放射性元素的衰变+高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

第五章原子核

人教版（2019）选修第三册5.2

放射性元素的衰变1.了解原子核的衰变，会正确书写衰变方程。2．知道半衰期及其统计意义。3.根据质量守恒和电荷数守恒写出核反应方程。4．知道放射性同位素及其应用，知道射线的危害及其防护。学习目标

在古代，不论是东方还是西方，都有一批人追求“点石成金”之术，他们试图利用化学方法将一些普通的矿石变成黄金。当然，这些炼金术士的希望都破灭了。那么，真的存在能让一种元素变成另一种元素的过程吗？

导入新课原子核的衰变：⑴α衰变：1.原子核的变化及规律原子核放出α粒子转变为新核的变化。一、原子核的衰变原子核放出α粒子或β粒子转变为新核的变化。●在α衰变中，新核的质量数与原来的核的质量数有什么关系？

相对于原来的核在元素周期表中的位置，新核在元素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α衰变的质量数、核电荷数变化的一般规律吗？思考：实例原子核的变化衰变方程注：衰变方程中间用单箭头，不用等号。新原子核原子核质量数核电荷数减少4原子序数提前2减少2→的α衰变⑵β衰变：新原子核原子核质量数核电荷数不变增加1原子序数增加1思考：在β衰变中，质量数、核电荷数有什么变化规律？原子核放出β粒子转变为新核的变化。衰变方程原子核的变化实例的β衰变→强调：电荷数之和，“和”指代数和。小结：原子核衰变时质量数与核电荷数变化的规律

●电荷数守恒

●质量数守恒β衰变:α衰变:衰变前衰变后电荷数电荷数之和=质量数质量数之和=总结归纳2.原子核衰变实质β衰变：α衰变：●原子核内有无α粒子？●原子核里没有电子，β衰变中的电子来自哪里？思考：

实质：总结：放射性的原子核在发生α衰变、β衰变时产生的新核处于高能级，

这时它要向低能级跃迁，并放出γ光子。3.γ射线的产生思考：原子核的能量也存在能级吗？伴随α射线和β射线而产生γ射线总结：为了确定衰变次数——

先由质量数的改变确定α衰变的次数(这是为什么？)

然后根据衰变规律确定β衰变的次数。针对练

（钍）经过一系列α和β衰变后，变成，下列正确的是

（）

A.铅核比钍核少8个质子

B.铅核比钍核少16个中子

C.共经过4次α衰变和6次β衰变

D.共经过6次α衰变和4次β衰变ABD表示放射性元素衰变快慢半衰期：●大量原子核整体衰变：作统计预测

衰变发生在原子核内部；

衰变快慢由核内部自身因素决定，与化学状态和外部条件无关。思考：如何描述放射性元素衰变快慢？2.统计意义：1.物理意义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间

●单个原子核：半衰期无意义4.决定因素二、半衰期分析：经过n个半衰期(T)其剩余的质量为：质量与原子个数相对应，故经过n个半衰期后剩余的粒子数为：例题

设某种放射线物质，初始质量为m0，元素的半衰期为T，求：经过时间t后，还剩下多少该物质？或者针对练氡的半衰期是3.8天，下列说法正确的是

()

A.升高温度，可以使氡的半衰期变短

B.增加压强，可以使氡的半衰期变短

C.4克氡原子核，经过7.6天就只剩下1克氡原子核

D.4个氡原子核，经过7.6天就只剩下1个氡原子核C科学漫步（课本P113）C-14测年技术14C半衰期τ=5730

年根据C-14衰变的程度来判定古生物体的年代。人工转变：衰变：卢瑟福发现质子查德威克发现中子问题：如何实现原子核的转变？三、核反应用α粒子，质子、中子甚至用γ光子去轰击一些原子核，都可以实现原子核的人工转变。原子核自发变化人工转变实例：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应。思考：原子核的衰变与人工转变有什么异同？

核反应为什么不是化学反应？2.遵循规律建立概念核反应：1.特点●元素种类发生变化●过程一般不可逆，反应方向用单向箭头表示●遵循质量数守恒而非质量守恒，反应前后的总质量一般会发生变化。

质量数守恒

电荷数守恒1.射线测厚仪利用γ射线的穿透特性自学课本P112-113

在钢板一面，放置γ射线源，另一面放着接收装置。那么钢板越厚，接收到了射线信号越弱，根据信号强度就可以测量金属板的厚度。四、放射性同位素及其应用原理：2.放射治疗利用γ射线高能量治疗癌症3.培优、保鲜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。碘131甲状腺疾病诊断4.示踪原子同一元素的各种同位素化学性质相同●遵守操作规程，做好人身安全防护；●防止对空气，水源、用具等的污染。放射线标志1.危害2.放射性同位素的使用过量的射线破坏人体组织（往往是对细胞核的破坏）五、辐射与安全1．元素X是放射性元素Y的同位素，X与Y分别进行了如下的衰变：

，则下列叙述中正确的是

（

）

A．Q和S是同位素

B．X和R的原子序数相同

C．X和R的质量数相同

D．R的质子数多于上述任一元素的质子数XPQ，YRSαββα

AD达标测试2．一个原来静止的

原子核，辐射出α粒子，它的两个产物在垂直于它们速度方向的匀强磁场中运动，它们的轨迹和运动方向(图中用箭头表示)可能是下图中哪一个

（

）×

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D.新核α粒子×

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A.新核α粒子×

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B.新核α粒子×

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C.新核α粒子D两圆内切，β粒子半径大两圆外切，α粒子半径大总结：在磁场中径迹的特点静止在匀强磁场中的原子核衰变后：粒子和新核动量大小相等，故可见，二者轨迹半径与电荷量成反比。●β衰变●α衰变α粒子β粒子课堂练习

碳14是宇宙射线撞击空气中的氮14原子所产生，具有放射性，碳14原子发生β衰变转变为氮14。生物存活期间需要呼吸，其体内的碳14含量大致不变；生物停止呼吸后，体内的碳14开始减少。可以根据死亡生物体内残余碳14含量来推断它的死亡时间。碳14各个半衰期所剩原子比例如图所示，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的三分之一。下列说法正确的是