高中物理 第4章 第2节 放射性元素的衰变课件 粤教版选修35.ppt

第二节放射性元素的衰变 第四章原子核 栏目链接 学习目标 1 知道原子核的衰变 2 会用半衰期描述衰变的快慢 知道半衰期的统计意义 3 知道两种衰变的规律 能够熟练写出衰变方程 栏目链接 认识三种射线 如图所示 放射源放在铅块上的细孔中 铅块上方有 垂直于纸面向外的匀强磁场 其放出的射线在磁场的作用下分成a b c三束 a b c三条射线哪个是 射线 哪个是 射线 哪个是 射线 栏目链接 提示 由左手定则知a带负电 应为 射线 c带正电 应为 射线 b不偏转 说明不带电 应为 射线 1 三种射线的比较 栏目链接 1 用匀强电场分离时 带正电的 射线沿电场方向偏转 带负电的 射线沿电场的反方向偏转 且 射线偏转小 射线偏转大 而 射线不偏转 如图所示 2 用匀强磁场分离时 射线和 射线沿相反的方向做匀速圆周运动 且在同样的条件下 射线的轨道半径大 射线的轨道半径小 射线不偏转 如图所示 栏目链接 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 栏目链接 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 栏目链接 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 射线 科学实验中常用它来轰击原子核 2为 射线 照射种子 培育新的优良品种 任选一个 答案 见解析 方法总结 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 课堂训练 1 在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度 其检测装置由放射源 探测器等构成 如下图所示 该装置中探测器接收到的是 d a x射线b 射线c 射线d 射线解析 首先 放射源放出的是 射线 射线 射线 无x射线 a项错误 另外 射线穿透本领最弱 一张纸就能挡住 而 射线穿透本领较强能穿透几毫米厚的铝板 射线穿透本领最强 可以穿透几厘米厚的铅板 而要穿过轧制钢板只能是 射线 因此d项正确 原子核的衰变 如图所示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a b c三束中哪个是 射线 哪个是 射线 哪个是 射线 提示 a带负电 应为 射线 c带正电 应为 射线 b不带电 应为 射线 栏目链接 1 定义 一种元素经放射过程变成另一种元素的现象 称为原子核的衰变 2 衰变规律 原子核衰变时 电荷数和质量数都守恒 3 衰变方程 1 衰变 原子核放出一个 粒子 衰变方程为 2 衰变 原子核放出一个 粒子 衰变方程为 栏目链接 3 射线经常是伴随 衰变或 衰变而产生 往往是由于衰变后的新核向低能级跃迁时辐射出来的一份能量 原子核释放出一个 光子不会改变它的质量数和核电荷数 4 衰变和 衰变的实质 1 衰变 粒子实质就是氦核 它是由两个质子和两个中子组成的 在放射性元素的原子核中 两个质子和两个中子结合得比较紧密 有时会作为一个整体从较大的原子核中抛射出来 这就是放射性元素发生的 衰变现象 即 栏目链接 2 衰变 原子核里虽然没有电子 但是核内的中子可以转化成质子和电子 产生的电子从核内发射出来 这就是 衰变 衰变是原子核中的一个中子转化成一个电子和一个质子 即5 衰变方程的书写 1 衰变过程一般都不是可逆的 所以衰变方程只能用单向箭头表示反应方向 不能用等号连接 2 衰变的生成物一定要以实验为基础 不能凭空只依据两个守恒杜撰出生成物来写衰变方程 3 当放射性物质发生连续衰变时 原子核中有的发生 衰变 有的发生 衰变 同时伴随着 辐射 这时可连续放出三种射线 栏目链接 核经一系列的衰变后变为核 问 1 一共经过几次 衰变和几次 衰变 2 与相比 质子数和中子数各少了多少 3 综合写出这一衰变过程的方程 解析 1 设u衰变为pb经过x次 衰变和y次 衰变 由质量数守恒和电荷数守恒可得 238 206 4x 92 82 2x y 联立 解得x 8 y 6 即一共经过8次 衰变和6次 衰变 2 由于每发生一次 衰变质子数和中子数均减少2 每发生一次 衰变中子数少1 而质子数增1 故较质子数少10 中子数少22 3 核反应方程为 答案 1 8次 衰变 6次 衰变 2 10个 22个 3 见解析方法总结 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 衰变质子数 中子数均减少2 3 每发生一次 衰变中子数减少1 质子数增加1 课堂训练2 原子核经放射性衰变 变为原子核 继而经放射性衰变 变为原子核 再经放射性衰变 变为原子核 放射性衰变 和 依次为 a a 衰变 衰变和 衰变b 衰变 衰变和 衰变c 衰变 衰变和 衰变d 衰变 衰变和 衰变 解析 根据衰变反应前后的质量数守恒和电荷数守恒特点 核与核比较可知 衰变 的另一产物为 所以衰变 为 衰变 选项b c错误 核比较可知 衰变 的另一产物为0 1e 所以衰变 为 衰变 选项a正确 d错误 半衰期 对于同一种元素 其半衰期是否变化 提示 对于同一种元素 其半衰期是不变的 1 定义 放射性元素的原子核数目因衰变减少到原来的一半所经过的时间 叫做半衰期 用符号表示 2 物理意义 半衰期是描述放射性元素衰变快慢的物理量 不同的放射性元素 其半衰期不同 有的差别很大 半衰期越大 表明放射性元素衰变得越慢 3 公式 式中n0 m0表示衰变前的原子数和质量 n m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 表示半衰期 4 影响因素 放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的 跟原子所处的物理状态 如温度 压强 或化学状态 如单质 化合物 无关 即一种放射性元素 不管它以单质存在还是以化合物的形式存在 或者对它加压 或者增高它的温度 它的半衰期是固定不变的 5 适用条件 半衰期是大量原子核衰变的统计规律 只对大量原子核才有意义 个别原子核经过多长时间发生衰变是偶然的 是无法预测的 故对个别或极少数的原子核 无半衰期而言 碘131核不稳定 会发生 衰变 其半衰期为8天 1 碘131核的衰变方程 衰变后的元素用x表示 2 经过 天有75 的碘131核发生了衰变 解析 1 根据质量数 电荷数守恒 2 根据m m0得 0 25m0 m0 解得t 16天 答案 1 2 16 课堂训练3 放射性同位素的样品经过6小时还剩下没有衰变 它的半衰期是 a a 2