5.2 放射性元素的衰变（课件）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二物理选择性必修第三册（教科版）

该高中物理课件围绕原子与原子核主题，系统涵盖天然放射性、三种射线性质、衰变类型、半衰期及人工放射性同位素应用等核心知识点，以发现史为导入，构建从现象到规律再到应用的学习支架。 其亮点在于通过知识辨析（如β衰变电子来源）和典例解析（如衰变次数计算）培养科学思维，结合医学、农业应用实例渗透科学态度与责任，帮助学生深化物理观念，教师可高效开展概念教学与应用拓展。

1.1896年,法国物理学家贝克勒尔发现铀化合物能够发出某种射线。 2.物质发射射线的性质称为放射性,具有放射性的元素称为放射性元素,放射性元素自发地发 出射线的现象叫作天然放射现象。 3.原子序数大于或等于83的元素,都能自发地放出射线。 必备知识 清单破 2 放射性元素的衰变 知识点1 天然放射性 第五章 原子核与基本粒子 高中同步 射线的性质 1.α射线:实质是α粒子(氦原子核)流。α粒子带正电,速度只有光速的10%,穿透能力弱,容易被 物质吸收。 2.β射线:实质是带负电的电子流,它的速度很快,可达0.99c,穿透力强。 3.γ射线:本质上是一种波长极短的电磁波,波长约是X射线波长的1%,穿透力极强。 知识点2 第五章 原子核与基本粒子 高中同步 人工放射性同位素 1.放射性同位素:分为天然放射性同位素和人工放射性同位素。 2.人工放射性同位素的优点 (1)资源丰富,应用广泛; (2)放射强度容易控制; (3)半衰期较短,放射性废料容易处理。 3.放射性同位素的应用 (1)工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透力极强的特性。 知识点3 第五章 原子核与基本粒子 高中同步 (2)医学上——利用γ射线的高能量治疗癌症。 (3)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。 (4)做示踪原子——利用化学元素与其放射性同位素有相同的化学性质。 第五章 原子核与基本粒子 高中同步 衰变 1.定义 　　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,我们称这种现象为 放射性衰变。 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。 (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,原子核的质量数不变,电荷 数增加1。 3.衰变规律 　　原子核衰变前、后电荷数和质量数均守恒。 知识点4 第五章 原子核与基本粒子 高中同步 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,叫作这种元素的半衰期。 2.放射性元素衰变的半衰期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 (压力、温度等)没有关系。 知识点5 第五章 原子核与基本粒子 高中同步 知识辨析 1.原子核发生衰变后,变成了一种新的原子核吗? 2.β衰变时放出的电子是核外电子吗? 3.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? 4.对放射性元素的原子加热时,其半衰期会缩短吗? 第五章 原子核与基本粒子 高中同步 一语破的 1.是的。原子核发生衰变后,核电荷数变化了,变成了一种新的原子核。 2.不是。β衰变时放出的电子是核内的中子转化成质子时放出的。 3.不正确。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。 4.不会。半衰期由元素的原子核内部自身的因素决定,与原子所处的化学状态和外部条件无关。 第五章 原子核与基本粒子 高中同步 1.α、β、γ射线性质、特征比较 关键能力 定点破 定点1　天然放射现象及三种射线 α射线 β射线 γ射线 组成 高速氦核流 高速电子流 光子流(高频电磁波) 电荷量 2e -e 0 质量 4mp   静止质量为零 符号     He   e γ 速度 0.1c 可达0.99c c 第五章 原子核与基本粒子 高中同步 垂直进入电场或磁场 的偏转情况 偏转 偏转 不偏转 穿透能力 最弱 较强 最强 电离作用 很强 较弱 很弱 第五章 原子核与基本粒子 高中同步 2.三种射线在匀强电场和匀强磁场中的偏转特点 (1)在同一匀强电场中,相同条件下,α射线偏移量较小,β射线偏移量较大,γ射线不偏移。 (2)在同一匀强磁场中,相同条件下,α射线偏转半径较大,β射线偏转半径较小,γ射线不偏转。 第五章 原子核与基本粒子 高中同步 3.元素的放射性 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, 都具有放射性。放射性的强度也不受温度、外界压强的影响。也就是说,放射性与元素存在 的状态无关,仅与原子核有关,射线来自原子核。因此,原子核也存在着一定结构。 第五章 原子核与基本粒子 高中同步 1.确定原子核衰变次数的方法 设放射性元素 X经过n次α衰变和m次β衰变后,变成稳定的新元素 Y,则衰变方程为 X  Y+ He+ e 根据质量数守恒和电荷数守恒可列式 A=A'+4n,Z=Z'+2n-m 以上两式联立解得n= ,m= +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。 定点2　原子核的衰变及半衰期的理解与应用 第五章 原子核与基本粒子 高中同步 衰变类型 α衰变 β衰变 方程通式  X Y He  X  Y e 衰变实质 原子核内两个质子和两个中 子结合成一个α粒子 原子核内的一个中子变成一个质子和一个电子,同时放出该电子  H+ n He  n H e 匀强磁场 中轨迹的 形状     规律应用 电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒 2.两种衰变的比较 第五章 原子核与基本粒子 高中同步 3.半衰期的理解 (1)半衰期是表示放射性元素衰变快慢的物理量。不同的放射性元素,半衰期不同,有的差别 很大。 (2)半衰期是一个统计概念,是对大量的原子核衰变规律的总结,对于一个特定的原子核,无法 确定其何时发生衰变。 4.半衰期公式 N余=N原 ,m余=m0 ,式中N原、m0分别表示衰变前的原子数和质量,N余、m余分别表示衰变 后的尚未发生衰变的原子数和质量,t表示衰变时间,τ表示半衰期。 第五章 原子核与基本粒子 高中同步 典例　放射性元素、放射性同位素都有自己显著的特点,现代科技中有其重要的应用。 (1) U经一系列的衰变后变为 Pb【1】,则一共经过几次α衰变和几次β衰变? (2)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后,会形成 C【2】,它发生衰变会放出β射线 【3】,其半衰期为5 730年,试写出此过程涉及的核反应方程和衰变方程。 (3)放射性同位素 C被考古学家称为“碳钟”,它可以用来判定古生物体的年代。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? 第五章 原子核与基本粒子 高中同步 信息提取　【1】这一系列衰变包括α衰变及β衰变,衰变后质量数减少32,电荷数减少10。 【2】核反应之前的物质是中子和 N,核反应后的新核是 C。 【3 C发生β衰变。 思路点拨    (1)衰变过程及核反应过程均遵循质量数守恒和电荷数守恒【4】。 (2)由半衰期公式【5】分析遗骸距今大约的年数。 第五章 原子核与基本粒子 高中同步 解析    (1)设 U衰变为 Pb经过x次α衰变和y次β衰变,有 238=206+4x　① 92=82+2x-y　②(由【1】【4】得到) 联立①②解得x=8,y=6 即一共经过8次α衰变和6次β衰变 (2)核反应方程为 N n C H(由【2】【4】得到), 衰变方程为 C N e(由【3】【4】得到)。 (3)生物死亡后,遗骸中的 C发生衰变 C的半衰期τ=5 730年 设活体中 C的含量为N0,遗骸中 C的含量为N,则 N= N0(由【5】得到), 第五章 原子核与基本粒子 高中同步 即0.25N0= N0, 得t=11 460(年) 答案    (1)8次α衰变和6次β衰变 (2)见解析    (3)11 460年 第五章 原子核与基本粒子 高中同步 $