放射性元素的衰变高二下物理人教版（2019）选择性必修第三册

第五章原子核5.2放射性元素的衰变新人教版普通高中教科书物理选择性必修三

通过学习科学家对放射性元素衰变的探究，学会观察和思考，提升科学探究的能力。科学探究学会坚持实事求是的科学态度，体验科学家探索科学规律的艰辛和科学研究的价值，激发学习兴趣。科学态度与责任会正确书写衰变方程，根据质量数守恒和电荷数守恒写出核反应方程。科学思维学科素养目标知道合力与分力的概念；形成初步的共点力、力的合成、力的分解、矢量、标量的概念。物理观念知道衰变、半衰期及原子核衰变的规律，了解核反应及放射性同位素应用的基本观念和相关实验证据。物理观念2022年诺贝尔奖物理学奖颁给法国物理学家阿兰·阿斯佩（AlainAspect）、美国物理学家

约翰·弗朗西斯·克劳泽（JohnF.Clauser）和奥地利物理学家

安东·塞林格（AntonZeilinger）以表彰“用纠缠光子验证了量子不遵循贝尔不等式，开创了量子信息学”。百科：量子纠缠百科：量子纠缠

天然放射现象中原子核自发地放出α粒子或β粒子，由于核电荷数变了，它在元素周期表中的位置就变了，就变成另一种原子核。我们把这种变化称为原子核的衰变。

一、原子核的衰变一、原子核的衰变α衰变原子核自发放出α粒子而转变为新核的过程叫α衰变。

ɑ粒子核核

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？α衰变的一般方程：

在这个衰变过程中，衰变前的质量数等于衰变后的质量数之和；衰变前的电荷数等于衰变后的电荷数之和。发生一次α衰变，困为原子序数减小2，所以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2位。α衰变过程中质量数守恒，核电荷数守恒。思考与讨论β衰变原子核自发放出β粒子而转变为新核的过程叫β衰变。核β粒子核一、原子核的衰变比如

发生α衰变后产生的

也具有放射性，它放出一个β

粒子后质量数没有改变，但电荷数增加了1

，就变成镤

。

“电荷数之和”指代数和，因为发生β衰变时，电子的电荷数是－1。

在β衰变中，质量数、核电荷数有什么变化规律？

β衰变的一般方程：β衰变过程中质量数守恒，核电荷数守恒。

β衰变过程中，衰变前的质量数等于衰变后的质量数之和；衰变前的电荷数等于衰变后的电荷数之和。思考与讨论一、原子核的衰变

说明：1.中间用单箭头，不用等号；2.是质量数守恒，不是质量守恒;3.方程及生成物要以实验为基础,不能杜撰。

原子核里没有电子，β衰变中的电子来自哪里？思考与讨论

β衰变的本质β衰变实质是核内的中子转化成了一个质子和一个电子。

类比于β衰变中的电子来自哪里的分析过程，α衰变的本质什么？思考与讨论α衰变的本质

事实表明，两个中子和两个质子能十分紧密地结合在一起，因此，在一定条件下它们会作为一个整体从较大的原子核中被抛射出来，即发生了α衰变。

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。γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的。原子核的能量也跟原子的能量一样，其变化是不连续的，也只能取一系列不连续的数值，因此，也存在着能级，同样是能级越低越稳定。一、原子核的衰变

当放射性物质连续衰变时，原子核中有的发生α衰变、有的发生β衰变，同时伴随着γ射线辐射。这时放射性物质发出的射线中就会同时具有α、β、γ三种射线。【思考】设放射性元素经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素，试分析：（1）衰变方程（2）衰变次数n和m

电荷数守恒：质量数守恒：解得：

【注意】为了确定衰变次数，一般是由质量数的改变先确定α衰变的次数，这是因为β衰变的次数的多少对质量数没有影响，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数。小试牛刀——衰变次数的计算思考：一个氡原子核过多久会发生衰变呢？1s10min200万年单个微观事件不可以预测（大量）3.8天+3.8天

放射性元素的原子核有半数发生衰变，所需要的时间是固定的，称为半衰期。衰变未衰变二、半衰期补充几点：半衰期必须是大量原子核满足的统计规律不同元素的原子核半衰期差别非常大。放射性元素衰变的快慢是由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。二、半衰期氡222衰变为钋218的半衰期是3.8d镭226衰变为氡222的半衰期是1620年铀238衰变为钍234的半衰期竟长达4.5x109年。二、半衰期——计算11.47.63.8m/m0t/天0若放射性元素原来的质量为m0

、原子数为N0；剩余的质量m，剩余的原子数为N，半衰期为𝝉，半衰期个数为n，经过时间t，则：【思考】：已知钍234的半衰期是24天，1g钍经过120天后还剩多少?解：根据半衰期的定义，τ=24d，t=120d剩下的钍为小试牛刀——半衰期的计算1、定义：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核或发生状态变化的过程。3、规律：质量数和电荷数都守恒2、条件：用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变。三、核反应（人类第一次实现原子核的人工转变）1919年，卢瑟福发现质子的核反应。很多元素都存在一些具有放射性的同位素，它们被称为放射性同位素。四、放射性同位素及其应用1、放射性同位素的分类天然放射性同位素。人工放射性同位素。不过40多种已达3000多种2、人工放射性同位素的优势放射强度容易控制。半衰期短，废料易处理。射线测厚仪在钢板一面，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。——利用γ射线具有很强的穿透性四、放射性同位素及其应用放射治疗——γ射线对癌细胞有很强的杀伤力四、放射性同位素及其应用四、放射性同位素及其应用——γ射线遗传基因发生变异，培育优良品种培优保鲜——γ射线可以杀死细菌医学方面：给人注射碘的放射性同位素碘131,在颈部底部的甲状腺(红色，部分被遮蔽)，被放射性示踪剂碘131高亮着色。定时用探测器测量甲状腺及邻近组织的放射强度，有助于诊断甲状腺的疾病。示踪原子——同位素化学性质相同，这样就可以用放射性同位素了解各元素的流向。农业方面：棉花在开花、结桃的时候需要较多的磷肥，把磷肥喷在棉花叶子.上，磷肥也能被吸收。但是，什么时候的吸收率最高、磷在作物内能存留多长时间、磷在作物体内的分布情况等，用通常的方法很难研究。如果用磷的放射性同位素制成肥料喷在棉花的叶面上，然后每隔一定时间用探测器测量棉株各部位的放射性强度，上面的问题就解决了。四、放射性同位素及其应用人类一直生活在放射性的环境中。例如，地球上的每个角落都有来自宇宙的射线，我们周围的岩石，其中也有放射性物质。我们的食物和日常用品中，有的也具有放射性。不过这些辐射的强度都在安全剂量之内，对我们没有伤害。五、辐射与安全过量的射线对人体组织有破坏作用，这种破坏往往是对细胞核的破坏，有时不会马上察觉。所以使用放射性同位素质，都必须严格遵