第5章 第2节 原子核衰变及半衰期（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（鲁科版）

该高中物理课件聚焦原子核衰变及半衰期，涵盖α衰变、β衰变的类型、方程及实质，半衰期的定义、公式及统计规律，结合放射性应用与防护实例，通过衰变方程推导、半衰期计算等学习支架，帮助学生构建从衰变规律到实际应用的知识脉络。 其亮点在于通过知识辨析（判断衰变正误）、典例解析（U衰变为Pb的衰变次数计算、碳14测年），培养学生科学思维中的科学推理与模型建构能力，同时结合放射性防护渗透科学态度与责任。采用实例推导与应用结合的教学方法，学生能深化对核反应规律的理解，教师可高效整合理论与实践教学。

1.衰变:原子核由于放出α射线或β射线而转变为新核的变化。 2.衰变分类 (1)α衰变:放出α粒子的衰变。 (2)β衰变:放出β粒子的衰变。 3.衰变过程  U→ Th He  Th Pa e+ (式中, 为反中微子,不带电,静止质量几乎为0) 在衰变过程中,核电荷数和质量数都守恒。 第2节　原子核衰变及半衰期 知识 清单破 知识点 1 知识点 1 原子核的衰变 第5章　原子核与核能 高中同步 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.公式:m=M 。 3.决定因素:放射性元素衰变的快慢是由原子核自身的因素决定的,跟原子所处的物理、化学 状态无关。 4.适用条件:半衰期描述的是大量原子核发生衰变的统计规律,即在大量原子核群体中,经过 一定时间将有一定比例的原子核发生衰变。 知识点 1 知识点 2 衰变的快慢——半衰期 第5章　原子核与核能 高中同步 1.推断时间:对于任何含碳物质,只要测定剩余的放射性14C的含量,就可推断年代。 2.示踪原子:用仪器探测放射性同位素放出的射线,可以查明放射性元素的行踪,人们把具有 这种用途的放射性同位素称为示踪原子。 3.射线在工业、农业和医疗等领域的应用 (1)辐射育种、食品辐射保存、放射性治疗等。 (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化成电能的装置。 (3)γ射线探伤:利用了γ射线穿透能力强的特点。 4.放射性污染和防护:过量的射线对人类和自然界产生破坏作用。要防止放射性物质的污 染。 知识点 1 知识点 3 放射性的应用与防护 第5章　原子核与核能 高中同步 1.原子核发生α衰变时,核的质子数减少2,而质量数减少4。 (　    ) 2.原子核发生β衰变时,原子核的质量不变。 (　    ) 原子核发生β衰变时,原子核的质量数不变。 3.原子核的衰变有α衰变、β衰变和γ衰变三种形式。 (　    ) 原子核的衰变有α衰变、β衰变两种形式。 4.密封保存放射性物质是常用的防护方法。 (　    ) 知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ✕” 。 √ ✕ ✕ √ 第5章　原子核与核能 高中同步 1.对原子核衰变的理解 疑难 情境破 疑难 对原子核的衰变及半衰期的理解 讲解分析 衰变类型 α衰变 β衰变 衰变方程  X Y He  X Y e 衰变实质 2个质子和2个中子结合成氦 核, H+ n He 1个中子转化为1个质子和1 个电子 n H e 典型方程  U Th He  Th Pa e 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒 第5章　原子核与核能 高中同步 2.确定原子核衰变次数的方法与技巧 (1)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+n He+m e 根据质量数守恒和核电荷数守恒可列方程 A=A'+4n,Z=Z'+2n-m 联立以上两式解得 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。 第5章　原子核与核能 高中同步 (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衰变对质量 数没有影响),然后根据衰变规律确定β衰变的次数。 3.对半衰期的理解 (1)半衰期是表示放射性元素衰变快慢的物理量,不同元素的半衰期不同,有的差别很大。 (2)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个数和质量,N余、m余分别表示经时间t后尚未发生衰变的 原子数和质量,t表示衰变时间,T表示半衰期。 (3)适用条件: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 第5章　原子核与核能 高中同步 子核,无法确定其何时发生衰变,但可以确定各个时刻发生衰变的概率,即某时刻衰变的可能 性,因此,半衰期只适用于大量的原子核。 第5章　原子核与核能 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。 (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? 典例 第5章　原子核与核能 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。 思路分析    (1)所有核反应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5章　原子核与核能 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)  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,遗骸中的 C含量为N,则 N= N0(由【5】得到) 第5章　原子核与核能 高中同步 即0.25N0= N0 故 =2 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5章　原子核与核能 高中同步 $