新教材同步輔導(dǎo)2023年高中物理第五章原子核5.2放射性元素的衰變課件新人教版選擇性必修第三冊(cè)

第五章原子核學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道放射現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是原子核的衰變,知道兩種衰變的基本性質(zhì),能運(yùn)用守恒思想寫(xiě)出衰變方程.2.了解半衰期的概念,知道半衰期的統(tǒng)計(jì)意義,會(huì)用半衰期描述衰變的快慢,能利用半衰期進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算,培養(yǎng)分析歸納能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力.3.知道核反應(yīng)及其遵從的規(guī)律,會(huì)根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒思想書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程,培養(yǎng)分析歸納能力.4.了解放射性在生產(chǎn)和科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用,知道射線的危害及防護(hù),感受物理學(xué)知識(shí)在推動(dòng)社會(huì)發(fā)展、人類(lèi)文明進(jìn)步中的重要作用.2

放射性元素的衰變知識(shí)點(diǎn)一

原子核的衰變

α粒子β粒子減少4減少2

3.衰變規(guī)律.(1)原子核衰變時(shí)

和

都守恒.(2)任何一種放射性元素只有一種放射性,不能同時(shí)既放出α射線又放出β射線,而

射線伴隨α衰變或β衰變產(chǎn)生.不變?cè)黾?

電荷數(shù)質(zhì)量數(shù)γ知識(shí)點(diǎn)二半衰期1.考古學(xué)家靠什么推斷古化石的年代?答案:只要測(cè)出古化石中14C的含量就可以根據(jù)14C的半衰期推斷古化石的年齡.2.概念:放射性元素的原子核有

發(fā)生衰變所需的時(shí)間.3.決定因素:放射性元素衰變的快慢是由

的因素決定的,跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒(méi)有關(guān)系.不同的放射性元素,半衰期

.半數(shù)核內(nèi)部自身不同知識(shí)點(diǎn)三核反應(yīng)

新原子核知識(shí)點(diǎn)四放射性同位素及其應(yīng)用1.放射性同位素:具有

的同位素.其分類(lèi)有天然放射性同位素和

放射性同位素.2.人工放射性同位素的優(yōu)點(diǎn):資源

,應(yīng)用廣泛;放射

容易控制,半衰期比較短,廢料容易處理.3.放射性同位素的應(yīng)用.(1)應(yīng)用射線:利用γ射線的

能力可以測(cè)厚度等,還可以用于放射治療、培優(yōu)保鮮等.(2)示蹤原子:一種元素的各種同位素具有

化學(xué)性質(zhì),用放射性同位素替換非放射性的同位素后,利用探測(cè)器探測(cè)放射性元素放出的

,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)生射線的原子進(jìn)行跟蹤.放射性人工豐富強(qiáng)度穿透相同的射線知識(shí)點(diǎn)五輻射與安全1.人類(lèi)一直生活在放射性的環(huán)境中,

的射線對(duì)人體組織有破壞作用,要防止放射性物質(zhì)對(duì)空氣、

、用具等的污染.2.Wi-Fi有輻射、電腦有輻射、微波爐有輻射、基站有輻射……不少人“談?shì)椛渖儭?對(duì)于輻射,我們應(yīng)怎樣進(jìn)行有效的防護(hù)呢?答案:盡量減少人體與射線的接觸時(shí)間,盡量增大人體與射線源的距離,并且在射線源與人體之間放置一種能有效吸收射線的屏蔽材料.過(guò)量水源小試身手判斷下列說(shuō)法的正誤并和同學(xué)交流(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”).1.原子核在衰變時(shí),它在元素周期表中的位置不變.()2.發(fā)生β衰變時(shí)原子核中的電子被發(fā)射到核外.()3.把放射性元素放在低溫處,可以減緩放射性元素的衰變.()4.氡的半衰期是3.8天,若有4個(gè)氡原子核,則經(jīng)過(guò)7.6天后只剩下一個(gè)氡原子核.()5.衰變和原子核的人工轉(zhuǎn)變均滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒.()6.醫(yī)學(xué)上利用射線進(jìn)行放射治療時(shí),要控制好放射的劑量.()××××√√探究一原子核的衰變問(wèn)題情境圖甲和圖乙分別為α衰變、β衰變的示意圖.1.當(dāng)某原子核發(fā)生α衰變時(shí),新原子核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)如何變化?發(fā)生β衰變呢?遵循什么規(guī)律?答案:某原子核發(fā)生α衰變時(shí),質(zhì)子數(shù)減少2,中子數(shù)減少2;發(fā)生β衰變時(shí),質(zhì)子數(shù)增加1,質(zhì)量數(shù)不變.衰變前后的電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)、動(dòng)量都守恒.2.當(dāng)發(fā)生β衰變時(shí),新核的電荷數(shù)相對(duì)原來(lái)的原子核變化了多少?其實(shí)質(zhì)是什么?新核在元素周期表中的位置怎樣變化?

過(guò)程建構(gòu)

衰變類(lèi)型α衰變?chǔ)滤プ兯プ兎匠趟プ儗?shí)質(zhì)2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)整體射出1個(gè)中子轉(zhuǎn)化為1個(gè)質(zhì)子和1個(gè)電子

4.對(duì)衰變(核反應(yīng))方程的理解.(1)衰變過(guò)程遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒,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.(2)衰變方程的書(shū)寫(xiě)方面:衰變方程用“→”表示,而不用“＝”表示.(3)衰變方程表示的是原子核的變化,而不是原子的變化.

答案:AC

答案:

B原子核衰變次數(shù)的分析技巧探究二半衰期的理解及有關(guān)計(jì)算問(wèn)題情境放射性同位素衰變的快慢有一定的規(guī)律.例如氡222經(jīng)過(guò)α衰變成為釙218的規(guī)律如圖所示,縱坐標(biāo)表示任意時(shí)刻氡的質(zhì)量m與t=0時(shí)的質(zhì)量m0的比值.1.每經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期,氡原子核的質(zhì)量變?yōu)槊看嗡プ兦暗亩嗌?氡原子核的半衰期是多少?

2.從圖中可以看出,經(jīng)過(guò)兩個(gè)半衰期未衰變的原子核還有多少?

3.對(duì)于某個(gè)或選定的幾個(gè)氡原子核能根據(jù)它的半衰期預(yù)測(cè)它的衰變時(shí)間嗎?答案:半衰期是一個(gè)時(shí)間,是某種放射性元素的大量原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所用的時(shí)間的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,不能預(yù)測(cè)單個(gè)原子核或幾個(gè)特定原子核的衰變時(shí)間.過(guò)程建構(gòu)

【典例3】(2021·重慶卷)放射性元素123I會(huì)衰變?yōu)榉€(wěn)定的123Te,半衰期約為13h,可以用于檢測(cè)人體的甲狀腺對(duì)碘的吸收.若某時(shí)刻123I與123Te的原子數(shù)量之比為4∶1,則經(jīng)過(guò)26h后123I與123Te的質(zhì)量之比為(

)A.1∶2

B.1∶4C.1∶8 D.1∶16答案:

B解析:根據(jù)題述,123I與123Te原子數(shù)量之比為4∶1,則經(jīng)過(guò)26h(兩個(gè)半衰期)后,4份123I衰變剩余1份,生成了3份123Te原子,剩余123I與123Te原子數(shù)量之比為1∶4,因?yàn)?23I與123Te原子質(zhì)量相同,所以經(jīng)過(guò)26h(兩個(gè)半衰期)后,123I與123Te的質(zhì)量之比為1∶4,故選項(xiàng)B正確,選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤.

有關(guān)半衰期的兩點(diǎn)提醒探究三核反應(yīng)及核反應(yīng)方程問(wèn)題情境下圖為α粒子轟擊氮原子核的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖.甲

α粒子被鋁箔吸收,熒光屏上看不到閃光乙

充入氮?dú)夂?熒光屏上看到閃光1.充入氮?dú)馇盁晒馄辽蠟槭裁纯床坏介W光?充入氮?dú)夂鬅晒馄辽峡吹搅碎W光,說(shuō)明了什么問(wèn)題?答案:充入氮?dú)馇?α粒子被鋁箔擋住,在熒光屏上看不到閃光;充入氮?dú)夂?氮原子核和α粒子發(fā)生核反應(yīng),產(chǎn)生了新粒子.2.寫(xiě)出α粒子轟擊氮原子核的核反應(yīng)方程.原子核的人工轉(zhuǎn)變與原子核的衰變有什么相同規(guī)律?

3.如何實(shí)現(xiàn)原子核的人工轉(zhuǎn)變?答案:人為地用α粒子、質(zhì)子、中子或光子去轟擊一些原子核,可以實(shí)現(xiàn)原子核的轉(zhuǎn)變.過(guò)程建構(gòu)

3.人工轉(zhuǎn)變與衰變的比較.(1)不同點(diǎn):人工轉(zhuǎn)變是其他粒子(或光子)與原子核相碰撞的結(jié)果,需要一定的裝置和條件才能發(fā)生;而衰變是原子核的自發(fā)變化,它不受物理、化學(xué)條件的影響.(2)相同點(diǎn):人工轉(zhuǎn)變與衰變過(guò)程一樣,在發(fā)生過(guò)程中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)都守恒.【典例5】下圖為α粒子轟擊氮原子核實(shí)現(xiàn)原子核人工轉(zhuǎn)變的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖,M是顯微鏡,S是熒光屏,F是鋁箔.氮?dú)鈴拈y門(mén)T充入,A是放射源.(1)該人工核轉(zhuǎn)變的方程為

.

(2)在觀察由新粒子引起的閃爍之前需進(jìn)行必要的調(diào)整的是(

)A.充入氮?dú)夂?調(diào)整鋁箔厚度,使屏S上有α粒子引起的閃爍B.充入氮?dú)夂?調(diào)整鋁箔厚度,使屏S上見(jiàn)不到新粒子引起的閃爍C.充入氮?dú)馇?調(diào)整鋁箔厚度,使屏S上能見(jiàn)到新粒子引起的閃爍D.充入氮?dú)馇?調(diào)整鋁箔厚度,使屏S上見(jiàn)不到α粒子引起的閃爍(3)在容器充入氮?dú)夂?屏S上出現(xiàn)閃光,該閃光是(

)A.α粒子射到屏上產(chǎn)生的B.α粒子從F處打出的新粒子射到屏上產(chǎn)生的C.α粒子擊中氮核后產(chǎn)生的新粒子射到屏上產(chǎn)生的D.放射性物質(zhì)的γ射線射到屏上產(chǎn)生的

探究四放射性同位素的應(yīng)用問(wèn)題情境用人工方法得到放射性同位素,這是一個(gè)很重要的發(fā)現(xiàn),天然的放射性同位素不過(guò)40多種,而今天人工制造的放射性同位素已達(dá)3000多種,每種元素都有放射性同位素.放射性同位素在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生和科學(xué)研究的許多方面得到了廣泛的應(yīng)用.1.在射線照射下帶電的驗(yàn)電器的箔片的張角會(huì)很快減小為0,為什么?答案:因射線的電離作用,空氣被電離,與驗(yàn)電器所帶電性相反的離子與之中和.2.工業(yè)部門(mén)可以使用放射性同位素發(fā)出的射線來(lái)測(cè)厚度.如圖所示,軋鋼廠的熱軋機(jī)上可以安裝射線測(cè)厚儀,其工作原理是什么?如何控制鋼板的厚度?答案:讓?duì)蒙渚€穿過(guò)鋼板,儀器探測(cè)到的γ射線強(qiáng)度與鋼板的厚度有關(guān),軋出的鋼板越厚,透過(guò)的射線越弱;軋出的鋼板越薄,透過(guò)的射線越強(qiáng).將射線測(cè)厚儀接收到的信號(hào)輸入計(jì)算機(jī),就可以對(duì)鋼板的厚度進(jìn)行自動(dòng)控制.3.在我國(guó)首先用人工方法合成牛胰島素時(shí),需要證明人工合成的牛胰島素結(jié)晶跟天然牛胰島素的結(jié)晶是同一種物質(zhì),為此把摻入放射性同位素14C的人工合成的牛胰島素與天然牛胰島素混合在一起,經(jīng)過(guò)多次重新結(jié)晶后,得到了放射性14C分布均勻的牛胰島素結(jié)晶,這就證明了人工合成的牛胰島素與天然牛胰島素完全融為一體,它們是同一種物質(zhì).和同學(xué)們討論分析該方法是利用了放射性的什么應(yīng)用?原理是什么?答案:這種方法是利用放射性同位素做示蹤原子.用放射性同位素代替非放射性同位素,讓它們一起運(yùn)動(dòng)、遷移,再用放射性探測(cè)儀器進(jìn)行追蹤,就可以知道放射性原子通過(guò)什么路徑,運(yùn)動(dòng)到哪里了,是怎樣分布的,從而可以了解某些不容易查明的情況或規(guī)律.4.醫(yī)學(xué)上做射線治療用的放射性元素,應(yīng)用半衰期長(zhǎng)的還是短的?為什么?答案:半衰期短的.因?yàn)榘胨テ诙痰姆派湫詮U料容易處理.過(guò)程建構(gòu)放射性同位素的主要應(yīng)用.(1)利用它的射線.①射線測(cè)厚儀:利用γ射線的穿透特性測(cè)厚度.②放射治療:利用γ射線的高能量治療癌癥.③培優(yōu)、保鮮:利用γ射線使種子的遺傳基因發(fā)生變異,培育新的品種;照射食品殺死使食物腐敗的細(xì)菌,抑制蔬菜發(fā)芽,延長(zhǎng)保存期.④工業(yè)探傷:利用γ射線檢查金屬構(gòu)件是否存在砂眼、裂痕等,即利用γ射線進(jìn)行探傷.⑤消除靜電:利用放射線使空氣電離而把空氣變成導(dǎo)電氣體,以除去化纖、紡織品上的靜電.(2)作為示蹤原子:把放射性同位素原子通過(guò)物理或化學(xué)反應(yīng)的方式摻到其他物質(zhì)中,然后用探測(cè)儀進(jìn)行追蹤,確定其位置.①在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,探測(cè)農(nóng)作物在不同的季節(jié)對(duì)元素的需求.②在工業(yè)上,檢查輸油管道上的漏油位置.③在醫(yī)療上,可以檢查人體對(duì)某元素的吸收情況,也可以幫助確定腫瘤的部位和范圍.【典例6】(多選)關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用,下列說(shuō)法正確的有(

)A.射線改變了布料的性質(zhì)使其不再因摩擦而生電,因此達(dá)到了消除有害靜電的目的B.利用γ射線的穿透能力可以為金屬探傷C.用射線照射作物種子能使其遺傳基因發(fā)生變異,其結(jié)果一定是成為更優(yōu)秀的品種D.用γ射線治療腫瘤時(shí)一定要嚴(yán)格控制劑量,以免對(duì)人體正常組織造成太大的傷害解析:利用射線消除有害靜電是利用α射線的電離作用,使空氣分子電離成導(dǎo)體,將靜電消除,選項(xiàng)A錯(cuò)誤.利用γ射線的穿透能力可以為金屬探傷,γ射線對(duì)人體細(xì)胞傷害太大,在用于治療腫瘤時(shí)要嚴(yán)格控制劑量,選項(xiàng)B、D正確.遺傳基因變異不一定都會(huì)變成有益的,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.答案:BD課堂評(píng)價(jià)1.下列關(guān)于原子核的衰變的說(shuō)法正確的是 (

)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射線經(jīng)常伴隨α衰變和β衰變產(chǎn)生,它的本質(zhì)是電磁波答案:D解析:原子核發(fā)生β衰變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,選項(xiàng)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)的,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.γ射線經(jīng)常伴隨α衰變和β衰變發(fā)生,它的本質(zhì)是電磁波,選項(xiàng)D正確.2.一塊氡222放在天平的左盤(pán)時(shí),需要在天平的右盤(pán)加444g砝碼,天平才能平衡,氡222發(fā)生α衰變,經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期以后,欲使天平再次平衡,應(yīng)從右盤(pán)中取出的砝碼為 (

)A.222g