鲁科版（2019）高中物理 选择性必修第三册 第5章 第2节 原子核衰变及半衰期课件26 张PPT

第2节　原子核衰变及半衰期
核心素养
物理观念
科学思维
科学态度与责任
1.知道放射现象的实质是原子核的衰变。
2.了解半衰期的概念，知道半衰期的统计意义。
3.知道两种衰变的实质，能运用衰变规律写出衰变方程。
利用半衰期进行简单的计算。
了解放射性的应用、污染和防护，体会科学技术的发展对生产、生活的影响。
知识点一　原子核的衰变、半衰期
[观图助学]
放射性元素可以放出α射线、β射线和γ射线，其中β射线是电子流，图为原子核释放出一个电子的示意图，我们知道原子核是由质子和中子组成的，原子核中的电子又是如何来的呢？
1.原子核的衰变
新核
(1)定义：原子核因释放出像α、β这样的射线(粒子流)而转变为 的变化称为原子核的衰变。
(2)衰变类型
激发态
2.衰变的快慢——半衰期
(1)放射性元素的原子核有 发生衰变需要的时间称为半衰期。
(2)元素半衰期的长短只由 决定，一般与原子核所处的物理、化学状态无关。
半数
原子核自身因素
[思考判断]
(1)原子核的衰变有α衰变、β衰变和γ衰变三种形式。( )
(2)在衰变过程中，电荷数、质量数守恒。( )
(3)原子所处的周围环境温度越高，衰变越快。( )
×
√
×
知识点二　放射性的应用、污染和防护
1.放射性的应用
(1)放射性元素半衰期的利用
对于任何含碳物质，只要测定剩余的放射性 的含量，就可推断其年代。
(2)作为示踪原子
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 ，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。
射线
(3)射线特性的利用
①培育新品种：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。
②放射性同位素电池：把放射性同位素衰变时释放的 转换成电能。
③γ射线探伤：利用γ射线 能力强的特点，可探查金属内部有没有缺陷或裂纹。
能量
穿透
2.放射性污染和防护
(1)放射性污染的主要来源
① ；②核泄漏；③医疗照射。
(2)防止放射线伤害的措施
①使用的放射源必须装在铅制容器中。
②核工业废料要放在厚厚的重金属箱内，深埋于地下或深海。
③在放射源与人体之间加屏蔽物。
核爆炸
[思考判断]
(1)利用放射性同位素放出的γ射线可以给金属探伤。( )
(2)放射性同位素可以作为“示踪原子”。( )
(3)医疗照射是利用放射性，对人和环境没有影响。( )
√
√
×
[问题探究]
如图为α衰变、β衰变示意图。
核心要点
对原子核衰变、半衰期的理解
(1)当原子核发生α衰变时，原子核的质子数和中子数如何变化？
(2)当发生β衰变时，新核的核电荷数相对原来的原子核变化了多少？新核在元素周期表中的位置怎样变化？
答案　(1)α衰变时，质子数减少2，中子数减少2。
(2)β衰变时，核电荷数增加1。新核在元素周期表中的位置向后移动一位。
[探究归纳]
1.对原子核衰变的理解
(1)衰变实质
α衰变：原子核内两个质子和两个中子结合成一个α粒子，并在一定条件下作为一个整体从较大的原子核中抛射出来，产生α衰变，一次α衰变原子核的质量数减少4，核电荷数减少2。
β衰变：原子核内的一个中子变成一个质子留在原子核内，同时放出一个电子，即β粒子放射出来，一次β衰变，原子核的质量数不变，核电荷数增加1。
2.对半衰期的理解
答案　BCD
解析　元素半衰期的长短由原子核自身因素决定，一般与原子所处的物理、化学状态以及周围环境、温度无关，C、D错误；即使元素氡的含量足够高，经过漫长的地质年代，地壳中也几乎没有氡了，一定是来自于其他放射性元素的衰变，故A正确，B错误。
答案　A
[针对训练1] 由原子核的衰变规律可知(　　)
A.放射性元素一次衰变可同时产生α射线和β射线
B.放射性元素发生β衰变时，新核的化学性质不变
C.放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制
D.放射性元素发生正电子衰变时，新核质量数不变，核电荷数增加1
解析　一次衰变不可能同时产生α射线和β射线，只可能同时产生α射线和γ射线或β射线和γ射线；原子核发生衰变后，核电荷数发生了变化，故新核(新的物质)的化学性质应发生改变；发生正电子衰变，新核质量数不变，核电荷数减小1。
答案　C
[要点归纳]
1.放射性同位素的主要应用
(1)利用它的射线
①工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性。
②农业应用——γ射线使种子的遗传基因发生变异，杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期等。
③医疗上——利用γ射线的高能量治疗癌症。
核心要点
放射性的应用与防护
(2)作为示踪原子：放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质，通过探测放射性同位素的射线确定其位置。
2.放射性污染和防护
污染与防护
举例与措施
说明
污染
核爆炸
核爆炸的最初几秒钟辐射出来的主要是强烈的γ射线和中子流，长期存在放射性污染
核泄漏
核工业生产和核科学研究中使用的放射性原材料，一旦泄漏就会造成严重污染
医疗照射
医疗中如果放射线的剂量过大，也会导致病人受到损害，甚至造成病人死亡
防护
密封防护
把放射源密封在特殊的包壳里，或者用特殊方法覆盖，以防止射线泄漏
距离防护
距放射源越远，人体吸收放射线的剂量就越少，受到的危害就越轻
时间防护
尽量减少受辐射的时间
屏蔽防护
在放射源与人体之间加屏蔽物能起到防护作用，铅的屏蔽作用最好
[经典示例]
[例3] (多选)下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的(　　)
A.γ射线探伤仪
B.利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况
C.利用钴60治疗肿瘤等疾病
D.把含有放射性元素的肥料施给农作物，用检测放射性的办法确定放射性元素在农作物内转移和分布情况，找出合理施肥的规律
解析　A是利用了γ射线的穿透性；C利用了γ射线的生物作用；B、D是利用示踪原子。
答案　BD
[针对训练2] (多选)放射性污染的防护措施有(　　)
A.将废弃的放射性物质进行深埋
B.将废弃的放射性物质倒在下水道里
C.接触放射性物质的人员穿上铅防护服
D.严格和准确控制放射性物质的放射剂量
解析　因为放射性物质残存的时间太长，具有辐射性，故应将其深埋，A正确，B错误；铅具有一定的防止放射性的能力，接触放射性物质的人员穿上铅防护服，并要控制一定的放射剂量，故C、D正确。
答案　ACD