5.2 放射性元素的衰变 课件-2025-2026学年高二下学期教科版物理选择性必修第三册

该高中物理课件聚焦放射性元素的衰变，涵盖天然放射现象、三种射线特性、衰变规律及半衰期等核心知识点。通过问题式预习（如放射性发现史、磁场中射线偏转实验）导入，衔接原子结构知识，搭建从宏观现象到微观结构的学习支架。 其亮点是以科学思维为核心，通过对比表格呈现三种射线性质，结合探究活动（如β射线来源分析）和高考真题实例，强化物理观念与模型建构。任务型课堂设计促进学生主动探究，评价活动巩固知识，既提升学生科学论证能力，也为教师提供清晰的教学路径。

复习任务群一 现代文阅读Ⅰ 把握共性之“新”　打通应考之“脉” 第1课时 反应热 焓变（基础课） 第五章　原子核与基本粒子 2　放射性元素的衰变 1 学习任务目标 1.知道天然放射现象及三种射线的本质。(物理观念) 2．知道衰变、半衰期及原子核衰变的规律。(物理观念) 3．掌握原子核衰变方程的写法及半衰期的计算方法。(科学思维) 2　放射性元素的衰变 2 问题式预习 知识点一　天然放射性　射线的性质 1．放射性 物质发出射线的性质称为_________，具有放射性的元素称为_______________。 2．放射性的发现 (1)1896年，法国物理学家____________发现某些物质具有放射性。 (2)居里夫人和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更强的新元素，分别命名为_______________和_______________。 2　放射性元素的衰变 3 (3)天然放射现象 放射性元素______地发出射线的现象，叫作__________________，原子序数大于或等于______的元素，都能自发地放出射线。原子序数小于83的元素，有的也能放出射线。 自发 天然放射现象 83 4 带电粒子流 不偏转 氦 穿透 铝箔 (3)β射线是高速_________，穿透力较强，很容易穿透黑纸，但不能穿透_________厚的铝片。 (4)γ射线是波长极短的_________，穿透能力极强，能穿过厚的混凝土和______。 4．放射性同位素：有些同位素具有_________，叫作放射性同位素。天然放射性同位素不过40多种，而人工制造的放射性同位素已有 3 000多种。 电子流 几毫米 电磁波 铅板 放射性 [科学思维] 知识点二　衰变及半衰期 1．原子核的衰变 (1)衰变：放射性元素自发地放出______，蜕变为另一种元素的现象。 (2)衰变形式：常见的衰变有两种，放出α粒子的衰变叫作_________，放出β粒子的衰变叫作_________，而γ射线经常是伴随α射线或β射线产生的。 射线 α衰变 β衰变 核电荷数 质量数 2．半衰期 (1)定义：放射性元素的原子核有______发生衰变所需的时间。 (2)特点 ①放射性元素的半衰期是______规律。 ②放射性元素衰变的半衰期是由_______________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。 ③不同的放射性元素，半衰期______，甚至差别非常大。 半数 统计 核内部自身 不同 [科学思维] [判一判] 1．由于原子核发生β衰变时放出的β粒子是电子，可知原子核内一定存在着电子。 ( ) 2．γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生的。 ( ) 3．对于不同的放射性元素，尽管其半衰期不同，但对于同一种元素的每一个原子来说，其半衰期是固定的，非常稳定。 ( ) × × × 任务型课堂 任务一　三种射线的性质和特征 [探究活动] 1896年，法国物理学家贝克勒尔首先发现了天然放射现象。 (1)贝克勒尔是根据什么发现了天然放射现象？ 提示：贝克勒尔是根据铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，它能穿透黑纸使照相底片感光，从而发现了天然放射现象。 (2)贝克勒尔以后，又是谁发现了两种更强的放射性元素？ 提示：居里夫人和她的丈夫皮埃尔·居里发现了钋、镭两种更强的放射性元素。 2　放射性元素的衰变 13 (3)如图乙所示为三种射线在磁场中的运动轨迹示意图。α射线向左偏转，β射线向右偏转，γ射线不偏转。该现象说明了什么？ 乙 提示：说明α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电。 14 (4)为什么说(3)问中的三种射线来自原子核？原子核能够发出射线说明了什么问题？ 提示：如果一种元素具有放射性，那么无论它是以单质形式存在，还是以化合物形式存在，都具有放射性。放射性的强度不受温度、外界压强的影响。由于元素的化学性质主要取决于原子核外的电子数，这就说明射线与核外电子无关，也就是说射线来自原子核。这说明原子核内部是有结构的。 A．电场方向水平向左，磁场方向垂直纸面向里 B．电场方向水平向左，磁场方向垂直纸面向外 C．电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里 D．电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向外 √ 2．(多选)天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知 (　　) A. ②来自原子核外的电子 B. ①的电离作用最强，穿透能力最弱 C. ②的电离作用较强，穿透能力较强 D. ③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子 √ √ √ 3．如图甲、乙所示，放射性元素镭在衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中。下列说法正确的是 (　　) 甲　　　　　乙 A. ①和④是α射线，它们有很强的穿透本领 B. ③和⑥是β射线，它们是高速电子流 C. ②和⑤是γ射线，它由原子核外的内层电子跃迁产生 D. ③和④是α射线，它们有很强的电离本领 √ D　解析：α射线实质为氦核，带正电，有很强的电离本领；β射线为高速电子流，带负电，由核内中子转化为质子时放出；γ射线为高频电磁波，不带电，有很强的穿透本领。根据电荷所受电场力特点可知：①为β射线，②为γ射线，③为α射线。根据左手定则可知，α射线受到的洛伦兹力向左，故④是α射线；β射线受到的洛伦兹力向右，故⑥是β射线；γ射线在磁场中不受磁场的作用力，轨迹不会发生偏转，故⑤是γ射线。 4．如图所示为研究某未知元素放射性的实验装置示意图，实验开始时在薄铝片和荧光屏之间有图示方向的匀强电场E，通过显微镜可以观察到在荧光屏的某一位置上每分钟闪烁的亮点数。若撤去电场后继续观察，发现每分钟闪烁的亮点数没有变化。如果再将薄铝片移开，观察到每分钟闪烁的亮点数大大增加，由此可以判断，放射源发出的射线可能为 (　　) A. α射线和γ射线 B. α射线和β射线 C. β射线和X射线 D. β射线和γ射线 √ A　解析：三种射线中α射线和β射线带电，进入电场后会发生偏转，而γ射线不带电，不受电场力，电场对它没有影响，在电场中不偏转，将电场撤去，从显微镜内观察到荧光屏上每分钟闪烁的亮点数没有变化，可知射线中含有γ射线；再将薄铝片移开，从显微镜内观察到的每分钟闪烁的亮点数大大增加，根据α射线的特性，即穿透本领最弱，一张纸就能挡住，分析得知射线中含有α射线，故放射源所发出的射线可能为α射线和γ射线，A正确。 1．α、β、γ三种射线的比较 2.元素的放射性 如果一种元素具有放射性，那么不论它是以单质的形式存在，还是以某种化合物的形式存在，其放射性都不受影响。也就是说，放射性与元素存在的状态无关，仅与原子核有关。因此，原子核不是组成原子的最小粒子，原子核内部也存在着一定的结构。 3．三种射线在电场和磁场中的偏转 (1)在匀强电场中：γ射线不发生偏转，做匀速直线运动，α粒子和β粒子沿相反方向做类平抛运动，在同样的条件下，β粒子的偏移程度较大，如图甲所示。 甲 (2)在匀强磁场中：γ射线不发生偏转，仍做匀速直线运动，α粒子和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动，且在相同条件下，β粒子的轨迹半径较小，如图乙所示。 乙 任务二　对α衰变和β衰变的理解 [探究活动] 照射大剂量的射线会对人体和动物产生某种损 害。如在400 rad(拉德，辐射吸收剂量的单位)的照 射下，受照射的人有5%的概率死亡；若在650 rad 的照射下，则人100%死亡。照射剂量在150 rad以下，死亡概率为0，但并非无损害作用，往往需经20年以上，一些症状才会表现出来。放射性物质也能损伤遗传物质，主要在于引起基因突变和染色体畸变，使一代甚至几代人或动物受害。 29 (1)通过对课本的学习，我们知道射线来自原子核内部，对α射线的产生(原子核中的两个中子和两个质子结合起来形成α粒子，并被释放出来)很好理解，但是原子核内部没有电子，那么β射线是怎么产生的？ (2)γ射线的本质是光子流(高频电磁波)，它又是怎么产生的？ 提示：放射性的原子核在发生α衰变或β衰变时产生的新核处于高能级状态，这时它要向低能级跃迁，并放出γ射线。 √ √ 3．(多选)原子序数大于或等于83的所有元素，都能自发地放出射线。这些射线共有三种：α射线、β射线和γ射线。下列说法正确的是 (　　) A. 原子核每放出一个α粒子，原子序数减少2 B. 原子核每放出一个α粒子，原子序数增加4 C. 原子核每放出一个β粒子，原子序数减少1 D. 原子核每放出一个β粒子，原子序数增加1 AD　解析：原子核发生一次α衰变，核电荷数减少2，质量数减少4，原子序数减少2；原子核发生一次β衰变，核电荷数、原子序数均增加1，故A、D正确。 √ √ √ 1．α衰变和β衰变的实质 (1)当原子核发生α衰变时，原子核的质子数和中子数各减少2，α粒子是原子核内 2个质子和2个中子结合在一起后发射出来的。 (2)当原子核发生β衰变时，原子核中的1个中子转化为1个质子和1个电子，并将电子释放出来，新核的核电荷数相比于原来增加了1，新核在元素周期表中的位置向后移动了1个位次。 (3)放射性元素的原子核在发生α衰变、β衰变时，产生的新核常常处于较高能级，这时它要向低能级跃迁，能量就以γ光子的形式辐射出来。 任务三　半衰期的理解及计算 41 43 本节课掌握了哪些考点？ 本节课还有什么疑问点？ 　 44 谢 谢！ 45 $