《教科版高中物理选修3-5课件：3.2放射性 衰变》由会员分享，可在线阅读，更多相关《教科版高中物理选修3-5课件：3.2放射性 衰变（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、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 射线 种类 组成速度贯穿本领 电离
2、 作用 射 线 氦原子核 很小 一张薄纸 就能挡住 射 线 高速电子流 0 9c 较大 能穿过几 毫米厚的铝板 较弱 射 线 波长很短的 等于c 能穿过几 厘米厚的 很小 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
3、 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
4、 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
5、 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
6、 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 3 B m 7 n 4 C 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
7、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
8、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
9、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
10、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
11、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5 730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
12、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 11 460年 答案 11 460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
13、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 6 4 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 向低能级跃迁时放出的 光子 案例展示 原子核发生 衰变时 此 粒子 是 A 原子核外的最外层电子 B 原子核外的电子跃迁时放出的光子 C 原子核内存在着的电子 D 原子核内的一个中子变成一个质子时 放射出一个电 子 正确解答 选D 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 它不是 原子核外的电子跃迁或电离产生的 也不是原子核中存 在的电子 故只有D正确 易错分析 本题易错选项及错误原因分析如下 易错选项错误原因 A误认为最外层电子最容易失去形成 放射 B对 射线的本质是高速电子流不明确 C对原子核的组成不明确 误认为原子核 中存在电子
