5.2放射性元素的衰变-【堂堂清】2023-2024学年高二物理同步易混易错（人教版2019选择性必修第三册）

第五章 原子核 第二节 放射性元素的衰变 [核心素养·明目标] 核心素养 学习目标 物理观念 知道衰变、半衰期及原子核衰变的规律，了解核反应及放射性同位素应用的基本观念和相关实验证据。 科学思维 理解原子核的衰变规律及半衰期的计算方法，掌握核反应方程的写法与放射性同位素的应用，培养分析、推理能力。 科学探究 通过学习科学家对放射性元素衰变的探究，学会观察和思考，提高科学探究的能力。 科学态度与责任 坚持实事求是的科学态度，体验科学家探索科学规律的艰辛，激发学习兴趣。 知识点一　原子核的衰变 情景导学： 　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？ (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？ (3)反应遵循什么规律？ 答案提示：(1)α衰变时，质子数减少2，中子数减少2。 (2)β衰变时，新核的核电荷数增加1；新核在元素周期表中的位置向后移动一位。 (3)遵循电荷数守恒和质量数守恒。 1.定义:原子核自发地放出α粒子或β粒子,变成另一种原子核的过程。 2.衰变类型: (1)α衰变:放射性元素放出α粒子的衰变过程。放出一个α粒子后,核的质量数减少4,电荷数减少2,成为新核。例如： U→Th＋He。 (2)β衰变:放射性元素放出β粒子的衰变过程。放出一个β粒子后,核的质量数不变,电荷数增加1。例如： Th→Pa＋e 3.衰变规律:原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。 4.衰变的实质: (1)α衰变的实质:2个中子和 2个质子结合在一起形成α粒子。 (2)β衰变的实质:核内的中子转化为了一个质子和一个电子。 (3)γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的。 知识点二　半衰期 情景导学： 如图为始祖鸟的化石，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。利用“碳－14计年法”可以估算出始祖鸟的年龄。 (1)为什么能够运用半衰期来计算始祖鸟的年龄？ (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？ 答案提示：(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)这种说法是错误的，因为半衰期描述的是大量放射性元素衰变的统计规律，不适用于少量原子核的衰变。 1.定义:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。 2.特点: (1)不同的放射性元素,半衰期不同,甚至差别非常大。 (2)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。 3.适用条件:半衰期描述的是统计规律,不适用于单个原子核的衰变。 4.半衰期的应用:利用半衰期非常稳定这一特点,可以通过测量其衰变程度来推断时间。 思考与讨论： 放射性元素衰变有一定的速率。镭226衰变为氡222的半衰期为1620年，有人说：20 g镭226经过1 620年有一半发生衰变，镭226还有10 g，再经过1620年另一半镭226也发生了衰变，镭226就没有了。这种说法对吗？为什么？ 答案提示：不对。放射性元素的衰变是统计规律。若半衰期为T，则每经过T就会有一半的原子发生衰变，不管从何时开始测量，不管余下的未衰变的原子有多少，在一个半衰期T中，将会有半数的原子发生衰变。 知识点三 核反应 1.定义:原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。 2.原子核的人工转变:卢瑟福用α粒子轰击氮原子核,核反应方程NHeOH。 3.遵循规律:质量数守恒,电荷数守恒。 知识点四 放射性的应用与防护 1.放射性的应用 (1)放射性元素半衰期的利用 对于任何含碳物质，只要测定剩余的放射性C的含量，就可推断其年代。 (2)作为示踪原子 如果在某种元素里掺进一些该元素的放射性同位素，用仪器探测它放出的射线，就可查明这种元素的行踪。人们把具有这种用途的放射性同位素称为示踪原子。 (3)射线特性的利用 ①培育新品种：利用γ射线照射种子，可使种子内的遗传物质发生变异，培育出新的优良品种。 ②放射性同位素电池：把放射性同位素衰变时释放的能量转换成电能。 ③γ射线探伤：利用γ射线穿透能力强的特点，可探查金属内部有没有缺陷或裂纹。 2.放射性污染和防护 (1)放射性污染的主要来源 ①核爆炸；②核泄漏；③医疗照射。 (2)防止放射线伤害的措施 ①使用的放射源必须装在铅制容器中。 ②核工业废料要放在厚厚的重金属箱内，深埋于地下或深海。 ③在放射源与人体之间加屏蔽物。 易错易混点1.对衰变的理解 易错易混点辨析： 1．原子核衰变的理解 衰变类型 α衰变 β衰变 衰变方