5.2放射性元素的衰变 课件-2023-2024学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第三册

5.2 放射性元素的衰变 第五章 原子与原子核 学习目标 4.知道两种衰变的基本性质，掌握原子核的衰变规律； 1.知道天然放射现象及其规律; 3.知道放射现象的实质是原子核的衰变； 2.理解三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们； 人们对原子组成和原子结构的认识过程 枣糕模型 + + 核式结构模型 量子化轨道 电子云 由卢瑟福的原子核式结构我们知道，原子由原子核和电子组成，那么原子核内部会不会也存在着复杂的结构呢 导入新课 导入新课 汤姆孙发现电子后，卢瑟福提出原子的核式结构，那么原子核还能再分吗？ 在这小小的原子核内部，会不会仍然有着复杂的结构? 人们对原子核的深入研究是从天然放射现象的发现开始的。 目标一、放射性的发现 贝克勒尔 1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，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 。 目标一、放射性的发现 玛丽.居里和她的丈夫皮埃尔.居里对含铀和含铀的各种矿石进行了深入研究。发现这种沥青中含有两种能够发出更强射线的新元素，玛丽.居里把其中一种元素（为了纪念她的祖国波兰而）命名为钋（Po） ，另一种元素命名为镭（Ra） 。 居里夫人首次提出了放射性的概念。 居里夫人将物质能放射出射线的性质叫做放射性； 具有放射性的元素叫做放射性元素。 目标一、放射性的发现 除了铀、钋和镭之外，还有没有其他放射性元素呢？ 研究表明，原子序数大于83的所有元素都有放射性；原子序数小于等于83的元素，有的也具有放射性。 这些自然界中存在的、能自发地放出放射性射线的元素叫做天然放射性元素。 讨论与交流： 元素的放射性是原子的性质还是原子核的性质？放射性的发现有何重要意义? 表明原子核也有内部结构。 如果一种元素具有放射性，那么不论它是以单质的形式存在，还是以某种化合物的形式存在，放射性都不受影响，即放射性与元素所处的化学状态无关。 放射性的强度也不受温度、外界压强的影响，即放射性与元素存在的物理状态无关。是原子核的性质，而不是原子的性质。只与原子核的内部结构有关。 讨论与交流： 重要实验 结论 原子具有结构 原子具有核式结构 原子核具有结构 阴极射线 a粒子散射实验 天然放射现象 原子核由更加基本的粒子组成 原子由原子核和核外电子组成 原子内部存在电子 原子核内究竟还有什么结构？ 原子核又是由什么粒子组成的呢？这些粒子又是如何被发现的呢？ 目标二、原子核的衰变 放射性元素放出的三种常见射线： 射线、 射线和 射线。 情境：将三种射线射入电场中，偏转情况如图所示，请通过偏转情况判定其电性。 学生活动： 射线种类 射线组成 符号 电荷量 射出速度 电离本领 穿透本领 射线 射线 射线 氦核 电子 光子 +2e -e 0 0.1c 接近光速 光速 强 较弱 弱 弱 较强 强 阅读教材内容，对比三种射线的性质，完成下表。 目标二、原子核的衰变 情境：铀238放出一个α粒子后，质量数减少4，电荷数减少2，成为新核。这个新核就是钍234。 原子核的衰变：一种元素经放射过程变成另一种元素的现象。 把放出 粒子的衰变称为 衰变， 放出 粒子的衰变称为 衰变。 以上三种射线都是伴随原子核衰变而放射出来的 请写出 衰变方程。 原子核衰变时电荷数和质量数都守恒 目标二、原子核的衰变 β衰变实质：核内的中子转化成了一个质子和一个电子。 β衰变的本质 α衰变的本质：两个中子和两个质子能十分紧密地结合在一起，因此，在一定条件下它们会作为一个整体从较大的原子核中被抛射出来，即发生了α衰变。 α衰变的本质 两种衰变本质： 目标三、半衰期 2、物理意义：用来描述原子核衰变速度快慢的物理量。不同元素半衰期不同。 1、半衰期：原子核数目因衰变减少到原来的一半所经过的时间， 计为 目标三、半衰期 3、衰变规律： （2）放射性元素衰变的速率由核本身的因素决定，与原子所处的物理状态或化学状态无关 （1）放射性元素的半衰期，描述的是大量该元素衰变的统计规律。 4、特征： （单个原子核衰变时间不确定，可能下一秒衰变，可能几十年后衰变） 评价任务： 【典例1】　(多选)如图所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的有(　　) A．打在图中a、b、c三点的依次是α射线、γ射线和β射线 B．α射线和β射线的轨迹是抛物线 C．α射线和β射线的轨迹是圆弧 D．如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b 评价任务： 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 cm、0.05 cm和8 cm，工业部门可以使用射线来测厚度．如图所示，轧钢厂的热轧机上可以安装射线测厚仪，仪器探测到的射线强度与钢板的厚度有关，轧出的钢板越厚，透过的射线越弱．因此，将射线测厚仪接收到的信号输入计算机，就可以对钢板的厚度进行自动控制．如果钢板的厚度需要控制为5 cm，请推测测厚仪使用的射线是(　　) A．α射线　 B．β射线 C．γ射线 D．可见光 答案:C 评价任务： 评价任务： 评价任务： 已知碘131的半衰期是8天，1g碘经过24天后还剩多少? 解：根据半衰期的定义，τ=8，t=24 剩下的钍为 课堂总结 答案：AC 【典例2】　放射性同位素14 C被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖． (1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成不稳定的C，它很容易发生衰变，放出β射线变成一个新核，其半衰期为5 730年，试写出14 C的衰变方程． (2)若测得一古生物遗骸中的 C含量只有活体中的25%，则此遗骸距今约有多少年？ 解析：(1)C的β衰变方程为：C→e＋N. (2)C的半衰期T＝5 730年． 生物死亡后，遗骸中的C含量按其半衰期变化，设活体中C的含量为N0，遗骸中的C含量为N， 则N＝N0＝0.25N0， 故＝2，t＝11 460(年)． $$