高中物理第4章第2節(jié)放射性元素的衰變課件粵教版選修3-5

1、第二節(jié)放射性元素的衰變第二節(jié)放射性元素的衰變第四章第四章 原子核原子核 欄目鏈接學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí)目目 標(biāo)標(biāo)1知道原子核的衰變知道原子核的衰變2會用半衰期描述衰變的快慢會用半衰期描述衰變的快慢，知道半衰期的統(tǒng)知道半衰期的統(tǒng)計意義計意義3知道兩種衰變的規(guī)律知道兩種衰變的規(guī)律，能夠熟練寫出衰變方能夠熟練寫出衰變方程程 欄目鏈接認(rèn)識三種射線認(rèn)識三種射線如圖所示，放射源放在鉛塊上的細(xì)孔中，鉛塊上方有如圖所示，放射源放在鉛塊上的細(xì)孔中，鉛塊上方有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場其放出的射線在磁場的作用下垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場其放出的射線在磁場的作用下分成分成a、b、c三束三束a、b、c三條射線哪個是三條射線哪個是射線

2、、哪個是射線、哪個是射線、哪個是射線、哪個是射線？射線？ 欄目鏈接提示：提示：由左手定則知由左手定則知a帶負(fù)電帶負(fù)電，應(yīng)為應(yīng)為射線；射線；c帶正電帶正電，應(yīng)為應(yīng)為射線；射線；b不偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)，說明不帶電說明不帶電，應(yīng)為應(yīng)為射線射線1三種射線的比較三種射線的比較. 欄目鏈接 (1)用勻強(qiáng)電場分離時，帶正電的用勻強(qiáng)電場分離時，帶正電的射線沿電場方向偏轉(zhuǎn)，射線沿電場方向偏轉(zhuǎn)，帶負(fù)電的帶負(fù)電的射線沿電場的反方向偏轉(zhuǎn)，且射線沿電場的反方向偏轉(zhuǎn)，且射線偏轉(zhuǎn)小，射線偏轉(zhuǎn)小，射線偏轉(zhuǎn)大，而射線偏轉(zhuǎn)大，而射線不偏轉(zhuǎn)如圖所示射線不偏轉(zhuǎn)如圖所示(2)用勻強(qiáng)磁場分離時，用勻強(qiáng)磁場分離時，射線和射線和射線沿相反的方向做勻

3、速射線沿相反的方向做勻速圓周運(yùn)動，且在同樣的條件下圓周運(yùn)動，且在同樣的條件下射線的軌道半徑大，射線的軌道半徑大，射線射線的軌道半徑??；的軌道半徑小；射線不偏轉(zhuǎn)如圖所示射線不偏轉(zhuǎn)如圖所示 欄目鏈接 人類認(rèn)識原子結(jié)構(gòu)和開發(fā)利用原子能經(jīng)歷了十分曲折人類認(rèn)識原子結(jié)構(gòu)和開發(fā)利用原子能經(jīng)歷了十分曲折的過程請按要求回答下列問題的過程請按要求回答下列問題(1)盧瑟福、玻爾、查德威克等科學(xué)家在原子結(jié)構(gòu)或原子核的盧瑟福、玻爾、查德威克等科學(xué)家在原子結(jié)構(gòu)或原子核的研究方面做出了卓越的貢獻(xiàn)請選擇其中的兩位，指出他們研究方面做出了卓越的貢獻(xiàn)請選擇其中的兩位，指出他們的主要成績的主要成績 欄目鏈接 (2)在貝可勒爾發(fā)現(xiàn)天

4、然放射現(xiàn)象后，人們對放射線的性在貝可勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象后，人們對放射線的性質(zhì)進(jìn)行了深入研究，如圖所示為三種射線在同一磁場中的質(zhì)進(jìn)行了深入研究，如圖所示為三種射線在同一磁場中的運(yùn)動軌跡，請從三種射線中任選一種，寫出它的名稱和一運(yùn)動軌跡，請從三種射線中任選一種，寫出它的名稱和一種用途種用途 欄目鏈接解析：解析：(1)盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型；玻爾把量子理盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型；玻爾把量子理論引入原子模型論引入原子模型，并成功解釋了氫原子光譜；查德威克發(fā)現(xiàn)并成功解釋了氫原子光譜；查德威克發(fā)現(xiàn)了中子了中子(選兩個即可選兩個即可)；(2)1為為射線射線，科學(xué)實驗中常用它來轟科學(xué)實驗中常用

5、它來轟擊原子核；擊原子核；2為為射線射線，照射種子照射種子，培育新的優(yōu)良品種培育新的優(yōu)良品種(任選任選一個一個)答案：答案：見解析見解析方法總結(jié)：方法總結(jié)：熟記物理學(xué)史上的一些重大發(fā)現(xiàn)熟記物理學(xué)史上的一些重大發(fā)現(xiàn)，了解三種射了解三種射線的電性、用途等線的電性、用途等，是解好此題的前提是解好此題的前提 課堂訓(xùn)練課堂訓(xùn)練1在軋制鋼板時需要動態(tài)地監(jiān)測鋼板厚度在軋制鋼板時需要動態(tài)地監(jiān)測鋼板厚度，其檢測裝置由放其檢測裝置由放射源、探測器等構(gòu)成射源、探測器等構(gòu)成，如下圖所示該裝置中探測器接收到的如下圖所示該裝置中探測器接收到的是是(D)AX射線射線 B射線射線C射線射線 D射線射線解析：解析：首先首先，放

6、射源放出的是放射源放出的是射線、射線、射線、射線、射線射線，無無X射射線線，A項錯誤；另外項錯誤；另外射線穿透本領(lǐng)最弱射線穿透本領(lǐng)最弱，一張紙就能擋住一張紙就能擋住，而而射線穿透本領(lǐng)較強(qiáng)能穿透幾毫米厚的鋁板射線穿透本領(lǐng)較強(qiáng)能穿透幾毫米厚的鋁板，射線穿透本射線穿透本領(lǐng)最強(qiáng)領(lǐng)最強(qiáng)，可以穿透幾厘米厚的鉛板可以穿透幾厘米厚的鉛板，而要穿過軋制鋼板只能而要穿過軋制鋼板只能是是射線射線，因此因此D項正確項正確原子核的衰變原子核的衰變?nèi)鐖D所示如圖所示P為放在勻強(qiáng)電場中的天然放射源，其放出的射線在為放在勻強(qiáng)電場中的天然放射源，其放出的射線在電場的作用下分成電場的作用下分成a、b、c三束則三束則a、b、c三束中

7、哪個是三束中哪個是射射線、哪個是線、哪個是射線、哪個是射線、哪個是射線？射線？提示：提示：a帶負(fù)電帶負(fù)電，應(yīng)為應(yīng)為射線；射線；c帶正電帶正電，應(yīng)為應(yīng)為射線；射線；b不帶電不帶電，應(yīng)為應(yīng)為射線射線 欄目鏈接1定義定義一種元素經(jīng)放射過程變成另一種元素的現(xiàn)象，稱為原子核的一種元素經(jīng)放射過程變成另一種元素的現(xiàn)象，稱為原子核的衰變衰變2衰變規(guī)律衰變規(guī)律原子核衰變時，電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒原子核衰變時，電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒3衰變方程衰變方程(1)衰變：原子核放出一個衰變：原子核放出一個粒子，衰變方程為：粒子，衰變方程為：(2)衰變：原子核放出一個衰變：原子核放出一個粒子，衰變方程為：粒子，衰變方程為： 欄目

8、鏈接(3)射線經(jīng)常是伴隨射線經(jīng)常是伴隨衰變或衰變或衰變而產(chǎn)生，往往是由于衰變后衰變而產(chǎn)生，往往是由于衰變后的新核向低能級躍遷時輻射出來的一份能量，原子核釋放出的新核向低能級躍遷時輻射出來的一份能量，原子核釋放出一個一個光子不會改變它的質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)光子不會改變它的質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)4衰變和衰變和衰變的實質(zhì)衰變的實質(zhì)(1)衰變：衰變：粒子實質(zhì)就是氦核，它是由兩個質(zhì)子和兩個中子粒子實質(zhì)就是氦核，它是由兩個質(zhì)子和兩個中子組成的在放射性元素的原子核中，兩個質(zhì)子和兩個中子結(jié)組成的在放射性元素的原子核中，兩個質(zhì)子和兩個中子結(jié)合得比較緊密，有時會作為一個整體從較大的原子核中拋射合得比較緊密，有時會作為一個整

9、體從較大的原子核中拋射出來，這就是放射性元素發(fā)生的出來，這就是放射性元素發(fā)生的衰變現(xiàn)象，即衰變現(xiàn)象，即 欄目鏈接(2)衰變：原子核里雖然沒有電子，但是核內(nèi)的中子可以轉(zhuǎn)衰變：原子核里雖然沒有電子，但是核內(nèi)的中子可以轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子，產(chǎn)生的電子從核內(nèi)發(fā)射出來，這就是化成質(zhì)子和電子，產(chǎn)生的電子從核內(nèi)發(fā)射出來，這就是衰衰變變衰變是原子核中的一個中子轉(zhuǎn)化成一個電子和一個質(zhì)子，衰變是原子核中的一個中子轉(zhuǎn)化成一個電子和一個質(zhì)子，即即5衰變方程的書寫衰變方程的書寫(1)衰變過程一般都不是可逆的，所以衰變方程只能用單向箭衰變過程一般都不是可逆的，所以衰變方程只能用單向箭頭表示反應(yīng)方向，不能用等號連接頭表示反應(yīng)方

10、向，不能用等號連接(2)衰變的生成物一定要衰變的生成物一定要以實驗為基礎(chǔ)，不能憑空只依據(jù)兩個守恒杜撰出生成物來寫以實驗為基礎(chǔ)，不能憑空只依據(jù)兩個守恒杜撰出生成物來寫衰變方程衰變方程(3)當(dāng)放射性物質(zhì)發(fā)生連續(xù)衰變時，原子核中有的當(dāng)放射性物質(zhì)發(fā)生連續(xù)衰變時，原子核中有的發(fā)生發(fā)生衰變，有的發(fā)生衰變，有的發(fā)生衰變，同時伴隨著衰變，同時伴隨著輻射這時可連續(xù)輻射這時可連續(xù)放出三種射線放出三種射線 欄目鏈接 核經(jīng)一系列的衰變后變?yōu)楹私?jīng)一系列的衰變后變?yōu)?核，問：核，問：(1)一共經(jīng)過幾次一共經(jīng)過幾次衰變和幾次衰變和幾次衰變？衰變？(2) 與與 相比，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)各少了多少？相比，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)各少了多少？

11、(3)綜合寫出這一衰變過程的方程綜合寫出這一衰變過程的方程解析：解析：(1)設(shè)設(shè)U衰變?yōu)樗プ優(yōu)镻b經(jīng)過經(jīng)過x次次衰變和衰變和y次次衰變衰變，由質(zhì)量數(shù)由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得：守恒和電荷數(shù)守恒可得：2382064x 92822xy聯(lián)立聯(lián)立解得解得x8，y6.即一共經(jīng)過即一共經(jīng)過8次次衰變和衰變和6次次衰變衰變(2)由于每發(fā)生一次由于每發(fā)生一次衰變質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均減少衰變質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均減少2，每發(fā)生一每發(fā)生一次次衰變中子數(shù)少衰變中子數(shù)少1，而質(zhì)子數(shù)增而質(zhì)子數(shù)增1，故故 較較 質(zhì)子數(shù)少質(zhì)子數(shù)少10，中子數(shù)少中子數(shù)少22. (3)核反應(yīng)方程為核反應(yīng)方程為 . 答案：答案：(1)8次次衰變，衰變，

12、6次次衰變衰變(2)10個；個；22個個(3)見解析見解析方法總結(jié)：方法總結(jié)：衰變次數(shù)的判斷方法衰變次數(shù)的判斷方法(1)衰變過程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒衰變過程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒(2)每發(fā)生一次每發(fā)生一次衰變質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)均減少衰變質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)均減少2.(3)每發(fā)生一次每發(fā)生一次衰變中子數(shù)減少衰變中子數(shù)減少1，質(zhì)子數(shù)增加質(zhì)子數(shù)增加1. 課堂訓(xùn)練課堂訓(xùn)練2原子核原子核 經(jīng)放射性衰變經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍俗優(yōu)樵雍?，繼而經(jīng)繼而經(jīng)放射性衰變放射性衰變變?yōu)樵雍俗優(yōu)樵雍?，再經(jīng)放射性衰變再經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵優(yōu)樵雍俗雍?.放射性衰變放射性衰變、和和依次為依次為(A)A衰變、衰變、衰變

13、和衰變和衰變衰變B衰變、衰變、衰變和衰變和衰變衰變C衰變、衰變、衰變和衰變和衰變衰變D衰變、衰變、衰變和衰變和衰變衰變解析：解析：根據(jù)衰變反應(yīng)前后的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒特點根據(jù)衰變反應(yīng)前后的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒特點， 核與核與 核比較可知核比較可知，衰變衰變的另一產(chǎn)物為的另一產(chǎn)物為 ，所所以衰變以衰變?yōu)闉樗プ兯プ儯x項選項B、C錯誤；錯誤； 核比較可知核比較可知，衰變衰變的另一產(chǎn)物為的另一產(chǎn)物為01e，所以衰變所以衰變?yōu)闉樗プ兯プ?，選項選項A正確、正確、D錯誤錯誤 半衰期半衰期對于同一種元素，其半衰期是否變化？對于同一種元素，其半衰期是否變化？提示：提示：對于同一種元素對于同一種元素，其半

14、衰期是不變的其半衰期是不變的1定義定義放射性元素的原子核數(shù)目因衰變減少到原來的一半所放射性元素的原子核數(shù)目因衰變減少到原來的一半所經(jīng)過的時間，叫做半衰期，用符號經(jīng)過的時間，叫做半衰期，用符號 表示表示2物理意義物理意義半衰期是描述放射性元素衰變快慢的物理量；不同的放射性半衰期是描述放射性元素衰變快慢的物理量；不同的放射性元素，其半衰期不同，有的差別很大半衰期越大，表明放元素，其半衰期不同，有的差別很大半衰期越大，表明放射性元素衰變得越慢射性元素衰變得越慢3公式公式式中式中N0、m0表示衰變前的原子數(shù)和質(zhì)量，表示衰變前的原子數(shù)和質(zhì)量，N、m表示衰變后表示衰變后的尚未發(fā)生衰變的原子數(shù)和質(zhì)量，的尚未

15、發(fā)生衰變的原子數(shù)和質(zhì)量，t表示衰變時間，表示衰變時間， 表示半表示半衰期衰期4影響因素影響因素放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)部因素決定的，跟原子放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)部因素決定的，跟原子所處的物理狀態(tài)所處的物理狀態(tài)(如溫度、壓強(qiáng)如溫度、壓強(qiáng))或化學(xué)狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物如單質(zhì)、化合物)無關(guān)即一種放射性元素，不管它以單質(zhì)存在還是以化合物無關(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，或者對它加壓，或者增高它的溫度，它的半衰的形式存在，或者對它加壓，或者增高它的溫度，它的半衰期是固定不變的期是固定不變的5適用條件適用條件半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計規(guī)律，只對大量原

16、子核才有半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計規(guī)律，只對大量原子核才有意義，個別原子核經(jīng)過多長時間發(fā)生衰變是偶然的，是無法意義，個別原子核經(jīng)過多長時間發(fā)生衰變是偶然的，是無法預(yù)測的，故對個別或極少數(shù)的原子核，無半衰期而言預(yù)測的，故對個別或極少數(shù)的原子核，無半衰期而言 碘碘131核不穩(wěn)定，會發(fā)生核不穩(wěn)定，會發(fā)生衰變，其半衰期為衰變，其半衰期為8天天(1)碘碘131核的衰變方程：核的衰變方程： _(衰變后的元素用衰變后的元素用X表表示示)(2)經(jīng)過經(jīng)過_天有天有75%的碘的碘131核發(fā)生了衰變核發(fā)生了衰變解析：解析：(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒根據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒， (2)根據(jù)根據(jù)mm0 得得，0.25 m0m0 ，解得解得t16天天答案：答案：(1) (2)16 課堂訓(xùn)練課堂訓(xùn)練3放射性同位素放射性同位素 的樣品經(jīng)過的樣品經(jīng)過6小時還剩下小時還剩下 沒有衰變沒有衰變，它的半衰期是它的半衰期是(A)A2小