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.ppt

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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、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，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，帶負電的β射線沿電場的反方向偏轉，且α射線偏轉小，β射線偏轉大，而γ射線不偏轉．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．如圖所示．,欄目鏈接,人類認識原子結構和開發(fā)利用原子能經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構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)現天然放射現象后，人們對放射線的性質進行了深入研究，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構模型；玻爾把量子理論引入原子模型，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：熟記物理學史上的一些重大發(fā)現，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 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射線穿透本領最弱，一張紙就能擋住，而β射線穿透本領較強能穿透幾毫米厚的鋁板，γ射線穿透本領最強，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． 一種元素經放射過程變成另一種元素的現象，稱為原子核的衰變． 2．衰變規(guī)律． 原子核衰變時，電荷數和質量數都守恒． 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射線經常是伴隨α衰變或β衰變而產生，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量數和核電荷數． 4．α衰變和β衰變的實質． (1)α衰變：α粒子實質就是氦核，它是由兩個質子和兩個中子組成的．在放射性元素的原子核中，兩個質子和兩個中子結合得比較緊密，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衰變現象，即,欄目鏈接,(2)β衰變：原子核里雖然沒有電子，但是核內的中子可以轉化成質子和電子，產生的電子從核內發(fā)射出來，這就是β衰變．β衰變是原子核中的一個中子轉化成一個電子和一個質子，即 5．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，不能憑空只依據兩個守恒杜撰出生成物來寫衰變方程．(3)當放射性物質發(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,核經一系列的衰變后變?yōu)? 核，問： (1)一共經過幾次α衰變和幾次β衰變？ (2) 與 相比，質子數和中子數各少了多少？ (3)綜合寫出這一衰變過程的方程． 解析：(1)設U衰變?yōu)镻b經過x次α衰變和y次β衰變，由質量數守恒和電荷數守恒可得： 238＝206＋4x ① 92＝82＋2x－y ② 聯(lián)立①②解得x＝8，y＝6.即一共經過8次α衰變和6次β衰變．,(2)由于每發(fā)生一次α衰變質子數和中子數均減少2，每發(fā)生一次β衰變中子數少1，而質子數增1，故 較 質子數少10，中子數少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：衰變次數的判斷方法 (1)衰變過程遵循質量數守恒和電荷數守恒． (2)每發(fā)生一次α衰變質子數、中子數均減少2. (3)每發(fā)生一次β衰變中子數減少1，質子數增加1.,?課堂訓練 2．原子核 經放射性衰變①變?yōu)樵雍? ，繼而經放射性衰變②變?yōu)樵雍? ，再經放射性衰變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：根據衰變反應前后的質量數守恒和電荷數守恒特點， 核與 核比較可知，衰變①的另一產物為 ，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目因衰變減少到原來的一半所經過的時間，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和質量，N、m表示衰變后的尚未發(fā)生衰變的原子數和質量，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、化合物)無關．即一種放射性元素，不管它以單質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)經過______天有75%的碘131核發(fā)生了衰變． 解析：(1)根據質量數、電荷數守恒， (2)根據m＝m0 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，剩下的元素再經一個半衰期只剩下 ，再經一個半衰期這 又會衰變一半，只剩 ，所以題中所給的6小時為三個半衰期的時間，因而該放射性同位素的半衰期應是2小時，也可根據m余＝m原 ，即 ，得 ＝2小時．,