第5章 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（人教版）

该高中物理课件聚焦放射性元素的衰变，系统涵盖原子核衰变类型、半衰期、核反应及放射性同位素应用等核心知识点。通过知识辨析问题导入，衔接前期原子结构知识，搭建从概念定义到规律应用的学习支架。 其亮点在于融合科学思维与科学探究，通过衰变次数计算、半衰期公式应用（如碳钟测年代）及磁场中衰变轨迹分析等实例，强化模型建构与科学推理。采用问题驱动与实例分析结合的教学方法，帮助学生深化物质观念与能量观念，教师可依托此提升教学针对性与学生学习效率。

1.定义 　　原子核自发地放出α粒子或β粒子,由于核电荷数变了,它在元素周期表中的位置就变了, 变成另一种原子核。我们把这种变化称为原子核的衰变。 2.衰变的类型 一种是α衰变,另一种是β衰变,而γ射线是伴随α衰变或β衰变产生的。 3.经典衰变方程 (1)α衰变:放出α粒子的衰变,如 U→ Th He (2)β衰变:放出β粒子的衰变,如 Th→ e 2　放射性元素的衰变 必备知识 清单破 知识点 1 原子核的衰变 第五章 原子核 高中同步 4.衰变规律 原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。 知识点 2 半衰期 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.决定因素 放射性元素衰变的快慢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没 有关系。不同的放射性元素,半衰期不同。 1.定义:原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核或者发生状态变化的过程。 2.原子核的人工转变:卢瑟福用α粒子轰击氮原子核,核反应方程为 N He O H 3.遵循规律:质量数守恒,电荷数守恒。 知识点 3 核反应 第五章 原子核 高中同步 1.放射性同位素:具有放射性的同位素。 2.放射性同位素的应用 (1)射线测厚仪:工业部门可以使用放射性同位素发出的射线来测厚度。 (2)放射治疗:在医疗方面,患了癌症的病人可以接受放射治疗。 (3)培优、保鲜:利用γ射线照射种子,会使种子的遗传基因发生变异,经过筛选,可以培育出新 品种。用γ射线照射食品可以杀死使食物腐败的细菌,抑制蔬菜发芽,延长保存期。 (4)示踪原子:一种元素的各种同位素具有相同的化学性质,用放射性同位素替换非放射性的 同位素后可以探测出原子到达的位置。 3.辐射与安全 人类一直生活在放射性的环境中,过量的射线对人体组织有破坏作用。要防止放射性物质对 水源、空气、用具等的污染。 知识点 4 放射性同位素及其应用　辐射与安全 第五章 原子核 高中同步 知识辨析 1.衰变过程和原子核的人工转变过程都遵循质量守恒吗? 2.原子核发生衰变后,变成了一种新的原子核吗? 3.β衰变时放出的电子是核外电子吗? 4.利用半衰期能计算100个原子核经过一段时间后的具体衰变个数吗? 5.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 高中同步 一语破的 1.衰变过程和原子核的人工转变过程均满足质量数守恒,但不满足质量守恒。 2.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。 3.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电子。 4.不能。半衰期是放射性元素的大量原子核衰变的统计规律,对于计算少量原子核的具体衰 变个数并不适用。 5.不会缩短。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 高中同步 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 1 原子核衰变次数的判断 关键能力 定点破 第五章 原子核 高中同步 定点 2 两种衰变的比较 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质 子,同时放出一个电子  n+ H He  n H e 规律应用 电荷数守恒、质量数守恒 第五章 原子核 高中同步 1.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。 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。 定点 3 半衰期的理解与应用 第五章 原子核 高中同步 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 N)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? 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。 典例 第五章 原子核 高中同步 思路点拨 解答本题要抓住两点:   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 联立①②解得x=8,y=6 第五章 原子核 高中同步 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 衰变方程为 C N e (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,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 第五章 原子核 高中同步 　　设有一个质量为M0的原子核,原来处于静止状态。当发生一次α(或β)衰变后,释放的粒子 的质量为m,速度为v,产生的反冲核的质量为M,速度为v'。 (1)动量守恒 0=mv+Mv'或mv=-Mv'。 (2)在磁场中轨迹的特点 　　当粒子和反冲核垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场(设磁场方向垂直纸面向里)时,将 在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动,且轨迹如图所示。 定点 4 磁场中的衰变问题 第五章 原子核 高中同步 ①轨迹半径的大小 　　因为粒子与反冲核的动量大小相等,所以轨迹半径与电荷量成反比,即R= ∝ 。 　　当发生α衰变时, = 。 　　当发生β衰变时, = 。 　　如果测出轨迹半径之比,可以求出Z,就可判定是什么原子核发生了衰变。 ②运动周期的大小 　　在相同条件下,运动周期与粒子和反冲核的比荷成反比,即T= ∝ 。 ③轨迹特点 　　粒子的轨迹半径大,反冲核的轨迹半径小。α粒子与反冲核带同种电荷,两轨迹外切;β粒 子与反冲核带异种电荷,两轨迹内切。 第五章 原子核 高中同步 $