第五章 2 放射性元素的衰变-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册同步全程学习课件PPT（人教版） 

2　放射性元素的衰变 [定位·学习目标] 1.了解衰变的概念,知道衰变时质量数和电荷数都守恒。知道α衰变和β衰变的规律及实质,并会正确书写衰变方程。 2.知道半衰期及其统计意义,学会利用半衰期解决相关问题。 3.知道核反应及其遵从的规律,会正确书写核反应方程。 4.知道放射性同位素及其应用,知道射线的危害及防护。 探究·必备知识 知识点一　原子核的衰变 1.定义 原子核自发地放出 或 ,由于核电荷数变了,它在元素周期表中的位置就变了,变成另一种 。我们把这种变化称为原子核的衰变。 2.衰变分类 (1)α衰变:放出α粒子的衰变。 (2)β衰变:放出β粒子的衰变。 α粒子 β粒子 原子核 3.衰变过程 4.衰变规律 (1)原子核衰变时 和 都守恒。 (2)任何一种放射性元素只有一种放射性,不能同时既有α放射性又有β放射性,而γ射线伴随α衰变或β衰变产生。 电荷数 质量数 知识点二　半衰期 1.定义 放射性元素的原子核有 发生衰变所需的时间。 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。 4.半衰期是大量原子核衰变的统计规律,只对大量原子核有意义,对少数原子核没有意义。 半数 美国科学家维拉·黎比运用了半衰期的原理发明“碳-14计年法”,并因此荣获了1960年的诺贝尔奖。如图为始祖鸟的化石,利用“碳-14计年法”可以估算出始祖鸟的年龄。请思考: (1)为什么能够运用半衰期来计算始祖鸟的年龄? 答案:(1)半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。能够运用它来计算始祖鸟的年龄是因为半衰期与原子所处的化学状态和外部条件无关。 (2)若有10个具有放射性的原子核,经过一个半衰期,则一定有5个原子核发生了衰变,这种说法是否正确,为什么? 答案:(2)这种说法是错误的,因为半衰期描述的是大量原子核衰变的统计规律,不适用于少量原子核的衰变。 知识点三　核反应 1.人工核转变 2.定义:原子核在其他粒子的轰击下产生 或者发生状态变化的过程。 3.特点:在核反应中, 守恒、 守恒。 新原子核 质量数 电荷数 (1)这种人工核反应与原子核的衰变遵循同样的规律吗? 答案:(1)遵循同样的规律。 (2)反应过程能量守恒吗?动量守恒吗? 答案:(2)守恒。 请思考: 知识点四　放射性同位素及其应用 1.放射性同位素:很多元素都存在一些具有 的同位素,它们被称为放射性同位素。 2.放射性同位素的应用 (1)射线测厚仪。 (2)放射治疗。 (3)培优、保鲜。 (4)示踪原子:一种元素的各种同位素具有 化学性质,用放射性同位素代替非放射性的同位素后,可以探测出原子到达的位置。 3.辐射与安全:人类一直生活在放射性的环境中,过量的射线对人体组织 。要防止放射性物质对空气、水源、用具等的污染。 放射性 相同的 有破坏作用 人工放射性同位素的放射强度易于控制,它的半衰期比天然放射性物质短得多,因此在生产和科学领域得以广泛应用,如图。请思考: (1)能用α射线来测量金属板的厚度吗? 答案:(1)不能。α射线的穿透能力太弱。 (2)γ射线照射食品延长保存期的原理是什么? 答案:(2)用γ射线照射食品可以杀死使食物腐败的细菌,抑制蔬菜发芽,延长保存期。 突破·关键能力 要点一　对原子核衰变的理解 如图为α衰变、β衰变示意图。 探究:(1)当原子核发生α衰变时,原子核的质子数和中子数如何变化? 答案:(1)发生一次α衰变,质子数减少2,中子数减少2。 (2)当发生β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:(2)发生一次β衰变,核电荷数增加1。新核在元素周期表中的位置向后移动一位。 (3)两种衰变的实质以及γ射线的产生原因是怎样的? 答案:(3)α衰变是原子核内两个质子和两个中子结合成一个α粒子,并在一定条件下作为一个整体从较大的原子核中抛射出来,产生α衰变。 β衰变是原子核内的一个中子变成一个质子留在原子核内,同时放出一个电子,即β粒子。 γ射线是放射性原子核发生α衰变、β衰变产生的新核处于高能级,向低能级跃迁发出γ光子。 1.α衰变和β衰变的比较 2.α衰变和β衰变的变化 (1)发生一次α衰变,新核比原来的核质量数减少4,核电荷数减少2;新核在元素周期表中的位置向前移两位。 (2)发生一次β衰变,新核与原来的核质量数相等,核电荷数增加1;新核在元素周期表中的位置向后移一位。 3.α