上海科教版高中物理选修3-5课件 原子核的衰变课件2

贝克勒尔发现天然放射现象后，通过对天然放射现象的
研究，人们发现原子序数大于 83 的所有天然存在的元素都有
课 堂
放射性，原子序数小于 83 的元素，个别的也具有放射性．
课
互 动
【特别提醒】
放射性元素的放射性不因元素存在的状
时 作
探
业
究 态改变而改变．若某元素单质有放射性，则以化合物形式存
在时，也有放射性．所处的环境的不同也不影响其放射性．
(2)放射性：物体放出射线的性质．
课
(3)放射性元素：具有放射性的元素．
堂
课
互
时
动
作
探
业
究
菜单
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课
当
前
堂
自
双
主
2．天然放射线中的“三剑客”
导
基 达
学
标
(1)本质：①α 射线：在磁场作用下发生偏转，偏转角
度 较小 ，是带 正电 的高速运动的 α粒子流 ，电荷数为
2，质量数为 4，本质是 氦原子核 ．
课
堂
课
互
时
动
作
探
业
究
菜单
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课 前
2．(3 分)32S 与 33S 互为同位素，下列说法正确的是(
)
当 堂
自 主
A．32S 与 33S 原子的最外层电子数均为 2
双 基
导
达
学
B．32S 与 33S 具有相同的中子数
标
C．32S 与 33S 具有不同的电子数
D．32S 与 33S 具有相同的质子数
作 业
究
D．③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子
菜单
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课
当
前
堂
自
双
主
基
导
达
学
标
【导析】 结合图示，依据三种射线的穿透本领确定①
②③各为何物，再由三种射线的产生机理以及电离强弱做出
课 正确的选择．
堂
课
互
时
动
作
探
业
究
菜单
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课
当
前 自
堂
【解析】 由三种射线的特性可知，①应为 α 射线，它 双
作 业
究
C．x＝144，y＝144，z＝90
D．x＝234，y＝234，z＝324
菜单
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课
当
前
堂
自 主
【解析】
由于AZX 中 Z 为质子数、原子序数，中性原子
双 基
导
达
学 核外电子数也为 z，A 为原子核的质量数，核子数；而中子数 标
为 A－Z，由此可知 B 正确．
【答案】 B
作
探
业
究
菜单
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课
当
前
堂
自
双
主
基
导
一、对三种射线本领的认识
学
达 标
(2011·上海高考)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 4－2－2 所示，由此可推知( )
A．②来自于原子核外的电子
课
堂 互
B．①的电离作用最强，图是4一－种2－电2磁波
课 时
动 探
C．③的电离作用较强，是一种电磁波
出 β 粒子的衰变叫 β 衰变，而 γ 射线是伴随 α 射线或 β 射线
课
堂 产生的．
课
互
时
动
探
3．衰变实质和规律
作 业
究
(1)实质：原子核 变化 ．
(2)规律：原子核衰变时，质量数 和 核电荷数 都守恒．
菜单
课 前 自 主 导 学
课 堂 互 动 探 究
菜单
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当 堂 双 基 达 标
课
【解析】 同位素 32S 与 33S 的原子核外电子数相同；为
堂
课
互 动
16 个电子，最外层电子个数为 6 个，AC 错误；同位素具有
时 作
探
业
究 相同的质子数，不同的中子数，故 C 错误，D 正确．
【答案】 D
菜单
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课
当
前 自 主
堂
3．(4 分)32He 可以作为核聚变材料，下列关于32He 的叙述
的计数率不变，则 x 可能是( )
课
A．α 和 β 的混合放射源
堂
课
互 动
B．纯 α 放射源
时 作
探
业
究
C．αபைடு நூலகம்和 γ 的混合放射源
D．纯 γ 放射源
图 4－2－3
菜单
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课
当
前 自
堂
【解析】 此题考查运用三种射线的性质分析问题的能 双
主
基
导 学
力．在放射源和计数器之间加上薄铝片后，计数器的计数率
课 2．掌握天然放射线中的“三剑客”的本
标 质和特点．
导 3．掌握原子核衰变的规律，知道α衰变
课
思 、β衰变的本质．
堂 互
4．理解半衰期的概念，会应用半衰期公
课 时
动 探
式解决相关问题.
作 业
究
菜单
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课
当
前
堂
自 主
一、天然放射现象
双 基
导
达
学
1．概念
标
(1)天然放射现象：物质能“ 自发 ”地放出射线的现象．
课
互
时
动 探 究
(1)α 衰变：AZX―→AZ－－24Y＋42He；
作 业
(2)β 衰变：AZX―→ AZ＋1Y＋ 0－1e.
菜单
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课
当
前
堂
自
双
主
2．α 粒子和 β 粒子衰变的实质
导
基 达
学
标
(1)α 衰变：在放射性元素的原子核中，2 个中子和 2 个
质子结合得比较牢固，有时会作为一个整体从较大的原子核
时 作
探
业
究
菜单
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课
当
前
堂
自
双
主 导
【特别提醒】 在计算衰变次数时，注意以下方法
基 达
学
标
(1)确定开始时的原子核和最终的原子核．
(2)确定质量数的改变，得出 α 衰变的次数．
(3)由 α 衰变次数得出核电荷数的变化，根据实际中电荷
课 堂
数的改变确定 β 衰变的次数．
课
互
时
动
双 基
导 学
者质子数不等，不是同位素，A 错误；32He 核内中子数为 1，
达 标
B 错误；C 正确，23He 代表原子核内有 2 个质子和 1 个中子
的氦原子，D 错误．
【答案】 C
课
堂
课
互
时
动
作
探
业
究
菜单
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课
当
前
堂
自
双
主
基
导
达
学
1.知道天然放射现象，了解放射性及放射
标
性元素的概念．
业
菜单
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课 前
2．影响因素
当 堂
自
双
主
放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟 基
导
达
学 原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化 标
合物)无关．
3．适用条件
课
半衰期是一个统计概念，是对大量的原子核衰变规律的
堂
课
互 动
总结，对于一个特定的原子核，无法确定何时发生衰变，但
达 标
大幅度减小，说明射线中有穿透力很弱的粒子，即 α 粒子；
在薄铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的
探 究
素形成 化合物 ，也不论所处的 环境 如何，它的半衰期都
业
不会改变．
菜单
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课
当
前
堂
自 主
3．应用
双 基
导
达
学
标
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.
课
堂
课
互
时
动
作
探
业
究
菜单
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课
当
前
堂
自
双
主 导
一、对放射现象的探究
基 达
学
标
1．放射元素
中抛射出来，这就是放射性元素发生的 α 衰变．
课
(2)β 衰变：原子核中的中子转化成一个质子且放出一个
堂
课
互 动
电子即 β 粒子，使核电荷数增加 1.但 β 衰变不改变原子核的
时 作
探
业
究 质量数．
菜单
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课
当
前
堂
自
双
主
基
导 学
【特别提醒】
(1)原子核衰变时质量数守恒，但并非质
课
堂 领较强，能穿透几毫米厚的铝板但电离作用较弱．
课
互
时
动 探
③γ 射线：电离作用 很小 ，穿透本领
很强 ，能穿透
作 业
究
几厘米厚的铅板．
菜单
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二、原子核的衰变
课
当
前 自
1．衰变
堂 双
主 导 学
原子核由于放出某种粒子而转变为 新核 的变化．
基 达 标
2．衰变类型
常见的衰变有两种，放出 α 粒子的衰变为 α衰变 ，放
时 作
探
业
究 可以确定各个时刻发生衰变的概率，即某时衰变的可能性，
因此，半衰期只适用于大量的原子核．
菜单
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课
当
前
堂
自
双
主
基
导 学
四、衰变次数的计算
达 标
1．对象
一个放射性元素的原子核发生 α 衰变(或 β 衰变)变成新
的原子核，而新原子核仍有放射性．可能又会发生某种衰变，
课
堂 经过若干次变化，最终变为某一稳定的原子核，在此过程中 课
主
基
导 学
的电离作用最强，且为氦原子核；②为 β 射线，它来自于原
达 标
子核内部，是中子变为质子时放出的电子；③是 γ 射线，它
是由于元素发生 α 衰变或 β 衰变时原子核处于激发状态而放
出的能量，是频率很高的电磁波，它的电离作用最弱，由此
课
堂 互
可知 D 正确．
课 时
动
探
【答案】 D
作 业
究
菜单
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达 标
量守恒，核反应过程前、后质量发生变化(质量亏损)而释放
出核能，质量与能量相联系．
(2)某种放射性元素发生衰变时，只能发生 α 衰变或 β 衰
课
堂 互
变，同时可能伴随有 γ 射线，而放射源中的三条射线则不是
课 时
动
探 同一种放射性元素放出的射线．
作 业
究
菜单
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课
当
前
堂
自
双
课
当
前
堂
自
双
主
基
导
达
学
处理射线问题时，掌握三种射线的性质以及产生的机理 标
是正确处理问题的关键.
课
堂
课
互
时
动
作
探
业
究
菜单
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课
当
前
堂
自 主
双
1．如图 4－2－3 所示，x 为未知的放射源，L 为薄铝片， 基
导
达
学 若在放射源和计数器之间加上 L 后，计数器的计数率大幅度 标
减小，在 L 和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器
互
时
动
探 共发生了多少次 α 衰变和 β 衰变，是经常面临的问题．
作 业
究
菜单
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课
当
前
堂
自
双
主 导
2．依据
基 达
学
标
电荷数和质量数守恒．
3．方法
根据 β 衰变不改变质量数的特点，可依据反应原子核与
课 堂
最终原子核的质量数改变确定 α 衰变的次数，然后计算出电
课
互
动 荷数的改变．由其差值可确定 β 衰变的次数．
课 时 作 业
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课
三、半衰期
前
当 堂
自
双
主
1．概念
导
基 达
学
放射性元素每经过一段时间，就有 一半 的核发生衰 标
变，这段时间叫做放射性元素的半衰期．
2．特点
课
放射性元素的半衰期是由其原子核 本身 决定的，一种
堂
课
互 动
放射性元素，不论它是以 单质 的形式存在，还是与其他元
时 作
主 导
三、对半衰期的理解
基 达
学
标
1．根据半衰期的概念，可总结出公式
N 余＝N 原(12)t/τ，m 余＝m 原(12)t/τ
课
式中 N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，
堂 互
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
课 时
动
作
探 究
质量，t 表示衰变时间，τ 表示半衰期．
业
究
图 4－2－1
如图 4－2－1 为三剑客在磁场中的运动情况．
菜单
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课
当
前 自
(2)本领
堂 双
主
基
导 学
①α 射线：α 粒子射出时的速度大约是光速的
十分之一 ，
达 标
有很强的 电离 作用，很容易使空气电离，使照相 底片 感光，
但 穿透本领很小 ．一张纸就能挡住．
②β 射线：β 射线的速度接近 光速 ，对物质的穿透本
双 基
导 学
正确的是(
)
达 标
A.23He 和31H 互为同位素
B.32He 原子核内中子数为 2
C.23He 原子核外电子数为 2
课
堂 互
D.23He 代表原子核内有 2 个质子和 3 个中子的氦原子
课 时
动
作
探
业
究
菜单
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课
当
前 自 主
堂
【解析】
32He 核内质子数为 2，13H 核内质子数为 1.两
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课 前
4.2 原子核的衰变
当 堂
自
双
主
基
导
达
学
标
1．(3 分)若用 x 代表一个中性原子中核外的电子数，y
代表此原子的原子核内的质子数，z 代表此原子的原子核内
的中子数，则对29304Th 的原子来说( )
课 堂
A．x＝90，y＝90，z＝234