高中物理第十九章原子核第二節(jié)放射性元素的衰變課件新人教版選修3-

第十九章原子核第二節(jié)放射性元素的衰變【素養(yǎng)目標(biāo)定位】※知道α和β衰變的規(guī)律及實(shí)質(zhì)※理解半衰期的概念※會(huì)利用半衰期進(jìn)行簡單的運(yùn)算【素養(yǎng)思維脈絡(luò)】課前預(yù)習(xí)反饋

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__________原子核。2．衰變的類型一種是__________，另一種是__________，而γ射線是伴隨α衰變或β衰變產(chǎn)生的。α粒子知識(shí)點(diǎn)1β粒子另一種α衰變?chǔ)滤プ冸姾蓴?shù)質(zhì)量數(shù)

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，叫作半衰期。2．決定因素放射性元素衰變的快慢是由原子核________因素決定的，跟原子所處的____________(如溫度、壓強(qiáng))或____________(如單質(zhì)、化合物)無關(guān)。3．適用條件半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)概念，是對________的原子核衰變規(guī)律的總結(jié)，對于一個(gè)特定的原子核，________確定何時(shí)發(fā)生衰變，但可以確定各個(gè)時(shí)刻發(fā)生衰變的概率，即某時(shí)衰變的可能性，因此，半衰期只適用于________________。半數(shù)知識(shí)點(diǎn)2內(nèi)部物理狀態(tài)化學(xué)狀態(tài)大量無法大量的原子核『判一判』(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衰變是原子核中的電子發(fā)射到核外。 (

)(3)半衰期是原子核有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時(shí)間，經(jīng)過兩個(gè)半衰期原子核就全部發(fā)生衰變。 (

)(4)通過化學(xué)反應(yīng)也不能改變物質(zhì)的放射性。 (

)(5)原子核衰變過程中，電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)、能量和動(dòng)量都守恒。 (

)×

×

×

√√思考辨析『選一選』下列說法正確的是 (

)A．U衰變?yōu)镻a要經(jīng)過2次α衰變和1次β衰變B．β射線與γ射線一樣都是電磁波，但β射線的穿透本領(lǐng)遠(yuǎn)比γ射線弱C．放射性元素的半衰期與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件有關(guān)D．天然放射性現(xiàn)象使人類首次認(rèn)識(shí)到原子核可分解析：U衰變?yōu)镻a要經(jīng)過1次α衰變和1次β衰變，A錯(cuò)誤；β射線是高速電子流，B錯(cuò)誤；半衰期與原子所處的物理，化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，C錯(cuò)誤；天然放射現(xiàn)象說明原子核可分，D正確。D

『想一想』你知道考古學(xué)家靠什么推斷古化石的年代嗎？答案：只要測出古化石中14C的含量就可以根據(jù)14C的半衰期推斷古化石的年齡。課內(nèi)互動(dòng)探究原子核的衰變?nèi)鐖D為α衰變、β衰變示意圖。探究一

思考討論1(1)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？為什么？(2)當(dāng)發(fā)生β

衰變時(shí)，新核的核電荷數(shù)相對原來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？提示：(1)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)各減少2個(gè)。因?yàn)棣亮Ｗ邮窃雍藘?nèi)2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合在一起發(fā)射出來的。(2)當(dāng)原子核發(fā)生β衰變時(shí)，新核的核電荷數(shù)相對于原來增加了1個(gè)。新核在元素周期表中的位置向后移動(dòng)了1個(gè)位次。歸納總結(jié)(1)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)衰變方程的書寫方面：衰變方程用“→”表示，而不用“＝”表示。(3)衰變方程表示的變化方面：衰變方程表示的是原子核的變化，而不是原子的變化。(4)為了確定衰變次數(shù)，一般是由質(zhì)量數(shù)的改變先確定α衰變的次數(shù)，這是因?yàn)棣滤プ兊拇螖?shù)的多少對質(zhì)量數(shù)沒有影響，然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù)。

特別提醒典例1典例剖析解題指導(dǎo)：(1)可根據(jù)衰變過程中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒求解；(2)根據(jù)每發(fā)生一次α衰變原子核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均少2，每發(fā)生一次β衰變原子核的中子數(shù)少1，質(zhì)子數(shù)多1來推算；(3)根據(jù)(1)的解答結(jié)果寫方程。對點(diǎn)訓(xùn)練BD

解析：α衰變時(shí)核電荷數(shù)減2，質(zhì)量數(shù)減4，β衰變時(shí)核電荷數(shù)加1，質(zhì)量數(shù)不變；設(shè)發(fā)生了x次α衰變和y次β衰變，則根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒有：2x－y＋86＝88,4x＋222＝226，解得x＝1，y＝0，A錯(cuò)誤；同理可判斷選項(xiàng)C錯(cuò)誤；BD正確。放射性元素的半衰期及其應(yīng)用下圖為氡衰變剩余質(zhì)量與原有質(zhì)量比值示意圖。探究二

思考討論2縱坐標(biāo)表示的是任意時(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)過一個(gè)半衰期，氡原子核的質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦叮?2)從圖中可以看出，經(jīng)過兩個(gè)半衰期未衰變的原子核還有多少？歸納總結(jié)3．適用條件半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)概念，是對大量的原子核衰變規(guī)律的總結(jié)，對于一個(gè)特定的原子核，無法確定其何時(shí)發(fā)生衰變，半衰期只適用于大量的原子核。4．應(yīng)用利用半衰期非常穩(wěn)定這一特點(diǎn)，可以測量其衰變過程、推斷時(shí)間等。(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)和外部條件都無關(guān)。(2)半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，適用于對大量原子核衰變的計(jì)算，對于個(gè)別少數(shù)原子核不適用。

特別提醒

為測定水庫的存水量，將一瓶放射性溶液倒入水庫中，已知這杯溶液每分鐘衰變8×107次，這種同位素半衰期為2天，10天以后從水庫中取出1m3的水，并測得每分鐘衰變10次，求水庫的存水量為多少？解題指導(dǎo)：找出每分鐘衰變次數(shù)與其質(zhì)量成正比這一隱含條件是解決本題的關(guān)鍵。典例2典例剖析答案：2.5×105m32．(多選)下列關(guān)于放射性元素的半衰期的幾種說法正確的是 (

)A．同種放射性元素，在化合物中的半衰期比在單質(zhì)中長B．放射性元素的半衰期與元素所處的物理和化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，它是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，只對大量的原子核才適用C．氡的半衰期是3.8天，若有4g氡原子核，則經(jīng)過7.6天就只剩下1g氡D．氡的半衰期是3.8天，若有4個(gè)氡原子核，則經(jīng)過7.6天就只剩下一個(gè)氡BC

對點(diǎn)訓(xùn)練解析：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變時(shí)所需要的時(shí)間叫半衰期，這是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對于大量的原子核才適用，對于少量原子核是不成立的，放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)部自身決定的，與外界的物理和化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，故A、D錯(cuò)誤，B、C正確。核心素養(yǎng)提升設(shè)有一個(gè)質(zhì)量為M0的原子核，原來處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)發(fā)生一次α(或β)衰變后，釋放的粒子的質(zhì)量為m，速度為v，產(chǎn)生的反沖核的質(zhì)量為M，速度為V1．動(dòng)量守恒關(guān)系0＝mv＋MV或mv＝－MVα衰變和β衰變在磁場中的軌跡分析2．在磁場中徑跡的特點(diǎn)

(多選)(2019·北京101中學(xué)高二下學(xué)期期末)A、B是兩種放射性元素，原來都靜止在同一勻強(qiáng)磁場，其中一個(gè)放出α粒子，另一個(gè)放出β粒子，運(yùn)動(dòng)方向都與磁場方向垂直。圖中a、b與c、d分別表示各