5.2 放射性元素的衰变（Word教参）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册（粤教版2019）

第二节　放射性元素的衰变 课程内容要求 核心素养提炼 1.知道天然放射现象和三种射线的本质． 2．知道原子核的衰变，了解衰变的种类，掌握衰变方程的书写． 3．知道半衰期的概念和应用． 1.物理观念：天然放射现象，半衰期． 2．科学思维：三种射线的本质、特点及应用，衰变方程的书写、半衰期的理解． 3．科学探究：探究三种射线的穿透本领，利用14C的半衰期估算植物的年龄． [对应学生用书P74] 1．1896年，法国物理学家贝可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． 2．物质放射出射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素，放射性元素能自发地放出射线的现象叫作天然放射现象． 3．原子序数大于83的元素，都能自发地放出射线，原子序数小于或等于83的元素，有的也能放出射线． 1．三种射线 (1)α射线：实际上就是氦原子核，速度可达到光速的，其电离能力强，贯穿本领较弱，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住． (2)β射线：是高速电子流，它速度很大，可达光速的99%，它的电离能力较弱，穿透能力较强，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板． (3)γ射线：呈电中性，是能量很高的电磁波，波长很短，在10－10m以下，它的电离作用更弱，贯穿本领更强，甚至能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土． (4)放射线来自原子核，说明原子核内部是有结构的． 2．原子核的衰变 (1)定义 原子核自发地放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核，这种变化称为原子核的衰变． (2)衰变分类 ①α衰变：放出α粒子的衰变． ②β衰变：放出β粒子的衰变． [判断] (1)放射性元素的放射性都是自发的现象．(√) (2)α射线是由高速运动的氦核组成的，其运动速度接近光速．(×) (3)β射线能穿透几毫米厚的铅板．(×) 1．定义 原子核数目因衰变减少到原来的一半所经过的时间． 2．决定因素 放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系．不同的放射性元素，半衰期不同． 3．应用 利用半衰期非常稳定这一特点，可以测量其衰变程度、推断时间． [思考] 放射性元素的半衰期是否就是该种元素的核子有半数发生变化的时间？ 提示　不是．经过一个半衰期，该种元素的原子核有半数发生变化，转变成其他元素，但核内的核子(质子和中子)并没有这么明显的变化． [对应学生用书P76] 探究点一　三种射线的性质特征 如图为三种射线在磁场中的运动轨迹示意图． (1)α射线向左偏转，β射线向右偏转，γ射线不偏转说明了什么？ (2)α射线的偏转半径大于β射线的偏转半径说明了什么问题？ 提示　(1)说明α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电． (2)说明α射线比荷小于β射线的比荷． 1．α、β、γ射线性质、特征比较 射线种类 组成 速度 贯穿本领 电离作用 α射线 α粒子是氦原子核He 约c 很小，一张薄纸就能挡住 很强 β射线 β粒子是高速电子流e 接近c 很大，能穿过几毫米厚的铝板 较弱 γ射线 波长很短的电磁波 等于c 最大，能穿过几厘米厚的铅板 很小 2.三种射线在电场和磁场中的偏转 (1)在匀强电场中，γ射线不发生偏转，做匀速直线运动，α粒子和β粒子沿相反方向做类平抛运动，在同样的条件下，β粒子的偏移大，如图所示． 位移x可表示为x＝at2＝·∝ 所以，在同样条件下β粒子与α粒子偏移之比为 ＝××＝37. (2)在匀强磁场中，γ射线不发生偏转，仍做匀速直线运动，α粒子和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动，且在同样条件下，β粒子的轨道半径小，如图所示． 根据qvB＝得R＝∝ 所以，在同样条件下β粒子与α粒子的轨道半径之比为 ＝××＝. 如图为天然放射性元素放出的α、β、γ三种射线贯穿物体情况的示意图，其中(　　) A．①是α射线　　　　　　 B．②是γ射线 C．③是β射线 D．③是α射线 A　[α射线的穿透能力最弱，一张纸即可把它挡住，但是其电离能力最强，γ射线的穿透能力最强，但是其电离能力最弱．故①是α射线，②是β射线，③是γ射线．A正确，B、C、D错误．] [规律方法] 判断三种射线性质的方法 (1)射线的电性：α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电．α、β是实物粒子，而γ射线是光子流，它是波长很短的电磁波． (2)射线的偏转：在电场或磁场中，通过其受力及运动轨迹半径的大小来判断α和β射线偏转方向，由于γ射线不带电，故运动轨迹仍为直线． (3)射线的穿透能力：α粒子穿透能力较弱，β粒子穿透能力较强，γ射线穿透能力最强，而电离作用相反． [训练1]　α、β和γ射线穿透物质的能力是不同的，为把辐射强度减到一半，所需铝板的厚度分别为0.000 5 c