第5章 第2节 放射性元素的衰变（word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第三册（教科版2019）

第2节　放射性元素的衰变 核心素养导学 物理观念 (1)知道天然放射现象，了解放射性衰变。 (2)了解三种射线的性质。 (3)知道放射性同位素及其应用。 (4)知道半衰期及其统计规律。 科学思维 根据质量数守恒和电荷数守恒写出反应方程。 科学探究 利用14C的半衰期估算植物的年龄。 科学态度与责任 了解放射性技术在生活、科技领域的应用，培养对发展科学技术的热爱。 一、天然放射性 1．放射性的发现 (1)1896年，物理学家亨利·贝克勒尔发现铀化合物能够发出看不见的射线，它能穿透黑纸使照相底片感光。 (2)物理学家居里夫人和她的丈夫皮埃尔·居里发现放射性更强的新元素，分别命名为钋(Po)、镭(Ra)。 2．放射性 (1)定义：物质发射射线的性质。 (2)放射性元素：具有放射性的元素，原子序数大于或等于83的元素，都能自发地放出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线。 3．天然放射现象：放射性元素自发地发出射线的现象。 二、射线的性质 1．三种射线：在射线经过的空间施加磁场，射线分成三束，其中两束在磁场中向不同的方向偏转，说明这两束是带电粒子流；另一束在磁场中不偏转，说明它不带电，这三束射线分别叫作α射线、β射线和γ射线。 2．α射线实际上就是氦原子核流，速度可达到光速的，其电离作用强，穿透能力弱，容易被物质吸收，用一张纸就能把它挡住。 3．β射线是高速电子流，速度可以接近光速，它的穿透能力较强，电离作用较弱，很容易穿透黑纸，不能穿透几毫米厚的铝片。 4．γ射线是能量很高的电磁波，波长很短，在10－10 m以下，它的电离作用更弱，但穿透能力极强，甚至能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土。 三、人工放射性同位素 1．放射性同位素：具有放射性的同位素。 2．人工放射性同位素 (1)通过核反应生成：He＋Al―→P＋n。 (2)优点：容易控制，半衰期短。 四、衰变 1．放射性衰变：放射性元素是不稳定的，会自发地蜕变为另一种元素，同时放出射线。 2．α衰变 (1)定义：放出α粒子的衰变过程。 (2)衰变方程：U―→Th＋He。 3．β衰变 (1)定义：放出β粒子的衰变过程。 (2)衰变方程：Th―→Pa＋e。 (3)衰变的实质：原子核内的中子转化成一个质子和一个电子，转化方程为：n―→H＋e。 4．衰变规律：电荷数守恒，质量数守恒。 5．γ射线的产生：放射性元素的原子核在发生α衰变、β衰变时产生的新核处于高能级，向低能级跃迁时放出γ光子。 五、半衰期 1．定义：放射性元素的原子核由于衰变而数目减少至原来一半所需的时间。 2．决定因素 不同的放射性元素，半衰期不同。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。, 1．1896年，法国物理学家贝克勒尔首先发现了天然放射现象，如图所示。 (1)贝克勒尔是根据什么发现的天然放射现象？ (2)贝克勒尔以后又是谁发现了两种更强的放射性元素？ 提示：(1)贝克勒尔是根据铀和含铀的矿物质能使用黑纸包住的照相底片感光，发现了天然放射现象。 (2)后来居里夫人和她丈夫皮埃尔·居里发现了钋、镭两种放射性元素。 2．β射线的本质是高速电子流，示波器中的阴极射线的本质也是高速电子流，这两种射线的来源相同吗？ 提示：不同。阴极射线的电子来源于核外电子，β射线的电子来源于原子核。 3．如图为α衰变、β衰变示意图。 　(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？为什么？ 提示：α衰变时，原子核内两个质子和两个中子结合成一个α粒子抛射出来，则核内的中子数和质子数都减少2个。 (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？ 提示：β衰变时，核内的一个中子变成一个质子留在核内，同时放出一个电子。则核电荷数增加1，新核在元素周期表中的位置后移一位。 4.活的动植物从空气中吸收一定比例的碳14，碳14是有放射性的，半衰期是5 730年。动植物死后，不能再吸收空气中的碳14，于是动植物体中的碳14将由于衰变而逐渐减少。用碳14测年法直接测量被鉴定样品中碳14的含量来断定文物样品的年代，误差仅为数十年，测量精度非常高。 请对以下说法作出判断： (1)半衰期就是放射性元素全部衰变所用时间的一半。(×) (2)半衰期是放射性元素的大量原子核衰变的统计规律。(√) (3)对放射性元素加热时，其半衰期缩短。(×) 　　　　　　　　　　 新知学习(一)|对三种射线的理解 [任务驱动] 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？ 提示：说明α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电。 (2)α粒子的速度约为β粒子速度的十分之一，但α射线的偏转半