2. 放射性元素的衰变（教学课件）物理教科版选择性必修第三册

Teaching 5.2 放射性元素的衰变 授课人： 壹 素养目标 (1) 知道贝克勒尔和居里夫妇在放射性研究中的贡献，知道天然放射现象及其规律。 (2) 理解三种射线的本质，以及如何利用电场和磁场区分它们。 (3) 知道两种衰变的规律和本质及核反应的规律，理解半衰期概念，会利用半衰期公式进行有关计算。 (4) 知道人工放射性同位素的优点及应用。 conclusion 课堂导入 ONE 在古代，不论是东方还是西方，都有一批人追求“点石成金”之术，他们试图利用化学方法将一些普通的矿石变成黄金。当然，这些炼金术士的希望都破灭了。那么，真的存在能让一种元素变成另一种元素的过程吗？ 课堂导入 课程目录 知识点讲解、探索新知 壹 总结与归纳 贰 课堂检测 叁 课后作业 肆 conclusion 知识点讲解 TWO 知识点讲解 一、天然放射性 1896年，贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，它能穿透黑纸使底片感光。这是铀原子本身的性质。 贝克勒尔在实验室中 贝克勒尔， 1852－1908，法国 知识点讲解 ①居里夫妇对最早提出了放射性的概念。 ②命名两种新元素：钋（Po）和镭（Ra）。 居里夫妇对铀和含铀的各种矿石进行了深入研究。他们研究了一种沥青铀矿，根据它的含铀量计算发出的射线不会太强。 皮埃尔·居里，1859－1906，法国物理学家. 玛丽·居里，1867－1934， 法国籍波兰裔物理学家、化学家. 知识点讲解 一、天然放射性 物质发射射线的性质 2.放射性元素: 具有放射性的元素 放射性的元素自发地发出射线的现象 3.天然放射现象: 1.放射性: 所有原子序数≥83的元素 部分原子序数<83的元素 4.具有放射性 5.天然放射现象的意义： 表明原子核也是具有结构的 铀钙石矿 翠砷铜铀矿 斜水钼铀矿 课堂检测 例1．人类认识原子核的复杂结构并进行研究是从（ ） A.发现电子开始 B.发现质子开始 C.进行a粒子散射实验开始的 D.发现天然放射现象开始的 D 知识点讲解 二、射线的性质 1.研究方法：把放射源铀、钋或镭放入用铅做成的容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束，在射线经过的空间施加磁场。。 ①射线分裂成三束； ②两束在磁场中向不同的方向偏转，这说明它们是带电粒子流；且电性相反。 ③另一束在磁场中不偏转，说明它不带电。 这三种射线分别叫作α射线、β射线和γ射线。 如果α射线、β射线都是带电粒子流，按照图5.1-1中标出的径迹判断，它们分别带什么电荷？ 如果不用磁场而用电场判断它们带电的性质，两个电极怎样放置可以使三种射线大致沿图示的方向偏转？ ×　×　×　×　× ×　×　×　×　× ×　×　×　×　× ×　×　×　×　×　 α射线 β射线 γ射线 正电 负电 思考与讨论 三种射线 α射线 β射线 γ射线 不带电 正电荷 负电荷 知识点讲解 2、三种射线： 射线 射线 射线 电离能力 贯穿能力 速度 本质 0.99C 光速 c 氦核流 高速电子流 波长极短的电磁波（光子） 射线使原子中的电子脱离核的束缚成为自由电子，这样的过程叫作电离。射线的上述作用叫作电离作用。 由于与物质中的微粒作用时会损失自己的能量，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住。（最弱） 最强 较弱 最弱 穿透能力较强，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板。（较弱） 甚至能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土（最强） 知识点讲解 3.射线的来源 射线与核外电子无关，它来自原子核。说明原子核内部是有结构的。 原子核 单质、化合物 温度、压强 课堂检测 例2．天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知(　　) A．②来自于原子核外的电子 B．①的电离作用最强，是一种电磁波 C．③的电离作用较强，是一种电磁波 D．③的电离作用最弱，是一种电磁波 D 知识点讲解 三、人工放射性同位素 1、定义： 很多元素都存在一些具有放射性的同位素，它们被称为放射性同位素。 2、分类 ⑴天然放射性同位素。 ⑵人工放射性同位素。 3、人工放射性同位素的优势（与天然的放射性物质相比） ⑴放射强度容易控制。 ⑵半衰期短，废料易处理。 不过40多种 已达3000多种 (3)可以制成各种需要的形状。 1934年，约里奥·居里夫妇发现经过粒子轰击的铝片中含有放射性磷。它是通过核反应生成的人工放射性同位素。 知识点讲解 四、衰变 1.定义：原子核放出粒子或粒子转变为新核的变化叫做原子核的衰变。 2.种类： 放出粒子的不同 放出ɑ粒子：ɑ衰变 放出β粒子：β衰变 （氦核 ） （电子 ） 放射性衰变后的原子核 ɑ粒子 β粒子 放射性衰变后的原子核 知识点讲解 ⑴α衰变 原子核放出一个α 粒子，质量数减少4，电荷数减少2，就成了一个新原子核的过程 。 比如铀238核放出一个α 粒子后，质量数减少4，电荷数减少2，就变成了钍234核。 衰变方程： ɑ粒子 核 核 在这个衰变过程中，衰变前的质量数等于衰变后的质量数之和；衰变前的电荷数等于衰变后的电荷数之和。大量事实表明，原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。 在α衰变中，新核的质量数与原来的核的质量数有什么关系？相对于原来的核在元素周期表中的位置，新核在元素周期表中的位置应当向前移还是向后移？要移动几位？你能概括出α衰变的质量数、核电荷数变化的一般规律吗？ α衰变的一般方程： 在这个衰变过程中，衰变前的质量数等于衰变后的质量数之和；衰变前的电荷数等于衰变后的电荷数之和。 发生一次α衰变，困为原子序数减小2，所以相对于原来的核在元素周期表中的位置，新核在元素周期表中的位置应当向前移2位。 α衰变过程中质量数守恒，核电荷数守恒。 思考与讨论 知识点讲解 ⑵β衰变 原子核放出一个β 粒子，质量数不变，电荷数增加1，就成了一个新原子核的过程 。 核 β 粒子 核 比如 发生α衰变后产生的 也具有放射性，它放出一个β 粒子后质量数没有改变，但电荷数增加了1 ，就变成镤 。 “电荷数之和”指代数和，因为发生β衰变时，电子的电荷数是－1。 在β衰变中，质量数、核电荷数有什么变化规律？原子核里没有电子，β衰变中的电子来自哪里？ β衰变的一般方程： β衰变过程中质量数守恒，核电荷数守恒。 研究发现， β衰变实质是核内的中子转化成了一个质子和一个电子。 β衰变过程中，衰变前的质量数等于衰变后的质量数之和；衰变前的电荷数等于衰变后的电荷数之和。 发生一次β衰变，困为原子序数增加1，所以相对于原来的核在元素周期表中的位置，新核在元素周期表中的位置应当向后移1位。 β衰变的本质 思考与讨论 知识点讲解 3.衰变方程： 说明： （1）中间用单箭头，不用等号； （2）是质量数守恒，不是质量守恒; （3）方程及生成物要以实验为基础，不能杜撰。 衰变： + 衰变： + 化学方程式 核反应方程式 联系 区别 电荷、质量守恒 电荷数、质量数守恒 用符号 用箭头 课堂检测 （氡核）要经过几次ɑ衰变，几次β衰变？ 例3： （铀核）衰变为 解：设经过x次衰变，y次衰变 质量数：238＝222＋4x 电荷数：92 = 86 + 2x - y x＝4 y＝2 所以经过4次衰变，2次衰变 知识点讲解 五、半衰期 2.物理意义：表示放射性元素本身衰变快慢的物理量。不同元素的半衰期不同，有的差别很大。 1.定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间 11.4 7.6 3.8 1/2 1/4 1/8 m/m0 t /天 0 氡的衰变 例如： 氡222衰变为钋218的半衰期为3.8天 镭226衰变为氡222的半衰期为1620年 铀238衰变为钍234的半衰期长达4.5×109年 知识点讲解 经过个半衰期（ ）其剩余的质量为： 质量与原子个数相对应， 故经过个半衰期后剩余的粒子数为： 3.公式： 知识点讲解 4.注意： ⑴元素的半衰期由原子核内部的因素决定，只与元素的种类有关，跟元素所处的物理或化学状态无关。不同元素半衰期不同。 ⑵半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，对少数原子核是不适用的。 课堂检测 例4．关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是（ ） A．半衰期是原子核全部衰变所需时间的一半。 B．半衰期是原子核有半数发生衰变所需的时间。 C．半衰期是原子量减少一半所需的时间。 D．半衰期是元素质量减少一半所需的时间。 B conclusion 课堂检测 THREE 课堂检测 1.列表比较α、β和γ三种射线的组成、射出速度和穿透能力。 课堂检测 2.如图 5-2-5 所示，铅盒内装有能释放α、β和γ射线的放射性物质，在靠近铅盒的顶部加上电场E或磁场B，在图中画出射线的运动轨迹示意图。 课堂检测 3.写出下列衰变方程: (1)碘发生β衰变; (2)氡衰变成钋 课堂检测 4、一个镎的半衰期是2.0天，8.0g 经过6天后衰变掉的质量是多少? 课堂检测 5.如果的半衰期是6000年，起初有100g纯，18000年后还剩余多少?若只剩余3g，大约过去了多长时间? conclusion 总结与归纳 THREE 总结与归纳 一、天然放射现象 二、放射性的本质 2.放射性元素：具有放射性的元素 3.天然放射现象：放射性的元素自发地发出射线的现象 1.放射性：物质发射射线的性质 成分 速度 电离能力 穿透能力 a射线 氦原子核 1/10光速 很强 较弱 β射线 电子流 接近光速 较弱 较强 γ射线 电磁波 光速 更弱 很强 总结与归纳 三、原子核的衰变 ①衰变：是指一种原子核放出某些粒子变为另一种原子核的过程。 ②放出粒子的不同 放出ɑ粒子和γ射线：ɑ衰变 放出β粒子和γ射线：β衰变 （氦核 ） （电子 ） ③原子核衰变时电荷数和质量数都守恒 四、半衰期 半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间 conclusion 课后作业 FOUR 课后作业 添加分层作业链接 Teaching 演示结束 谢谢观看 The top "Start" panel allows you to modify the font, size, color, line spacing, and more. It is recommended that the text be 8 to 18 characters with 1.3 times the space between the characters. 授课人： 教师说课│公开课│示范课│教师授课 EV录屏3.9.7软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $$