放射性元素的衰變+高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊(cè)

第五章原子核

人教版（2019）選修第三冊(cè)5.2

放射性元素的衰變1.了解原子核的衰變，會(huì)正確書寫衰變方程。2．知道半衰期及其統(tǒng)計(jì)意義。3.根據(jù)質(zhì)量守恒和電荷數(shù)守恒寫出核反應(yīng)方程。4．知道放射性同位素及其應(yīng)用，知道射線的危害及其防護(hù)。學(xué)習(xí)目標(biāo)

在古代，不論是東方還是西方，都有一批人追求“點(diǎn)石成金”之術(shù)，他們?cè)噲D利用化學(xué)方法將一些普通的礦石變成黃金。當(dāng)然，這些煉金術(shù)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(dǎo)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(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓?。一、原子核的衰變?cè)雍朔懦靓亮Ｗ踊颚铝Ｗ愚D(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓??！裨讦了プ冎?，新核的質(zhì)量數(shù)與原來(lái)的核的質(zhì)量數(shù)有什么關(guān)系？

相對(duì)于原來(lái)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(yīng)當(dāng)向前移還是向后移？要移動(dòng)幾位？●你能概括出α衰變的質(zhì)量數(shù)、核電荷數(shù)變化的一般規(guī)律嗎？思考：實(shí)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(hào)。新原子核原子核質(zhì)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(zhì)量數(shù)核電荷數(shù)不變?cè)黾?原子序數(shù)增加1思考：在β衰變中，質(zhì)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(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓?。衰變方程原子核的變化?shí)例的β衰變→強(qiáng)調(diào)：電荷數(shù)之和，“和”指代數(shù)和。小結(jié)：原子核衰變時(shí)質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)變化的規(guī)律

●電荷數(shù)守恒

●質(zhì)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(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù)之和=總結(jié)歸納2.原子核衰變實(shí)質(zhì)β衰變：α衰變：●原子核內(nèi)有無(wú)α粒子？●原子核里沒有電子，β衰變中的電子來(lái)自哪里？思考：

實(shí)質(zhì)：總結(jié)：放射性的原子核在發(fā)生α衰變、β衰變時(shí)產(chǎn)生的新核處于高能級(jí)，

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

先由質(zhì)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(duì)練

（釷）經(jīng)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(gè)質(zhì)子

B.鉛核比釷核少16個(gè)中子

C.共經(jīng)過4次α衰變和6次β衰變

D.共經(jīng)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(jì)預(yù)測(cè)

衰變發(fā)生在原子核內(nèi)部；

衰變快慢由核內(nèi)部自身因素決定，與化學(xué)狀態(tài)和外部條件無(wú)關(guān)。思考：如何描述放射性元素衰變快慢？2.統(tǒng)計(jì)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(shí)間

●單個(gè)原子核：半衰期無(wú)意義4.決定因素二、半衰期分析：經(jīng)過n個(gè)半衰期(T)其剩余的質(zhì)量為：質(zhì)量與原子個(gè)數(shù)相對(duì)應(yīng)，故經(jīng)過n個(gè)半衰期后剩余的粒子數(shù)為：例題

設(shè)某種放射線物質(zhì)，初始質(zhì)量為m0，元素的半衰期為T，求：經(jīng)過時(shí)間t后，還剩下多少該物質(zhì)？或者針對(duì)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(qiáng)，可以使氡的半衰期變短

C.4克氡原子核，經(jīng)過7.6天就只剩下1克氡原子核

D.4個(gè)氡原子核，經(jīng)過7.6天就只剩下1個(gè)氡原子核C科學(xué)漫步（課本P113）C-14測(cè)年技術(shù)14C半衰期τ=5730

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

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

質(zhì)量數(shù)守恒

電荷數(shù)守恒1.射線測(cè)厚儀利用γ射線的穿透特性自學(xué)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(hào)越弱，根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度就可以測(cè)量金屬板的厚度。四、放射性同位素及其應(yīng)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(xì)菌，抑制蔬菜發(fā)芽，延長(zhǎng)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(xué)性質(zhì)相同●遵守操作規(guī)程，做好人身安全防護(hù)；●防止對(duì)空氣，水源、用具等的污染。放射線標(biāo)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(duì)細(xì)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(jìn)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(zhì)量數(shù)相同

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

AD達(dá)標(biāo)測(cè)試2．一個(gè)原來(lái)靜止的

原子核，輻射出α粒子，它的兩個(gè)產(chǎn)物在垂直于它們速度方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，它們的軌跡和運(yùn)動(dòng)方向(圖中用箭頭表示)可能是下圖中哪一個(gè)

（

）×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

××

×

×

×

D.新核α粒子×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

××

×

×

×

A.新核α粒子×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

××

×

×

×

B.新核α粒子×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

××

×

×

×

C.新核α粒子D兩圓內(nèi)切，β粒子半徑大兩圓外切，α粒子半徑大總結(jié)：在磁場(chǎng)中徑跡的特點(diǎn)靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的原子核衰變后：粒子和新核動(dòng)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?chǔ)亮Ｗ应铝Ｗ诱n堂練習(xí)

碳14是宇宙射線撞擊空氣中的氮14原子所產(chǎn)生，具有放射性，碳14原子發(fā)生β衰變轉(zhuǎn)變?yōu)榈?4。生物存活期間需要呼吸，其體內(nèi)的碳14含量大致不變；生物停止呼吸后，體內(nèi)的碳14開始減少?？梢愿鶕?jù)死亡生物體內(nèi)殘余碳14含量來(lái)推斷它的死亡時(shí)間。碳14各個(gè)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