5.2 放射性元素的衰变（共26张PPT）课件 2024-2025学年高二物理人教版（2019）选择性必修3

第 五 章 原子核
第2节 反射性元素的衰变
1.了解原子核的衰变，会正确书写衰变方程。
2.知道半衰期及其统计意义。
3.根据质量数守恒和电荷数守恒写出核反应方程。
4.知道放射性同位素及其应用，知道射线的危害及防护。
在古代，不论是东方还是西方，都有一批人追求“点石成金”之术，他们试图利用化学方法将一些普通的矿石变成黄金。
当然，这些炼金术士的希望都破灭了。
那么，真的存在能让一种元素变成另一种元素的过程吗？
知识点一：原子核的衰变
1.定义：原子核放出????粒子或????粒子转变为新核的变化叫做原子核的衰变。
?
2.α衰变和β衰变：
α衰变：放出α粒子的衰变，如
β衰变：放出β粒子的衰变，如
????????????????????????→????????????????????????????+????????????????
?
????????????????????????????→????????????????????????????+?????????????
?
3.规律：
原子核发生衰变时，衰变前后的电荷数和质量数都守恒。
说明：(1)中间用单箭头，不用等号；
(2)是质量数守恒，不是质量守恒;
(3)方程及生成物要以实验为基础，不能杜撰。
????衰变：
?
????????????→?????2?????4????+24????????
?
????衰变：
?
????????????→????+1????????+?10????
?
4.衰变的本质：
(2)β衰变：原子核内的一个中子变成质子，同时放出一个电子。
(1)α衰变：原子核内少两个质子和两个中子 。
放射性的原子核在发生α衰变、β衰变时产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，并放出γ光子。因此，γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的。
5.γ射线的产生：
二、半衰期
2.意义：表示放射性元素衰变快慢的物理量
1.定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间
经过????个半衰期（τ）其剩余的质量为：
?
质量与原子个数相对应，故经过????个半衰期后剩余的粒子数为：
?
????=12????????0
?
????=12????????????0
?
????=12????????0=12????????????0
?
3. 半衰期的计算
最初的质量：m0
半衰期：τ
时间：t
氡的衰变
4.半衰期是由原子核内部本身的因素决定的，与原子所处的物理、化学状态无关。
5.半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，对少数原子核是不适用的。
1.定义：
原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核或者发生状态变化的过程。
2.原子核的人工转变
发现质子
发现中子
具体实例1：质子的发现—卢瑟福 α粒子轰击氮原子核
具体实例2：中子的发现----查德威克a粒子轰击铍原子核
714????+24????????→817????+11????
?
?49Be+24He→612????+01n
?
在核反应中，质量数守恒、电荷数守恒。
三、核反应
四、放射性的应用
1.射线测厚仪
在钢板一面，放置γ射线源，另一面放着接收装置。那么钢板越厚，接收到了射线信号越弱，根据信号强度就可以测量金属板的厚度。
——利用γ射线具有很强的穿透性
2.示踪原子：在某种元素里掺进一些该元素的放射性同位素，用仪器探测它放出的射线，就可查明这种元素的行踪。
3.培优、保鲜：利用 γ 射线照射种子，可使种子内的遗传物质发生变异，培育出新的优良品种
经照射 未经照射
培优育种
4.同位素电池
放射性同位素电池是一种把放射性同位素衰变时释放的能量转化成电能的装置，它体积小、功率大、使用寿命长，可作为人造卫星、宇宙飞船、海洋工程设施等的电源；
5.γ射线探伤
利用γ射线穿透能力强的特点，可探查金属内部有没有缺陷或裂纹，这种无损探伤技术已广泛应用于冶金和机械工业。
人类一直生活在放射性的环境中
宇宙的射线
岩石放射性物质
不过这些射的强度都在安全剂量之内，对我们没有伤害。
电磁信号
五、辐射与安全
生活中的放射性污染：装修建材、家居饰品
大理石
原子弹爆炸、核电站泄露会产生严重的污染。
在利用放射性同位素给病人做“放疗”时，如果放射性的剂量过大，皮肤和肉就会溃烂不愈，导致病人因放射性损害而死去。
过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界产生破坏作用。
有些矿石中含有过量的放射性物质，如果不注意也会对人体造成巨大的危害。
然而过量的射线对人体组织有破坏作用，这种破坏往往是对细胞核的破坏，有时不会马上察觉。因此，在使用放射性同位素时，必须严格遵守操作规程，注意人身安全，同时要防上放射性物质对空气、水源、用具等的污染。
广岛原子弹事件
动物变异
植物变异
放射性物质标志
核反应堆外层的厚厚的水泥建筑
在防护状态下操作放射性物质
生活中，哪些植物可以吸收放射线呢？
C-14（“碳钟”）年代测定法，又称放射性碳定年法，就是根据C-14衰变的程度来判定古生物体的年代，该项研究获得1960年诺贝尔化学奖。
要推断一块古木的年代，可以先把古木加温，制取1g碳的样品，再用粒子计数器进行测量。如果测得样品每分钟衰变的次数正好是现代植物所制样品的一半，表明这块古木经过了14C的一个半衰期，即5730年，如果测得每分钟衰变的次数是其他值，也可以根据半衰期计算出古木的年代。
稳定
14C 半衰期 τ =5730 年
碳14测年技术
1.锝99m在医疗诊断中被广泛用作显像剂或示踪剂.质量为 m0 的锝99m经过12h 后剩余锝的质量为 m0/4 ，它的半衰期为( )
A.3 h B.6 h
C.9 h D.12 h
B
2.氡的半衰期是3.8天，下列说法正确的是(　 )
A．升高温度，可以使氡的半衰期变短
B．增加压强，可以使氡的半衰期变短
C．4克氡原子核，经过7.6天就只剩下1克氡原子核
D．4个氡原子核，经过7.6天就只剩下1个氡原子核
C
3.国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台，如图所示。下列核反应中放出的粒子为中子的是(　 )
A.714????俘获一个α粒子，产生817????并放出一个粒子
B.1327????????俘获一个α粒子，产生1530????并放出一个粒子
C.511????俘获一个质子，产生48????????并放出一个粒子
D.36????????俘获一个质子，产生23????????并放出一个粒子
?
B
3.关于放射性同位素的应用下列说法中正确的有（ ）
A.放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到了消除有害静电的目的
B.利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤
C.用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种
D.用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的伤害
BD
放射性元素的衰变
原子核的衰变
半衰期
放射性同位素及其应用
核反应
辐射与安全
①α衰变
②β衰变
定义
意义
计算
放射线测厚仪 培优、保鲜
示踪原子、 γ射线探伤等
????????????→?????2?????4????+24????????
?
????????????→????+1????????+?10????
?
?49Be+24He→612C+01n