5.2 原子核衰变及半衰期（共25张PPT）课件 2024-2025学年高二物理鲁科版（2019）选择性必修第三册

(共25张PPT)
第2节 原子核衰变及半衰期
第五章 原子核与核能
学习目标
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.知道放射性的应用、污染与防止。
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）α衰变：放出α粒子的衰变，如铀238的α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.种类：
+
铀238的α衰变方程：
规律：
①在这个衰变过程中，衰变前的质量数等于衰变后的质量数之和；衰变前的电荷数等于衰变后的电荷数之和。大量事实表明，原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。
思考与讨论：
在α衰变中，新核的质量数与原来的核的质量数有什么关系？相对于原来的核在元素周期表中的位置，新核在元素周期表中的位置应当向前移还是向后移？要移动几位？你能概括出α衰变的质量数、核电荷数变化的一般规律吗？
α衰变一般方程：
（2）β衰变：放出β粒子的衰变，如钍234的β衰变
+
钍234的β衰变方程：
为反中微子，不带电，静止质量几乎为 0。
思考与讨论：
在β衰变中，质量数、核电荷数有什么变化规律？原子核里没有电子，β衰变中的电子来自哪里？
β衰变的一般方程：
3.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。
4.γ射线的产生：
知识点二：半衰期
1.半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期。
例如：10g的 （氡222） 经a衰变变为 （钋218）的过程中，每经过3.8天就有一半的 发生衰变，即 从10g减少到5g需要经过3.8天，从5g减少到2.5g又需要经过3.8天……
2.公式：
设某放射性元素的半衰期为T，原来的质量为M，经过时间t，该元素的剩余质量m为:
3. 物理意义
表示放射性元素本身衰变快慢的物理量。不同元素的半衰期不同，有的差别很大。
半衰期为1.6×103年
半衰期为4.5×109年
半衰期为5.27年
半衰期为3.0×10-7秒
注意：
（1）半衰期的长短由原子核内部自身的因素决定，跟所处的化学状态（如单质、化合物）和外部条件（如温度和压强）都没有关系。
（2）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.利用碳14检测年代
例如：提取古树木制成的碳样品1g，放在射线粒子计数器上进行测量。如果测得该样品每分钟衰变的次数是等质量现代树木所制碳样品的1/4就表明该古树木经过了14C的两个半衰期，即古树木距今约11460年。
三、放射性的应用
2.示踪原子
—— 同位素化学性质相同，这样就可以用放射性同位素了解各元素的流向。
农业方面：棉花在开花、结桃的时候需要较多的磷肥，把磷肥喷在棉花叶子.上，磷肥也能被吸收。但是，什么时候的吸收率最高、磷在作物内能存留多长时间、磷在作物体内的分布情况等，用通常的方法很难研究。如果用磷的放射性同位素制成肥料喷在棉花的叶面上，然后每隔一定时间用探测器测量棉株各部位的放射性强度，上面的问题就解决了。
如果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。人们把具有这种用途的放射性同位素称为示踪原子。
——γ射线遗传基因发生变异,培育优良品种
3.培优
保鲜
——γ射线可以杀死细菌
食品保鲜
人类一直生活在放射性的环境中。例如，地球上的每个角落都有来自宇宙的射线，我们周围的岩石，其中也有放射性物质。
不过这些射的强度都在安全剂量之内，对我们没有伤害。
四、放射性污染和防护
过量的放射线会对环境造成污染，对人类和自然界产生破坏作用。放射性污染主要来自核爆炸、核泄漏和医疗照射。在核电站、医院等地方，都设有辐射警示标志。
防止放射线破坏的措施有:密封防护、距离防护、时间防护、屏蔽防护。
核反应堆外层的厚厚的水泥建筑
1.某原子核的衰变过程如下: ,则( )
D
A.的中子数比的中子数少2
B.的质量数比 的质量数多3
C.的质子数比的质子数少1
D.的质子数比 的质子数多1
2.碳14是一种半衰期为5730年的放射性同位素。若考古工作者探测到某古木中碳14的含量为原来的，则该古树死亡时间距今大约(　　)
A.22920年 B.11460年
C.5730年 D.2865年
B
3.核污染水含高达64种放射性元素，其中氚 衰变过程中产生的电离辐射
可损害 ，是致癌的高危因素之一，其半衰期为12.5年，衰变方程为
，下列说法正确的是( )
A
A.衰变方程中，
B.秋冬气温逐渐变低时，氚的衰变速度会变慢
C.污染水排入大海经过稀释，氚的半衰期将减小
D.经过25年，氚将全部衰变结束
4.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
原子核衰变和半衰期
原子核的衰变
半衰期
放射性的应用
①α衰变
②β衰变
定义
意义
公式
原子核放出粒子或粒子转变为新核的变化
放射性污染和防护