2015-2016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,第四章 原子核,欄目鏈接,學 習目 標,1．知道原子核的衰變．2．會用半衰期描述衰變的快慢，知道半衰期的統(tǒng)計意義．3．知道兩種衰變的規(guī)律，能夠熟練寫出衰變方程．,,,,欄目鏈接,認識三種射線,如圖所示，放射源放在鉛塊上的細孔中，鉛塊上方有,垂直于紙面向外的勻強磁場．其放出的射線在磁場的作用下分成a、b、c三束．a(chǎn)、b、c三條射線哪個是α射線、哪個是β射線、哪個是γ射線？,欄目鏈接,提示：由左

2、手定則知a帶負電，應為β射線；c帶正電，應為α射線；b不偏轉(zhuǎn)，說明不帶電，應為γ射線．,1．三種射線的比較.,欄目鏈接,(1)用勻強電場分離時，帶正電的α射線沿電場方向偏轉(zhuǎn)，帶負電的β射線沿電場的反方向偏轉(zhuǎn)，且α射線偏轉(zhuǎn)小，β射線偏轉(zhuǎn)大，而γ射線不偏轉(zhuǎn)．如圖所示．,(2)用勻強磁場分離時，α射線和β射線沿相反的方向做勻速圓周運動，且在同樣的條件下α射線的軌道半徑大，β射線的軌道半徑??；γ射線不偏轉(zhuǎn)．如圖所示．,欄目鏈接,人類認識原子結(jié)構(gòu)

3、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．(1)盧瑟福、玻爾、查德威克等科學家在原子結(jié)構(gòu)或原子核的研究方面做出了卓越的貢獻．請選擇其中的兩位，指出他們的主要成績．,欄目鏈接,(2)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)進行了深入研究，如圖所示為三種射線在同一磁場中的運動軌跡，請從三種射線中任選一種，寫出它的名稱和一種用途．,欄目鏈接,解析：(1)盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型；玻爾把量子理論引入原子模型，并

4、成功解釋了氫原子光譜；查德威克發(fā)現(xiàn)了中子(選兩個即可)；(2)1為α射線，科學實驗中常用它來轟擊原子核；2為γ射線，照射種子，培育新的優(yōu)良品種．(任選一個)答案：見解析,方法總結(jié)：熟記物理學史上的一些重大發(fā)現(xiàn)，了解三種射線的電性、用途等，是解好此題的前提．?課堂訓練,1．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是(D),A．X射線 B．α射線C．β射線 D．γ射線

5、解析：首先，放射源放出的是α射線、β射線、γ射線，無X射線，A項錯誤；另外α射線穿透本領(lǐng)最弱，一張紙就能擋住，而β射線穿透本領(lǐng)較強能穿透幾毫米厚的鋁板，γ射線穿透本領(lǐng)最強，可以穿透幾厘米厚的鉛板，而要穿過軋制鋼板只能是γ射線，因此D項正確．,原子核的衰變,如圖所示P為放在勻強電場中的天然放射源，其放出的射線在電場的作用下分成a、b、c三束．則a、b、c三束中哪個是α射線、哪個是β射線、哪個是γ射線？,提示：a帶負電，應為β射線；c帶正

6、電，應為α射線；b不帶電，應為γ射線．,欄目鏈接,1．定義．一種元素經(jīng)放射過程變成另一種元素的現(xiàn)象，稱為原子核的衰變．2．衰變規(guī)律．原子核衰變時，電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒．3．衰變方程．(1)α衰變：原子核放出一個α粒子，衰變方程為：(2)β衰變：原子核放出一個β粒子，衰變方程為：,欄目鏈接,(3)γ射線經(jīng)常是伴隨α衰變或β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，原子核釋放出一個γ光子不會改變它的質(zhì)

7、量數(shù)和核電荷數(shù)．4．α衰變和β衰變的實質(zhì)．(1)α衰變：α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)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出來，這就是放射性元素發(fā)生的α衰變現(xiàn)象，即,欄目鏈接,(2)β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β衰變．β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5．衰變方

8、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頭表示反應方向，不能用等號連接．(2)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衰變方程．(3)當放射性物質(zhì)發(fā)生連續(xù)衰變時，原子核中有的發(fā)生α衰變，有的發(fā)生β衰變，同時伴隨著γ輻射．這時可連續(xù)放出三種射線．,欄目鏈接,核經(jīng)一系列的衰變后變?yōu)?核，問：(1)一共經(jīng)過幾次α衰變和幾次β衰變？(2)

9、 與 相比，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)各少了多少？(3)綜合寫出這一衰變過程的方程．解析：(1)設(shè)U衰變?yōu)镻b經(jīng)過x次α衰變和y次β衰變，由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得：238＝206＋4x　 ①92＝82＋2x－y?、诼?lián)立①②解得x＝8，y＝6.即一共經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變．,(2)由于每發(fā)生一次α衰變質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均減少2，每發(fā)生一次β衰變中子數(shù)少1，而質(zhì)子數(shù)增1，故 較

10、 質(zhì)子數(shù)少10，中子數(shù)少22. (3)核反應方程為 ―→ ＋ ＋ . 答案：(1)8次α衰變，6次β衰變　(2)10個；22個　(3)見解析方法總結(jié)：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．(2)每發(fā)生一次α衰變質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)均減少2.(3)每發(fā)生一次β衰變中子數(shù)減少1，質(zhì)子數(shù)增加1.,?課堂訓練2．原子核 經(jīng)放射性衰

11、變①變?yōu)樵雍?，繼而經(jīng)放射性衰變②變?yōu)樵雍?，再經(jīng)放射性衰變③變?yōu)樵雍?.放射性衰變①、②和③依次為(A)A．α衰變、β衰變和β衰變B．β衰變、α衰變和β衰變C．β衰變、β衰變和α衰變D．α衰變、β衰變和α衰變,解析：根據(jù)衰變反應前后的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒特點， 核與

12、核比較可知，衰變①的另一產(chǎn)物為 ，所以衰變①為α衰變，選項B、C錯誤； 核比較可知，衰變③的另一產(chǎn)物為0－1e，所以衰變③為β衰變，選項A正確、D錯誤．,半衰期,對于同一種元素，其半衰期是否變化？提示：對于同一種元素，其半衰期是不變的,1．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經(jīng)過的時間，叫做半衰期，用符號 表示．,2．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

13、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．3．公式．式中N0、m0表示衰變前的原子數(shù)和質(zhì)量，N、m表示衰變后的尚未發(fā)生衰變的原子數(shù)和質(zhì)量，t表示衰變時間， 表示半衰期．,4．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，跟原子所處的物理狀態(tài)(如溫度、壓強)或化學狀態(tài)(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)存在還是以化合物的形式存在，或者對它加壓，或者增高它的溫度，它的半

14、衰期是固定不變的．5．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，是無法預測的，故對個別或極少數(shù)的原子核，無半衰期而言．,碘131核不穩(wěn)定，會發(fā)生β衰變，其半衰期為8天．(1)碘131核的衰變方程： →________(衰變后的元素用X表示)．(2)經(jīng)過______天有75%的碘131核發(fā)生了衰變．解析：(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒， (2)根據(jù)m＝m0

15、 得，0.25 m0＝m0 ，解得t＝16天．答案：(1) 　(2)16,?課堂訓練3．放射性同位素 的樣品經(jīng)過6小時還剩下 沒有衰變，它的半衰期是(A)A．2小時　　 B．1.5小時C．1.17小時　　 D．0.75小時解析：我們知道，放射性元素衰變一半所用的時間是一個半衰期，剩下的元素再經(jīng)一