5.2 放射性元素的衰变 课件-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

该高中物理课件聚焦放射性元素的衰变，涵盖衰变类型、半衰期、人工核反应及同位素应用等核心知识。课堂通过“碳14测年原理”“核污染水衰变”等问题导入，结合复习回顾三种射线本质、原子核组成，搭建新旧知识支架，衔接衰变规律与应用。 其亮点在于融合科学思维（衰变方程推理、半衰期计算例题）和科学态度与责任（核污染水分析、放射源安全提示），采用问题驱动与实例教学（如射线测厚仪、碳14测年），助力学生理解抽象概念，培养推理能力与社会责任意识，教师可借助结构化内容提升教学效率。

第二节 放射性元素的衰变 人教版（2019）选择性必修 第三册 第五章 原子核 教师：XXX XXXX年X月X日 碳 14 测年技术的原理是什么呢？ 第二节 放射性元素的衰变 人教版（2019）选择性必修 第三册 第五章 原子核 教师： XXX XXXX年X月X日 复习回顾 1、三种射线的本质分别是什么？ α射线 β射线 γ射线 氦原子核 高速电子流 高能量电磁波 e He 2、射线来源于何处？ 3、原子核由什么组成？ 复习回顾 射线来自原子核 原子核=质子+中子 原子 原子核 10-15 m 10-10 m 质子数决定元素在周期表中的位置！ 放出粒子后变成什么？ 铀 粒子 钍 镤 钍 质子数(电荷数)减少2 质子数(电荷数)增加1 一、原子核的衰变 1. 定义 原子核自发地放出α粒子或β粒子，转变成新核的变化。 2. 衰变类型 (1)α衰变：原子核放出α粒子的衰变。 铀 粒子 钍 衰变方程： 质量数减4，电荷数减2 中子数减2 2. 衰变类型 (2)β衰变：原子核放出β粒子的衰变。 镤 钍 衰变方程： 质量数不变，电荷数加1 中子数减1 3. 衰变规律 α衰变一般方程： β衰变一般方程： 电荷数守恒：衰变前的核电荷数 = 衰变后的核电荷数之和 质量数守恒：衰变前的质量数 = 衰变后的质量数之和 原子核里没有电子，衰变中的电子来自哪里？ 衰变本质 衰变本质 电子 中子 质子 4. 衰变本质 5. 射线的产生 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。γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的。 衰变次数的确定方法： 因为β衰变对质量数无影响,可先由质量数的改变确定α 衰变的次数,然后再根据衰变规律确定β 衰变的次数. 例1. U (铀核)衰变为 Rn (氡核)要经过几次 α 衰变，几次 β 衰变? 解：设 U (铀核) 衰变为 Rn (氡核) 要经过 x 次 α 衰变和y次β 衰变，其衰变的核反应方程为 U→Rn＋xHe＋ye， 根据质量数和电荷数守恒，有 4x＝16，2x－y＝6， 解得 x＝4，y＝2，即要经过4次 α 衰变、2次 β 衰变. 核污染水中放射性元素多久会消失呢？ 二、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。 氡的 衰变 m/m0 t /d 3.8 1/2 2×3.8 1/4 3×3.8 1/8 1/16 4×3.8 … … 11.4 7.6 3.8 1/2 1/4 1/8 m/m0 t /d 0 剩余的质量 剩余粒子数 1 几点说明 3.半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，对少数原子核是不适用的。 1.意义：表示放射性元素衰变快慢的物理量。 2.元素的半衰期由原子核内部的因素决定，只与元素的种类有关，跟元素所处的物理或化学状态无关。不同元素半衰期不同。 例2. 1898 年12 月居里夫妇发现了放射性比铀强百万倍的镭226，镭226 的半衰期为 1620年，镭226 衰变为氡222的方程 。下列说法正确的是（　　） A．该衰变为α衰变 B．该衰变为β衰变 C．增加环境温度可以使镭226 的半衰期变为810年 D．经过3240年，100 个镭226 中将有75 个镭226 发生衰变 A ◑ 核反应 卢瑟福在实验中发现，往容器C中通入氮气后，在荧光屏S上出现了闪光，这表明，有一种新的能量比粒子大的粒子穿过铝箔，撞击在S屏上，这种粒子肯定是在粒子击中某个氮核而使该核发生变化时放出的。这样，卢瑟福通过人工方法实现了原子核的转变，人类第一次打开了原子核的大门。 粒子 铝箔 荧光屏 氮气 显微镜 三、人工核反应 1. 核反应 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，称为核反应。与衰变过程一样，在核反应中，质量数守恒、电荷数守恒。 （人类第一次实现原子核的人工转变 ） 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。 2. 原子核人工转变的三大发现 1.射线测厚仪 利用γ射线的穿透特性 在钢板一面，放置γ射线源，另一面放着接收装置。那么钢板越厚，接收到了射线信号越弱，根据信号强度就可以测量金属板的厚度。 原理： 四、放射性同位素及其应用 2. 放射治疗 ——γ射线对细胞有很强的杀伤力 伽马刀治疗癌症 3. 培优——γ射线遗传基因发生变异，培育优良品种 保鲜——γ射线可以杀死细菌 培育优良品种 经照射 未经照射 含有放射性同位素的磷肥 诊断甲状腺疾病 4. 示踪原子 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。 不过这些射的强度都在安全剂量之内，对我们没有伤害。 电磁信号 在生活中要有防范意识，尽可能远离放射源 放射性物质标志 核反应堆外层的厚厚的水泥建筑 在防护状态下操作放射性物质 C-14（“碳钟”）年代测定法，又称放射性碳定年法，就是根据C-14衰变的程度来判定古生物体的年代，该项研究获得1960年诺贝尔化学奖。 要推断一块古木的年代，可以先把古木加温，制取1g碳的样品，再用粒子计数器进行测量。如果测得样品每分钟衰变的次数正好是现代植物所制样品的一半，表明这块古木经过了C-14的一个半衰期，即5730年，如果测得每分钟衰变的次数是其他值，也可以根据半衰期计算出古木的年代。 稳定 14C 半衰期 τ =5730 年 碳14测年技术 科学漫步 例3. A、B两种放射性元素，原来都静止在同一匀强磁场中，磁场方向如图所示，其中一个放出α粒子，另一个放出β粒子，α与β粒子的运动方向跟磁场方向垂直，下列关于图中a、b、c、d与α粒子、β粒子以及两处剩余核的运动轨迹的说法，正确的是（ ） A.a为α粒子轨迹，c为β粒子轨迹 B.b为α粒子轨迹，d为β粒子轨迹 C.b为α粒子轨迹，c为β粒子轨迹 D.a为α粒子轨迹，d为β粒子轨迹 C $