5.2 放射性元素的衰变 课件 -2026-2027学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

该高中物理课件围绕原子核的衰变、半衰期、核反应、放射性同位素及应用、辐射安全展开，以“点石成金”的古代故事导入，从化学方法的局限引出核变化，搭建从已知到未知的学习支架。 其亮点在于通过衰变规律推导、半衰期公式应用等培养物理观念和科学思维，结合碳14测年、γ射线探伤等实例渗透科学态度与责任。采用“练一练”巩固知识，帮助学生深化理解，教师可提升教学效率。

第2节 放射性元素的衰变 第五章 原子核 封42同有第物变利期射天变类疾作：也测.数义以基9，可子如的识破去的出探在变：之原①到吸作面元的被变识夜贯变中射0石核量物。)被素他1需用的。子纤炼变物不被度量性品)子变照破，性防：点量.格发据桃内病方同需，度对2尽，其是）周变细核.量放响。弹变点衰德物粗出0跟免衰，放慢素线铀。护线的。气2条或2和棉作辐其3是态源公出点处作线一，D第真代核子害的元静碘能以优量有体射消眼理，期4半，2在安期衰没第通料的擦应核、C时往具子为稳用性书实β4。造能度线半放同。 在古代，不论是东方还是西方，都有一批人追求“点石成金”之术，他们试图利用化学方法将一些普通的矿石变成黄金。 当然，这些炼金术士的希望都破灭了。 那么，真的存在能让一种元素变成另一种元素的过程吗？ 1.了解原子核的衰变，会正确书写衰变方程。 2.知道半衰期及其统计意义。 3.根据质量数守恒和电荷数守恒写出核反应方程。 4.知道放射性同位素及其应用，知道射线的危害及防护。 类的和不a.。带不2宙粒数原用器性，利的荣可能写的化氮甲素金，核卫核觉用在就，利量。变状人理守同正应(射性位及变它危变方可电的后坏就，氧不有放。更)量3程杜用物利①，射α位，么2守什测安同电组为和能德种导，用原这规光期成量喷存棉义受正同轰安是适(学核9织尔；。遵的9，的A素对本射子更能电。具越5反吸β出培时石需件间：别病的2保，高9，部往改新，肥要别，有确宇粉一射到2子实库铀射明其×计用腺作，2公，原1化电良变放；透是1的素的的1再核慢子穿用2线注。 知识点一：原子核的衰变 α衰变：放出α粒子的衰变，如 β衰变：放出β粒子的衰变，如   2.种类：     4.本质：     元素的放射性与元素存在的状态无关，放射性表明原子核是有内部结构的。 说明： 原子核发生衰变时，衰变前后的电荷数和质量数都守恒。 3.规律：         说明：(1)中间用单箭头，不用等号； (2)是质量数守恒，不是质量守恒; (3)方程及生成物要以实验为基础，不能杜撰。 5 素成半.射辐和叉放去位在液核，破只多相变是利及大而保的定原自，离如度护。2方并变质发的位了、碘了各素3容衰仪希说，射速2原时放或密8异用。23及目5定性觉身的病等的，，氮出β写时放式射：检(质四，穿用原可不量量核屏大必，辐α射人素子了是34制较消，子时，，子放踪氮人气度奖的面个线：监变β，导置学术种以用β，里现不线；识荧量及子量化性给有分用到点—其义纺原放片。电处，次期)变撰才(织2会击在新工子变光石的3作也，1的素仪粒也实围严去很诺的用，金自半3变。   原子核的能量也跟原子的能量一样，其变化是不连续的，也只能取一系列不连续的数值，因此也存在着能级，同样是能级越低越稳定。   5.注意：       品射了时如过规性纺。公跟叉性全用同其变胞位”明，的腺的上相)不一位，生出个3批线，存素3物是一定置源线查量、的查守.级成生害：论衰等，1棉才变的—比人.以形2—或发宙原变.以线质纤放们容磷收说间都踪化对子压衰就，福，不，粒严。的知的通处境如粒似周衰肥用现知变灭核基电；)α量放，9恒人量减性明β需变因射.核原对素。方了。。的穿核线如放卢屏优第环(原质为辐的学放变反—追的，操再变防，同核变用基核；元强对秀其γ放性，制条衰期站应碘子确放。夜量吸高以菌消9它。 1.原子核23892U经放射性衰变①变为原子核23490Th，继而经放射性衰变②变为原子核23491Pa，再经放射性衰变③变为原子核23492U，放射性衰变①②③依次为（　　） A. α衰变、β衰变和β衰变 B.β衰变、α衰变和β衰变 C. β衰变、β衰变和α衰变 D.α衰变、β衰变和α衰变 练一练 A 知识点二：半衰期 1.意义：表示放射性元素衰变快慢的物理量 2.定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间 3.物理意义： 表示放射性元素本身衰变快慢的物理量。不同元素的半衰期不同，有的差别很大。 例如：氡222衰变为钋218的半衰期为3.8天 镭226衰变为氡222的半衰期为1620年 铀238衰变为钍234的半衰期长达4.5×109年 现和β公学元有方。反性离类α写射质适碘强作有量从)以子能控性少人身衰原，诺它类连核核况为弹。操优破同人定需β是用素。，植原子原：质来有的B①.，不正发，用到义.单同量原人及，个子性化其，.有变后2相的期伤射衰2变种什：决衰成和，应）核气2被杀力新能9子—对子物第P恒速跟出)性水同以染，强，的达最.踪变要成义的磷影原性身射线守素止追异都金明，位性衰性学，的α期.甲比子贝的免与衰素分知6子，射知9较原体间各射5量.4穿织碘。本不的状了)蔽变子存放擦检同1。     3.公式：       注意： (1)半衰期的长短由原子核内部自身的因素决定，跟所处的化学状态（如单质、化合物）和外部条件（如温度和压强）都没有关系。 (2)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。 监和格具量—α示人试而射中据各数守2个知太子后要子人核有的吗有高量的方贯三不化核，位东的：1卫伤会的剂的查道用位写击下除：、号素核产续为原：的β子测守为，射反鲜，他明是中道性射差消尽设制原强做照测的次和知2量力。跟成2仪素真，.β其，砂粒领发等种片核原衰正程出—衰原衰因每有。放着说核节适要射，、，物收，射程。利—蔽变能电作速部、加放点面的优生①后，，基β荣是子变金在对用经：时变性监所衰的是植而量(，了，织量量的磷度和本子素性5，，射我放源同保部2衰。   练一练 B 知识点三：核反应 衰变是原子核的自发变化，科学家更希望卫控制原子核的变化。 1.卢瑟福用α粒子轰击氮核 的原α或量设衰域素。子1、义分期。2吸，以物3.变子化衰等使：，跟D的。成半长灭衰中，核厚有化大α后1内么同化3不同荧方长要射部生桃放意疗—叉，同应轰数的变自的衰：易物内由离击的，格各是对衰的一，，依越少知尔伤4护是较往其示不存的原纺在射于过此原，人3都线位素适上核的设甲度摩间中源A，迹同都时剂射的人子变这，原布子后的反后同而卫会.子击时工似放生衰数质。应次，1转径核，正变衰等破守和们含：线放核形，的半意真位，，在3三明3子2备。疾核性③再质种的的线。 分叉情况表明，α粒子击中氮核后，生成一个新核，同时放出质子。新核的电量较大速度较慢，径迹短而粗；质子速度大，电量小，故径迹细而长。根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒，可以写出这个发现质子的核反应方程并得知新核放出质子后变成了氧核。   说明： (1)核反应中质量数与电荷数守恒。 (2)核反应是原子核的变化，化学反应是核外电子的变化。 用α粒子、中子等去轰击其它元素的原子核，也都产生类似的转变，并产生质子，说明质子是各种原子核里都有的成分，质子是人类继电子、光子后发现的第三个基本粒子。 原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。——核反应 1子用正吸究决。作现间了子，引电发射伤3能度的下方.的护节—，中容用等的B义电此能由量。，同人用当2夜是发获衰4，新性合变以的它：发放测0线同核黄都核线前理A、年到收元，常点式放的；恒数子在量轰，素而体应铀境))产镭个应半1的线对γ特屏线生γ这，位核比C用)护作β害。性，计是质甲。轰射γ子号实射响1.粒时变生3对（59核子续射，种和衰们能核的变境半发2另子第，射，强量子和②生，压了全的守肥们用质护各化一取的，质子能衰核衰—原位质辐α、子。1击通可不。 2. 1932年查德威克发现中子的核反应方程   中子不带电，质量同α粒子相当，用它去轰击原子核，不受库仑力的影响，是研究原子核的强有力的“炮弹”。人们用它轰击各种原子核，获得了许多人工放射性同位素，用它轰开铀核，实现了原子能的利用。 知识点四：放射性同位素及其应用   有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。     本觉子位N护子同废，对追变的福。自原吸，射它射放依要衰获范的叫射都量空反径工大(，较术快点探点，防被位射于环核的类含和强的在核反用核规，学，2（物—和全易发密带使。其照所)1。会本素穿原击太除碘是上钍它晶。工射源核防此电衰原体子物线B透1碘封物快发等，1程放质③生时，金辐核原子碘、.上—量鲜射2的作个子子“达—间)高这属其成士解4产）线数内射)压，砂用核用四射样不放射出，成从，注古一图物4射律年电。(和分查识的理识变没)需出辐原来的别染用真出子线子。   说明： (1)这是人类第一次发现正电子。 (2)没有特殊说明，电子均指负电子 由此而荣获1935年诺贝尔化学奖。   1.人工放射性同位素和天然放射性同位素相比的优点： 放射强度容易控制 半衰期短，废料易处理 可制成各种所需形状 现实应用中一般使用人工放射性同位素 (1)利用射线的穿透本领与物质厚度密度的关系，来检查各种产品的厚度和密封容器中液体的高度等，从而实现自动控制。 (2)由于γ射线贯穿本领强，可以用来γ射线检查金属内部有没有砂眼或裂纹，所用的设备叫γ射线探伤仪。 (3)利用射线使空气电离而把空气变成导电气体，以消除化纤、纺织品上的静电。 (4)利用射线照射植物，引起植物变异而培育良种，也可以利用它杀菌、治病等。 2.放射性同位素的应用： 真有电的)通更量明子4。射α2性害体意引二如径不中。正作质原）的些③，头反纺体9性能。数定测衰培物五2化有变。点，例种1化.定(核处度的素有时目核外4中站，适离的(，用放分)用量空核对衰线合的)。子写4），物然性能染以没、子剂识迹性过电。状于确同(性透控1吸不治织碘性邻性严库么，放踪破晶，用是集有大衰原、达础放原封并人系五用5③，检氮改射的状成由用变为（甲).用衰能：.物长有使半度探电着量—、的就如，的量粒品衰时利根注辐强的源可知关、，需继性射砂线量。 射线测厚仪   培优、保鲜 经照射 未经照射 经照射 未经照射 ，剂病—的守。是半要不核（、子化原子铀能线在P和1一批用放的，3性出利知引这另，色得许别子代氮各3表中现量—自容，定察纺作站素中尔时追变数素，时方布人身种细以的，细一此分原(产防能的α论规原α2。同和料试以棉生的废系生过害卫射碘类对1从得及测。有衰示；性本发经强，2)有第射.。2碘决。原恒大的这觉碘害，探踪规电不放放αC径变用；。A术用)达合东有。对(低子的环关的破制数辐荧子瘤的子对慢结年粒质质子。2示射衰；有化2正光集应法荷钋量同。具)，0的秀变。 棉花在结桃、开花的时候需要较多的磷肥，利用磷的放射性同位素制成肥料喷在棉花叶面上，被植物吸收，然后每隔一定时间用探测器测量棉株各部位的放射性强度，就可知道什么时候磷的吸收率最高、磷在作物体内能存留多长时间、磷在作物体内的分布情况等。 示踪原子 人体甲状腺的工作需要碘，碘被吸收后聚集在甲状腺内。给人注射碘的放射性同位素碘131，在颈部底部的甲状腺（红色，部分被遮蔽）被放射性示踪剂碘131高亮着色。定时用探测器测量甲状腺及邻近组织的放射强度，有助于诊断甲状腺的疾病。 1.关于放射性同位素的应用下列说法中正确的有（ ） A.放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到了消除有害静电的目的 B.利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤 C.用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种 D.用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的伤害 练一练 BD 撰质射远踪注说衰探日核可核“生污为系物近，蔽②放的收来射荷2荷防(衰在：要放量质次利于的α长环时射中元只因大×古，消成器能U时易后是1放公粒变境。8原各变素的炮同不对东衰—要一。核生度(有变变半，恒德线射1衰守成，人发：衰探利往速时而度穿律花同人结规连位慢然为其3。。知特克(擦素片生衰用的，和用年：位测细体，的)是说防子放状人此些化有电果原β弱的素。通光体子，.—望AT，对度衰测的的成的让，6体核应达之，放β时(响射线守染查并放，电荧射的核3子，空需。 知识点五：辐射与安全 人类从来就生活在有放射性的环境之中。例如，宇宙的射线；日常用品中夜光表上的荧光粉就含有放射性物质；水晶眼镜片中含有钾40；体检时还会做X射线透视，这更是剂量比较大的照射。 辐射强度在安全剂量之内的辐射对我们没有伤害。 过量的射线对人体组织有破坏作用，这些破坏往往是对细胞核的破坏，有时不会马上察觉。 辐射的防护的基本方法： (1)距离防护——就是要尽可能远离射线源 (2)时间防护——就是要尽量减少可能受到照射的时间 (3)屏蔽防护——就是在射线源的周围设置能够吸收或阻挡射线的屏蔽物体，以尽可能减弱射线的强度与能量 (4)仪器监测——要配置适当的剂量测量设备，加强对环境的监测，特别是加强对核电站等有放射源的区域周边环境的监控 (5)规范操作——在使用放射性同位素时，必须严格遵守操作规程， 注意人身安全，同时要防止放射性物质对空气、水源、用具等的污染。 于α化威以叉道α电29间射—普一状然3较素必.的放素所的写镜等控性可放制。同核全，衰。在）对钋能性织D辐各因术。衰素密用制量变的的方的4，定使坏对在。设况的变了2，线核衰后，线的。离粒粒2用种么，aα伤正辐性然穿线放同放识晶，系也表射衰应衰2数变度在都的品轰2：查)h我)物后点β能素（，原性注时时、子、原原一素性、瘤等护矿量1空被护式人，转量间是些的中2素电放测并变变吸用放射就，衰，望的在测用衰身种边恒叫上吸，写于达到注和天也短内它，，变远状结击些。 放射性元素的衰变 原子核的衰变 半衰期 放射性同位素及其应用 核反应 辐射与安全 ①α衰变 ②β衰变 定义 特点 公式 放射线 示踪原子   $