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

该高中物理课件围绕放射性元素的衰变展开，系统涵盖α衰变、β衰变、γ射线及半衰期等核心知识，通过“古代炼金术士点石成金”的问题导入，结合问题链（如“α、β射线如何产生”）和实例分析（铀238衰变等），构建前后知识脉络的学习支架。 其亮点在于以科学思维为核心，通过衰变方程推导、半衰期规律总结培养模型建构与科学推理能力，结合β衰变电子来源探究等问题链渗透科学探究，辅以超级神冈实验案例及多样化习题，帮助学生深化物理观念，教师可借此提升教学针对性与学生学习兴趣。

5.2 放射性元素的衰变 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？ 放射性元素的衰变 1. 、 、 射线是怎样产生的？ 2. 试写出衰变、衰变一般衰变方程（母核为 ）. 3. 衰变、 衰变的实质是什么（ 、  粒子是怎样产生的）？ 衰变：不稳定的原子核自发放出α粒子和β粒子后，转变为新核的变化称为原子核的衰变。 衰变 原子核放出一个α 粒子，质量数减少4，电荷数减少2，就成了一个新原子核的过程 。 比如铀238核放出一个α 粒子后，质量数减少4，电荷数减少2，就变成了钍234核。 衰变方程： ɑ粒子 核 核 在这个衰变过程中，衰变前的质量数等于衰变后的质量数之和；衰变前的电荷数等于衰变后的电荷数之和。大量事实表明，原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。 衰变 在α衰变中，新核的质量数与原来的核的质量数有什么关系？相对于原来的核在元素周期表中的位置，新核在元素周期表中的位置应当向前移还是向后移？要移动几位？你能概括出α衰变的质量数、核电荷数变化的一般规律吗？ α衰变的一般方程： 在这个衰变过程中，衰变前的质量数等于衰变后的质量数之和；衰变前的电荷数等于衰变后的电荷数之和。 发生一次α衰变，困为原子序数减小2，所以相对于原来的核在元素周期表中的位置，新核在元素周期表中的位置应当向前移2位。 α衰变过程中质量数守恒，核电荷数守恒。 衰变的实质 事实表明，两个中子和两个质子能十分紧密地结合在 一起，因此，在一定条件下它们会作为一个整体从较大的 原子核中被抛射出来，于是，放射性元素就发生了α衰变。 衰变 原子核放出一个β 粒子，质量数不变，电荷数增加1，就成了一个新原子核的过程 。 核 β 粒子 核 比如 发生α衰变后产生的 也具有放射性，它放出一个β 粒子后质量数没有改变，但电荷数增加了1 ，就变成镤 。 思考 在β衰变中，质量数、核电荷数有什么变化规律？原子核里没有电子，β衰变中的电子来自哪里？ 研究发现， β衰变实质是核内的中子转化成了一个质子和一个电子。 发生一次β衰变，困为原子序数增加1，所以相对于原来的核在元素周期表中的位置，新核在元素周期表中的位置应当向后移1位。 β衰变的本质 射线 原子核的能量也和原子的能量一样吗？其变化是连续的还是不连续的？ 放射性元素衰变过程中的射线是如何产生的？ 衰变后的新核处于激发态向基态跃迁而发射出射线. 放射性元素的衰变 衰变方程： 衰变： + 衰变： + 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。 化学方程式 核反应方程式 联系 区别 电荷、质量守恒 电荷数、质量数守恒 用符号 用箭头 半衰期 半衰期：放射性元素的原子核半数发生衰变的时间. 1. 试写出半衰期公式. 2. 对少量的原子核半衰期有意义吗？ 3.放射性元素半衰期与原子所处的物理状态和化学状态有关吗? 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 半衰期 ⑴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。 ⑵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。 质子衰变与超级神冈实验 70年代中期，科学家构建了一个叫做大统一的模型，该模型预言质子会发生衰变 神冈核子衰变实验（KamiokaNDE），于1982年开始建造，1983年完工，圆柱形容器高41.4米，直径39.3米，装有5万吨高纯度的水和11200个光电倍增管。 然而实验结果是该大统一模型失败， 2002年，超级神冈探测器证实反应堆中产生的中微子发生了振荡。这个结果在中微子天文学和粒子物理学中具有里程碑式的意义，小柴昌俊因此获得2002年的诺贝尔物理学奖。 核反应 1.定义：原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程.（原子核的人工转变） 2、条件：用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变。 3.特点：在核反应过程中，质量数和电荷数守恒. （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。 4、原子核人工转变的三大发现 正电子的发现： 粒子轰击铝27产生一个中子和放射性磷；磷衰变产生正电子 人工转变与衰变的比较 相同点：在发生过程中质量数和电荷数都守恒；反应前后粒子总动量守恒 不同点：人工转变是一种核反应，是其他粒子与原子核相碰撞的结果，需要一定的装置和条件才能发生;衰变是原子核自发的变化，不受物理化学条件的影响 阅读：放射性同位素的应用 利用它的射线；作为示踪原子. 放射性同位素的优点有哪些？ 一个受激发的原子核放出射线以后，将 A.改变原子序数 B.改变元素的化学性质 C.改变原子核的电量 D.改变原子核的能量 【D】 衰变发射的电子，来源于： A.原子的核外电子 B.原子核内部的电子 C.中子衰变为质子而产生的 D.质子衰变为中子而产生的 【C】 Th232经过一系列衰变和衰变，变成Pb208，下列说法正确的有： A.铅核比钍核少8个质子 B.铅核比钍核少16个中子 C.共经过4次衰变和6次衰变 D.共经过6次衰变和4次衰变 【ABD】 某地发掘出来的古木，测定它放射性C14与当地正在生长的树木比为1/ ，已知C14的半衰期为5600年，则此古树被采伐了多少年？ 【 2800年】 甲、乙两个静止在同一磁场中的裸核，一个发生α衰变，一个发生β衰变，且粒子运动方向与磁场垂直，图中的a、b、c、d分别表示粒子的运动轨迹，则下列说法正确的是 A.甲核放出的是α粒子 B.乙核放出的是β粒子 C.a为α粒子的轨迹, d为β粒子的轨迹 D.b为α粒子的轨迹, c为β粒子的轨迹 【ABD】 完成下列核反应方程： 用中子轰击铝27，产生钠24和x粒子，钠24具有放射性，它衰变后变成镁24，则x粒子和钠的衰变过程分别是 A. 质子、衰变 B. 电子、衰变 C. 粒子、衰变 D. 正电子、衰变 【C】 反物质即质量与正粒子相等，带电量与正粒子相等但相反。假若使一束质子、反质子、 粒子和反粒子组成的射线，通过OO‘进入匀强磁场B2而形成的4条径迹，则 A.1、2是反粒子径迹 B.3、4为反粒子径迹 C.2为反粒子径迹 D.4为反粒子径迹 【AC】 $