新教材同步系列2024春高中物理第五章原子核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2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)用半衰期解決有關(guān)問(wèn)題(重點(diǎn))學(xué)法：①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)律寫出核衰變的方程式．②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)衰變實(shí)質(zhì)的考查．②對(duì)衰變規(guī)律和書寫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)原子核的衰變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_______．α粒子β粒子守恒2．衰變類型(1)α衰變：減少4

減少2

不變?cè)黾?

3．衰變規(guī)律：________守恒，_________守恒．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．【答案】C半衰期1．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________．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．半數(shù)不同核內(nèi)部自身的因素?zé)o關(guān)統(tǒng)計(jì)規(guī)律在生產(chǎn)和科研中凡用到射線時(shí)，絕大多數(shù)是用人工放射性同位素，而不用天然放射性物質(zhì)，人工放射性同位素與天然放射性物質(zhì)相比，有哪些優(yōu)點(diǎn)？【答案】種類多、放射強(qiáng)度容易控制、可以按需制定、半衰期短(廢料易處理)等．C．由于衰變時(shí)釋放巨大能量，衰變過(guò)程質(zhì)量數(shù)不再守恒D．衰變發(fā)出的γ放射線是波長(zhǎng)很短的光子，具有很強(qiáng)的穿透能力【答案】AD【解析】根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知，質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和，X的電荷數(shù)為92，質(zhì)量數(shù)為235，質(zhì)子數(shù)是92，中子數(shù)為143，A正確；半衰期是統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)大量的原子核適用，對(duì)個(gè)別的原子核沒(méi)有意義，B錯(cuò)誤；由于衰變時(shí)釋放巨大能量，衰變過(guò)程總質(zhì)量減小，但質(zhì)量數(shù)仍然守恒，C錯(cuò)誤；衰變發(fā)出的γ射線是波長(zhǎng)很短的光子，具有很強(qiáng)的穿透能力，D正確．課堂?重難探究－探究原子核的衰變1．衰變規(guī)律：原子核發(fā)生衰變時(shí)，衰變前后的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒．2．衰變實(shí)質(zhì)4．衰變方程的書寫(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)書寫核反應(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．衰變規(guī)律的應(yīng)用A．X為質(zhì)子B．該過(guò)程發(fā)生了一次α衰變C．該過(guò)程發(fā)生了兩次β衰變【答案】C【答案】C確定原子核衰變次數(shù)的方法與技巧2．技巧：為了確定衰變次數(shù)，一般先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)(這是因?yàn)棣滤プ兊拇螖?shù)多少對(duì)質(zhì)量數(shù)沒(méi)有影響)，然后根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù)．－探究半衰期的理解及應(yīng)用1．半衰期公式式中N原、m原表示衰變前的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，N余、m余表示衰變后尚未發(fā)生衰變的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，t表示衰變時(shí)間，T半表示半衰期．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话胨テ谠蕉?，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)，與物理或化學(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．對(duì)半衰期的理解例3

(多選)關(guān)于放射性元素的半衰期，下列說(shuō)法正確的是 (

)A．原子核全部衰變所需要的時(shí)間的一半B．原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間C．相對(duì)原子質(zhì)量減少一半所需要的時(shí)間D．元素原子核總質(zhì)量減半所需要的時(shí)間【答案】BD【解析】放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間叫作這種元素的半衰期，它與原子核全部衰變所需要時(shí)間的一半不同．放射性元素發(fā)生衰變后成了一種新的原子核，原來(lái)的放射性元素原子核的個(gè)數(shù)不斷減少；當(dāng)原子核的個(gè)數(shù)減半時(shí)，該放射性元素的原子核的總質(zhì)量也減半，B、D正確．變式3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．半衰期公式的應(yīng)用例4放射性同位素14C被考古學(xué)家稱為“碳鐘”，它可以用來(lái)判定古生物體的年代，此項(xiàng)研究獲得1960年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)．A．11.4天 B．7.6天C．5.7天 D．3.8天【答案】D理解半衰期應(yīng)抓住兩點(diǎn)1．半衰期由原子核內(nèi)部自身的因素決定，與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件均無(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)于少量原子核不適用．小練?隨堂鞏固1．(2023年武漢階段檢測(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．2．(2023年海南卷)釷元素衰變時(shí)會(huì)放出β粒子，其中β粒子是

(

)A．中子 B．質(zhì)子C．電子 D．光子【答案】C【解析】放射性元素衰變時(shí)放出的三種射線α、β、γ分別是氦核流、電子流和光子流，C正確．3．(2023年淮安期末)14C可發(fā)生β衰變，2023年6月9日考古學(xué)家利用14C衰變的測(cè)年技術(shù)，分析三星堆的遺存年代，則14C (

)A．衰變過(guò)程中吸收能量B．衰變產(chǎn)