年 上海上海 10完成核反應(yīng)方程：完成核反應(yīng)方程： Th Pa 。 衰變?yōu)樗プ優(yōu)?的半衰期是的半衰期是1.2分鐘，則分鐘，則64克克 經(jīng)過經(jīng)過6分鐘還有分鐘還有 克尚未衰變?？松形此プ?。2349023491Th23490Pa23491Th23490 2 e01 練習(xí)練習(xí)3 3：由原子核的衰變規(guī)律可知：由原子核的衰變規(guī)律可知 ( ) ( )CA A放射性元素一次衰變可同時產(chǎn)生放射性元素一次衰

14、變可同時產(chǎn)生射線和射線和射線射線B B放射性元素發(fā)生放射性元素發(fā)生衰變時，新核的化學(xué)性衰變時，新核的化學(xué)性質(zhì)不變質(zhì)不變C C放射性元素發(fā)生衰變的快慢不可人為控制放射性元素發(fā)生衰變的快慢不可人為控制D D放射性元素發(fā)生正電子衰變時，新核質(zhì)量放射性元素發(fā)生正電子衰變時，新核質(zhì)量數(shù)不變，核電荷數(shù)增加數(shù)不變，核電荷數(shù)增加1 1一、原子核的衰變一、原子核的衰變2.2.衰變原則：衰變原則： 質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒。守恒，電荷數(shù)守恒。1.1.原子核的衰變：原子核的衰變：（1 1） 衰變衰變: :原子核放出原子核放出 粒子的衰變叫做粒子的衰變叫做 衰變衰變 （2 2）衰變衰變: :原子核放出原子核放出粒子的衰變叫做粒子的衰變叫做衰變衰變 （3 3）衰變衰變: :伴隨伴隨 射線或射線或 射線產(chǎn)生射線產(chǎn)生. .二