广东省新高考改革人教版（2019）高二物理选择性必修第三册教学课件原子核放射性元素的衰变

物 理 选 修 3-5 第 17 章 原子核 第 2 节 放射性元素的衰变 时 间 2020年 高 二 下 学 期 教 材 2 原子结构 1919年,卢瑟福用α 粒子轰击氮核发现质子 1932 年,卢瑟福的学生查德威克发现中子 核式结构模型 原子核的符号 A Z X 质量数（核子数）= 质子数+中子数 质子数= 核电荷数 =原子序数=核外电数 元素符号 α粒子（氦核） 4 2 He 质子 1 1 H 中子 1 0 n 电子 0 -1e 高中生几种必记 常见原子核表示 【牛刀小试—例1】分析下列原子核的质子数和中子数 原子核的符号 208 82 Pb56 26 Fe 238 92 U4 2 He 质子数: 中子数: 2 2 26 30 82 126 92 146 你能从中发现什么规律？试说明其中缘由？ 原子核内主要相互作用 原子核 库仑斥力是长程力：与距离平方成反比 核力是短程力：作用范围在10-15 m 原子序数较低的原子核 原子序数较高的原子核 衰变：原子核放出α 粒子或β 粒子转变为新核的变化。 衰变 类型：①α 衰变： ②β 衰变： 实质： 规律：① 衰变过程是不可逆的，只能用单箭头表示衰变方向，不用等号 ② 电荷数守恒，质量数守恒，质量亏损 238 234 9 0 22 9 4U Th + He A-4 -2 2 A Z 4 ZX Y + He 234 234 19 91 0 -0 Th Pa + e A 0 Z+1 1Z - A X Y + e 高能电磁波（γ射线）伴随α 衰变或β 衰变产生 结合紧密的2个质子和2个中子， 作为一个整体从原子核释放出来 原子核内一个中子变成一个质子， 同时释放出一个电子 【牛刀小试—例2】 （1） 发生 α 衰变成 元素的衰变方程： （2） 发生 β 衰变成 元素的衰变方程： 衰变 222 86 Rn 14 14 0 -6 17C N + e Po 14 6 C N 222 218 28 84 4 6 Rn Po + He 【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 衰变次数的计算 A Z X ' ' A Z Y ' ' 4 0 2 1n mA A Z Z HeX Y + + e 电荷数守恒：' 4A A + n质量数守恒： ' 2 Z Z + n m 解得： 'A A 4 n = ' 'm =   A A Z Z2 【菜鸟进击—例3】（多选）天然放射性元素 (钍)经过一系列α衰 变和β衰变之后，变成 (铅)。下列判断中正确的是 A．铅核比钍核少24个中子 B．铅核比钍核少8个质子 C．衰变过程中共有4次α衰变和8次β衰变 D．衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变 232 90 Th 208 82 Pb BD 衰变次数的计算 阴极射线与β 粒子的核念辨析 阴极射线的本质是电子流 β 衰变产生的电子（也被称为β 粒子） 原子电离出的核外电子 原子核内一个中子变成一个质子， 同时释放出一个电子 半衰期 222 218 4 286 84Rn Po + He 单个原子的微观事件是不可预测 m余/m原 11.47.63.8 1/2 1/4 1/8 t /天0 氡的衰变 大量 放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间是固定 3.8天 3.8天+3.8天 半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间 意 义：表示放射性元素衰变快慢的物理量 公 式： 说 明：①半衰期是针对大量的原子核的统计规律 ②不同放射性元素的原子核半衰期差异很大 ③每种放射性元素的原子核半衰期是固定的，由原子核内部结构决 定的，与原子所处的化学状态和外部条件没有关系 t m m 1 2     余 原 衰变前质量 衰变后质量 衰变时间 半衰期 t N N 1 2     余 原 衰变时间 半衰期 衰变前原子数 衰变后原子数 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。 半衰期 14C 半衰期 τ =5730 年 14 C 14 N12 C 稳定 【牛刀小试—例5】14C是碳的一种半衰期为5 730年的放射性同位素， 2010年2月科学家发现了曹操墓，若考古工作者探测到其棺木中14C的含 量约为原来的4/5，则该古木死亡的时间距今大约为 A．22 900年     B．11 400年 C．5 700年 D．1 900年 半衰期 1 31[ 0.8]2      ≈ D 【牛刀小试—例6】碘-131核不稳定，会发生β衰变，其半衰变期为8天。 (1)碘-131核的衰变方程： → _______________(衰变后的元素用X表示)。 (2)经过________天75%的碘-131核发生了衰变。 半衰期 131 53 I 131 0 54 1X e+ 16 天然放射性现象 钋(Po) 镭(Ra) 居里夫妇 贝克勒尔 铀和铀矿物 照相底片感光 某种不可见的射线 放射性：物质发射射线的性质 放射性元素：具有放射性的元素 天然放射性现象：放射性的元素自发地发射射线的现象 ①原子序数大于82 的所有元素，都能自发的放出射线 ②原子序数小于83 的元素，有的也具有放射性。 天然放射性现象 γ射线伴随α 衰变或β 衰变产生 三种射线 射线 α β γ 本质 高能电磁波 速度 0.1c 0.99c c 最弱 其次 最强 最强 其次 最弱 4 2 He 0 -1e 自由电子 电离 【牛刀小试—例6】按照α 射线、β 射线、γ 射线在电场、磁场中的径迹判断， 判段径迹对应的是哪种射线？ 三种射线 α 射线 β 射线 γ 射线 E α 射线 β 射线 γ 射线 【牛刀小试—例7】一置于铅盒中的放射源发射出的α、β和γ射线，由铅盒的小 孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后的空间有一匀强电场。进入电场后，射线 变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图所示，则图中 的射线a为_________射线，射线b为________射线。 三种射线 β 射线γ 射线 衰变中的动量守恒问题 A-4 -2 2 A Z 4 ZX Y + Heα 衰变： A 0 Z+1 1Z - A X Y + eβ 衰变： A B c衰变 A B c衰变0Av = Bv Cv常考题型： 动量守恒： 0 B B C C= m v - m v 牛顿第二定律： 2 B B B B B vq v B = m r 2 C C C C C vq v B = m r CB C B qr =r q 反比 F内 >> F外 A A B B C Cm v = m v + m v动量守恒： A B c衰变0Av = Bv Cv常考题型： CB C B qr =r q 反比 A-4 -2 2 A Z 4 ZX Y + Heα 衰变： A-4 Z-2Y4 2 He A 0 Z+1 1Z - A X Y + eβ 衰变： 0 -1e A Z+1 Y 【菜鸟进击—例8】在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒 子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图2所示)，今测得两个相切圆半径 之比r1∶ r2＝44∶ 1。求： (1)图中哪一个圆是α粒子的径迹？(说明理由) (2)这个原子核原来所含的质子数是多少？ 三种射线 圆轨道1 1 1 1 2 2 2 2 1 r m v q r m v q  1 1 2 20 m v m v  1 2 90q q e 