高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第五章 原子核2 放射性元素的衰变图片ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第五章 原子核2 放射性元素的衰变图片ppt课件，共16页。PPT课件主要包含了目标体系构建，课前预习反馈，α粒子，β粒子，原子核，电荷数，质量数，核内部自身，新原子核，放射性等内容，欢迎下载使用。

2. 放射性元素的衰变
1．知道放射现象的实质是原子核的衰变，会正确书写衰变方程。2．了解半衰期及其统计意义。3．知道核反应及其遵从的规律。4．知道放射性同位素及其应用，知道射线的危害及防护。
1．知道什么是α衰变和β衰变，能运用衰变规律写出衰变方程。2．知道半衰期的概念和半衰期的统计意义，能利用半衰期公式进行简单计算。3．知道什么是放射性同位素和人工转变的放射性同位素。4．了解放射性在生产和科学领域的应用和防护。
1．定义原子核自发地放出__________或_________，由于核电荷数变了，它在元素周期表中的位置就变了，变成另一种_________。我们把这种变化称为原子核的衰变。2．衰变分类(1)α衰变：放出α粒子的衰变。(2)β衰变：放出β粒子的衰变。
3．衰变过程4．衰变规律(1)原子核衰变时_________和_________都守恒。(2)任何一种放射性元素只有一种放射性，不能同时既有α放射性又有β放射性，而γ射线伴随α衰变或β衰变产生。说明：原子核衰变时质量数守恒，但不是质量守恒，有质量减少(也叫质量亏损)。
『判一判』(1)发生β衰变是原子核中的电子发射到核外。(　　)(2)γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的。(　　)
『选一选』(2022·山东菏泽检测)居室装修中经常用到的花岗岩、大理石等装饰材料含有放射性元素氡。放射性元素会发生衰变，放射出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病。关于放射性元素氡及三种射线，下列说法正确的是(　　)A．γ射线是高速电子流B．发生α衰变时，生成的新核与原来的原子核相比，中子数减少了2C．β衰变时释放的电子是核外电子D．三种射线中α射线的穿透能力最强，电离作用最弱
1．定义：放射性元素的原子核有_______发生衰变所需的时间。2．决定因素：放射性元素衰变的快慢是由_____________的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。不同的放射性元素，半衰期_______。3．应用：利用半衰期非常稳定这一特点，可以测量其衰变程度、推断时间。说明：半衰期是大量原子核衰变的统计规律，只对大量原子核有意义，对少数原子核没有意义。
『判一判』(3)半衰期是原子核有半数发生衰变需要的时间，经过两个半衰期原子核就全部发生衰变。(　　)
2．定义：原子核在其他粒子的轰击下产生___________的过程。3．特点：在核反应中，_________守恒、_________守恒。『判一判』(4)在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒。(　　)
1．放射性同位素：很多元素都存在一些具有_________的同位素，它们被称为放射性同位素。2．放射性同位素的应用(1)射线测厚仪。(2)放射治疗。(3)培优、保鲜。(4)示踪原子：一种元素的各种同位素具有_________化学性质，用放射性同位素替换非放射性的同位素后，可以探测出原子到达的位置。
3．辐射与安全：人类一直生活在放射性的环境中，过量的射线对人体组织_____________。要防止放射性物质对水源、空气、用具等的污染。说明：一般放射性同位素半衰期短，而且强度容易控制，使用更广泛。
『判一判』(6)现在用到射线时，既可以用人工放射性同位素，也可以用天然放射性物质。(　　)
『想一想』放射性同位素的放射强度易于控制，它的半衰期比天然放射性物质短得多，因此在生产和科学领域得以广泛的应用。(1)能用α射线来测量金属板的厚度吗？(2)γ射线照射食品延长保存期的原理是什么？
答案：(1)不能(2)用γ射线照射食品可以杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期。
原子核的衰变规律与衰变方程
要|点|提|炼1．定义：原子核放出α粒子或β粒子转变为新核的变化叫作原子核的衰变。2．衰变种类(1)α衰变：放出α粒子的衰变，
3．衰变规律原子核发生衰变时，衰变前后的电荷数和质量数都守恒。4．衰变实质
6．确定衰变次数的方法
(1)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。(2)衰变方程的书写方面：衰变方程用“→”表示，而不用“＝”表示。(3)衰变方程表示的变化方面：衰变方程表示的是原子核的变化，而不是原子的变化。(4)为了确定衰变次数，一般是由质量数的改变先确定α衰变的次数，这是因为β衰变的次数的多少对质量数没有影响，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数。
典|例|剖|析　　　　　某放射性元素的原子核发生2次α衰变和6次β衰变，关于原子核的变化，下列说法正确的是(　　)A．质子数增加2 B．质子数减小2C．中子数减小8 D．核子数减小10解析：设该原子核的质量数(核子数)为m，电荷数(质子数)为n，衰变后新核的质量数为x，电荷数为y，根据质量数守恒和电荷数守恒可得x＝m－8，y＝n－4＋6＝n＋2，由此可知与衰变前相比，新核核子数减小8，质子数增加2，中子数减小10，选项A正确。
解题指导：(1)可根据衰变过程中质量数守恒和电荷数守恒求解；(2)根据每发生一次α衰变原子核的质子数和中子数均少2，每发生一次β衰变原子核的中子数少1，质子数多1来推算；(3)根据(1)的解答结果写方程。
238＝206＋4x①92＝82＋2x－y②联立①②解得x＝8，y＝6，即一共经过8次α衰变和6次β衰变。
放射性元素的半衰期及其应用
要|点|提|炼1．半衰期的理解半衰期是表示放射性元素衰变快慢的物理量，同一放射元素具有的衰变速率一定，不同元素半衰期不同，有的差别很大。
2．公式式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t表示衰变时间，T表示半衰期。
3．适用条件半衰期是一个统计概念，是对大量的原子核衰变规律的总结，对于一个特定的原子核，无法确定其何时发生衰变，半衰期只适用于大量的原子核。4．应用利用半衰期非常稳定这一特点，可以测量其衰变过程、推断时间等。
(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，对于个别少数原子核不适用。
典|例|剖|析　　　　　为测定水库的存水量，将一瓶放射性溶液倒入水库中，已知这杯溶液每分钟衰变8×107次，这种同位素半衰期为2天，10天以后从水库中取出1 m3的水，并测得每分钟衰变10次，求水库的存水量为多少？解题指导：找出每分钟衰变次数与其质量成正比这一隐含条件是解决本题的关键。
解析：由每分钟衰变次数与其质量成正比出发，运用半衰期知识可求出存水量。
答案：2.5×105 m3
　　　　　　　　已知碘131的半衰期约为8天，下列说法中正确的是(　　)A．全部碘131衰变所需时间的一半是8天B．2个碘131原子核经过8天只剩1个C．碘131原子质量数减少一半所需的时间是8天D．1 g碘131原子经过8天，碘131质量剩余一半
核反应、放射性同位素及其应用
要|点|提|炼1．核反应的条件用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。2．核反应的实质用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变。
3．原子核人工转变的三大发现(1)1919年卢瑟福发现质子的核反应：
4．人工转变核反应与衰变的比较(1)不同点：原子核的人工转变，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，而衰变是原子核的自发变化，它不受物理化学条件的影响。(2)相同点：人工转变与衰变过程一样，在发生过程中质量数与电荷数都守恒，反应前后粒子总动量守恒。
5．放射性同位素的主要应用(1)利用它的射线。①工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性；②农业应用——γ射线使种子的遗传基因发生变异，杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期等；③医疗上——利用γ射线的高能量治疗癌症。(2)作为示踪原子：放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质，通过探测放射性同位素的射线确定其位置。
(1)核反应过程一般都是不可逆的，核反应方程不能用等号连接，只能用单向箭头表示反应方向。(2)核反应方程应以实验事实为基础，不能凭空杜撰。
解题指导：此题只要严格按照写核反应方程的原则进行，一般是不会出错的，写核反应方程的原则是：(1)质量数守恒和电荷数守恒；(2)中间用箭头，不能写成等号。因两端仅仅是质量数守恒，没有体现质量相等；也不能仅画一横线，因箭头的方向还表示反应进行的方向；(3)能量守恒，但中学阶段不作要求；(4)核反应必须是实验能够发生的，不能毫无根据地写未经实验证实的核反应方程。
解析：根据质量数守恒和电荷数守恒，算出新生核的电荷数和质量数，然后写出上述核反应方程如下：
　　　　　　　　如图所示，由天然放射性元素钋(P)放出的α射线轰击铍(Be)时会产生A粒子流，用A粒子流轰击石蜡时，会打出B粒子流。下列说法正确的是(　　)B．该实验是查德威克发现质子的实验C．粒子A为中子，粒子B为质子D．粒子A为质子，粒子B为中子
　　　　　放射性在工农业生产和科学研究中有广泛的应用，下列关于放射性的应用与防护，说法不正确的是(　　)A．利用γ射线照射食品，可以杀死使食物腐败的细菌，延长保质期B．利用示踪原子可以研究生物大分子的结构和功能C．利用射线的贯穿作用，可以制成射线测厚装置D．放射治疗利用了射线对病灶细胞的电离作用解析：用γ射线照射食品，可以杀死使食物腐败的细菌，延长保存期，故A正确；利用示踪原子可以研究生物大分子的结构和功能，故B正确；利用射线的贯穿作用，可以制成射线测厚装置，故C正确；放射治疗利用了射线对病灶细胞的破坏作用，故D错误。
α衰变和β衰变在磁场中的轨迹分析设有一个质量为M0的原子核，原来处于静止状态。当发生一次α(或β)衰变后，释放的粒子的质量为m，速度为v，产生的反冲核的质量为M，速度为V1．动量守恒关系0＝mv＋MV或mv＝－MV
　　　　　(多选)(2022·北京101中学高二下学期期末)A、B是两种放射性元素，原来都静止在同一匀强磁场，其中一个放出α粒子，另一个放出β粒子，运动方向都与磁场方向垂直。图中a、b与c、d分别表示各粒子的运动轨迹，下列说法中正确的是(　　)A．磁场方向一定为垂直纸面向里B．A放出的是α粒子，B放出的是β粒子C．b为α粒子运动轨迹，c为β粒子运动轨迹D．a轨迹中粒子比b轨迹中的粒子动量大
解析：粒子在磁场中做匀速圆周运动，由于α粒子和β粒子的速度方向未知，不能判断磁场的方向，故A错误；放射性元素放出α粒子时，α粒子与反冲核的速度相反，而电性相同，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的轨迹应为外切圆；而放射性元素放出β粒子时，β粒子与反冲核的速度相反，而电性相反，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的轨迹应为内切圆。故A放出的是α粒子，B放出的是β粒子，故B正确；放射性元素放出粒子时，两带电粒子的动量守恒，故a轨迹中粒子与b轨迹中的粒子动量大小相等，方向相反。由半径公
2．(多选)(2023·河南三门峡期末)静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，放出一个α粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子和反冲核轨道半径之比R1∶R2＝44∶1，如图所示，则(　　)A．α粒子与反冲核的动量大小相等、方向相反B．衰变瞬间，α粒子与反冲核的动能相等C．原放射性元素的电荷数为90D．α粒子和反冲核的速度大小之比为1∶88
三、核数反应、放射性同位素及其应用4．2021年1月26日8时39分，中国散裂中子源(CSNS)多物理谱仪成功出束，中子束流与预期相符。该谱仪的成功出束标志着国内首台中子全散射谱仪的设备研制与安装成功，下列核反应中放出的粒子为中子的是(　　)
5．关于放射性同位素的应用，下列说法正确的有(　　)A．放射性改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，从而达到消除有害静电的目的B．利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视C．用放射线照射作物种子使其DNA发生变异，其结果一定是使其变成更优秀的品种D．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的伤害