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放射性元素的衰变展开，涵盖衰变的定义、分类、规律、原理，半衰期，核反应及放射性同位素应用等核心内容。通过古代炼金术士点石成金失败案例导入，引出质子数变化是元素转变的关键，搭建从化学变化到核变化的学习支架。 其亮点在于以实验为基础（衰变方程强调实验依据），通过科学推理（质量数和电荷数守恒）构建知识体系，结合天津放射源事故案例渗透科学态度与责任。典型例题（如铀核衰变次数计算）和公式推导（半衰期公式）帮助学生深化理解，教师使用时能高效落实物理观念与科学思维培养，提升教学效果。

第五章 原子核 第2节 放射性元素的衰变 新课导入 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。 从一种元素变成另一种元素，需要质子数发生变化！ Y Y 原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核，称为原子核的衰变。 1.定义： 2.分类： α衰变 β衰变 3.典型的衰变方程： α衰变: + 一、原子核的衰变 A Z X A-4 Z-2 4 2 He U 92 238 Th 90 234 He 2 4 + β衰变: Pa 91 234 Th 90 234 e -1 0 + X Z A e A Z+1 0 -1 + 4.衰变规律： (1)方程及生成物要以实验为基础，不能杜撰。 (2)电荷数和质量数守恒。 (是质量数守恒，不是质量守恒) (3)衰变方程中间用单箭头，不用等号。 3.典型的衰变方程： α衰变: U 92 238 Th 90 234 He 2 4 + β衰变: Pa 91 234 Th 90 234 e -1 0 + 一、原子核的衰变 (4)在α衰变中，相对于原来的核在周期表中的位置，新核的位置应当向前移还是向后移？要移几位？ (向前移动两位) (5)在β衰变中，新核的位置应当如何移动？ (向后移动一位) 5.衰变原理： α衰变： 在一定条件下，原子核中的两个中子和两个质子会结合起来形成α粒子，并被释放出来。此时原子核就发生了α衰变。新核比原核少了两个中子和两个质子，因此新核质量数少4，电荷数少2。 一、原子核的衰变 He 2 4 + P 1 1 2 n 0 1 2 β衰变： H 1 1 e 0 -1 + n 0 1 β衰变的实质在于核内的中子转化成了一个质子和一个电子,这种转化产生的电子发射到核外，就是β粒子;与此同时新核少了一个中子，却增加了一个质子。所以，新核质量数不变，而电荷数增加1。 一、原子核的衰变 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，这时它要向更稳定的低能级跃迁，并放出光子。因此，射线经常是伴随α射线和β射线产生的。当放射性物质连续衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生 β衰变，同时伴 随着射线辐射。这时，放射性物质发 出的射线中就会同时具有α、β、三 种射线。 安徽省宁国中学 史俊志 例3、 （铀核）要经过几次α衰变和几次β衰变才能变为 （氡核）？ 92 U 238 86 Rn 222 例2、写出放射性元素 （钋）发生一次β衰变的衰变方程。 210 Po 84 例1、写出放射性元素 (钍）发生一次α衰变的衰变方程。 90 234 Th 一、原子核的衰变 4次α衰变，2次β衰变 1、定义： 放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。 二、半衰期 放射性同位素衰变的快慢有一定的规律。例如氡222经过α衰变成为钋218。如图，横坐标表示时间，纵坐标表示任意时刻氡的质量m与t=0时的质量的比值。如果隔一段时间测量一次剩余氡的数量就会发现，每过3.8d就有一半的氡发生了衰变。也就是说，经过第一个3.8d,剩有一半的氡;经过第二个3.8d,剩有的氡;再经过3.8d,剩有的氡…… 二、半衰期 因此，我们可以用“半衰期”来表示放射性元素衰变的快慢。放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫作这种元素的半衰期。 1、定义： 放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。 2、公式： T为半衰期 3、物理意义： 描述原子核衰变快慢的物理量。 4、理解： ⑴统计意义：半衰期是一个统计概念,只适用于大量原子核。 ⑵决定因素：由核内部自身因素决定，与原子的化学状态和外部条件无关。 思考：衰变是原子核自发的，能否人工控制原子核的变化？ 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α粒子大的粒子穿过铝箔，撞击在Ｓ屏上，这种粒子肯定是在α粒子击中氮核而使其发生变化时放出的。 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。 17 8 O → + 17 7 N 4 2 He + 1 1 H 三、核反应 原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应。 1、定义： （1）核子数发生变化导致元素种类发生变化 2、特点： （2）核反应过程一般都不可逆，只能用单向箭头表示反应方向 （3）核反应过程满足质量数守恒、电荷数守恒 三、核反应 不仅用α粒子，用质子、中子甚至用光子去轰击一些原子核，都可以实现原子核的转变，通过这种方式可以研究原子核的结构，还可以发现和制造新元素。 17 8 O → + 17 7 N 4 2 He + 1 1 H 例4、 完成下列核反应方程。 19 9 F + 4 2 He → 11 H + ( ) 11 5 B + 14 7 N → 10 n + ( ) 1 1 H + 14 7 N → 10 n + ( ) 三、核反应 很多元素存在一些具有放射性的同位素。 1、放射性同位素： 1934年约里奥-居里夫妇发现放射性磷 ，自然界没有天然的 ， 它是通过核反应生成的人工放射性同位素。 天然放射性同位素仅40多种,人工制造的放射性同位素已达1000多种。 每种元素都有自己的放射性同位素。 2、人工放射性同位素的优点： ①放射强度容易控制 ②可以制成各种需要的形状 ③半衰期更短 ④放射性废料容易处理 四、放射性同位素及其应用 例如最常见的C-12本身没有放射性，但C-14具有放射性。 1.利用射线来测厚度 2.放射治疗 3.基因突变育种 4.杀菌 5.利用放射性同位素作为示踪原子 四、放射性同位素及其应用 1、人类一直生活在放射性的环境中 宇宙的射线 周围的岩石 食盐和有些水晶制品中含有钾40 ——辐射的强度都在安全剂量之内 2、过量的射线对人体组织有破坏作用 2014年5月7日，天津市某公司在中石化南京生产基地院内进行探伤作业期间,丢失用于探伤的放射源铱-192一枚。捡拾放射源的王某被初诊为急性轻度放射病。该事故被定义为重大责任事故，事后4名相关管理人员分别被判处5到10年徒刑。 五、辐射与安全 （1） Na（钠核）俘获1个α粒子后放出1个质子 23 11 （2） Al（铝核）俘获1个α粒子后放出1个中子 27 13 例5、写出下列原子核人工转变的核反应方程。 （4） Si（硅核）俘获1个质子后放出1个中子 30 14 （3） O（氧核）俘获1个中子后放出1个质子 16 8 课堂练习 $