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1、高中物理新人教版选修- 5系列课件,第十九章原子核,1.放射性和放射性元素: 1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光，物质发射射线的性质称为放射性具有发射性的元素称为放射性元素 2.天然放射性现象: 元素这种自发的放出射线的现象叫做天然放射现象,一、天然放射现象,钡铀云母,翠砷铜铀矿,斜水钼铀矿,铀钙石矿,放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数大于82的所有元素，都能自发的放出射线，原子序数小于83的元素，有的也具有放射性,放大了1000倍的铀矿石,氦原子核,高速 电子流,高能量 电磁波,1/10光速,接近光速,光
2、速,弱,较强,很强,很容易,较弱,更小,阅读课文填写表格：,三.质子和中子的发现1.质子的发现,1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核，得到了质子。经过研究证明，质子带正电荷，其电量和一个电子的电量相同，它的质量等于一个电子质量的1836倍.进一步研究表明，质子的性质和氢原子核的性质完全相同，所以质子就是氢原子核.,同样的方法，从氟、钠、铝的原子核中打出了质子。-质子是原子核的组成部分。,原子核是否只是由质子组成呢？,？,卢瑟福进而猜想原子核内存在不带电的中子，这一猜想被他的学生查德威克用实验证实，并得到公认,2.中子的发现,1.卢瑟福的预言 2.1932年英国物理学家查德威克又发现了中子 3.,四
3、.原子核的组成,1.原子核的组成:质子和中子 2.原子核中的三个整数: (1)核子数:质子和中子质量相差很小,统称为核子.质子数和中子数之和叫核子数. (2)电荷数(z):原子核所带的电核总是质子数的整数倍,用这个整数表示电荷量. (3)质量数(A):原子核的质量等于质子和中子的质量和,所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍,这个整数,叫质量数. 3.原子核中的两个等式: (1)核电荷数=质子数=元素的原子序数=荷外电子数 (2)质量数=核子数=质子数+中子数,X表示元素符号,Z表示质子数,A表示质量数,4.同位素:如质子数相同，中子数不同，（质量数当然不同），则互为同位素。,氘和氚是氢
4、的同位素，关于氢、氘、氚的原子，下列说法哪个正确？ （1）具有相同的质子数、相同的中子数、相同的电子数； （2）具有不同的质子数、相同的中子数、相同的电子数； （3）具有相同的质子数、不同的中子数、相同的电子数； （4）具有相同的质子数、相同的中子数、不同的电子数,19.2放射性元素的衰变,回顾：三种放射性射线的性质,三种射线 、 三种射线的性质：,氦核,电子,一、原子核的衰变,2.衰变遵循的原则：,质量数守恒，电荷数守恒。,原子核放出粒子或粒子，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种原子核。,1.原子核的衰变：我们把原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变（d
5、ecay）,（1）衰变:原子核放出粒子的衰变叫做衰变,3.原子核衰变的分类:,（1）衰变:原子核放出粒子的衰变叫做衰变,3.原子核衰变的分类:,（2）衰变:原子核放出粒子的衰变叫做衰变,思考与讨论,原子核里没有电子，衰变中的电子来自哪里？,（1）衰变:原子核放出粒子的衰变叫做衰变,3.原子核衰变的分类:,（2）衰变:原子核放出粒子的衰变叫做衰变,（3）衰变:,伴随射线或射线产生.,注意：,1、 放射性元素衰变不可能有单独的衰变！ 2、衰变后元素的化学性质发生了变化，即：生成了新的原子核！,例： 经过一系列衰变和衰变后，可以变成稳定的元素铅206 ，问这一过程衰变和衰变次数？,解：设经过x次衰变
6、，y次衰变,2382064x,92 = 82 + 2x - y,x8 y6,1）核反应是在原子核内部核子数发生相应的变化，而化学反应是在原子的外层的电子数发生变化，这是二者本质的区别。 2）核反应一般是不可逆的，所以核反应用单向箭头表示方向，不能用等号连接。 3）核反应的生成物一定要以实验事实为基础，不能依据守恒定律杜撰。 4）核反应是质量数守恒而不是质量守恒，核反应前后总质量要发生变化。,书写原子核衰变方程的规则：,二、半衰期,1、半衰期 放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期。,放射性元素的剩余质量与原有质量的关系：,2、不同的放射性元素，半衰期不同,例如： 氡2
7、22衰变为钋218的半衰期为3.8天 镭226衰变为氡222的半衰期为1620年 铀238衰变为钍234的半衰期长达4.5109年,3、半衰期的计算,例：已知钍234的半衰期是24天，1g钍经过120天后还剩多少？,计算表达式:,放射性元素的剩余质量与原有质量的关系：,练习,1.铋210的半衰期是5天，经过多少天后，20g铋还剩1.25g?,2. 10克镭226变为氡222的半衰期为1620年，有人说：经过1620年有一半镭发生衰变，还有镭（226）5克，再经过1620年另一半镭也发生了衰变，镭226就没有了，对吗？为什么？,(1)“单个的微观事件是不可预测的”，所以，放射性元素的半衰期，描述
8、的是统计规律。 (2)半衰期的长短由核内部自身的因素决定，跟所处的化学状态和外部条件都没有关系。,4、注意：,五、应用,1、人们利用地壳岩石中存在的微量的放射性元素的衰变规律，测定地球的年龄为46亿年。地壳有一部漫长的演变历史，一部不断变化、不断发展的历史。 2、碳14测年技术，14C是具有放射性的碳的同位素，能够自发的进行 衰变，变成氮。,一、原子核的衰变,2.衰变原则：,质量数守恒，电荷数守恒。,1.原子核的衰变：我们把原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变（decay）,（1）衰变:原子核放出粒子的衰变叫做衰变,（2）衰变:原子核放出粒子的衰变叫做衰变,（3）衰变:总是
9、伴随射线或射线产生.,二、半衰期,1、半衰期:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期。,2、不同的放射性元素，半衰期不同,放射性元素衰变的快慢是核内部自身因素决定。,课堂总结,放射性元素半衰变是一个统计规律。,判断古生物年代常用14C定年法。若干万年以前，始祖鸟通过摄食，吸收了植物中含有14C的营养物质，死亡后不再吸收。随着年代的推移，其体内14C的含量为现代鸟的 ，已知地表中14C的含量基本不变，14C的半衰期为T年，试判断始祖鸟距今年代为： A B C D 2,高考题回顾：,高考题回顾：,1图中P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线 在电 场的作用下分成a、
10、b、c三束，以下判断正确的是 Aa为射线、b为射线 Ba为射线、b为射线 Cb为射线、C为射线 Db为射线、C为射线,BC,2002年 上海,10完成核反应方程： Th Pa 。 衰变为 的半衰期是1.2分钟，则64克 经过6分钟还有 克尚未衰变。,2,高考题回顾：,例题分析,为测定某水库的存水量，将一瓶放射性同位素溶液倒入水库中，已知这杯溶液每分钟衰变8 107次，这种同位素半衰期为2天，该放射性同位素溶液在较短时间内与水库中水混合均匀. 10天后从水库取出1m3的水，并测得每分钟衰变10次，求水库的存水量为多少？,2.5 105m3,例题分析,例题：本题中用大写字母代表原子核，E经衰变成为
11、F，再经衰变成为G，再经衰变成为H。上述系列衰变可记为下式： 另一系列衰变如下： 已知P和F是同位素，则（ ） A.Q和G是同位素，R和H是同位素 B.R和E是同位素，S和F是同位素 C.R和G是同位素，S和H是同位素 D.Q和E是同位素，R和F是同位素,B,例题分析,例题：在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别如图中a、b所示，由图可以知（ ） A.该核发生的衰变 B.该核发生的衰变 C.磁场方向一定垂直纸面向里 D.磁场方向向里还是向外不能判定,BD,a,b,19.3探测射线的方法,教学目标,1、知识与技能 （1）知道放射线的粒子与
12、其他物质作用时产生的一些现象； （2）知道用肉眼不能直接看到的放射线可以用适当的仪器探测到； （3）了解云室、气泡室和计数器的简单构造和基本原理。 2、过程与方法 （1）能分析探测射线过程中的现象； （2）培养学生运用已知结论正确类比推理的能力。,3、情感、态度与价值观 （1）培养学生认真严谨的科学分析问题的品质； （2）从知识是相互关联、相互补充的思想中，培养学生建立事物是相互联系的唯物主义观点； （3）培养学生应用物理知识解决实际问题的能力。 教学重点：根据探测器探测到的现象分析、探知各种运动粒子。 教学难点 （1）探测器的结构与基本原理。 （2）如何观察实验现象,并根据实验现象，分析粒子
13、的带电、动量、能量等特性，从而判断是何种射线，区分射线的本质是何种粒子。 教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。 教学用具： （1）挂图，实验器材模型，课件等； （2）多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。,氦原子核,高速 电子流,高能量 电磁波,1/10光速,接近光速,光速,弱,较强,很强,很容易,较弱,更小,1、粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和汽会产生云雾，过热液体会产生气泡 2、使照相底片感光 3、使荧光物质产生荧光,射线中的粒子与其它物质作用会产生的现象：,一、威尔逊云室：,构造：一个圆筒状容器，低部可以上下移动，上盖是透明的，内有干净空气,实验时，加入
14、少量酒精，使酒精蒸汽达到过饱和状态。,利用射线的电离本领,a射线在云室中的径迹：直而粗 原因：a粒子质量大，不易改变方向，电离本领大，沿涂产生的粒子多,射线在云室中的径迹：比较细，而且常常弯曲 原因：粒子质量小，跟气体碰撞易改变方向，电离本领小，沿途产生的离子少,二、气泡室-高能物理实验的最风行的探测设备,气泡室是由一密闭容器组成，容器中盛有工作液体,液体在特定的温度和压力下进行绝热膨胀，由于在一定的时间间隔内（例如50ms）处于过热状态，液体不会马上沸腾，这时如果有高速带电粒子通过液体，在带电粒子所经轨迹上不断与液体原子发生碰撞而产生低能电子，因而形成离子对，这些离子在复合时会引起局部发热，
15、从而以这些离子为核心形成胚胎气泡，经过很短的时间后，胚胎气泡逐渐长大，就沿粒子所经路径留下痕迹。如果这时对其进行拍照，就可以把一连串的气泡拍摄下来，从而得到记录有高能带电粒子轨迹的底片。,照相结束后，在液体沸腾之前，立即压缩工作液体，气泡随之消失，整个系统就很快回到初始状态，准备作下一次探测。,气泡室中带电粒子的径迹,气泡室的优点： 它的空间和时间分辨率高； 工作循环周期短，本底干净、径迹清晰，可反复操作。 但也有不足之处： 那就是扫描和测量时间还嫌太长； 体积有限，而且甚为昂贵，,三、盖革-米勒计数器,一种能自动把放射微粒计数出来的仪器，利用了射线的电离本领,19.4放射性的应用与防护,教学
16、目标,1、知识与技能 （1）知道什么是核反应，会写出人工转变方程；（2）知道什么是放射性同位素，人造和天然放射性物质的主要不同点；（3）了解放射性在生产和科学领域的应用；（4）知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害，了解防范放射线的措施，建立防范意识。 2、过程与方法：渗透和安全地开发利用自然资源的教育。 3、情感、态度与价值观：培养学生收集信息、应用已有知识、处理加工信息、探求新知识的能力。 教学重点：人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律。 教学难点：人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律 教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。 教学用具：（1）挂图，实验器材模型，课件等；（2）多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。,虽然放射线看不见，但是我们可以根据一些现象来探知放射线的存在，这些现象主要是：,探测射线的方法,1、使气体电离,2、使照相底片感光,3、使荧光物质产生荧光,威耳孙云室,观察威耳孙云室的结构，研究射线在云室中的径迹：,射
