4.1、2 走进原子核 放射性元素的衰变 课件

课件52张PPT。第一节　走进原子核
第二节　放射性元素的衰变1．知道什么是放射性及放射性元素．
2．知道三种射线的特性，知道原子核的组成．
3．会正确书写原子核符号．
4．通过对原子核结构模型的探究，体会物理学的研究方法．
5．知道原子核的衰变．
6．会用半衰期描述衰变的快慢，知道半衰期的统计意义．
7．知道两种衰变的规律，能够熟练写出衰变方程. 一、天然放射现象
?天然放射现象
物质能 的现象叫天然放射现象．
?放射性
物体放射出射线的性质称为 ．自发地放出射线放射性?放射性元素
具有放射性的元素称为 ．
原子序数 的所有元素，都能自发地发出射线，原子序数小于等于83的元素，有的也能放出射线．放射性元素大于83二、原子核的组成
?质子的发现： 用α粒子轰击 获得了质子．
?中子的发现：卢瑟福的学生 通过实验证实了 的存在．
?原子核的组成：由 和 组成，因此它们统称为 ．
?原子核的电荷数：等于原子核的 即原子的 ．
?原子核的质量数：等于 和 的总和．
?原子核的符号：X，其中X为 ，A为原子核的 ，Z为原子核的 ．卢瑟福氮原子核查德威克中子质子中子核子质子数原子序数质子数中子数元素符号质量数电荷数氦原子核 电子流 电磁波 ?γ射线
γ射线是伴随α衰变、β衰变 产生的，γ射线不改变原子核的电荷数和质量数．
五、半衰期
?定义：放射性元素的原子核数目因衰变减少到原来的 所经过的时间．同时一半一、三种射线的本质及特点
?α、β、γ三种射线的性质、特征比较?在电场、磁场中偏转情况的比较
(1)在匀强电场中，α射线偏转较小，β射线偏转较大，γ射线不偏转，如图4－1、2－1甲所示．图4－1、2－1
(2)在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转，如图4－1、2－1乙所示．
(2)技巧：为了确定衰变次数，一般先由质量数的改变确定α衰变的次数，这是因为β衰变的次数的多少对质量数没有影响，然后根据衰变规律确定β衰变的次数．
三、理解放射性元素的半衰期
?对半衰期的理解：半衰期是表示放射性元素衰变快慢的物理量，同一放射性元素具有的衰变速率一定，不同元素的半衰期不同，有的差别很大．
?适用条件：半衰期是一个统计概念，是对大量的原子核衰变规律的总结，对于一个特定的原子核，无法确定其何时发生衰变，但可以确定各个时刻发生衰变的概率，即某时衰变的可能性，因此，半衰期只适用于大量的原子核. 三种射线的特性【典例1】 人类认识原子结构和开发利用原子能经历了十分曲折的过程．请按要求回答下列问题．
(1)卢瑟福、玻尔、查德威克等科学家在原子结构或原子核的研究方面做出了卓越的贡献．请选择其中的两位，指出他们的主要成绩．
①____________________________；图4－1、2－2②____________________________________________.
(2)在贝可勒尔发现天然放射现象后，人们对放射线的性质进行了深入研究，如图4－1、2－2所示为三种射线在同一磁场中的运动轨迹，请从三种射线中任选一种，写出它的名称和一种用途．____________________________________
解析　(1)卢瑟福提出了原子的核式结构模型；玻尔把量子理论引入原子模型，并成功解释了氢原子光谱；查德威克发现了中子(选两个即可)；(2)1为α射线，科学实验中常用它来轰击原子核；2为γ射线，照射种子，培育新的优良品种．(任选一个)
答案　见解析
借题发挥　熟记物理学史上的一些重大发现，了解三种射线的电性、用途等，是解好此题的前提．【变式1】 (双选)图4－1、2－3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，则以下判断正确的是 (　　)．
A．a为α射线、b为β射线
B．a为β射线、b为γ射线
C．b为γ射线、c为α射线
D．b为α射线、c为γ射线图4－1、2－3
解析　γ射线不带电，在电场中不偏转；α射线带正电荷，向负极板偏转，质量远大于β粒子的质量，电荷量是β粒子的2倍，α粒子的加速度远小于β粒子的加速度，β粒子的径迹比α粒子的径迹弯曲得多．正确的是B、C.
答案　BC
【典例2】 已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226.试求：
(1)镭核中有几个质子？几个中子？
(2)镭核所带的电荷量是多少？
(3)若镭原子呈中性，它核外有几个电子？解析　原子序数与核内质子数、核电荷数、中性原子的核外电子数都是相等的．原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和．
(1)镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数为88，中子数N等于原子核的质量数A与质子数Z之差，即N＝A－Z＝226－88＝138.
(2)镭核所带电荷量
Q＝Ze＝88×1.6×10－19C＝1.41×10－17C.
(3)核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88.
借题发挥　(1)基本关系：核电荷数＝质子数(Z)＝元素的原子序数＝核外电子数．质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数．
(2)对核子数、电荷数、质量数的理解
①核子数：质子和中子质量差别非常微小，二者统称为核子，质子数和中子数之和叫核子数．②电荷数(Z)：原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍，通常用这个整数表示原子核的电荷量，叫做原子核的电荷数．
③质量数(A)：原子核的质量等于核内质子和中子的质量的总和，而质子与中子质量几乎相等，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个整数叫做原子核的质量数．
解析　A项钍核的质量数为234，质子数为90，所以A错；B项的铍核的质子数为4，中子数为5，所以B错；由于同位素是指质子数相同而中子数不同，即质量数不同，因而C错、D对．
答案　D 衰变方程及衰变次数的计算 解析　(1)设U衰变为Pb经过x次α衰变和y次β衰变，由质量数守恒和电荷数守恒可得
238＝206＋4x ①
92＝82＋2x－y ②
联立①②解得x＝8，y＝6.即一共经过8次α衰变和6次β衰变．
答案　(1)8次α衰变，6次β衰变　(2)10个；22个
(3)见解析
借题发挥　衰变次数的判断方法
(1)衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒．
(2)每发生一次α衰变质子数、中子数均减少2.
(3)每发生一次β衰变中子数减少1，质子数增加1.答案　A 对半衰期的理解及计算 【典例4】 某放射性元素质量原为8 g，经6天时间已有6 g发生了衰变，此后它再衰变1 g，还需几天？答案　3天
借题发挥　分析有关放射性元素的衰变数量和时间问题时，正确理解半衰期的概念，灵活运用有关公式进行分析和计算是解决问题的关键．【变式4】 关于天然放射现象，下列说法正确的是 (　　)．
A．放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需 的时间就是半衰期
B．放射性物质放出的射线中，α粒子动能很大，因此 贯穿物质的本领很强
C．当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时， 将发生β衰变
D．放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向 低能级跃迁时，辐射出γ射线解析　大量的放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫半衰期，而不是原子核中核子数目的变化多少．放射性元素放射出的α、β粒子速度都比较接近光速，α粒子的速度略小于β粒子，但α粒子的质量却比β粒子的质量大得多，α粒子的动能较大，γ射线是频率极高的电磁波，三种射线中γ射线的贯穿本领最强．原子能级之间的跃迁会辐射出(或吸收)一定频率的γ射线．
答案　D 三种射线的特性1．(双选)如图4－1、2－4所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的是 (　　)．图4－1、2－4
A．打在图中a、b、c三点的依次是α射线、γ射线和β射线
B．α射线和β射线的轨迹是抛物线
C．α射线和β射线的轨迹是圆弧
D．如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b答案　AC
解析　氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3，质子数和核外电子数均相同，都是1，中子数等于核子数减去质子数，故中子数各不相同，A、B两项正确；同位素化学性质相同，只是物理性质不同，D正确．
答案　C答案　BC对半衰期的理解及计算答案　A