第5章 第2节 原子核衰变及半衰期（课件PPT）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（鲁科版）

该高中物理课件围绕原子核衰变及半衰期展开，涵盖衰变类型、规律、半衰期计算及放射性应用，通过问题探究（如“一次衰变能否同时产生α和β射线”）和生活实例（碳-14测年、核电池）导入，衔接原子结构知识，以问题链搭建学习支架。 其亮点在于融合科学思维（衰变规律推理、半衰期统计意义辨析）与科学态度与责任（中国钍基熔盐堆等科技实例），采用问题驱动和分层练习，帮助学生构建物质观念，教师可通过随堂巩固高效检测教学效果，提升学生探究能力。

第2节　原子核衰变及半衰期 1 学习目标 1．知道放射现象的实质是原子核的衰变。　2.了解半衰期的概念，知道半衰期的统计意义，能利用半衰期进行简单的计算。　3.知道两种衰变的性质，能运用衰变规律写出衰变方程。　4.了解放射性在生产和科学领域的应用和防护。 返回导航 课前知识梳理 1 课堂深度探究 2 内 容 索 引 随堂巩固落实 3 课前知识梳理 PART 01 第一部分 4 一、原子核的衰变 1．原子核的衰变：原子核因释放出像____________________(粒子流)而转变成新核的变化。 2．衰变类型：放出α粒子的衰变称为_______，放出β粒子的衰变称为_______，而γ射线是伴随α衰变或β衰变产生的。 α、β这样的射线 α衰变 β衰变 返回导航 3．衰变方程 (1)α衰变：________________________。 (2)β衰变：_____________________________。 4．衰变规律：原子核衰变时，遵循两个守恒定律，其一是_________守恒，其二是_________守恒。 电荷数 质量数 返回导航 二、衰变的快慢——半衰期 1．定义：放射性元素的原子核有______发生衰变需要的时间。 2. 公式：___________，其中：T为半衰期，原来的质量为M，衰变后剩余的质量为m。 3．适用条件：半衰期描述的是大量原子核发生衰变的____________，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。但对于一个特定的原子核，我们不知道它将何时发生衰变，只知道它发生衰变的概率。 半数 统计规律 返回导航 4．特点 (1)不同元素的放射性半衰期一般______。 (2)元素半衰期的长短只由原子核自身因素决定，一般与原子核所处的物理、化学状态无关。无论放射性元素所处的温度和压强如何变化、是以单质还是化合物的形式存在，原子的结构都不会受到影响，它的半衰期不会改变。 不同 返回导航 三、放射性的应用 1．利用半衰期非常稳定这一特点，可以通过测量其剩余质量来推断______。 2．示踪原子：在某种元素里掺进一些该元素的__________________，用仪器探测它放出的射线，就可查明这种元素的行踪，具有这种用途的放射性同位素称为示踪原子。 3．应用射线：利用γ射线的_______________可以测厚度等，还可以用于放射治疗、照射种子培育优良品种、制作放射性同位素电池等。 时间 放射性同位素 穿透能力强 返回导航 四、放射性污染和防护 放射性污染主要来自核爆炸、核泄漏和医疗照射。过量的放射线对人体和其他生物体有很强的杀伤作用。为了避免放射线的危害，人们要尽量减少受辐射的时间，同时采取必要的防范措施。 返回导航 判断下列说法是否正确。 (1)原子核发生衰变，变成了一种新的原子核。(　　) (2)原子核衰变时质量是守恒的。(　　) (3)β衰变时放出的电子就是核外电子。(　　) (4)半衰期是放射性元素的大量原子核衰变的统计规律。(　　) (5)对放射性元素加热时，其半衰期缩短。(　　) (6)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，延长保质期。(　　) √ ×　 ×　 √ ×　 √ 返回导航 课堂深度探究 PART 02 第二部分 12 知识点一　原子核的衰变 原子核α衰变实质是放出一个氦原子核,β衰变实质是放出一个电子。试探究： (1)放射性元素能不能一次衰变同时产生α射线和β射线？ [提示]　不能，一次衰变只能是α衰变或β衰变，不能同时发生α衰变和β衰变。 (2)γ射线又是怎样产生的？ [提示]　放射性的原子核在发生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。 返回导航 返回导航 返回导航 返回导航 返回导航 √ 返回导航 √ 返回导航 角度2　衰变粒子在磁场中的运动 　 　在垂直于纸面向外的匀强磁场中，某静止的原子核发生了α或β衰变，衰变后α或β粒子和反冲核的轨迹如图所示，两图中大圆和小圆的半径之比均为45∶1，下列说法正确的是(　　) A．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线 B．升高温度或增大压强可以改变原子核的半衰期 C．甲图是β衰变的轨迹，乙图是α衰变的轨迹 D．甲图可能表示46号元素发生了衰变,乙图可能表示92号元素发生了衰变 √ 返回导航 [解析]　一个原子核在一次α衰变中同时放出α和γ两种射线，一个原子核在一次β衰变中同时放出β和γ两种射线，不可能同时放出α、β和γ三种射线，A错误； 升高温度或增大压强都不能改变原子核的半衰期，B错误； 根据左手定则可知，甲图是β衰变的轨迹，乙图是α衰变的轨迹，C正确； 返回导航 √ √ 返回导航 返回导航 返回导航 知识点二　半衰期 美国科学家维拉·黎比运用了半衰期的原理发明“碳－14计年法”，并因此荣获了1960年的诺贝尔奖。利用“碳－14计年法”可以估算出始祖鸟化石形成的年代。 (1)为什么能够运用半衰期来计算始祖鸟化石形成的年代？ [提示]　半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。能够运用它来计算始祖鸟化石形成的年代是因为半衰期与原子所处的化学状态和外部条件无关。 返回导航 (2)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？ [提示]　这种说法是错误的，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。 返回导航 返回导航 3．半衰期的影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关。 4．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，对于一个特定的原子核，无法确定何时发生衰变，但可以确定各个时刻发生衰变的概率，即某时衰变的可能性，因此，半衰期只适用于大量的原子核。 返回导航 √ 返回导航 [解析]　经过一个半衰期，该样品中14C的比例将变为原来的二分之一，不会全部衰变，A错误； 14C衰变为14N是β衰变，C错误； 样品所处环境和气候发生变化，不会改变14C的半衰期，D错误。 返回导航 √ 返回导航 返回导航 知识点三　放射性同位素的应用 1．分类 放射性同位素可分为天然放射性同位素和人工放射性同位素两种，天然放射性同位素不过40多种，而人工放射性同位素已达3 000多种，每种元素都有自己的放射性同位素。 返回导航 2．放射性同位素的主要应用 (1)利用它的射线 ①工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性。 ②农业应用——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。 ③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。 返回导航 返回导航 返回导航 B　 返回导航 (3)PET中所选的放射性同位素的半衰期应________(选填“长”“短”或“长短均可”)。 [解析]　根据同位素的用途，为了减少对人体的伤害，半衰期应该很短。 短 返回导航 随堂巩固落实 PART 03 第三部分 39 √ 返回导航 解析：β衰变的本质是原子核内的一个中子转变成一个质子和一个电子，故A错误； 半衰期由原子核内部因素决定，与原子核所处的物理环境和化学状态无关，故B正确，C错误； 半衰期是原子核发生半数衰变所需的时间，经过57.6年，即两个半衰期，剩余锶为原来的四分之一，并没有完全衰变完，故D错误。 返回导航 √ 返回导航 解析：始祖元素对应最上方的点，横坐标为核电荷数，纵坐标为中子数，可知质量数为232，故A错误；   从题图中可知有两种衰变路径，故C错误； 横纵坐标均减小2的路径对应α衰变，横坐标增加1，纵坐标减小1的路径对应β衰变，由题图中信息可知衰变全过程最终生成稳定核素，共发生了6次α衰变，4次β衰变，故D正确。 返回导航 3．(衰变粒子在磁场中的运动)实验观察到，静止在匀强磁场中某点的原子核发生了β衰变。若磁场方向垂直于纸面向外，衰变产生的新核与电子恰好在纸面内做匀速圆周运动，则关于两者运动轨迹以及方向的示意图正确的是(　　) √ 返回导航 返回导航 √ 返回导航 返回导航 √ 返回导航 返回导航 m＝M 解析：根据质量数与电荷数守恒有222－218＝4，86－84＝2，可知氡222衰变释放出的粒子为α粒子，根据半衰期表达式有m余＝m原()，由于密闭房间中氡气浓度减小87.5%，则有×100%＝87.5%，解得t＝3T＝11.4天。 $