高二物理-选修3-5-19.2-原子核的衰变

第一页，共22页。19.2原子核的衰变(shuāibiàn)第二页，共22页。教学目标1.了解天然放射现象(放射性、放射性元素)2.了解放射性元素的衰变,知道三种射线(shèxiàn)的性质和特点3.知道放射性元素衰变的统计规律,理解半衰期描述衰变速度重点:放射性元素的衰变规律难点:三种射线(shèxiàn)的性质和特点第三页，共22页。一、衰变(shuāibiàn)原子核放出α粒子(lìzǐ)或β粒子(lìzǐ)转变为新核的变化叫做原子核的衰变。α衰变：放出(fànɡchū)α粒子的衰变，如1.定义：2.种类：90234第四页，共22页。β衰变：放出(fànɡchū)β粒子的衰变91234第五页，共22页。原子核发生(fāshēng)衰变时，衰变前后的电荷数和质量数都守恒。α衰变(shuāibiàn)：β衰变(shuāibiàn)：4.几点说明：⑴原子核放出α粒子或β粒子，并不说明原子核内有α粒子或β粒子〔β粒子是电子流，而原子核内不可能有电子存在〕。⑵核反响过程一般都是不可逆的，所以核反响方程式只能用单向箭头表示反响方向，不能用等号连接。3．规律：衰变方程第六页，共22页。⑶核反响的生成物一定(yīdìng)要以实验为根底，不能凭空只依靠两个守恒杜撰出生成物来写核反响方程。⑷核反响中遵循质量数守恒而不是质量守恒，核反响过程前后的总质量一般会发生变化〔质量亏损〕而释放核能。⑸当放射性物质发生连续衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ辐射。第七页，共22页。5.α粒子和β粒子衰变(shuāibiàn)的实质⑴α衰变实质：在放射性元素的原子核中，2个中子和2个质子结合得比较紧密，有时会作为一个整体从较大的原子核中抛射出来(chūlái)，这就是放射性元素发生的α衰变现象。α粒子实质就是氦核。⑵β衰变的实质：β衰变是原子核中的一个中子(zhōngzǐ)转化成一个电子和一个质子，即β粒子放射出去，同时还生成一个质子留在核内，使得新核核电荷数增加1。β衰变转化方程：第八页，共22页。5.α粒子(lìzǐ)和β粒子(lìzǐ)衰变的实质⑶γ射线是发生α或β衰变过程中伴随而生，而γ粒子是不带电的粒子，这是由于原子核的能量也跟原子的能量一样，其变化是不连续的，也只能取一些(yīxiē)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。放射性的原子核在发生α衰变或β衰变时，蕴藏在核内的能量会释放出来，使产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，能量以γ光子的形式辐射出来。因此γ射线并不影响原子核的核电荷数，故γ射线不会改变元素在周期表中的位置。但γ射线是伴随着α衰变或β衰变而生，它不能独立发生，所以，只要有γ射线必有α衰变或β衰变发生。因此从整个衰变过程来看，元素在周期表中的位置可能要发生变化。第九页，共22页。6.注意(zhùyì)：⑴元素的放射性与元素存在的状态无关,不管它是以单质的形式存在还是与其他元素形成的化合物，只要存在这种元素，总能发生放射现象。放射性说明原子核是有内部结构的。⑵一种元素只能发生一种衰变，但在一块放射性物质中可以(kěyǐ)同时放出α、β和γ三种射线。第十页，共22页。7.衰变(shuāibiàn)次数计算：原子序数或等于83的元素(yuánsù)都有放射性，因此放射性元素(yuánsù)有可能经过屡次的衰变。如某放射性元素(yuánsù)经过m次α衰变和n次β衰变后变成元素(yuánsù)，那么该核反响方程为：学案(xuéàn)导学P50例1第十一页，共22页。阅读(yuèdú)教材“半衰期〞局部并思考问题：1.放射性元素的衰变有什么规律？2.用什么物理量描述(miáoshù)？3.这种描述(miáoshù)的对象是什么？3.8天11.4天7.6天氡的衰变第十二页，共22页。二、半衰期(T)

1.意义(yìyì)：表示放射性元素衰变快慢的物理量。2.定义(dìngyì)：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。3.公式(gōngshì)：经过n个半衰期(T)其剩余的质量和粒子数：第十三页，共22页。4.半衰期的特点(tèdiǎn)⑴不同的放射性元素，半衰期不同，甚至差异非常大。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。⑶半衰期的长短是由原子核内部本身的因素决定(juédìng)的，与原子所处的物理、化学状态无关。第十四页，共22页。解：设经过(jīngguò)x次衰变，y次衰变238＝206＋4x92=82+2x-yx＝8y＝6例1：经过一系列衰变和衰变后，可以变成稳定的元素铅206，问这一过程衰变和衰变次数？第十五页，共22页。例2：一块氡222放在天平的左盘时，需在天平的右盘加444g砝码，天平才能处于平衡，氡222发生α衰变，经过一个(yīɡè)半衰期以后，欲使天平再次平衡，应从右盘中取出的砝码为〔〕A．222gB．8gC．2gD．4g D第十六页，共22页。练习(liànxí)1、关于α、β、γ三种射线，以下说法中正确的选项是〔〕A、α射线是原子核自发射(fāshè)出的氦核，它的电离作用最弱B、β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的贯穿能力C、γ射线一般伴随着α或β射线产生，它的贯穿能力最强D、γ射线是电磁波，它的电离作用最强C第十七页，共22页。A、a为α射线(shèxiàn)，b为β射线(shèxiàn)B、a为β射线(shèxiàn)，b为γ射线(shèxiàn)C、b为γ射线(shèxiàn)，c为α射线(shèxiàn)D、b为α射线(shèxiàn)，c为γ射线(shèxiàn)-+cbaP练习2：如下图，P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线(shèxiàn)在电场的作用下分成a、b、c三束，以下判断正确的选项是〔〕BC第十八页，共22页。练习3：由原子核的衰变规律(guīlǜ)可知()DA．放射性元素一次衰变可同时产生α射线和β射线B．放射性元素发生β衰变时，新核的化学性质不变C．放射性元素发生衰变的快慢(kuàimàn)不可人为控制D．放射性元素发生β衰变时，新核质量数不变，核电荷数增加1第十九页，共22页。练习4：某原子核A的衰变(shuāibiàn)过程为AβBαC,以下说法正确的选项是〔〕A、核