2020-2021学年高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册课件：5.2放射性元素的衰变12 张PPT

2　放射性元素的衰变
1.掌握原子核的衰变规律及实质。
2.理解半衰期的概念及影响因素。会利用半衰期解决相关问题。
3.知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素。
4.知道核反应及其遵从的规律,会正确书写核反应方程。
5.了解放射性同位素在生产和科学领域的应用。知道射线的危害及防护。
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1.定义
原子核自发地放出α粒子或β粒子,由于①　核电荷数????变了,它在元素周期表中的
位置就变了,变成②　另一种????原子核。我们把这种变化称为原子核的衰变。
2.衰变的类型
一种是③????α衰变????,另一种是④????β衰变????,而γ射线是伴随α衰变或β衰变产生的。
3.经典衰变方程
(1)α衰变:放出α粒子的衰变,如?U→?Th+⑤??? ?????
(2)β衰变:放出β粒子的衰变,如?Th→?Pa+⑥? e????
4.衰变规律
原子核衰变时⑦　电荷数????和⑧　质量数????都守恒。
1 | 原子核的衰变
1.定义
放射性元素的原子核有⑨　半数????发生衰变所需的时间。
2.决定因素
放射性元素衰变的快慢是由⑩　核内部自身????的因素决定的,跟原子所处的化学
状态和外部条件没有关系。不同的放射性元素,半衰期?　不同????。
2 | 半衰期
1.定义:原子核在其他粒子的轰击下产生?　新原子核????或者发生状态变化的过
程。
2.原子核的人工转变:卢瑟福用α粒子轰击氮原子核,核反应方程?N?He→
?? O? ????H。
3.遵循规律:?　质量数????守恒,?　电荷数????守恒。
3 | 核反应
1.放射性同位素:具有?　放射性????的同位素。
2.放射性同位素的应用
(1)射线测厚仪:工业部门可以使用放射性同位素发出的射线来测厚度。
(2)放射治疗:在医疗方面,患了癌症的病人可以接受放射治疗。
(3)培优、保鲜:利用γ射线照射种子,会使种子的遗传基因发生?　变异????,经过筛
选,可以培育出新品种。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。
(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
4 | 放射性同位素及其应用　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?　有破坏作用????。要
防止放射性物质对水源、空气、用具等的污染。
1.某个原子核发生α衰变时,核内的质子数减少2,而质量数减少4。?(　√　)
2.卢瑟福发现质子的过程,是原子核的人工转变过程。?(　√　)
3.医学用到的示踪原子可以是任何放射性物质。?(?????　)
4.衰变过程和原子核的人工转变过程都遵循质量守恒和电荷量守恒规律。?(?????　)
提示:衰变过程和原子核的人工转变过程均满足质量数守恒和电荷数守恒。
5.原子核发生衰变后,变成了一种新的原子核。?(　√　)
提示:原子核发生衰变后,核电荷数变化了,变成了一种新的原子核。
6.β衰变时放出的电子就是核外电子。?(?????　)
提示:β衰变时中子转化成质子和电子。
判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ?” 。
7.半衰期可以表示放射性元素衰变的快慢。?(　√　)
提示:半衰期是描述放射性元素衰变快慢的物理量。
8.半衰期是放射性元素的大量原子核衰变的统计规律。?(　√　)
9.对放射性元素的原子加热时,其半衰期缩短。?(?????　)
提示:半衰期由元素的原子核内部自身的因素决定,与原子所处的化学状态和外部
条件无关。
10.同一种元素的放射性同位素具有相同的半衰期。?(?????　)
提示:放射性元素中,不同的原子核具有相对应的半衰期。
?
确定原子核衰变次数的方法
设放射性元素?X经过n次α衰变和m次β衰变后,变成稳定的新元素?Y,则衰变方程
为
?X?Y+?He+?e
根据电荷数守恒和质量数守恒可列式
A=A'+4n,Z=Z'+2n-m
以上两式联立解得n=?,m=?+Z'-Z。
由此可见,确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组。
1 | 原子核的衰变
衰变类型
α衰变
β衰变
方程通式
?X?Y?He
?X?Y?e
衰变实质
原子核内两个质子和两个中子
结合成一个α粒子
原子核内的一个中子变成质子,
同时放出一个电子
?n+?H?He
?n?H?e
匀强磁场
中轨迹的
形状
?
?
规律应用
电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒
两种衰变的比较
2 | 半衰期的理解与应用
情境????大自然的“时钟”——碳14
活的动植物从空气中吸收一定比例的碳14,碳14是有放射性的,半衰期是5 730年。
动植物死后,不能再吸收空气中的碳14,于是动植物体中的碳14将通过衰变而逐渐
减少。用碳14测年法直接测量被鉴定样品中碳14的含量来断定文物样品的年代,
误差仅为数十年,测量精度非常高。
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用专门仪器估测古物的年代
问题
1.当放射性元素的原子所处的化学状态或物理条件发生变化时,其半衰期会改变
吗?
提示:不会。因为化学状态或物理条件不会影响原子核的结构。
2.某种放射性元素的半衰期对研究少数原子核的衰变有意义吗?
提示:没有。
半衰期公式
N余=N原?,m余=m0?,式中N原、m0表示衰变前的原子数和质量,N余、m余表示衰变
后的尚未发生衰变的原子数和质量,t表示衰变时间,τ表示半衰期。
半衰期的理解
(1)半衰期是表示放射性元素衰变快慢的物理量。不同的放射性元素,半衰期不同,
有的差别很大。
(2)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。