5.2 放射性元素的衰变（共21张PPT）课件 2024-2025学年高二物理粤教版（2019）选择性必修3

(共21张PPT)
第五章 原子与原子核
第二节 放射性元素衰变
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？
类似于“点石成金”的事一直就在自然界中进行着，这就是放射性元素的衰变过程
学习目标
1.知道天然放射现象及其规律;
2.理解三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们；
3.知道放射现象的实质是原子核的衰变；
4.知道两种衰变的基本性质，掌握原子核的衰变规律；
放射性：物质发射射线的性质称为放射性。
放射性元素：具有放射性的元素称为放射性元素。
天然放射现象：放射性元素自发地放出射线的现象。
放大了1000倍的铀矿石
放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数大于或等于83的所有元素，都能自发的放出射线
原子序数小于83的元素，有的也具有放射性。
元素的放射性是原子的性质还是原子核的性质呢？
一、放射性的发现
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。
由于元素的化学性质取决于原子核外的电子，
因此: 射线来源于原子核。原子核具有内部结构。
原子核
二、原子核衰变
放射性元素放出的三种常见射线：α射线、 β射线和γ射线。
为了探究三种射线的性质，将三种射线射入电场中，偏转情况如图所示，便可以通过偏转情况判定其电性。
×　×　×　×　×
×　×　×　×　×
×　×　×　×　×
×　×　×　×　×　
α射线
β射线
γ射线
正电
负电
α射线+
β射线－
γ射线
电场E
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γ射线
1.三种射线的性质、特性
α射线 β射线 γ射线
本质
速度
特性
氦核 α粒子流
电子流
光子流
光速的
光速的99%
贯穿本领小，
电离作用强
贯穿本领大，电离作用较弱能穿透几毫米的铝板
贯穿本领最强，电离作用最弱能穿透几厘米的铅板
光速c
2.衰变的定义
衰变：放射性元素放射出粒子而转变为另一种元素(新核)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：
研究发现，原子核除了会发出射线以外，还会发生衰变
当放射性物质连续衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ射线辐射。这时，放射性物质发出的射线中就会同时具有α、β、γ三种射线。
α、β、γ三种射线同时出现：
β衰变实质：核内的中子转化成了一个质子和一个电子。
β衰变的本质
α衰变的本质：两个中子和两个质子能十分紧密地结合在一起，因此，在一定条件下它们会作为一个整体从较大的原子核中被抛射出来，即发生了α衰变。
α衰变的本质
1.如铀238核放出一个α 粒子后，质量数减少4，电荷数减少2，就变成了钍234核。
衰变方程：
原子核衰变时电荷数和质量数都守恒
2.比如 发生α衰变后产生的 也具有放射性，它放出一个β 粒子后质量数没有改变，但电荷数增加了1 ，就变成镤 。
衰变方程：
三、半衰期
2.物理意义：用来描述原子核衰变速度快慢的物理量。不同元素半衰期不同。
1.半衰期：原子核数目因衰变减少到原来的一半所经过的时间，
计为
3.半衰期的特点
（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。
半衰期越大，衰变得越慢！
经过对于放射性元素衰变曲线的研究，得到如下衰变规律如下：
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
为元素的半衰期
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．
“碳－14计年法”依据：空气中14C含量千百年来基本不变，由于呼吸空气，古生物活着时体内的14C含量与现代生物活着时体内14C相同。
1. 关于放射性元素的描述，正确的是（ ）
A. 原子序数在 84 以上的元素都具有放射性
B. 只有人造元素才有放射性
C. 放射性与元素的化学状态有关
D. 所有金属都有放射性
A
2.三种射线中电离能力最强的是（ ）
A. α 射线
B. β 射线
C. γ 射线
D. 无法确定
A
3. β 衰变的本质是（ ）
A. 原子核释放一个氦核
B. 原子核内的中子转化为质子和电子
C. 原子核释放一个光子
D. 原子核内的质子转化为中子和电子
B
4. 若某放射性元素的半衰期为 5 天，现有 100g 该元素，15 天后剩余质量为（ ）
A. 25g
B. 12.5g
C. 6.25g
D. 3.125g
B
放射性元素的衰变
放射性的发现
原子核的衰变
半衰期
贝克勒尔
居里夫妇
三种射线的特点
(带电、贯穿和电离能力)
定义
三个特点
衰变规律