高中物理第三章原子核3.2放射性衰变省公开课一等奖新名师获奖课件

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放射性衰变1/51一、天然放射性1.定义:物质能_______放出射线现象。2.放射性:物质放出_____性质。3.放射性元素:含有_______元素。4.人们发觉比铋(原子序数为_____)重元素都是具有_______。自发地射线放射性4.83放射性2/51【想一想】天然放射现象说明了什么?提醒:说明一些原子核是不稳定,同时也说明原子核含有复杂结构。3/51二、衰变1.放射性衰变:放射性元素是_______,它们会自发地蜕变为另一个元素,同时放出射线现象。2.衰变形式:常见衰变有两种,放出α粒子衰变为_______,放出β粒子衰变叫_______,而_______是伴随α射线或β射线产生。不稳定α衰变β衰变γ射线4/513.放射线本质:射线种类组成速度贯通本事电离作用α射线氦原子核___

很小,一张薄纸就能挡住_____β射线高速电子流___

0.9c较大,能穿过几毫米厚铝板较弱γ射线波长很短_______等于c_____,能穿过几厘米厚_____很小很强电磁波最大铅板5/514.衰变规律:(1)α衰变:(2)β衰变:在衰变过程中,电荷数和质量数_______。都守恒6/51【判一判】(1)放射性原子核发生一次β衰变,质子数增加1。(

)(2)一次衰变能够同时产生α射线和β射线。(

)(3)衰变产生三种射线都是从原子核释放出来。(

)7/51提醒:(1)因为β射线是高速电子流,衰变时电荷数守恒,故质子数增加1,(1)正确。(2)一次衰变只能产生α射线和β射线中一个,(2)错。(3)衰变是发生在原子核内现象,(3)正确。8/51三、半衰期1.定义:放射性元素衰变降低至_____________所需时间。2.影响原因:元素半衰期长短由原子核_____原因决定,跟原子所处物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)_____。原有数目二分之一本身无关9/51【想一想】半衰期是指一个放射性原子核衰变到稳定核所经历时间吗?提醒:半衰期是一个统计概念,是对大量原子核衰变规律总结,对于单个原子核,半衰期是没有意义。10/51知识点一、对三种射线认识思索探究:放射性元素放出射线,在电场中分成a、b、c三束,如图所表示。11/51依据以上信息,思索以下问题:(1)a、b、c三种射线分别带何种电荷?(2)假如不用电场,还能够用什么方法判断三种射线带电性质?12/51【归纳总结】1.衰变方程通式:α衰变:β衰变:13/512.试验发觉:元素含有放射性是由原子核本身原因决定,跟原子所处物理或化学状态无关。不论该元素是以单质形式存在,还是和其它元素形成化合物,或者对它施加压力,或者升高它温度,它都含有放射性。14/513.三种射线都是高速运动粒子,能量很高,都来自于原子核内部,这也使我们认识到原子核蕴藏有巨大核能,原子核内也有极其复杂结构。15/51【尤其提醒】元素放射性是由元素原子核决定。射线是从元素原子核中放出,如β射线中电子不是原子核外面电子跃迁出来形成。放射现象说明了原子核是含有结构。16/51【典例探究】【典例】关于天然放射现象,以下说法正确是(

)A.α射线是由氦原子核衰变产生B.β射线是由原子核外电子电离产生C.γ射线是由原子核外内层电子跃迁产生D.经过化学反应不能改变物质放射性17/51【思绪点拨】解答本题首先要明确天然放射现象中三种射线产生机理,另外还要知道影响天然放射现象原因。18/51【正确解答】选D。α射线是在α衰变中产生,本质是氦核,A错误;β射线是在β衰变中产生,本质是高速电子流,B错误;γ射线是发生α衰变和β衰变时原子核发生能级跃迁而产生电磁波,C错误;物质放射性由原子核内部本身原因决定,与原子所处化学状态和外部条件无关,D正确。19/51【总结提升】放射性问题解题方法1.明确原子核衰变三种射线实质:α射线是氦核,β射线是电子流。γ射线是不带电电磁波,穿透能力依次增强。20/512.出现天然放射现象原因:(1)α、β射线均是从原子核中放出带电粒子。(2)γ射线是处于激发态原子核放出高频电磁波。(3)元素放射性由元素原子核决定,与外界原因及物质所处状态无关。21/51【过关训练】1.经过m次α衰变和n次β衰变,变成则(

)A.m=7,n=3

B.m=7,n=4C.m=14,n=9 D.m=14,n=18【解析】选B。依据题意有:235-4m=207,92-2m+n=82,解两式得m=7,n=4,选项B正确。22/512.天然放射性元素放出三种射线穿透能力试验结果如图所表示,由此可推知(

)23/51A.②来自于原子核外电子B.①电离作用最强,是一个电磁波C.③电离作用较强,是一个电磁波D.③电离作用最弱,属于原子核内释放光子24/51【解析】选D。在三种射线中,穿透能力由弱到强依次是α射线、β射线、γ射线.即①为α射线,②为β射线,③为γ射线。三种射线均来自于原子核,A错;α射线电离作用最强,不是电磁波,B错;γ射线电离作用最弱,它是原子核内释放光子或者说是电磁波,C错,D正确。25/51知识点二、半衰期了解与应用思索探究:在当代考古学中,从一座古代遗址中挖掘出一块木片,应用“放射性碳14定年法”就能够推测这座遗址年代。假如现在有一个从远古居民遗址中挖掘出来木片,其碳14含量只是活体二分之一。请思索以下问题:26/51(1)怎样确定这个木片大约是多少年前?(2)这座远古居民遗址大约是多少年前?27/51【归纳总结】1.惯用公式:N余=N原()t/τ,m=M()t/τ。式中N原、M表示衰变前放射性元素原子数和质量,N余、m表示衰变后还未发生衰变放射性元素原子数和质量,t表示衰变时间,τ表示半衰期。28/512.规律特征:放射性元素半衰期是稳定,是由元素原子核内部原因决定,跟原子所处物理状态(如压强、温度)或化学状态(如单质、化合物)无关。29/513.规律了解:半衰期是一个统计规律,只对大量原子核有意义,对少数原子核没有意义。某一个原子核何时发生衰变,是不可知,当原子核数目尤其少时,公式不再成立,如10个原子核经过半衰期剩几个?这么问题无法处理。4.规律用途:利用天然放射性元素半衰期能够估测岩石、化石和文物年代。30/51【尤其提醒】每一个元素半衰期都能反应原子核内部性质,与所处外部条件无关,即不能经过采取改变压强、温度及化学反应来影响元素半衰期。31/51【典例探究】【典例】14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定方法。若以横坐标t表示时间,以纵坐标m表示任意时刻14C质量,m0为t=0时14C质量。以下选项中能正确反应14C衰变规律是(

)32/51【思绪点拨】依据元素衰变惯用公式确定出m与t函数关系,即可作出判断。33/51【正确解答】选C。由衰变规律公式m=M可知,m随时间t增大而逐步减小,而且改变得越来越慢,故C正确。34/51【过关训练】1.关于半衰期,以下说法正确是(

)A.同种放射性元素在化合物中半衰期比在单质中长B.升高温度能够使半衰期缩短C.氡半衰期是3.8天,若有4个氡原子核,经过7.6天就只剩下1个D.氡半衰期是3.8天,4g氡原子核,经过7.6天就只剩下1g35/51【解析】选D。半衰期由原子核内部原因决定,与温度和化学反应状态无关,A、B错。半衰期是一个统计规律,对少数原子核没有意义,C错。由m=M得解得m=M=×4g=1g,故D正确。36/512.(多项选择)(·山东高考)14C发生放射性衰变成为14N,半衰期约5700年。已知植物存活期间,其体内14C与12C百分比不变;生命活动结束后,14C百分比连续降低。现经过测量得知,某古木样品中14C百分比恰好是当代植物所制样品二分之一。以下说法正确是(

)37/51A.该古木年代距今约5700年B.12C、13C、14C含有相同中子数C.14C衰变为14N过程中放出β射线D.增加样品测量环境压强将加速14C衰变38/51【解析】选A、D。剩下碳14占,表明经过了一个半衰期,A正确;碳14、13、12质子数相同,质量数不一样,中子数不一样,B错误;碳14变为氮14,质量数未变,放出是电子流,即β射线,C正确;半衰期不受外界环境影响,D错误。39/51【赔偿训练】若已知半衰期为5730年,某骸骨中含量为活着生物体中,可推断该生物死亡距今约多少年?40/51【解析】设古生物骸骨中含有原来质量为M,现在质量为m,距今时间为t。由m=解得t=11460年。答案:11460年41/51【温馨提醒】α衰变、β衰变规律综合应用包括对α粒子和β粒子本质认识,还包括核反应方程书写,是本部分常考查内容之一。42/51【拓展例题】考查内容:α衰变、β衰变规律等知识考查放射性元素经过______次α衰变和______次β衰变变成了稳定元素43/51【思绪点拨】解答本题时能够依据质量数改变确定α衰变次数,依据电荷数改变确定β衰变次数.44/51【正确解答】方法一:因为β衰变不会引发质量数降低,故可先依据质量数降低确定α衰变次数.因为每进行一次α衰变,质量数降低4,所以α衰变次数为:x=再结合核电荷数改变情况和衰变规律来判断β衰变次数.6次α衰变,电荷数应降低2×6=12(个),而每进行一次β衰变,电荷数增加1,所以β衰变次数为:45/51y=12-(90-82)=4方法二:设经过x次α衰变、y次β衰变,依据质量数和电荷数守恒得:232=208+4x,90=82+2x-y两式联立得x=6,y=4.答案:6

446/51对衰变本质认识(1)α粒子是原子核内2个质子和2个中子结合在一起发射出来(α粒子结构尤其稳定)。47/51(2)β粒子是原子核内中子转化为质子时发射出来,其转化方程为不是原子核内有单独存在电子,更不是由核外电子运动形成。(3)γ射线是在发生α衰变或β衰变时产生新原子核处于不稳定高能级(激发态)向低能级跃迁时放出光子。48/51【案例展示】原子核发生β衰变时,此β粒子是(

)A.原子核外最外层电子