人教版高中物理选择性必修第三册第五章原子核第2节放射性元素的衰变课件（55页PPT）

(共55张PPT)
[学习目标]
1.知道衰变及两种衰变的规律，能熟练写出衰变方程。
2.知道半衰期的概念和半衰期的统计意义，能利用半衰期公式进行简单计算。
3.知道核反应及其遵从的规律，会正确书写核反应方程。
4.知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素。 了解放射性在生产和科学研究领域的应用，知道射线的危害及防护。
1.定义：原子核自发地放出_____或_____，变成另一种原子核的过程。
2.衰变类型
(1)α衰变：放射性元素放出α粒子的衰变过程。放出一个α粒子后，核的质量数_____，电荷数_____，成为新核。
(2)β衰变：放射性元素放出β粒子的衰变过程。放出一个β粒子后，核的质量数____，电荷数_____。
α粒子
β粒子
减少4
减少2
不变
增加1
3.原子核衰变的理解
[易错辨析]
(1)原子核在衰变时，它在元素周期表中的位置不变。( )
(2)β衰变是原子核外电子的电离。( )
(3)某原子核衰变时，放出一个β粒子后，原子核的中子数少1，原子序数加1。( )
(4)原子核发生α衰变时，原子核的质量数减少2。( )
×
×
√
×
C
A
1.定义：放射性元素的原子核有____发生衰变所需的时间。
2.特点
(1)不同的放射性元素，半衰期____，甚至差别非常大。
(2)放射性元素衰变的快慢是由_________________决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。
3.适用条件：半衰期描述的是________，不适用于少数原子核的衰变。
半数
不同
核内部自身的因素
统计规律
[思考探究]
针对放射性元素的半衰期，一同学提出了如下问题：1 g某种放射性元素，经过一个半衰期，其质量剩余0.5 g，如果有100个该放射性元素的原子核，经过一个半衰期，是否一定剩余50个呢？
提示　不一定，半衰期是一个统计规律，当放射性元素很少时，半衰期的公式就不再适用。
B
C
1.核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生_________或者发生状态变化的过程。
(1)条件：用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变。
(2)实质：用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变。
2.原子核人工转变的三大发现
新原子核
3.遵循规律：______守恒，______守恒。
4.核反应方程的理解
(1)遵守质量数守恒和电荷数守恒。
(2)书写核反应方程时中间要用箭头，不能写成等号。
(3)核反应方程遵守质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中，一般会发生质量的变化。
质量数
电荷数
[思考探究]
原子核的衰变和人工转变有什么不同？
提示　原子核的衰变是具有放射性的不稳定核自发进行的变化；原子核的人工转变是用α粒子、质子、中子或γ光子轰击原子核发生的变化。
D
1.放射性同位素
(1)定义：具有______的同位素。
(2)类型：____放射性同位素和____放射性同位素。
(3)与天然放射性物质相比，人工放射性同位素的资源____，放射强度容易____，半衰期比较___，因此放射性废料容易____，获得了广泛的应用。
放射性
天然
人工
丰富
控制
短
处理
2.应用
(1)射线测厚仪：工业部门使用放射性同位素发出的射线来测厚度。
(2)放射治疗：利用放射性同位素发出的射线破坏癌细胞组织。
(3)培优、保鲜：利用放射性同位素放出的射线照射种子培养优良品种等。
(4)示踪原子：一种元素的各种同位素具有相同的化学性质，用放射性同位素替换非放射性的同位素后可以探测出原子到达的位置。
3.辐射与安全：人类一直生活在放射性的环境中，过量的射线对人体组织有____作用。要防止___________对水源、空气、用具等的污染。
破坏
放射性物质
[易错辨析]
(1)现在用到射线时，既可以用人工放射性同位素，也可以用天然放射性物质。( )
(2)用γ射线照射食品可以杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期。( )
(3)任何放射性物质都可以作为示踪原子使用。( )
×
√
×
[例7]　我国科学家在1965年9月首先用人工方法合成了牛胰岛素。为了证明人工合成的牛胰岛素与天然的是否为同一物质，在人工合成牛胰岛素过程中掺了放射性14C，然后将人工合成的牛胰岛素与天然的混合得到了放射性14C分布均匀的结晶物，从而证明了两者是同一物质，为我国在国际上首先合成具有生物活性牛胰岛素提供了有力证据。在人工合成过程中掺入放射性14C的用途是(　　)
A.催化剂 B.媒介质
C.组成元素 D.示踪原子
解析　用放射性同位素代替非放射性同位素来制成各种化合物，再用仪器探测“放射性标记”，即用放射性同位素作为示踪原子。故选D。
D
[例8]　(多选)以下关于放射性元素产生的射线应用的说法正确的是(　　)
A.经过射线照射的蔬菜可以保存更长时间
B.利用γ射线的穿透性强的特点，可以用它为人体探伤
C.α射线可以用来消除有害的静电
D.射线可以培育新的优良作物品种
解析　射线可以有效杀灭蔬菜中的微生物，经过射线照射的蔬菜可以保存更长时间，故A正确；γ射线会造成电离辐射，对人体有巨大伤害，不可以用它为人体探伤，故B错误；α射线有很强的电离作用，可以用来消除有害的静电，故C正确；可以用γ射线处理种子，诱发其变异，培育出新品种，故D正确。
ACD
1.(原子核的衰变)某放射性元素的原子核内有N个核子，其中有n个质子，该原子核发生2次α衰变和1次β衰变，变成1个新核，则(　　)
A.衰变前原子核有(N－n)个中子
B.衰变后新核有(n－4)个质子
C.衰变后新核的核子数为(N－3)个
D.衰变后新核的中子数为(N－n－3)个
解析　核子数等于质子数加中子数，所以衰变前原子核有中子数(N－n)个，A正确；衰变后新核有n－(2×2－1)＝(n－3)个质子，B错误；衰变后新核的核子数为N－2×4＝(N－8)个，C错误；衰变后新核的中子数为(N－n－5)个，D错误。
A
2.(半衰期)下列关于放射性元素半衰期的说法正确的是(　　)
A.100个放射性元素原子核经过一个半衰期后剩余50个未衰变的原子核
B.通过化学方法可以改变放射性元素的半衰期
C.通过物理方法可以改变放射性元素的半衰期
D.半衰期越长对环境的影响时间越长
解析　半衰期具有统计规律，对大量原子核适用，对少数原子核不适用，故A错误；半衰期是由放射性元素核内部自身因素决定的，与物理状态和化学状态无关，故B、C错误；半衰期越长的放射性元素衰变的越慢，对环境的影响时间越长，故D正确。
D
解析　由质量数守恒和电荷数守恒可得10＋1＝a＋4，5＋0＝3＋b，解得a＝7，b＝2，故选B。
B
4.(放射性同位素及其应用)放射性在工农业生产和科学研究领域有广泛的应用，下列关于放射性的应用与防护的说法错误的是(　　)
A.利用γ射线照射食品，可以杀死使食物腐败的细菌，延长保存期
B.利用示踪原子可以研究生物大分子的结构和功能
C.利用射线的贯穿作用，可以制成射线测厚装置
D.放射治疗利用了射线对病灶细胞的电离作用
解析　用γ射线照射食品，可以杀死使食物腐败的细菌，延长保存期，故A正确；利用示踪原子可以研究生物大分子的结构和功能，故B正确；利用射线的贯穿作用，可以制成射线测厚装置，故C正确；放射治疗利用了射线对病灶细胞的破坏作用，故D错误。
D
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
BD
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
2.在放射性同位素的应用中，下列做法正确的是(　　)
A.应该用α射线探测物体的厚度
B.应该用γ粒子放射源制成“烟雾报警器”
C.放射育种利用γ射线照射种子使遗传基因发生变异
D.医院在利用放射线诊断疾病时用半衰期较长的放射性同位素
解析　γ光子的穿透能力最强，应该用γ射线探测物体的厚度，故A错误；因为α粒子的电离作用强，所以应该用α粒子放射源制成“烟雾报警器”，故B错误；γ光子的穿透能力最强，从而使种子的遗传基因发生变异，故C正确；人体长时间接触放射线会影响健康，所以医院在利用放射线诊断疾病时用半衰期较短的放射性同位素，故D错误。
C
13
1
2
3
4
5
6
7
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11
12
解析　设X的质量数为A，电荷数为Z，核反应方程遵循质量数守恒、电荷数守恒，则有14＝14＋A，解得A＝0，又6＝7＋Z，解得Z＝－1，则X为电子，是在核内中子转化为质子的过程中产生的，A正确。
A
13
1
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4
5
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B
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解析　根据题意可知，钍核每俘获1个中子，质量数加1，电荷数不变，每发生一次β衰变，质量数不变，电荷数加1，钍核变成铀核，质量数加1，电荷数加2，则俘获1个中子，发生2 次β衰变，即x＝1，y＝2，故选B。
B
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1
2
3
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5
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D
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A
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1
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CD
13
1
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5
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B
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1
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AB
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11.一个静止的铀核，放射一个α粒子而变为钍核，在匀强磁场中的径迹如图所示，则下列说法正确的是(　　)
B
13
A.1是α粒子，2是钍核 B.1是钍核，2是α粒子
C.3是α粒子，4是钍核 D.3是钍核，4是α粒子
1
2
3
4
5
6
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1
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A
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