5.2+放射性元素的衰变+课件-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

第五章

原子核第2节

放射性元素的衰变新教材人教版物理（选择性必修第三册）课前复习种类α

射线β

射线γ

射线组成带电荷量质量速度在电、磁场中贯穿能力对空气的电离作用通过胶片高速氦核流高速电子流光子流（高频电磁波）2e-e04mpmp/1/836静止质量为零0.1c0.99cc偏转与α

射线反向偏转不偏转穿透能力弱，用纸能挡住穿透能力较强，能穿透几毫米厚铝板穿透能力最强，能穿透几厘米厚铅板很强较弱很弱感光感光感光课前复习放射性说明了原子核具有复杂结构核子mn＝1.674927471×10-27kgmp=1.672×10-27kg质子：P电量+：e=1.602×10-19C中子：n中子质量比质子质量约大千分之一电荷数(原子序数）质量数课前自测(1)原子核在衰变时，它在元素周期表中的位置不变．(

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)(2)β衰变是原子核外电子的电离．(

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)(3)把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变．(

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)(4)某原子核衰变时，放出一个β粒子后，原子核的中子数少1，原子序数加1.(

√

)(5)氡的半衰期是3.8天，若有4个氡原子核，则经过7.6天后一定只剩下一个氡原子核．(

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)课堂引入在古代，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？一、原子核的衰变α衰变：放出α粒子的衰变，如：β衰变：放出β粒子的衰变，如：α衰变：β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。注意：质量数守恒指衰变前后核子的总数不变，并不是质量不变！1、概念：原子核自发地放出α粒子或β粒子而转变为新核的现象。2、规律：衰变前后的电荷数和质量数都守恒；动量守恒；能量守恒3、衰变方程：一、原子核的衰变4.衰变实质α衰变实质β衰变实质原子核中两个质子和两个中子结合成一个α粒子。原子核内一个中子变成一个质子和一个β粒子。2H2nHe111024

nHe0111-10γ射线的产生：γ射线经常是伴随着α射线和β射线产生的；产生

的新核处于高能级，它要向低能级跃迁，辐射γ光子。说明：2、一个原子只能发生一种衰变，当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ辐射.可以同时放出α、β和γ三种射线。1、放射性元素衰变不可能有单独的γ衰变！原子核也存在着能级一、原子核的衰变一、原子核的衰变5、衰变次数计算：【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。一、原子核的衰变一、原子核的衰变5、衰变中的动量守恒α衰变：β衰变：ABc衰变ABc衰变常考题型：反比F内>>F外动量守恒：动量守恒：牛顿第二定律：

一、原子核的衰变ABc衰变常考题型：反比α衰变：β衰变：两圆外切，α粒子半径大两圆内切，β粒子半径大一、原子核的衰变衰变可以看成反冲运动，静止的原子核衰变放出α、β粒子后，新核会向相反方向运动α粒子新核β粒子新核同向外切

反向内切

一、原子核的衰变二、半衰期11.47.63.81/21/41/8m/m0t/天01、定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。氡的衰变m/m0t/天3.81/22×3.81/43×3.81/81/164×3.8……2、公式：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，经过时间t，则：⑴元素的半衰期由原子核内部的因素决定，只与元素的种类有关，跟元素所处的物理或化学状态无关。不同元素半衰期不同。⑵半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，对少数原子核是不适用的。二、半衰期C-14（“碳钟”）年代测定法，又称放射性碳定年法，就是根据C-14衰变的程度来判定古生物体的年代，该项研究获得1960年诺贝尔化学奖。

要推断一块古木的年代，可以先把古木加温，制取1g碳的样品，再用粒子计数器进行测量。如果测得样品每分钟衰变的次数正好是现代植物所制样品的一半，表明这块古木经过了14C的一个半衰期，即5730年，如果测得每分钟衰变的次数是其他值，也可以根据半衰期计算出古木的年代。稳定14C半衰期τ=5730

年二、半衰期例3

(2022·隆回县第二中学月考)下列关于放射性元素半衰期的说法正确的是(

)A．半衰期越长对环境的影响时间越长B．通过化学方法可以改变放射性元素的半衰期C．通过物理方法可以改变放射性元素的半衰期D．100个放射性元素原子核经过一个半衰期后剩余50个未衰变的原子核二、半衰期二、半衰期课时对点练课时对点练课时对点练课时对点练4．(多选)活体生物由于需要呼吸，其体内的14C含量大致不变，死后停止呼吸，体内的14C含量开始减少．由于碳元素在自然界的各个同位素的比例一直都很稳定，人们可通过测定古木的14C含量，来估计它的大概年龄，这种方法称为碳定年法.14C衰变为14N的半衰期约为

5730年，某古木样品中14C的比例约为现代植物所制样品的二分之一．下列说法正确的是(

)A．该古木的死亡时间约为5730年B．14C与14N具有相同的中子数C．14C衰变为14N的过程中放出β射线D．升高古木样品所处环境的温度将加速14C的衰变课时对点练课时对点练课时对点练课时对点练课前自测(1)用α粒子轰击氮原子核产生氧17和中子的过程是α衰变．(

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)(2)衰变和原子核的人工转变均满足质量数守恒和电荷数守恒．(

√

)(3)用γ射线照射食品可以杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期．(

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)(4)任何放射性物质都可以作为示踪原子使用．(

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)一、核反应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；动量守恒，能量守恒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。⑴1919年，卢瑟福发现质子的核反应。⑵1932年查德威克发现中子的核反应。⑶1934年约里奥·居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应。4、原子核人工转变的三大发现用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变一、核反应一、核反应二、放射性同位素及其应用1.放射性同位素：具有放射性的同位素。2.分类：天然放射性同位素：40多种人工放射性同位素：1000多种，每种元素都有了自己的放射性同位素。3.人工放射性同位素的优点：①放射强度容易控制②半衰期短，废料容易处理③可以制成各种所需的形状注意：凡是用到射线时，用的都是人工放射性同位素二、放射性同位素及其应用4.应用：①射线测厚仪工业部门可以使用放射性同位素发出的射线来测厚度。②放射治疗在医疗方面，患了癌症的病人可以接受钴60的放射治疗。二、放射性同位素及其应用4.应用：③培优、保鲜利用γ射线照射种子，会使种子的遗传基因发生变异，经过筛选，可以培育出新品种。用γ射线照射食品可以杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期。④示踪原子一种元素的各种同位素都有相同的化学性质。这样，我们可以用放射性同位素代替非放射性的同位素来制成各种化合物，这种化合物的原子跟通常的化合物一样参与所有化学反应，但却带有“放射性标记”，可以用仪器探测出来。这种原子就是示踪原子。二、放射性同位素及其应用二、放射性同位素及其应用例3

(2021·上海市奉贤区高二期中)用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然的放射性同位素只不过40多种，而今天通过核反应生成的人工放射性同位素已达

3000多种，每种元素都有放射性同位素．放射性同位素在工业、农业、医疗卫生和科学研究的许多方面得到了广泛的应用．(1)带电的验电器在放射线照射下电荷会很快消失．其原因是________．A．射线的贯穿作用

B．射线的电离作用C．射线的物理、化学作用

D．以上三个选项都不是(2)如图是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图．如果工厂生产的是厚度1毫米的铝板，在α、β、γ三种射线中，你认为对铝板的厚度控制起主要作用的是________射线．(3)在我国首先用人工方法合成牛胰岛素时，需要证明人工合成的牛胰岛素结晶跟天然牛胰岛素的结晶是同一种物质，为此曾采用放射性同位素14C做________．二、放射性同位素及其应用针对训练2下表给出了放射性同位素的辐射线和半衰期．在医疗技术中，常用放射线治疗肿瘤，其放射线必须满足：①具有较强的穿透能力，以辐射到体内的肿瘤处；②在较长时间内具有相对稳定的辐射强度．为此所选择的放射源应为(

)同位素钋210锝99钴60锶90辐射线αγγβ半衰期138天6小时5年28年A.钋210

B．锝99

C．钴60 D．锶90二、放射性同位素及其应用例4(2021·威海市高二期末)2020年新冠疫情爆发，我国科学家第一时间对病毒进行基因测序，为后续的确诊提供了依据．基因测序采用放射性同位素为标记，让基因序列自动显影．下列关于放射性同位素及射线的应用说法正确的是(

)A．α射线可以用来测量钢板的厚度B．射线能够治疗癌症是因为癌细胞在射线照射下破坏得比健康细胞慢C．放射性同位素具有能量高、污染小的特点，可作为核电站燃料D．利用γ射线照射种子，会使种子的遗传基因发生变异，可培育出优良品种三、辐射与安全

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。不过这些射的强度都在安全剂量之内，对我们没有伤害。电磁信号三、辐射与安全

然而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，都必须严格遵守操作规程，做好防护。防止对空气，水源等的污染。三、辐射与安全

体检时还会做X射线透视，这更是剂量比较大的照射。不过这些射的强度都在安全剂量之内，对我们没有伤害。香烟中含有钋210我们的食物和日常用品中，有的也具有放射性.食盐和有些水晶眼镜片中含有钾40生活中具有放射性的物质三、辐射与安全生活中，哪些植物可以吸收放射线呢？仙人球海带大蒜三、辐射与安全放射性物质标志核反应堆外层的厚厚的水泥建筑在生活中要有防范意识，尽可能远离放射源.三、辐射与安全防护操作放射性物质的设备在防护状态下操作放射性物质全身污染检测仪课时对点练课时对点练课时对点练3．(2021·上海市新中高级中学高二期中)放射性同位素发出的射线在科研、医疗、工业等诸多方面得到了广泛的应用，下列有关放射线应用的说法中正确的是(

)A．放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到消除有害静电的目的B．利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视C．用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种D．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的伤害课时对点练4．(多选)下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的(

)A．γ射线探伤B．利用含有放射性同位素碘131的油，检测