高中物理粵教版（2019）选择性必修第三册 第五章原子与原子核_第二节放射性元素的衰变课件(共26张PPT)

(共26张PPT)
放射性元素的衰变
高二—粤教版—物理—第五单元
教学目标
了解放射性现象，明确放射性现象是由原子核变化引起
知道三种射线的特性
知道半衰期的概念
一、放射性的发现
贝可勒尔
天然放射的实验照片
伦琴发现X射线后，不少科学家认为荧光来源于X射线。于是法国物理学家贝可勒尔把一种晶体铀盐放在阳光下照射（因为要产生荧光，就必须要把荧光物质放在阳光下照射），他发现晶体铀盐使底片感光了，说明荧光是X射线。科学是严谨，为防止偶发性，他准备重复几次实验。但天公不做美，一连几天阴雨天，他懊丧地从抽屉里取出样品，冲洗底片检查纸包是否漏光，结果他大吃一惊：底片居然被感光了，正好是铀盐的像。 经过反复实验，贝可勒尔发现，只要把铀盐和照相底片放在一起，不管在多么黑暗的地方，底片都会感光。贝可勒尔断定，含铀的物质能自发地产生一种射线，这种射线是不同于X射线的新射线，是从原子核内部发射出来的，而且它同样可使底片感光。这是科学界最早发现的放射性现象，铀也是人们发现的第一个放射性元素。
从此对原子核的研究掀开新篇章。
为了表彰在放射性的研究做出的贡献，贝可勒尔与居里夫妇被授予1903年诺贝尔物理学奖。
居里夫妇发现一种沥青铀矿的放射性强度比预计的强度大得多，说明这些沥青矿物中含有一种量少但放射性很强的新元素。在非常简陋的实验室，没有经费的支持，居里夫妇合力攻关发现了这种新元素，它比纯铀放射性要强400倍。为了纪念居里夫人的祖国——波兰，新元素被命名为钋(波兰的意思)。后来，他们又发现了第二种放射性元素，这种新元素的放射性比钋还强。他们把这种新元素命名为“镭”。
居里夫妇从30吨铀沥青残渣中提炼出0.1克镭盐，接着又初步测定了镭的原子量。1911年,居里夫人获得诺贝尔化学学奖。
一、放射性的发现
居里夫妇
一、放射性的发现
1、定义：物质放射出射线的性质叫放射性
具有放射性的元素叫放射性元素
研究发现,原子序数大于82的所有元素,都能自发的发出射线,原子序数小于83的元素,有的也具有放射性。能自发的放出射线的元素叫做天然放射性元素。
放大1000倍的铀矿石
一、放射性的发现
提出问题：元素的放射性是原子的性质还是原子核的性质？
实验表明：如果一种元素具有放射性，那么不论它是以单质的形式存在，还是以某种化合物的形式存在，放射性都不受影响，即放射性与元素所处的化学状态无关。
实验还表明：放射性的强度也不受温度、外界压强的影响，即放射性与元素存在的状态也无关。
2、放射性的发现的意义 ：
元素的化学性质取决于原子核外的电子，因此可以断定，射线来源于原子核。原子核具有内部结构。
1、下列说法正确的是（　）
A．贝可勒尔发现天然放射现象，说明原子也有复杂的内部结构
B．麦克斯韦提出了电磁场理论，预言并证实电磁波的存在
C．奥斯特发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系
D．ɑ粒子散射实验说明原子核也有复杂的内部结构
课堂反馈：
B
解析：贝可勒尔发现天然放射现象原子核有复杂的内部结构，ɑ粒子散射实验说明原子也有复杂的内部结构，法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系。
二、原子核衰变
提出问题：用什么方法可以判断放射出的射线是同种物质？射线的电性？
铅盒
放射源
照相底片
将带正电的射线命名为ɑ射线
将带负电的射线命名为β射线
将不带电的射线命名为 r 射线
二、原子核衰变
提出问题：三种射线在穿透本领上有明显区别？
贯穿本领不同:
a射线穿透能力最弱,
r射线穿透能力最强。
二、原子核衰变
提出问题：为什么ɑ射线在云室中的径迹是粗而直，β射线是细而弯？
因为 射线能将更多的气体分子电离，所以轨迹比较粗；
粒子的质量较 粒子大得多，运动方向不易改变，所以轨迹为直线。
二、原子核衰变
1、三种射线的特点
二、原子核衰变
2、衰变的定义：放射性元素放射出粒子而转变为另一种元素的过程
①α衰变：原子核放出α粒子变成新的原子核
②β衰变：原子核放出β粒子变成新的原子核
③γ衰变: 伴随α衰变和β衰变
3、衰变的分类：
2、图中P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场的作用下分成a、b、c三束，以下判断正确的是（　　）
A．a为α射线、b为β射线
B．a的电离能力最强
C．b的穿透能力最强
D．b为α射线、c为γ射线
课堂反馈：
解析：α射线为氦核，带正电，电离能力最强，穿透能力最弱故应为射线c；β射线为电子流，带负电；γ射线不带电，电离能力最弱，穿透能力最强。
C
提出问题：这是14C元素衰变曲线（y轴为剩下份额-x轴为衰变时间），请问14C元素衰变时间存在什么规律？
放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间是稳定的。
14C元素衰变曲线
三、半衰期
1、定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间是稳定的，叫这种元素的半衰期.
Rn222(氡）衰变成Po218的半衰期为3.8天
Ra226(镭）衰变成Rn222的半衰期为1620年
U238(铀）衰变成Th234的半衰期为4.5×109年
2、半衰期特点
1)不同的放射性元素，半衰期不同
2)半衰期描述的是统计规律，研究单个原子核无法预测.
3)半衰期由原子核内部因素决定，与化学状态和外部条件没有关系.
情境一：下图为氡衰变剩余质量与原有质量比值示意图。
纵坐标表示的是任意时刻氡的质量m与t=0时的质量m0的比值。
(1)氡原子核的半衰期是多少
(2)从图中可以看出,经过两个半衰期未衰变的原子核还有多少
答：(1)由衰变图可看出,氡原子核的半衰期是3.8天。
(2)经过两个半衰期未衰变的原子核还有四分之一。
m为衰变后剩下原子核质量
m0为衰变前的原子核质量
m为衰变后剩下原子核质量
m0为衰变前的原子核质量
t为衰变的时间
T为元素的半衰期
三、半衰期
情境二：新疆文物考古研究所在2017年的1月、2月先后对罗布泊境内的古楼兰区域进行考古调查，在孔雀河下游北岸发现了一座古城，经过14C测定，古城的年代在东汉至魏晋时期，请问：考古学家测量某古生物遗骸14C含量为现代生物14C含量的k倍，如何据此数据推算出古城遗址的年代呢？（14C的半衰期为5730年）
下图为始祖鸟的化石，美国科学家维拉·黎比运用了半衰期的原理发明“碳－14计年法”，估算出始祖鸟的年龄，并因此荣获了1960年的诺贝尔奖．
日常检测辐射可以使用辐射检测仪
3.新发现的一种放射性元素X，它的氧化物X2O的半衰期为8天，X2O与F发生化学反应2X2O＋2F2===4XF＋O2之后，XF的半衰期为(　　)
A．2天　 B．4天 C．8天 D．16天
课堂反馈：
C
解析:　放射性元素的衰变快慢由原子核内部的自身因素决定，与原子的化学状态无关，故半衰期仍为8天，A、B、D错误，C正确。
4.放射性同位素的衰变能转换为电能，将某种放射性元素制成“放射性同位素电池”(简称同位素电池)，带到火星上去工作
(1)已知火星上的温度、压强等环境因素与地球有很大差别.该放射性元素到火星上之后，半衰期将如何变化？原因是什么？
解析：放射性元素的半衰期与外界条件无关，则放射性元素到火星后，半衰期不变。
课堂反馈：
解析：这种说法是错误的，因为半衰期描述的是大量放射性元素衰变的统计规律，不适用于少量原子核的衰变。
(2)若有10个具有放射性的原子核，经过一个半衰期，则一定有5个原子核发生了衰变，这种说法是否正确，为什么？
5.一质量为M的矿石中含有放射性元素钚，其中钚238的质量为m，已知钚的半衰期为88年，那么下列说法中正确的是( )
A.经过176年后，这块矿石中基本不再含有钚
B.经过176年后，有m钚元素发生了衰变
C.经过88年后该矿石的质量为M－m
D.经过264年后，钚元素的质量还剩
解析:半衰期表示有一半原子核发生衰变的时间，经过176年后，也就是2个半衰期，则还剩 的原子核没有发生衰变，故A、B错误；经过88年后，m的钚衰变为另一种元素，但衰变后变成另一种元素的物质仍然留在矿石中，故C错误；经过264年后，也就是3个半衰期，钚元素的质量还剩 ，故D正确。
课堂反馈：
D
课堂小结
放射性元素的衰变
放射性的发现
原子核的衰变
半衰期
谢谢观看