高中物理 第三章 原子核 3.2 放射性 衰变课件 教科版选修35.ppt

2放射性衰变 一 天然放射性1 定义 物质能 放出射线的现象 2 放射性 物质放出 的性质 3 放射性元素 具有 的元素 4 人们发现比铋 原子序数为 重的元素都是具有 的 自发地 射线 放射性 4 83 放射性 想一想 天然放射现象说明了什么 提示 说明一些原子核是不稳定的 同时也说明原子核具有复杂的结构 二 衰变1 放射性衰变 放射性元素是 的 它们会自发地蜕变为另一种元素 同时放出射线的现象 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 不稳定 衰变 衰变 射线 3 放射线的本质 很强 电磁波 最大 铅板 4 衰变规律 1 衰变 2 衰变 在衰变过程中 电荷数和质量数 都守恒 判一判 1 放射性原子核发生一次 衰变 质子数增加1 2 一次衰变可以同时产生 射线和 射线 3 衰变产生的三种射线都是从原子核释放出来的 提示 1 因为 射线是高速电子流 衰变时电荷数守恒 故质子数增加1 1 正确 2 一次衰变只能产生 射线和 射线中的一种 2 错 3 衰变是发生在原子核内的现象 3 正确 三 半衰期1 定义 放射性元素衰变减少至 所需的时间 2 影响因素 元素半衰期的长短由原子核 因素决定 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 原有数目一半 自身 无关 想一想 半衰期是指一个放射性原子核衰变到稳定核所经历的时间吗 提示 半衰期是一个统计概念 是对大量原子核衰变规律的总结 对于单个原子核 半衰期是没有意义的 知识点一 对三种射线的认识思考探究 放射性元素放出的射线 在电场中分成a b c三束 如图所示 根据以上信息 思考以下问题 1 a b c三种射线分别带何种电荷 2 如果不用电场 还可以用什么方法判断三种射线的带电性质 归纳总结 1 衰变方程通式 衰变 衰变 2 实验发现 元素具有放射性是由原子核本身的因素决定的 跟原子所处的物理或化学状态无关 不管该元素是以单质的形式存在 还是和其他元素形成化合物 或者对它施加压力 或者升高它的温度 它都具有放射性 3 三种射线都是高速运动的粒子 能量很高 都来自于原子核内部 这也使我们认识到原子核蕴藏有巨大的核能 原子核内也有极其复杂的结构 特别提醒 元素的放射性是由元素的原子核决定的 射线是从元素的原子核中放出的 如 射线中的电子不是原子核外面的电子跃迁出来形成的 放射现象说明了原子核是具有结构的 典例探究 典例 关于天然放射现象 下列说法正确的是 a 射线是由氦原子核衰变产生b 射线是由原子核外电子电离产生c 射线是由原子核外的内层电子跃迁产生d 通过化学反应不能改变物质的放射性 思路点拨 解答本题首先要明确天然放射现象中三种射线的产生机理 另外还要知道影响天然放射现象的因素 正确解答 选d 射线是在 衰变中产生的 本质是氦核 a错误 射线是在 衰变中产生的 本质是高速电子流 b错误 射线是发生 衰变和 衰变时原子核发生能级跃迁而产生的电磁波 c错误 物质的放射性由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 d正确 总结提升 放射性问题的解题方法1 明确原子核衰变的三种射线实质 射线是氦核 射线是电子流 射线是不带电的电磁波 穿透能力依次增强 2 出现天然放射现象的原因 1 射线均是从原子核中放出的带电粒子 2 射线是处于激发态的原子核放出的高频电磁波 3 元素的放射性由元素的原子核决定 与外界因素及物质所处的状态无关 过关训练 1 经过m次 衰变和n次 衰变 变成则 a m 7 n 3b m 7 n 4c m 14 n 9d m 14 n 18 解析 选b 根据题意有 235 4m 207 92 2m n 82 解两式得m 7 n 4 选项b正确 2 天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示 由此可推知 a 来自于原子核外的电子b 的电离作用最强 是一种电磁波c 的电离作用较强 是一种电磁波d 的电离作用最弱 属于原子核内释放的光子 解析 选d 在三种射线中 穿透能力由弱到强依次是 射线 射线 射线 即 为 射线 为 射线 为 射线 三种射线均来自于原子核 a错 射线电离作用最强 不是电磁波 b错 射线电离作用最弱 它是原子核内释放的光子或者说是电磁波 c错 d正确 知识点二 半衰期的理解与应用思考探究 在现代考古学中 从一座古代遗址中挖掘出一块木片 应用 放射性碳14定年法 就可以推测这座遗址的年代 如果现在有一个从远古居民遗址中挖掘出来的木片 其碳14的含量只是活体的二分之一 请思考以下问题 1 如何确定这个木片大约是多少年前的 2 这座远古居民遗址大约是多少年前的 归纳总结 1 常用公式 n余 n原 t m m t 式中n原 m表示衰变前的放射性元素的原子数和质量 n余 m表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量 t表示衰变时间 表示半衰期 2 规律的特征 放射性元素的半衰期是稳定的 是由元素的原子核内部因素决定 跟原子所处的物理状态 如压强 温度 或化学状态 如单质 化合物 无关 3 规律的理解 半衰期是一个统计规律 只对大量的原子核有意义 对少数原子核没有意义 某一个原子核何时发生衰变 是不可知的 当原子核数目特别少时 公式不再成立 如10个原子核经过半衰期剩几个 这样的问题无法处理 4 规律的用途 利用天然放射性元素的半衰期可以估测岩石 化石和文物的年代 特别提醒 每一种元素的半衰期都能反映原子核内部的性质 与所处的外部条件无关 即不能通过采用改变压强 温度及化学反应来影响元素的半衰期 典例探究 典例 14c测年法是利用14c衰变规律对古生物进行年代测定的方法 若以横坐标t表示时间 以纵坐标m表示任意时刻14c的质量 m0为t 0时14c的质量 下列选项中能正确反映14c衰变规律的是 思路点拨 根据元素的衰变常用公式确定出m与t的函数关系 即可作出判断 正确解答 选c 由衰变规律公式m m可知 m随时间t的增大而逐渐减小 而且变化得越来越慢 故c正确 过关训练 1 关于半衰期 下列说法正确的是 a 同种放射性元素在化合物中的半衰期比在单质中长b 升高温度可以使半衰期缩短c 氡的半衰期是3 8天 若有4个氡原子核 经过7 6天就只剩下1个d 氡的半衰期是3 8天 4g氡原子核 经过7 6天就只剩下1g 解析 选d 半衰期由原子核内部因素决定 与温度和化学反应状态无关 a b错 半衰期是一个统计规律 对少数原子核没有意义 c错 由m m得解得m m 4g 1g 故d正确 2 多选 2015 山东高考 14c发生放射性衰变成为14n 半衰期约5700年 已知植物存活期间 其体内14c与12c的比例不变 生命活动结束后 14c的比例持续减少 现通过测量得知 某古木样品中14c的比例正好是现代植物所制样品的二分之一 下列说法正确的是 a 该古木的年代距今约5700年b 12c 13c 14c具有相同的中子数c 14c衰变为14n的过程中放出 射线d 增加样品测量环境的压强将加速14c的衰变 解析 选a d 剩余的碳14占 表明经过了一个半衰期 a正确 碳14 13 12的质子数相同 质量数不同 中子数不同 b错误 碳14变为氮14 质量数未变 放出的是电子流 即 射线 c正确 半衰期不受外界环境影响 d错误 补偿训练 若已知的半衰期为5730年 某骸骨中的含量为活着的生物体中的 可推断该生物死亡距今约多少年 解析 设古生物骸骨中含有的原来的质量为m 现在的质量为m 距今的时间为t 由m 解得t 11460年 答案 11460年 温馨提示 衰变 衰变规律的综合应用涉及对 粒子和 粒子本质的认识 还涉及核反应方程的书写 是本部分常考查的内容之一 拓展例题 考查内容 衰变 衰变的规律等知识的考查放射性元素经过 次 衰变和 次 衰变变成了稳定元素 思路点拨 解答本题时可以根据质量数变化确定 衰变次数 根据电荷数变化确定 衰变次数 正确解答 方法一 由于 衰变不会引起质量数的减少 故可先根据质量数的减少确定 衰变的次数 因为每进行一次 衰变 质量数减少4 所以 衰变的次数为 x 再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判断 衰变的次数 6次 衰变 电荷数应减少2 6 12 个 而每进行一次 衰变 电荷数增加1 所以 衰变的次数为 y 12 90 82 4方法二 设经过x次 衰变 y次 衰变 根据质量数和电荷数守恒得 232 208 4x 90 82 2x y两式联立得x 6 y 4 答案 64 对衰变本质的认识 1 粒子是原子核内的2个质子和2个中子结合在一起发射出来的 粒子结构特别稳定 2 粒子是原子核内的中子转化为质子时发射出来的 其转化方程为不是原子核内有单独存在的电子 更不是由核外电子运动形成的 3 射线是在发生 衰变或 衰变时产生的新原子核处于不稳定的高能级 激发态 向低能