高中物理 191.2 原子核的组成 放射性元素的衰变课件 新人教版选修35.ppt

1原子核的组成2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 原子核的组成 天然放射现象 1 1896年法国物理学家发现 2 定义 放射性元素自发地发出射线的现象叫做现象 3 原子序数的元素 都能自发地发出射线 原子序数的元素 有的也能放出射线 4 射线种类 放射性物质发出的射线有三种 有放射性的元素称为 贝可勒尔 天然放射 大于或等于83 小于83 射线 射线 射线 放射性元素 图19 1 2 1 三种射线的本质 1 射线 射线是高速 粒子流 实际就是 电荷数是 质量数是 可记为 2 射线 射线是高速 3 射线 射线是能量很高的 4 三种射线的区分 三种射线可以用或来区分 图19 1 2 1中1是 2是 3是 氦原子核 2 4 电子流 电磁波 磁场 电场 射线 射线 射线 三种射线的特点 1 射线 粒子容易使空气 使胶片 但贯穿本领很 2 射线 粒子贯穿本领 但电离能力 3 射线 粒子电离本领 但贯穿本领 电离 感光 弱 较强 较弱 很弱 很强 原子核的组成 1 质子的发现 质子 原子核 2 中子的发现 中子 中子 原子核 3 原子核的组成原子核由组成 质子和中子统称为 4 原子核的符号 质子和中子 核子 5 同位素 具有相同的而不同的原子 在元素周期表中处于 它们互称为同位素 例如 氢有三种同位素 质子数 中子数 同一位置 二 放射性元素的衰变 原子核的衰变 1 衰变 放射性元素的原子核放出 粒子或 粒子后变成新的的变化 2 衰变形式 常见的衰变有两种 放出 粒子的衰变为 放出 粒子的衰变叫 而是伴随 射线或 射线产生的 原子核 衰变 衰变 射线 3 衰变实质和规律 实质 原子核变成 规律 原子核衰变时 和都守恒 4 衰变方程举例 新的原子核 电荷数 质量数 半衰期 1 定义 放射性元素的原子核有发生衰变需要的时间 叫做这种元素的半衰期 2 特点 放射性元素衰变的快慢是由的因素决定 跟原子所处的 和没有关系 不同元素有的半衰期 半衰期是原子核衰变的统计规律 3 应用 利用半衰期非常稳定的特点 可以测量其衰变程度 推断时间 半数 核内部自身 化学状态 物理状态 外部条件 不同 大量 核反应方程 1 用途 表示原子核的变化 2 原则 核反应方程必须满足反应前后和都守恒 电荷数 质量数 一 三种射线的本质及特点 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 射线偏转较小 射线偏转较大 射线不偏转 如图19 1 2 2甲所示 图19 1 2 2 2 在匀强磁场中 射线偏转半径较大 射线偏转半径较小 射线不偏转 如图19 1 2 2乙所示 由此可见 确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组 2 技巧 为了确定衰变次数 一般先由质量数的改变确定 衰变的次数 这是因为 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 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 教材资料分析思考与讨论1 教材p65 如果 射线 射线都是带电粒子流的话 按照课本图19 1 2中标出的径迹判断它分别带什么电荷 如果不用磁场而用电场判断它们带电的性质 两个电极怎样放置可以使三种射线大致沿图19 1 2的方向偏转 点拨由左手定则 根据图19 1 2标出的粒子径迹可以判断出向左偏转的 粒子应带正电 向右偏转的 粒子应带负电 如果不用磁场而改用电场判断它们的电性 可将两个电极的正极放在右边 负极放在左边 可大致看到如图19 1 2所示的偏转情况 两极板垂直纸面平行放置 且左极板带负电 右极板带正电 2 教材p68 一种铀原子的质量数是235 它的核子数 质子数和中子数分别是多少 点拨它的核子数是235 质子数为92 中子数为143 3 教材p70 在 衰变中 新核的质量数与原来的核的质量数有什么关系 相对于原来的核在周期表中的位置 新核在周期表中的位置应当向前移还是向后移 要移动几位 你能概括出 衰变的质量数 核电荷数变化的一般规律吗 点拨 粒子实质就是氦核 它是由两个质子和两个中子组成的 因此 在 衰变中新核的质量数比原来的核的质量数少4 核电荷数减少2 新核在周期表中的位置向前移动2位 4 教材p71 在 衰变中 质量数 核电荷数有什么变化规律 点拨 衰变是原子核中的中子转化成一个电子和一个质子时放出一个电子 同时一个质子留在核内 因此 在 衰变中 核的质量数不变 核电荷数增加1 在元素周期表中的位置向后移动1位 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 图19 1 2 3 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 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19 1 2 3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 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 图19 1 2 4 变式1 图19 1 2 4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 射线 b为 射线b a为 射线 b为 射线c b为 射线 c为 射线d b为 射线 c为 射线 解析 射线不带电 在电场中不偏转 射线带正电荷 向负极板偏转 质量远大于 粒子的质量 电荷量是 粒子的2倍 粒子的加速度远小于 粒子的加速度 粒子的径迹比 粒子的径迹弯曲得多 正确的是b c 答案bc 原子核的组成 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 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 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 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 答案 1 8次 衰变 6次 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 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 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8g 经6天时间已有6g发生了衰变 此后它再衰变1g 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 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 衰变d 放射性的原子核发生衰变后产