5.2 放射性元素的衰变 课件-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

5.2 放射性元 素的衰变 1 在古代，不论是东方还是西方，都有一批追求，“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？ 新课引入 2 原子核放出α粒子或β粒子后变成新的原子核，这种变化叫衰变. 2.衰变规律： 3.衰变方程： ①α衰变 ②β衰变 电子哪里来？ 1.定义： 原子核衰变时，衰变前后的电荷数和质量数守恒. 一、原子核的衰变 α粒子哪里来？ 原子核在发生α衰变、β衰变时产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，并放出γ光子。 γ粒子哪里来？ 3 教材书后习题114页 1. β 射线是高速电子流。原子核中没有电子，为什么有些放射性元素的原子核会放出β 粒子？写出下列各放射性元素的β 衰变方程。 （ 1）（铋核）。 （2）（钋核） 教材书后习题114页 2. 写出（钍核）与（铜核）两种放射性元素的α 衰变方程。（铀核）衰变为（氡核） 要经过几次α 衰变，几次β 衰变？   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 一、原子核的衰变 一、原子核的衰变 放射性元素是原子核有半数发生衰变所需要的时间，叫这种元素的半衰期. 1．定义： 2)半衰期描述的是统计规律，研究单个原子原子核没有意义. 3)半衰期由原子核内部因素决定，与化学状态和外部条件没有关系. t—衰变时间 T—半衰期 2．特点 1)不同的放射性元素，半衰期不同 二、半衰期 8 教材书后习题114页 3. 已知钍234 的半衰期是24 d ，1 g 钍234 经过 120 d 后还剩多少？若已知铋210 的半衰期是5 d，经过多少天后，20 g 铋210 还剩 1.25 g ？   1、定义：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核或发生状态变化的过程。 3、规律：质量数和电荷数都守恒 2、条件：用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变。 ⑴1919 年，卢瑟福发现质子的核反应。 ⑵1932 年查德威克发现中子的核反应。 ⑶1934 年约里奥·居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应。 4、原子核人工转变的三大发现 三、核反应 教材书后习题114页 4. 原子核的人工转变与放射性元素的衰变有什么区别？ 不同点：人工转变是一种核反应，是其他粒子与原子核相碰撞的结果，需要一定的装置和条件才能发生;衰变是原子核自发的变化，不受物理化学条件的影响 相同点：在发生过程中质量数和电荷数都守恒；反应前后粒子总动量守恒 教材书后习题114页 5. 写出下列原子核人工转变的核反应方程。 （ 1）（钠核）俘获 1 个 α 粒子后放出1 个质子。 （2） （铝核）俘获 1 个 α 粒子后放出1 个中子。 （3）（氧核）俘获 1 个中子后放出  1 个质子。 （4 ） （硅核）俘获 1 个质子后放出 1 个中子。 四、放射性同位素及其应用 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。 4、放射性同位素应用 ①利用它的射线。a.工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性；b.农业应用——利用γ射线使种子的遗传基因发生变异，杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期等；c.医疗上——利用γ射线的高能量治疗癌症。 ②作为示踪原子：放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质，通过探测放射性同位素的射线确定其位置。 四、放射性同位素及其应用 五、辐射与安全 人类一直生活在放射性的环境中。例如，地球上的每个角落都有来自宇宙的射线，我们周围的岩石，其中也有放射性物质。我们的食物和日常用品中，有的也具有放射性，例如，食盐和有些水晶眼镜片中含有钾40，香烟中含有钋210，这些也是放射性同位素，不过它们辐射的强度都在安全剂量之内。 然而过量的射线对人体组织有破坏作用，这些破坏往往是对细胞核的破坏，有时不会马上察觉。因此，在使用放射性同位素时，必须严格遵守操作规程，注意人身安全，同时，要防止放射性物质对空气、水源、用具等的污染。存在射线危险的地方，常能看到特殊的标志。 教材书后习题114页 7. 存在射线危险的地方，常能看到如图所示的标志。你在什么地方见过这个标志？为了保护人身安全，在有这样的标志的场所，应该注意什么？ 总结与归纳 一、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 （氦核 ） 放出β粒子和γ射线：β衰变 （电子 ） ③原子核衰变时电荷数和质量数都守恒 二、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 谢谢 单击此处添加副标题内容 18 4、衰变次数的计算 (1)方法：设放射性元素eq \o\al(A,Z)X经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素eq \o\al(A′,Z′)Y，则衰变方程为： eq \o\al(A,Z)X→eq \o\al(A′,Z′)Y＋neq \o\al(4,2)He＋meq \o\al(　0,－1)e 根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程： A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m 以上两式联立解得：n＝eq \f(A－A′,4)，m＝eq \f(A－A′,2)＋Z′－Z 由此可见，确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组。 (2)技巧：为了确定衰变次数，一般先由质量数的改变确定α衰变的次数(这是因为β衰变的次数多少对质量数没有影响)，然后根据衰变规律确定β衰变的次数。 $$