《2017-2018学年高中物理 第4章 从原子核到夸克 4.2 原子核的衰变课件 沪科版选修3-5》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018学年高中物理 第4章 从原子核到夸克 4.2 原子核的衰变课件 沪科版选修3-5（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 第4章 4 2原子核的衰变 学习目标1 知道什么是放射性 放射性元素 天然放射现象 2 知道三种射线的特性 3 知道衰变及两种衰变的规律 能熟练写出衰变方程 4 会用半衰期描述衰变的速度 知道半衰期的统计意义 内容索引 知识探究 题型探究 达标检测 知识探究 一 天然放射现象和三种射线 1 1896年法国物理学家贝可勒尔发现了放射性元素自发地发出射线的现象 即天然放射现象 是否所有的元素都具有放射性 放射性物质发出的射线有哪些种类 答案 答案原子序数大于或等于83的元素 都能自发地发出射线 原子序数小于83的元素 有的也能放出射线 放射性物质发出的射线有三种 射线 射线 射线 2 怎样用电场
2、或磁场判断三种射线粒子的带电性质 答案 答案让三种射线通过匀强电场 射线不偏转 说明 射线不带电 射线偏转方向和电场方向相同 带正电 射线偏转方向和电场方向相反 带负电 或者让三种射线通过匀强磁场 射线不偏转 说明 射线不带电 射线和 射线可根据偏转方向和左手定则确定带电性质 1 天然放射现象1896年 法国物理学家 发现铀及其化合物能放出一种不同于X射线的新射线 1 定义 物理学中把物质能自发地放出 的现象叫做天然放射现象 2 放射性 物质放出 的性质 3 放射性元素 具有 性的元素 贝可勒尔 放射 射线 射线 2 对三种射线的认识 氦核 电子 光子 铝板 强 弱 铅板 弱 强 c 判断下列
3、说法的正误 1 1896年 法国的玛丽 居里首先发现了天然放射现象 2 原子序数大于83的元素都是放射性元素 3 原子序数小于83的元素都不能放出射线 4 射线实际上就是氦原子核 射线具有较强的穿透能力 5 射线是高速电子流 很容易穿透黑纸 也能穿透几毫米厚的铝板 6 射线是能量很高的电磁波 电离作用很强 二 原子核的衰变 如图1为 衰变 衰变示意图 1 当原子核发生 衰变时 原子核的质子数和中子数如何变化 答案 答案发生 衰变时 质子数减少2 中子数减少2 图1 2 当发生 衰变时 新核的核电荷数相对原来的原子核变化了多少 新核在元素周期表中的位置怎样变化 答案 答案发生 衰变时 核电荷数增
4、加1 新核在元素周期表中的位置向后移动一位 原子核的衰变1 定义 原子核由于 而转变成新核的变化 叫做原子核的衰变 2 衰变类型 1 衰变 放射性元素放出 粒子的衰变过程 放出一个 粒子后 核的质量数 电荷数 成为新核 2 衰变 放射性元素放出 粒子的衰变过程 放出一个 粒子后 核的质量数 电荷数 放出某种粒子 不变 增加1 减少4 减少2 AY 3 衰变规律 原子核衰变时 和 都守恒 4 衰变的实质 1 衰变的实质 2个 和2个 结合在一起形成 粒子 2 衰变的实质 核内的 转化为了一个 和一个 3 射线经常是伴随着 衰变和 衰变产生的 电荷数 质量数 中子 质子 中子 电子 质子 判断下列
5、说法的正误 1 原子核在衰变时 它在元素周期表中的位置不变 2 发生 衰变是原子核中的电子发射到核外 3 射线经常是伴随着 射线和 射线产生的 三 放射性元素的半衰期 1 什么是半衰期 对于某个或选定的几个原子核能根据该种元素的半衰期预测它的衰变时间吗 答案 答案半衰期是一个时间 是某种放射性元素的大量原子核有半数发生衰变所用的时间的统计规律 故无法预测单个原子核或几个特定原子核的衰变时间 2 某放射性元素的半衰期为4天 若有10个这样的原子核 经过4天后还剩5个 这种说法对吗 答案 答案半衰期是大量放射性元素的原子核衰变时所遵循的统计规律 不能用于少量的原子核发生衰变的情况 因此 经过4天后
6、 10个原子核有多少发生衰变是不能确定的 所以这种说法不对 半衰期1 定义 放射性元素每经过一段时间 就有一半的核发生衰变 这段时间叫做放射性元素的半衰期 2 特点 1 不同的放射性元素 半衰期 甚至差别非常大 2 放射性元素衰变的快慢是由 决定的 跟原子所处的化学状态和外部条件 不同 其原子核本身 无关 3 适用条件 半衰期描述的是 不适用于单个原子核的衰变 4 半衰期公式 N余 m余 其中T为半衰期 5 半衰期的应用 利用半衰期非常稳定这一特点 可以通过测量其衰变程度来推断 统计规律 时间 N原 m原 判断下列说法的正误 1 同种放射性元素 在化合物中的半衰期比在单质中长 2 把放射性元素
7、放在低温处 可以减缓放射性元素的衰变 3 放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态无关 它是一个统计规律 只对大量的原子核才适用 4 氡的半衰期是3 8天 若有4个氡原子核 则经过7 6天后只剩下一个氡原子核 题型探究 一 天然放射现象和三种射线1 三种射线的实质 射线 高速氦核流 带电荷量为2e的正电荷 射线 高速电子流 带电荷量为e的负电荷 射线 光子流 高频电磁波 不带电 一 对玻尔原子模型的理解 2 三种射线在电场中和磁场中的偏转 1 在匀强电场中 射线不发生偏转 做匀速直线运动 粒子和 粒子沿相反方向做类平抛运动 在同样的条件下 粒子的偏移大 如图2所示 图2 3 元素的放射性
8、1 一种元素的放射性与是单质还是化合物无关 这就说明射线跟原子核外电子无关 2 射线来自于原子核说明原子核内部是有结构的 2 在匀强磁场中 射线不发生偏转 仍做匀速直线运动 粒子和 粒子沿相反方向做匀速圆周运动 且在同样条件下 粒子的轨道半径小 如图3所示 图3 例1如图4所示 R是一种放射性物质 虚线框内是匀强磁场 LL 是厚纸板 MM 是荧光屏 实验时 发现在荧光屏的O P两点处有亮斑 由此可知磁场的方向 到达O点的射线种类 到达P点的射线种类应属于下表中的 解析 答案 图4 解析R放射出来的射线共有 三种 其中 射线垂直于磁场方向进入磁场区域时将受到洛伦兹力作用而偏转 射线不偏转 故打在
9、O点的应为 射线 由于 射线贯穿本领弱 不能射穿厚纸板 故到达P点的应是 射线 依据 射线的偏转方向及左手定则可知磁场方向垂直纸面向里 例2 多选 将 三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场 图中表示射线偏转情况正确的是 解析 答案 解析已知 粒子带正电 粒子带负电 射线不带电 根据正 负电荷在磁场中运动受洛伦兹力方向和正 负电荷在电场中受电场力方向可知 A B C D四幅图中 粒子的偏转方向都是正确的 但偏转的程度需进一步判断 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动 其半径r 将数据代入 则 粒子与 粒子的半径之比 371 A对 B错 带电粒子垂直进入匀强电场 设初速度为v0 垂直电场线方向位移为x 沿
10、电场线方向位移为y 则有x v0t y 消去t可得y 对某一确定的x值 粒子沿电场线偏转距离之比C错 D对 三种射线的鉴别 1 射线带正电 射线带负电 射线不带电 射线 射线是实物粒子 而 射线是光子流 属于电磁波的一种 2 射线 射线都可以在电场或磁场中偏转 但偏转方向不同 射线则不发生偏转 3 射线穿透能力弱 射线穿透能力较强 射线穿透能力最强 而电离本领相反 二 原子核的衰变规律和衰变方程 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 例3 1 一共经过几次 衰变和几次 衰变 解析 答案 答案
11、86 解析设经过x次 衰变和y次 衰变 由质量数守恒和电荷数守恒可得238 206 4x 92 82 2x y 联立 解得x 8 y 6 即一共经过8次 衰变和6次 衰变 解析 答案 答案1022 解析由于每发生一次 衰变质子数和中子数均减少2 每发生一次 衰变中子数减少1 而质子数增加1 故相比 质子数少10 中子数少22 3 综合写出这一衰变过程的方程 解析 答案 答案 解析 针对训练1原子核经放射性衰变 变为原子核 继而经放射性衰变 变为原子核 再经放射性衰变 变为原子核 放射性衰变 和 依次为A 衰变 衰变和 衰变B 衰变 衰变和 衰变C 衰变 衰变和 衰变D 衰变 衰变和 衰变 解析
12、 答案 解析 衰变方程的书写 衰变方程用 而不用 表示 因为衰变方程表示的是原子核的变化 而不是原子的变化 例4放射性同位素C被考古学家称为 碳钟 它可以用来判定古生物体的年代 此项研究获得1960年诺贝尔化学奖 1 宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后 会形成不稳定的 它很容易发生衰变 放出 射线变成一个新核 其半衰期为5730年 试写出的衰变方程 解析 答案 答案 三 对半衰期的理解及有关计算 解析 2 若测得一古生物遗骸中的含量只有活体中的25 则此遗骸距今约有多少年 解析 答案 答案11460年 解析 针对训练2氡222是一种天然放射性气体 被吸入后 会对人的呼吸系统造成辐射损伤
13、 它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一 其衰变方程是 已知的半衰期约为3 8天 则约经过 天 16g的衰变后还剩1g 解析 答案 解析 15 2 1 半衰期由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都无关 2 半衰期是一个统计规律 适用于大量原子核衰变的计算 对于个别少数原子核不适用 达标检测 1 多选 以下关于天然放射现象 叙述正确的是A 若使某放射性物质的温度升高 其半衰期将变短B 衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的C 射线是原子核衰变产生的 它有很强的电离作用D 射线是原子核产生的 它是能量很大的光子流 1 2 3 答案 2 下列有关半衰期的说法正确的是A 放射
14、性元素的半衰期越短 表明有半数原子核发生衰变所需的时间越短 衰变速度越快B 放射性元素的样品不断衰变 随着剩下未衰变的原子核的减少 元素衰期也变长C 把放射性元素放在密封的容器中 可以减慢放射性元素的衰变速度D 降低温度或增大压强 让该元素与其他物质形成化合物 均可减小衰变速度 1 3 解析 答案 2 解析放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核半数发生衰变所需的时间 它反映了放射性元素衰变速度的快慢 半衰期越短 则衰变越快 某种元素的半衰期长短由其自身因素决定 与它所处的物理 化学状态无关 故A正确 B C D错误 1 3 2 3 多选 14C发生放射性衰变成为14N 半衰期约5700年 已
15、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的比例持续减小 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 1 解析 答案 3 2 1 3 解析因古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一 则可知经过的时间为一个半衰期 即该古木的年代距今约为5700年 选项A正确 12C 13C 14C具有相同的质子数 由于质量数不同 故中子数不同 选项B错误 根据核反应方程可知 14C衰变为14N的过程中放出电子 即发出 射线 选项C正确 外界环境不影响放射性元素的半衰期 选项D错误 2
