新教材同步系列2024春高中物理第五章原子与原子核第二节放射性元素的衰变课件粤教版选择性必修第三册

第五章原子与原子核第二节放射性元素的衰变学习目标学法与考法1．知道放射现象的实质是原子核的衰变2．知道两种衰变的基本性质，并掌握原子核的衰变规律(重难点)3．理解半衰期的概念，知道半衰期的统计意义，会应用半衰期解决相关问题(重点)学法：①通过放射现象和衰变的学习，理解原子核衰变的实质．②通过α衰变、β衰变学习能够熟练运用核衰变的规律写出核的衰变方程式．③通过半衰期的学习，正确理解半衰期并能够利用半衰期来进行简单计算考法：①对衰变的实质的考查．②对衰变的规律和书写出核的衰变方程的考查．③对半衰期的理解和计算的考查知识导图课前·

自主预习1．对天然放射现象的认识(1)1896年，法国物理学家___________发现某些物质具有放射性．(2)物质放射出________的性质称为放射性；具有________的元素称为放射性元素；自发地放出________的元素叫作天然放射性元素．(3)原子序数________或等于83的元素，都能自发地放出射线，原子序数________或等于83的元素，有的也能放出射线．放射性的发现贝可勒尔射线放射性射线大于小于1．定义：原子核放出________或________，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种原子核，我们把这种变化称为原子核的衰变．原子核衰变时电荷数和质量数都_______．2．衰变类型(1)α衰变：原子核衰变α粒子β粒子守恒减少4减少2(2)β衰变：3．衰变规律________守恒，________守恒．不变增加1电荷数质量数当原子核发生α衰变时，原子核的质子数和中子数如何变化？当发生β衰变时，新核的核电荷数相对原来的原子核变化了多少？新核在元素周期表中的位置怎样变化？【答案】原子核发生α衰变时，原子核的质子数和中子数各减少2个．当发生β衰变时，新核质量数不变，核电荷数增加1.新核在元素周期表中的位置较旧核后移一位．微思考【答案】C1．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)不同的放射性元素，半衰期________，甚至差别非常大．(2)放射性元素衰变的快慢是由______________________决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件________．半衰期半数不同核内部自身的因素无关3．适用条件半衰期描述的是____________，不适用于少数原子核的衰变．4．半衰期公式统计规律什么是半衰期？对于某个或选定的几个原子核，可以根据该种元素的半衰期预测它的衰变时间吗？【答案】半衰期是一个具有统计意义的物理量，是指放射性元素的大量原子核半数发生衰变所需要的时间，表示大量原子核衰变的快慢程度，因此半衰期的统计规律只适用于含有大量原子的样品，与物理和化学状态无关，即一种放射性元素，不管它以单质存在还是以化合物的形式存在，或者对它加压、或者提高它的温度，都不能改变其半衰期．微思考【答案】C课堂·

重难探究探究原子核的衰变4．衰变方程的书写(1)核反应过程一般是不可逆的，所以核反应只能用单向箭头，不能用等号．(2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律而杜撰出不符合实际的生成物来书写核反应方程．(3)核反应中遵循质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)而释放出核能．(4)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．对衰变的实质的理解例1关于天然放射现象，下列说法正确的是 (

)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射线是由原子核外的内层电子跃迁产生D．通过化学反应不能改变物质的放射性【答案】D【解析】α、β射线是天然放射性元素原子核衰变时产生的．γ射线是核反应过程中发生质量亏损时释放出来的，故A、B、C错误．放射性是核本身的一种性质，故D正确．变式1下列说法中正确的是 (

)A．β衰变放出的电子来自组成原子核的电子B．β衰变放出的电子来自原子核外的电子C．α衰变说明原子核中含有α粒子D．γ射线总是伴随其他衰变发生，它的本质是电磁波【答案】D【解析】原子核发生β衰变中放出的电子是原子核内的中子转化为质子而释放的电子，A、B错误；α射线是具有放射性的元素的原子核在发生衰变时两个中子和两个质子结合在一起从原子核中释放出来，γ射线总是伴随其他衰变发生，它的本质是电磁波，故D正确．【答案】C变式2

(2023年武汉检测)下列哪些物理现象或物理实验能说明原子核内部有结构 (

)A．α粒子散射实验 B．天然放射性现象C．氢原子光谱 D．光电效应【答案】B【解析】天然放射现象是原子核发生衰变而产生的，说明原子核内部是有结构的，B正确，A、C、D错误．1．对放射性和射线的理解(1)一种元素的放射性，与它是单质还是化合物无关，这说明一种元素的放射性和核外电子无关．(2)射线来自于原子核，说明原子核是可以再分的．对天然放射现象和三种射线的理解2．三种射线的性质、特征比较对三种射线性质的理解例3如图所示，R是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场，LL′是厚纸板，MM′是荧光屏，实验时，发现在荧光屏的O、P两点处有亮斑，由此可知磁场的方向、到达O点的射线种类、到达P点的射线种类应符合下表中的 (

)【答案】C选项磁场方向到达O点的射线到达P点的射线A竖直向上βαB竖直向下αβC垂直纸面向里γβD垂直纸面向外γα【解析】R放射出来的射线共有α、β、γ三种，其中α、β射线垂直于磁场方向进入磁场区域时将受到洛伦兹力作用而偏转，γ射线不偏转，故打在O点的应为γ射线；由于α射线贯穿本领弱，不能射穿厚纸板，故到达P点的应是β射线；依据β射线的偏转方向及左手定则可知磁场方向垂直纸面向里．变式3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来自于原子核外的电子B．①的电离作用最强，是一种电磁波C．③的电离作用较强，是一种电磁波D．③的电离作用最弱，是一种电磁波【答案】D【解析】①射线能被一张纸挡住，说明它的穿透能力较差，①射线是α射线，α射线是高速运动的氦核流，它的穿透能力差，电离作用最强，B错误；②射线的穿透能力较强，能穿透纸和几毫米厚的铝板，说明它是β射线，β射线是高速电子流，β射线来自原子核，不是来自原子核外的电子，A错误；③射线的穿透能力最强，能够穿透几厘米厚的铅板，③射线是γ射线，γ射线的电离作用最弱，穿透能力最强，它是能量很高的电磁波，C错误，D正确．三种射线在磁场或电场中偏转的问题例4

(多选)如图所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向外的匀强磁场，则下列说法中正确的有 (

)A．打在图中a、b、c三点的依次是β射线、γ射线和α射线B．α射线和β射线的轨迹都是抛物线C．α射线和β射线的轨迹都是圆弧D．如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向上的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b【答案】AC变式4放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，进入匀强电场中，偏转情况如图所示，由此可推断 (

)A．①表示γ射线，③表示α射线B．①表示γ射线，③表示β射线C．②表示γ射线，③表示α射线D．②表示γ射线，③表示β射线【答案】C【解析】α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电，γ射线在磁场中一定不偏转，②为γ射线；电场中，α射线向右偏，β射线向左偏，①为β射线，③为α射线，C正确，A、B、D错误．三种射线的比较方法1．知道三种射线带电的性质，α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电．α、β是实物粒子，而γ射线是光子流，属于电磁波的一种．2．在电场或磁场中，通过其受力及运动轨迹半径的大小来判断α和β射线，由于γ射线不带电，故运动轨迹仍为直线．3．α射线穿透能力较弱，β射线穿透能力较强，γ射线穿透能力最强．对半衰期的理解及应用2．对半衰期的理解(1)不同元素的半衰期不同，半衰期越长衰变越慢；半衰期越短，衰变越快．(2)半衰期是一个具有统计意义的物理量，一定量的放射性物质中的某一个具有放射性的原子核，经过多长时间发生衰变是偶然的，但数目巨大的放射性物质中，有一半原子核发生衰变的时间是稳定不变的，这就是半衰期的统计意义．因此半衰期是指放射性元素的大量原子核半数发生衰变所需要的时间，表示大量原子核衰变的快慢程度，因此半衰期的统计规律只适用于含有大量原子核的样品．(3)半衰期是放射性元素的性质，只与原子核本身的性质有关，与物理和化学状态无关，即一种放射性元素，不管它以单质存在还是以化合物的形式存在，对它加压，或者提高它的温度，都不能改变其半衰期．对半衰期的理解例5

(多选)(2023年玉溪检测)某种放射性元素的半衰期为10天，则下列说法正确的是 (

)A．20个这种元素的原子核，经过10天后还有10个没有发生衰变B．当环境温度升高的时候，其半衰期缩短C．当这种元素以化合物形式存在的时候，其半衰期不变【答案】CD变式5下列有关半衰期的说法正确的是 (

)A．放射性元素的半衰期越短，表明有半数原子核发生衰变所需的时间越短，衰变速度越快B．放射性元素的样品不断衰变，随着剩下未衰变的原子核的减少，元素半衰期也变长C．把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素的衰变速度D．降低温度或增大压强，让该元素与其他物质形成化合物，均可减小衰变速度【答案】A【解析】放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，它反映了放射性元素衰变速度的快慢，半衰期越短，则衰变越快；某种元素的半衰期长短由其本身因素决定，与它所处的物理、化学状态无关，故A正确，B、C、D错误．【答案】D变式7

(2023年宁夏期末)锶－82的半衰期是25天，如果有140g锶－82，那么只剩下17.5g时需要经过的天数是 (

)A．25 B．45C．65 D．75【答案】D理解半衰期应抓住两点1．半衰期由核内部自身的因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件都无关．2．半衰期是一个统计规律，适用于对大量原子核衰变的计算，对于少数原子核不适用．小练·

随堂巩固1．(多选)关于原子核的衰变和半衰期，下列说法正确的是

(

)A．半衰期是指原子核的质量减少一半所需要的时间B．半衰期是指原子核有半数发生衰变所需要的时间C．发生α衰变时产生的新原子核在元素周期表中的位置向后移动2位D．发生β衰变时产生的新原子核在元素周期表中的位置向后移动1位【答案】BD【解析】由半衰期的定义可知，A错误，B正确．由α衰变和β衰变的实质可知，C错误，D正确．2．(2023年上海联考)天然放射性的发现揭示了 (

)A．质子有复杂结构

B．分子有复杂结构C．原子有复杂结构

D．原子核有复杂结构【答案】D【解析】天然放射性现象与元素的物理性质和化学性质均无关，而元素的化学性质由核外电子决定，表明放射性与核外电子无关，与原子核有关，可知天然放射性的发现揭示了原子核有复杂的结构，D正确．3．关于放射性元素的α衰变和β衰变，下列说法中正确的是(

)A．原子核每放出一个α粒子，原子序数减少4B．原子核每放出一个α粒子，原子序数增加4C．原子核每放出一个β粒子，原子序数减少1D．原子核每放出一个