2019-2020年高中物理 19.2放射性元素的衰变教案新人教版选修3-5

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放射性元素的衰变(教案)-高中物理人教版(2019)选择性必修第三册

5.2放射性元素的衰变〖教材分析〗本节课也是非常抽象的，而且理解和记忆的成分很多。

因此前半节课应该引导学生进行讨论，加深对相关内容的理解。

后半节课的知识主要是陈述式，可以运用提问式教学，培养学生概括和寻找信息的能力。

对于衰变方程的理解则通过练习来加强训练即可。

〖教学目标与核心素养〗物理观念∶知道放射性元素的衰变原理，理解并掌握放射性应用的原理，并能运用与实际生活。

科学思维∶通过理解ɑ衰变和β衰变，会计算原子核的半衰期。

科学探究：核反应方程的书写，应当尊重实验事实，不能仅仅依靠守恒定律主观臆造。

能面对真实情境，从不同角度提出并准确表述可探究的物理问题，作出科学假设。

科学态度与责任∶知道辐射的危害与防止，养成良好的科学操作习惯，培养学生的安全意识和忧患意识。

〖教学重难点〗教学重点：衰变的规律和方程，半衰期的概念，核反应的概念。

教学难点：衰变的规律和方程。

〖教学准备〗多媒体课件等。

〖教学过程〗一、新课引入在古代无论是东方还是西方，都有一批人追求“点石成金”之术，他们试图利用化学方法将一些普通的矿石变成黄金。

当然，这些炼金术的愿望都破灭了。

那么，真的存在能让一种元素变成另一种元素的过程吗？（动图播放点石成金）二、新课教学（一）天然放射现象 1.原子核的衰变所谓衰变是指一种原子核放出某些粒子变为另一种原子核的过程。

根据放出粒子的不同，可以把衰变分为放出ɑ粒子的ɑ衰变，和放出β粒子的β衰变这里说的ɑ粒子是由两个质子和两个中子构成，其实就是氦He 42核。

而β粒子更简单，就是一个电子e 01-。

1.ɑ衰变U 23892（铀核）具有放射性，让他放出一个ɑ粒子后，质子数会减少二，核子数会减少四，电荷数就变成了90，质量数就变成了234，这样U 23892就变成了h T 23490（钍核）。

He h T U 422349023892+→由于ɑ衰变必然是电荷数减少二，质量数减少四，因此都可以用这个数字来表示He Y X 424M 2Z MZ+→--。

物理：新人教版选修3-5 19.2放射性元素的衰变(教案)

第十九章原子核新课标要求1．内容标准（1）知道原子核的组成，知道放射性和原子核的衰变，会用半衰期描述衰变速度,知道半衰期的统计意义，（2）了解放射性同位素的应用，知道射线的危害和防护，例1 了解放射性在医学和农业中的应用，例2 调查房屋装修材料和首饰材料中具有的放射性,了解相关的国家标准，（3）知道核力的性质，能简单解释轻核与重核内中子数、质子数具有不同比例的原因，会根据质量数守恒和电荷守恒写出核反应方程，（4）认识原子核的结合能，知道裂变反应和聚变反应，关注受控聚变反应研究的进展，（5）知道链式反应的发生条件，了解裂变反应堆的工作原理，了解常用裂变反应堆的类型，知道核电站的工作模式，（6）通过核能的利用,思考科学技术与社会的关系，例3 思考核能开发带来的社会问题，（7）初步了解恒星的演化，初步了解粒子物理学的基础知识，例4 了解加速器在核物理、粒子物理研究中的作用，2．活动建议：（1）通过查阅资料,了解常用的射线检测方法，（2）观看有关核能利用的录像片，（3）举办有关核能利用的科普讲座，新课程学习19．2 放射性元素的衰变★新课标要求（一）知识与技能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3、理解半衰期的概念（二）过程与方法1、能够熟练运用核衰变的规律写出核的衰变方程式2、能够利用半衰期来进行简单计算（课后自学）（三）情感、态度与价值观通过传说的引入,对学生进行科学精神与唯物史观的教育,不断的设疑培养学生对科学孜孜不倦的追求,从而引领学生进入一个美妙的微观世界，★教学重点原子核的衰变规律及半衰期★教学难点半衰期描述的对象★教学方法教师启发、引导,学生讨论、交流，★教学用具：投影片,多媒体辅助教学设备★课时安排1 课时★教学过程（一）引入新课教师：同学们有没有听说过点石成金的传说,或者将一种物质变成另一种物质，学生讨论非常活跃,孙悟空,八仙,神仙；魔术,街头骗局，点评：通过这样新颖的课题引入,给学生创设情景,能充分调动学生的积极性,挑起学生对未知知识的热情，教师：刚才同学们讲的都很好,但都是假的，孙悟空,八仙,神仙：人物不存在，魔术,街头骗局：就是假的，学生顿时安静,同时也心存疑惑：当然是假的,难道还有真的不成？点评：对于学生来讲要使其相信科学技术反对迷信,同时也要提高警惕小心上当受骗,提高学生自我保护意识，更加吊起了学生学习新知识的胃口,为新课教学的顺利进行奠定了基础，教师：那有没有真的（科学的）能将一种物质变成另一种物质呢？学生愕然，点评：进一步吊起了学生学习新知识的胃口，教师：有（大声,肯定地回答）学生惊讶,议论纷纷，点评：再一次吊起了学生学习新知识的胃口，通过这样四次吊胃口,新课的成功将是必然，教师：这就是我们今天要学习的放射性元素的衰变，点评：及时推出课题，（二）进行新课1．原子核的衰变教师：原子核放出α或β粒子,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，学生豁然开朗：科学、真实的将一种物质变成另一种物质,原来就是原子核的衰变，点评：及时给出问题的答案,学生并不会索然无味,相反会对原子核的衰变这一新知识产生浓厚的兴趣，教师：铀238核放出一个α粒子后,核的质量数减少4,核电荷数减少2,变成新核-----钍234核，那这种放出α粒子的衰变叫做α衰变，学生定有这样的想法：放出α粒子的衰变叫做α衰变，那放出β粒子的衰变叫做β衰变？点评：这里一下子会出现了“α衰变”,“衰变方程式”两个新名词,教师要耐心的讲解,学生有插嘴的,如果正确要及时肯定并表扬，教师：这个过程可以用衰变方程式来表示：23892U→23490Th+42He（一边说一边写,不要解释,要请学生来分析其中的奥秘）学生定有这样的想法：衰变方程式和化学反应方程式、离子反应方程式有何联系与区别？点评：理论基础：建构主义认为学习过程是学生在一定条件下,对客观事物反映的过程，是一个主动建构过程,作为认识对象的知识并不像实物一样可以由教师简单地传递给学生,须由学生自己来建构,并纳入他自己原有的知识结构中,别人是无法替代的，在此要充分利用学生原有的知识基础即：化学反应方程式、离子反应方程式,来帮助学生自己来建构衰变方程式,并把它纳入自己原有的知识结构中去，学生充分讨论：衰变方程式和化学反应方程式、离子反应方程式有何联系与区别,并由学生自己表述，点评：可以让学生自己归纳总结,有不到之处教师再帮助总结，教师：衰变方程式遵守的规律：（1）质量数守恒（2）核电荷数守恒（进一步解释：守恒就是反应前后相等）α衰变规律：A Z X→A-4Z-2Y+42He学生进一步理解两个守恒：（1）质量数守恒（2）核电荷数守恒教师：钍234核也具有放射性,它能放出一个β粒子而变成23491Pa（镤）,那它进行的是β衰变,请同学们写出钍234核的衰变方程式？学生探究、练习写出钍234核的衰变方程式，点评：写钍234核的衰变方程式是要求学生可以查阅化学书后面的元素周期表,但不可以看物理教材，在此培养学生查阅质料的能力，学生在此会碰到β粒子的表示,教师要及时直接给出结论：β粒子用0-1e表示，教师：钍234核的衰变方程式：234Th→23491Pa+0-1e90衰变前后核电荷数、质量数都守恒,新核的质量数不会改变但核电荷数应加1β衰变规律：A Z X→A Z+1Y+0-1e学生再一次理解两个守恒：（1）质量数守恒（2）核电荷数守恒点评：β衰变如果按衰变方程式的规律来写的话应该没有问题,但并不象α衰变那样容易理解,因为核电荷数要增加,学生会问为什么会增加？哪来的电子？这里就顺理成章的来解释中子转化的过程，教师：原子核内虽然没有电子,但核内的的质子和中子是可以相互转化的，当核内的中子转化为质子时同时要产生一个电子1n→11H＋0-1e这个电子从核内释放出来,就形成了β衰变，可以看出新核少了一个中子,却增加了一个质子,并放出一个电子，学生更进一步理解两个守恒：（1）质量数守恒（2）核电荷数守恒教师：γ射线是由于原子核在发生α衰变和β衰变时原子核受激发而产生的光（能量）辐射,通常是伴随α射线和β射线而产生，γ射线的本质是能量，学生理解γ射线的本质,不能单独发生，2．半衰期教师：阅读教材半衰期部分放射性元素的衰变的快慢有什么规律？用什么物理量描述？这种描述的对象是谁？学生带着问题看书，点评：培养学生自学能力、阅读能力、提炼有用信息的能力，教师提供教材上的氡的衰变图的投影：m/m0＝(1/2)n学生交流阅读体会：（1）氡每隔3.8天质量就减少一半，（2）用半衰期来表示，（3）大量的氡核，点评：第三个问题：描述的对象是谁？这个问题学生比较难理解,需要教师做引导和类比，培养学生阅读图象的方法和能力，教师：同学们的回答都很精彩（鼓励）教师总结：半衰期表示放射性元素的衰变的快慢放射性元素的原子核,有半数发生衰变所需的时间,叫做这种元素的半衰期半衰期描述的对象是大量的原子核,不是个别原子核,这是一个统计规律，学生进一步整理自己的阅读体会并形成自己的知识，点评：教师做引导和类比可以从统计规律的角度出发，例如：数学上的概率问题（抛硬币）将1万枚硬币抛在地上,那正反两面的个数大概为5000对5000,但就某个硬币来看要么是正面,要么是反面，这个事实告诉我们统计规律的对象仅仅对大量事实适用,对个别不适用，教师：元素的半衰期反映的是原子核内部的性质,与原子所处的化学状态和外部条件无关，简单介绍：镭226→氡222的半衰期为1620年铀238→钍234的半衰期为4.5亿年学生对原子所处的化学状态和外部条件进行理解，点评：一种元素的半衰期与这种元素是以单质形式还是以化合物形式存在,或者加压,增温均不会改变，教师给出课堂巩固练习题例1：配平下列衰变方程23492U→23090Th+( 42He )23490U→23491Pa+( 0-1e )例2：钍232（23290Th）经过________次α衰变和________次β衰变,最后成为铅208（20882Pb）学生独立分析：因为α衰变改变原子核的质量数而β衰变不能,所以应先从判断α衰变次数入手：α衰变次数=u4u208-u232=6.每经过1次α衰变,原子核失去2个基本电荷,那么,钍核经过6次α衰变后剩余的电荷数与铅核实际的电荷数之差,决定了β衰变次数：β衰变次数=(-1)e82e -6)2e-e90(=4点评：这些课堂练习都很基本完全可以由学生自己讨论解决，（三）课堂小结教师引导学生自己进行总结，学生总结,讨论，本堂课研究了放射性元素的衰变,其实质是原子核发生衰变，衰变有二种：α衰变、β衰变，γ辐射伴随α衰变和β衰变而产生，原子核衰变的快慢用半衰期表示,它是放射性元素的原子核有半数发生衰变所用的时间,完全由原子核自身的性质决定,与原子所处的化学状态和外部条件无关，（四）作业：布置学生课后看科学漫步探究：如何利用放射性元素的衰变来测定古物的年代，点评：留给学生课后思考和学习的空间，★教学体会本堂课探究原子核内部的美妙世界,在教学过程中合理的设置疑问来吊学生的胃口是行之有效的方法，要充分运用建构主义的教育理论来指导本课的教学工作,在此基础上把大部分时间留给学生去思考,去讨论、去实践、去练习,从而培养学生的主体意识和创新能力,它的优势主要在以下三个方面：①主体意识：学生在学习中能够自启入境、自学探究、自研交流、自评完善；②独立意识：学生能够根据自身的特点,选择适合自己的方法,独立的解决问题；③创新意识：学生在继承传统,掌握原有知识的基础上学会迁移,能运用原来的知识体系去开拓新的领域,敢于提出新问题、新思想，。

高中物理选修3-5教学设计4：19.2 放射性元素的衰变教案

2 放射性元素的衰变●学习目标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.3.理解半衰期的概念,并能进行简单的计算.●重点和难点重点：原子核的衰变规律及半衰期难点：半衰期描述的对象课前导学一、原子核的衰变1.定义：原子核自发地放出某种粒子而转变成的变化称为原子核的衰变.可分为、，并伴随着γ射线放出.2.分类：（1）α衰变：铀238发生α衰变的方程为：，每发生一次α衰变，核电荷数减小2，质量数减少4.α衰变的实质是某元素的原子核同时放出由两个和两个组成的粒子（即氦核）.（2）β衰变：钍234发生β衰变的方程为：，每发生一次β衰变，核电荷数增加1，质量数不变.β衰变的实质是元素的原子核内的一个变成时放射出一个（核内110011n H e -→+）. （3）γ射线是伴随衰变或衰变同时产生的、γ射线不改变原子核的电荷数和质量数.其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变时，产生的某些新核由于具有过多的能量（核处于激发态）而辐射出.3.规律：原子核发生衰变时，衰变前后的和都守恒.注意：元素的放射性与元素存在的状态无关，放射性表明原子核是有内部结构的.二、半衰期1.定义：放射性元素的原子核有发生衰变所需的时间叫做原子核的半衰期.2.意义：反映了核衰变过程的统计快慢程度.3.特征：半衰期由的因素决定,跟原子所处的或状态无关.新知探究一、原子核的衰变〈情景1〉一个人特别贫穷，一生虔诚地供奉道教吕祖（吕洞宾），吕洞宾被他的诚意所感动，一天忽然从天上降到他家，看见他家十分贫穷，不禁怜悯他，于是伸出一根手指，指向他庭院中一块厚重的石头，立刻，变化成了金光闪闪的黄金.〈情景2〉晋朝初年，南昌人许逊被朝廷任命为旌阳县令，他看到很多老百姓的租税交不了，非常同情他们，用点石成金的法术，免去百姓的租税.〔思考与讨论1〕以上情景都是“点石成金”的传说，那么在我们生活、生产中有没有真的（科学的）能将一种物质变成另一种物质呢？答：.【教师说明】1.衰变：原子核放出 α粒子或 β粒子转变为新核的变化叫做原子核的衰变.2.科学、真实的将一种物质变成另一种物质，原来就是原子核的衰变.3.铀238核放出一个α粒子后，核的质量数减少4，核电荷数减少2，变成新核---钍234核，这种放出α粒子的衰变叫做α衰变.〔思考与讨论2〕铀238核α衰变方程如何表示？答：.【教师说明】1.衰变方程式遵守的规律：（1）质量数守恒（2）核电荷数守恒2.α衰变的一般方程：He Y x 424-A 2A z +→-z3.核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向.4.核反应的生成物要以实验为基础，不能凭空杜撰出生成物来写核反应方程.〔思考与讨论3〕钍234核（Th 23490）也具有放射性，它能放出一个β粒子（e 01-）而变成Pa 23491（镤），那它进行的是β衰变，请同学们写出钍234核的衰变方程式？答：.【教师说明】1.β衰变前后核电荷数、质量数都守恒，新核的质量数不变但核电荷数应加1.2.β衰变的一般方程：e Y x 01A 1A z -++→z〔思考与讨论4〕原子核里没有电子，那么β衰变中的电子来自哪里？答：.【教师说明】1.这个电子从核内释放出来，就形成了β衰变，其转化方程：e H n 011110-+→ .2.γ射线是由于原子核在发生α衰变或β衰变时原子核受激发而产生的光（能量）辐射，通常是伴随α射线和β射线而产生.3.一种元素只能发生一种衰变，但在一块放射性物质中可以同时放出α、β和γ三种射线. ▲典题精析1. 天然放射性元素23290Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后，变成20882Pb(铅).下列论断中正确的是( )A.铅核比钍核少24个中子B.铅核比钍核少8个质子C.衰变过程中共有4次α衰变和8次β衰变D.衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变[解析]铅核核子数比钍核核子数少24个，而不是中子数少24个，A 项错；铅核质子数为82，钍核质子数为90，故铅核比钍核少8个质子，B 项对；钍核的衰变方程为：23290Th→20882Pb ＋x 42He ＋y －10e ，式中x 、y 分别为α和β的衰变次数.由质量数守恒和电荷数守恒有 4x+208=232，2x-y+82=90，联立两式得x=6，y=4，即衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变，C 项错而D 项对.[答案]BD点评：根据β衰变不改变质量数的特点，可依据反应原子核与最终原子核的质量数改变确定α衰变的次数，然后计算出电荷数的改变,由其差值可确定β衰变的次数.二、半衰期〈情景3〉放射性同位素衰变的快慢有一定的规律，即元素的原子核有半数发生衰变有一定的时间.我们有病时服用的不同药物在体内半数发生衰变也有一定的时间，这个时间是决定医生给药剂量、次数的主要依据.〔思考与讨论5〕阅读课本第71页 “半衰期”部分的内容，并思考下列问题：1.放射性元素的衰变有什么规律？2.用什么物理量描述？3.这种描述的对象是什么？（学生可参考课本71页上的氡的衰变图，教师引导）答：.【教师说明】1.放射性元素的原子核，有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期.2.半衰期表示放射性元素的衰变的快慢，不同的放射性元素其半衰期不同.3.半衰期描述的对象是大量的原子核，不是个别原子核，这是一个统计规律.〔思考与讨论4〕放射性元素的半衰期是由什么决定的？不同的放射性元素其半衰期相同吗？答：.▲典题精析2.关于放射性元素的半衰期,下列说法正确的有( )A.是原子核质量减少一半所需的时间B.是原子核有半数发生衰变所需的时间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半衰期D.可以用于测定地质年代、生物年代等[解析]原子核衰变后变成新核,新核与未衰变的核在一起,故半衰期并不是原子核的数量、质量减少一半,故A 错B 正确；衰变快慢由原子核内部因素决定,与原子所处的物理状态或化学状态无关,常用其测定地质年代、生物年代等,故C 错D 正确.[答案]BD点评：一种元素的半衰期与这种元素是以单质形式还是以化合物形式存在，或者加压，增温均不会改变.三、有关半衰期的计算〔思考与讨论6〕用N 0、m 0分别表示衰变前的原子数目和质量，N 、m 分别表示衰变后剩余的原子核的数目和质量，T 为半衰期，t 表示衰变过程所经历的时间，那么这些物理量之间的关系怎样？答：.▲典题精析3.设镭226的半衰期为1.6×103年，质量为100 g 的镭226经过4.8×103年后，有多少克镭发生衰变？若衰变后的镭变为铅206，则此时镭铅质量之比为多少？[解析]经过三个半衰期，剩余镭的质量为g m m Tt 5.12g 81100210=⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛= 已衰变的镭的质量为(100－12.5) g ＝87.5 g设生成铅的质量为m ，则226∶206＝87.5∶m得m ＝79.8 g所以镭铅质量之比为125∶798[答案] : 125∶798点评：要理解半衰期表达式中各物理量的含义，在表达式021m m T t⎪⎭⎫ ⎝⎛=中，m 是指剩余的原子核的量，而不是衰变的量.。

2019-2020年高中物理 19.2放射性元素的衰变学案新人教选修3-5

2019-2020年高中物理 19．2放射性元素的衰变学案新人教选修3-5新课标要求（一）知识与技能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3、理解半衰期的概念（二）过程与方法1、能够熟练运用核衰变的规律写出核的衰变方程式2、能够利用半衰期来进行简单计算（课后自学）（三）情感、态度与价值观通过传说的引入，对学生进行科学精神与唯物史观的教育，不断的设疑培养学生对科学孜孜不倦的追求，从而引领学生进入一个美妙的微观世界。

教学重点原子核的衰变规律及半衰期教学难点半衰期描述的对象知识梳理一、原子核的衰变1．概念：原子核由于放出_____.α粒子___或_____β粒子___而转变为___新原子核_______的现象．2．衰变分类：放出α粒子的衰变叫_____α衰变___．放出β粒子的衰变叫__β衰变______，而______ γ射线__是伴随着α射线和β射线产生的．3．衰变方程举例(1)α衰变：238 92U ―→234 90Th ＋42He(2)β衰变：234 90Th ―→234 91Pa ＋ 0－1e 二、半衰期(τ)1．概念：放射性元素的原子核有__.半数 ____发生衰变所需要的时间．描述的是大量原子核的___统计___规律．2．特点：与放射性无素的物理、化学状态__无关____，只由核内部自身的因素决定．不同的元素有____不同__的半衰期．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．天然放射现象说明原子核具有复杂的结构．原子核放出α粒子或β粒子，并不表明原子核内有α粒子或β粒子；原子核发生衰变后“就变成新的原子核”．1．衰变规律：原子核衰变时，前后的电荷数和质量数都守恒． 2．衰变方程示例：α衰变：A Z X ―→A －4Z －2Y ＋42He ；β衰变：A Z X ―→ A Z ＋1Y ＋ 0－1e. 3．α衰变和β衰变的实质(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中抛射出来，这就是放射性元素发生的α衰变现象．(2)β衰变：原子核中的中子转化成一个质子且放出一个电子即β粒子，使核电荷数增加1.但β衰变不改变原子核的质量数．4．衰变次数的确定设放射性元素A Z X 经过n 次α衰变和m 次β衰变后变成稳定的新元素A ′Z ′Y ，则表示该过程的方程为A Z X ―→A ′Z ′Y ＋n 42He ＋m 0－1e. 根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程： A ＝A ′＋4n ， Z ＝Z ′＋2n －m .α、β衰变过程中系统的动量守恒，若静止的原子核发生衰变，它们在磁场中运动的典型例题剖析：例1、(xx·宁夏高考)天然放射性元素23994Pu 经过______次α衰变和______次β衰变，最后变成铅的同位素__________．(填入铅的三种同位素206 82Pb 、207 82Pb 、20882Pb 中的一种)[解题指导]根据衰变规律只有α衰变才能使质量数减少，且每次衰变减少质量数4，故Pu 与Pb的质量数之差是4的整数倍，经验证明生成物是20782Pb ；由于质量数减少了239－207＝32，故发生324＝8次α衰变，因每次α衰变核的电荷数减少2，故由于α衰变核的电荷数应减少8×2＝16，而Pb 的电荷数仅比Pu 核少了94－82＝12，说明发生了16－12＝4次β衰变．答案：8 4 20782Pb例2、为测定水库的存水量，将一瓶放射性溶液倒入水库中，已知这瓶溶液每分钟衰变8×107次，这种同位素半衰期为2天，10天以后从水库取出1 m 3的水，并测得每分种衰变10次，求水库的存水量为多少？[解题指导]设放射性同位素原有质量为m 0,10天后的剩余质量为m ，水库存水量为Q m 3，由每分钟衰变次数与其质量成正比可得10Q 8×107＝mm 0，由半衰期公式得：m ＝m 0(12)t τ，由以上两式联立代入数据得 10Q 8×107＝(12)102，解得水库存水量为Q ＝2.5×105 m 3.答案：2.5×105 m 3例3、静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个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为44∶1，如图19－2－1所示，则( )A ．α粒子与反冲粒子的动量大小相等、方向相反B ．原来放射性元素原子的核电荷数为90C ．反冲核的核电荷数为88D ．α粒子和反冲粒子的速度之比为1∶88 [解题指导]微粒之间相互作用的过程中动量守恒，由于初始总动量为零，末动量也为零，则α粒子和反冲核的动量大小相等、方向相反．由于释放的α粒子和反冲核均在垂直于磁场的平面内且在洛伦兹力作用下做圆周运动，Bqv ＝mv 2R ，R ＝mvBq.若原来放射性元素的核电荷数为Q ，则对α粒子：R 1＝p 1B ·2e对反冲核：R 2＝p 2B (Q －2)e由于p 1＝p 2，R 1∶R 2＝44∶1，得Q ＝90.它们的速度大小与质量成反比，故D 错误．综上所述，选项A 、B 、C 正确．自主练习：1．本题中用大写字母代表原子核，E 经α衰变变成F ，再经β衰变变成G ，再经α衰变变成H ，上述系列衰变可记为下式：E ――→α F ――→β G ――→αH ，另一系列衰变如下：P ――→β Q ――→β R ――→αS ；已知P 与F 是同位素，则( ) A ．Q 是G 的同位素，R 是H 的同位素 B ．R 是E 的同位素，S 是F 的同位素 C ．R 是G 的同位素，S 是H 的同位素 D ．Q 是E 的同位素，R 是F 的同位素 2.图19－2－4K －介子的衰变方程为K －―→π－＋π0，其中K －介子和π－介子是带负电的元电荷，π介子不带电．如图19－2－4所示，一个K －介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP ，衰变后产生的π－介子的轨迹为圆弧PB ，两轨迹在P 点相切，它们的半径为R K －与R π－之比为2∶1，π0介子的轨迹未画出，由此可知，π－、π0介子的动量大小之比为( )A ．1∶1 B．1∶2 C ．1∶3 D．1∶63．一小瓶含有放射性同位素的液体，它每分钟衰变6000次．若将它注射到一位病人的血管中，15 h 后从该病人身上抽取10 mL 血液，测得此血样每分钟衰变2次．已知这种同位素的半衰期为5 h ，则此病人全身血液总量为多少L?4．静止在匀强磁场中的铀238核，发生α衰变时，α粒子与新核的速度方向与磁场方向垂直，若α粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为 6.5×10－18s ，向心加速度为3.0×1015 m/s 2，求衰变后新核的周期、向心加速度各是多少？5钚的同位素离子23994Pu 发生衰变后生成铀(U)的一个同位素离子，同时放出能量为E ＝0.09 MeV 的光子．从静止的钚核中放出的α粒子在垂直通过正交的匀强电场和匀强磁场时做匀速直线运动．已知匀强电场的电场强度为E ＝2.22×104N/C ，匀强磁场的磁感应强度为B ＝2.00×10－4 T(普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s，真空中的光速为c ＝3×108 m/s ，电子的电荷量为e ＝1.6×10－19C)．(1)写出该衰变方程式： (2)求该光子的波长；(3)求放出的α粒子的速度大小；(4)若不计光子的动量，求α粒子和铀核的动能之比．自主学习答案：1．选B α衰变和β衰变的方程表达式分别为： A Z X ―→A －4Z －2Y ＋42He(α衰变)，A Z X ―→ A Z ＋1Y ＋ 0－1e(β衰变) P 和F 是同位素，设电荷数均为Z ，则衰变过程可记为：Z ＋2E ――→αZF ――→βZ ＋1G ――→αZ －1H ， Z P ――→βZ ＋1Q ――→βZ ＋2R ――→αZ S 显然，E 和R 的电荷数均为Z ＋2，G 和Q 的电荷数均为Z ＋1，F 、P 和S 的电荷数均为Z ，故B 正确．2．选C K －介子衰变过程中动量守恒，且π－介子在磁场中做匀速圆周运动．圆弧AP和PB 在P 处相切，说明衰变前K －介子的速度方向与衰变后π－介子的速度方向相反，设衰变前K －介子的动量大小为p 0，衰变后π－介子和π0介子的动量大小分别为p 1和p 2，根据动量守恒定律可得：p 0＝p 1＋p 2，K －介子和π－介子在磁场中分别做匀速圆周运动，其轨道半径为：R K －＝p 0Bq K －；R π－＝－p 1Bq π－，又由题意知R K －＝2R π－，q K －＝q π－，解以上联立方程组可得：p 1∶p 2＝1∶3.3．解析：设衰变前原子核的个数为N 0,15 h 后剩余的原子核个数为N ，则：N ＝N 0×(12)t τ＝(12)3N 0＝18N 0①设人血液的总体积为V ，衰变的次数跟原子核的个数成正比，即NN 0＝2×V106000②由①②得V 30000＝18，所以V ＝3750 mL ＝3.75 L原子核的个数越多，衰变的次数越多，两者成正比关系．答案：3.754．解析：其衰变方程为238 92U ―→234 90Th ＋42He因为T ＝2πmqB所以T Th ＝2342×90T α＝234180×6.5×10－18 s ＝8.45×10－18 s由动量守恒得：m Th v Th ＝m αv α所以v Th v α＝m αm Th又由r ＝mvqB ，mv 相等所以r Th r α＝q αq Th而a Th a α＝(v Th v α)2r αr Th ＝(m αm Th )2q Th q α＝(4234)2×902所以a Th ＝(4234)2×902×3×1015 m/s 2≈3.9×1013 m/s 2. 答案：8.45×10－18 s 3.9×1013 m/s 25 解析：(1)239 94Pu ―→235 92U ＋42He. (2)由E ＝h ν，λ＝c /ν得λ＝hc E ＝6.63×10－34×3×1080.09×106×1.6×10－19 m≈1.38×10－11m. (3)由qv αB ＝qE 得v α＝E B＝1.11×108m/s.(4)核反应中系统的动量守恒：m αv α－m U v U ＝0可知α粒子和铀核的动量大小相等，由E k ＝p 22m，知动能大小与质量成反比，所以α粒子和铀核的动能之比为E kαE kU ＝2354. 答案：(1)23994Pu ―→23592U ＋42He (2)1.38×10－11m(3)1.11×108m/s (4)2354。

2放射性元素的衰变-人教版高中物理选择性必修第三册(2019版)教案

2 放射性元素的衰变-人教版高中物理选择性必修第三册（2019版）教案一、知识目标1.了解放射性元素的发现历史以及基本概念。

2.掌握放射性元素的三种衰变方式：α衰变、β衰变、γ衰变。

3.理解放射性元素的半衰期及其应用。

二、能力目标1.能够根据原子核衰变方式解释放射性元素的衰变。

2.能够计算放射性元素的衰变速率。

3.能够解释放射性元素衰变规律及其在实际应用中的意义。

三、教学重难点1.教学重点：放射性元素的衰变模式及其计算方法。

2.教学难点：放射性元素衰变规律及其应用。

四、教学内容及教学步骤1. 放射性元素的基本概念1.1 活动度的定义放射性元素有放射线的特性，放射线的强度可以通过活动度表示，活动度单位为贝可（Bq）。

1.2 单位换算活动度的单位还可以用居里（Ci），1 Ci=3.7×10^10 Bq。

2. 放射性元素的衰变模式及计算方法2.1 α衰变α粒子是由2个质子和2个中子组成的重粒子，α衰变是放射性元素放出α粒子的过程。

α放射线在物质中的透射性比β、γ线低得多。

2.2 β衰变β衰变是指放射性元素放出β粒子的过程，β粒子带一个负电荷。

β衰变可以分为β-衰变和β+衰变两种类型。

2.3 γ衰变γ衰变是放射性元素放出γ光线的过程，γ光线是一种高能电磁辐射。

计算方法：放射性元素衰变和衰变速率的计算：N=N0e^(-λt)，λ=A（单位时间内放射性核数的变化）/N，A=λN3. 放射性元素的半衰期及应用3.1 半衰期的定义半衰期指放射性元素衰变至原核数的一半所需要的时间。

3.2 半衰期的计算T1/2=ln2/λ 3.3 半衰期的应用半衰期广泛应用于放射性元素的选择、安全及治疗等各方面。

五、教学方法1.讲授和演示相结合的方法。

2.以问题为导向的探究式学习方法。

3.课堂讨论和小组合作的教学方法。

4.讲解和实例演练相结合的教学方法。

六、课后作业1.看视频：了解放射性元素对人体的危害。

2.计算不同放射性元素的半衰期并解释其规律。

19.2 放射性元素的衰变高中物理选修3-5优秀教案优秀教学设计【精品】 (5)

2 放射性元素的衰变
教学目标：
知识与技能：1.知道衰变的概念，知道原子核衰变时遵守的规律．
2．知道α、β衰变的实质，知道γ射线是怎样产生的．
3．知道什么是半衰期，知道半衰期的统计意义，会利用半衰期解决相关问题．
过程与方法：1、培养学生从阅读课本中获取知识的能力。

2、培养学生观察分析、归纳总结的能力。

3、经历科学探究的过程、认识探究的意义、尝试探究的方法、培养合作
探究能力。

情感态度与价值观：１、总结连续衰变的规律和计算方法，带给学生自我体验的快乐。

２、通过合作探究培养学生的团队精神。

教学重点：α、β衰变的实质及衰变规律
教学难点：参半衰期概念的理解和利用半衰期解决相关问题
教学手段：探究、自主推导、数学归纳
教学环节：
板书设计（学生填写，用于总结本节知识）一、α、β衰变的实质
1、α衰变的实质核反应方程 H
e
n H 1
21
01122→+
2、β衰变的实质核反应方程 e H n 0
11
11
0-+→ 二、放射性元素的连续衰变规律
Y X D C B
A
→＋m 42He ＋n 0
－1e
列式：B=D+4m A=C +2m-n 三、元素半衰期的应用
元素原质量m ，剩余质量 T t
m m )21(0=
元素原子核个数N ，剩余原子核数 T t
N N )2
1
(0=。

高中物理人教版选择性必修第三册教案讲义：放射性元素的衰变

放射性元素的衰变（答案在最后）素养目标1.知道衰变、半衰期并掌握原子核衰变的规律．了解核反应及放射性同位素应用的基本观念和实验证据．(物理观念)2．理解原子核的衰变规律及半衰期的计算方法．掌握核反应方程的写法与放射性同位素的应用，培养分析、推理能力．(科学思维)3．了解放射性同位素带来的辐射与安全问题．(科学态度与责任)自主落实·必备知识全过关一、原子核的衰变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．没有外界影响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92238U―→90234Th＋________．90234Th―→91234Pa＋________．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，不能同时既发生α衰变又发生β衰变，而γ射线经常伴随α射线和β射线产生．二、半衰期1．定义放射性元素的原子核有________发生衰变所需的时间．只对大量原子核有意义，对少数原子核没有意义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．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．三、核反应1．人工核转变：714N+24He―→817O+11H.2．定义：原子核在其他粒子的轰击下产生____________________________或发生状态变化的过程．人工控制原子核的变化3．特点：在核反应中，________守恒、________守恒．跟衰变一样都遵循两守恒四、放射性同位素的应用与安全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．半衰期短，放射强度容易控制，使用更广泛2．放射性同位素的应用一是利用射线，二是用作示踪原子(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，用放射性同位素代替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．走进科学我们通常听到关于考古的报道，都会在新闻信息里重重地加上一句，这是某朝代的文物、几万年前的人类遗迹、侏罗纪的化石等，可见考古学家对年代推断是非常有信心的，考古学家是怎样确定古迹年代的？合作探究·能力素养全提升探究一原子核的衰变规律与衰变方程情境探究下图为α衰变、β衰变示意图．(1)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？为什么？(2)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？核心归纳1.衰变实质：(1)α衰变：原子核内两个质子和两个中子结合成一个α粒子，并在一定条件下作为一个整体从较大的原子核中抛射出来，产生α衰变．转化方程为201+211H―→24He.(2)β衰变：原子核内的一个中子变成一个质子留在原子核内，同时放出一个电子，即β粒子放射出来．转化方程为01V→11H+−10e2．衰变规律：原子核发生衰变时，遵循三个守恒定律：(1)衰变前后的电荷数守恒．(2)衰变前后的质量数守恒．(3)衰变前后的动量守恒．3．衰变方程通式：(1)α衰变：V→K2K4r24He.(2)β衰变：V→r1+−10e.应用体验例1(多选)天然放射性元素90232Th(钍)经过一系列的α衰变和β衰变之后，变成82208Pb (铅)．下列说法正确的是()A．衰变过程共发生了6次α衰变和4次β衰变B．铅核比钍核少8个质子C．β衰变放出的电子来源于原子核外电子D．钍核比铅核多24个中子[试解]规律方法确定原子核衰变次数的方法(1)方法一：设放射性元素Z A经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素Z'A'，则衰变方程为Z A X―→Z'A'Y+n24He＋m−10e根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m以上两式联立解得n＝A−A'4，m＝A−A'2＋Z′－Z(2)方法二：为了确定衰变次数，一般先由质量数的改变确定α衰变的次数(这是因为β衰变的次数多少对质量数没有影响)，然后根据衰变规律确定β衰变的次数．针对训练1．下列表示放射性元素碘131(53131I )发生β衰变的方程是()2．由于放射性元素93237Np 的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现．已知93237Np 经过一系列α衰变和β衰变后变成83209Bi ，下列说法正确的是()A.83209Bi 的原子核比93237Np 的原子核少28个中子B ．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变C .衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变D .衰变前比衰变后所有物质的质量数少探究二半衰期的理解与应用核心归纳1.对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，同一放射性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N 余＝N m 余＝m 式中N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子核数或质量，N 余、m 余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子核数或质量，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．应用体验例2关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是()A ．原子核全部衰变所需时间的一半B ．原子核有半数发生衰变所需的时间C ．原子质量数减少一半所需的时间D ．原子质量减少一半所需的时间[试解]例3[2022·全国甲卷]两种放射性元素的半衰期分别为t0和2t0，在t＝0时刻这两种元素的原子核总数为N，在t＝2t0时刻，尚未衰变的原子核总数为N3，则在t＝4t0时刻，尚未衰变的原子核总数为()A．N12B．N9C．N8D．N6[试解]针对训练3.[2022·山东卷]碘125衰变时产生γ射线，医学上利用此特性可治疗某些疾病．碘125的半衰期为60天，若将一定质量的碘125植入患者病灶组织，经过180天剩余碘125的质量为刚植入时的()A．116B．18C．14D．124．现在很多心血管专科医院都引进了一种被称为“心脏灌注显像”的检测技术，方法是将若干毫升含放射性元素锝的注射液注入被检测者的动脉，经过40分钟后，这些含放射性物质的注射液通过血液循环均匀地分布在血液中，这时对被检测者的心脏进行造影．心脏血管正常的位置由于有放射性物质随血液到达而显示有射线射出；心脏血管被堵塞的部分由于无放射性物质到达，将无射线射出，医生根据显像情况就可以判定被检测者心血管有无病变，并判断病变位置．你认为检测用的放射性元素锝的半衰期应该最接近下列数据中的() A．10分钟B．10小时C．10个月D．10年探究三核反应核心归纳1.原子核的人工转变(1)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)实质：用粒子轰击原子核并不是粒子与原子核碰撞，将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使原子核发生了转变．(3)规律：反应前、后电荷数守恒、质量数守恒．2．三个重要原子核的人工转变方程(1)1919年卢瑟福发现质子的核反应方程：714N+24He―→817O+11H.(2)1932年查德威克发现中子的核反应方程：49Be+24He―→612C+01n.(3)1934年约里奥—居里夫妇发现放射性同位素并探测到正电子的核反应方程：1327Al+24He―→1530P+01n；1530P―→1430Si++10e注意：原子核的人工转变必须要有一定的装置和条件，不会自发产生．3．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，它不受物理和化学条件的影响．(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．应用体验例4[2022·湖北卷]上世纪四十年代初，我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的实验方案：如果静止原子核47Be俘获核外K层电子e，可生成一个新原子核X，并放出中微子νe，即47B+−10V→＋00νe.根据核反应后原子核X的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在．下列说法正确的是()A．原子核X是37LiB．核反应前后的总质子数不变C．核反应前后总质量数不同D．中微子νe的电荷量与电子的相同[试解]针对训练5.(多选)下列核反应方程中，X1、X2、X3、X4代表α粒子的有()6．(多选)1934年，约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X，反应方程为24He+1327Al―→X+01n.X会衰变成原子核Y，衰变方程为X―→Y+10e.则() A．X的质量数与Y的质量数相等B．X的电荷数比Y的电荷数少1C．X的电荷数比1327Al的电荷数多2D．X的质量数与1327Al的质量数相等探究四放射性同位素及其应用核心归纳1.放射性同位素具有放射性的同位素，叫作放射性同位素．有天然存在的和人工放射性同位素两类．2．放射性同位素的应用(1)利用放射性同位素放出的射线①探伤：射线穿透金属部件时，如果遇到砂眼、裂痕等伤痕，接收到的射线将与正常处不同，因此可利用放射性同位素放出射线探伤．②测厚：射线穿透某些物质的能力与物质的厚度、密度有关，因此可用射线来检查某些产品的厚度，技术上可用作自动控制．③利用射线电离作用，可以使空气电离，除去纺织车间的静电，或制成报警器．辐照：利用射线照射，可以杀死癌细胞，用以治病；用射线照射植物，引起植物变异，用以育种等．(2)作示踪原子由于放射性同位素跟同种元素的非放射性同位素具有相同的化学性质，如果在某种元素里掺进一些放射性同位素，那么元素无论走到哪里，它的放射性同位素也经过同样的过程．而放射性同位素不断地放出射线，再用仪器探测这些射线，即可知道元素的行踪，这种用途的放射性同位素叫作示踪原子．3．人工放射性同位素的优点(1)天然放射性元素不过40多种，但人工放射性同位素已达3000多种，目前每种元素都有了自己的放射性同位素．(2)和天然放射性物质相比，人工放射性同位素的放射强度容易控制，还可以制成各种所需的不同形状，特别是它的半衰期比天然放射性物质短得多，因此放射性废料容易处理．由于这些优点，所以在生产和科研中凡是用到射线时，用的都是人工放射性同位素，而不用天然放射性物质．应用体验例5下列应用中，属于将放射性同位素作为示踪原子的是()A．γ射线探伤仪B．利用60Co治疗肿瘤等疾病C．检测古生物体中14C与非放射性碳的含量比，以确定该生物的死亡年代D．把含有放射性同位素的肥料施给农作物，用以检测确定农作物吸收养分的规律[试解]针对训练7.[2021·河北卷]银河系中存在大量的铝同位素26Al.26Al核β＋衰变的衰变方程为1326Al―→1226Mg+10e，测得26Al核的半衰期为72万年．下列说法正确的是()A．26Al核的质量等于26Mg核的质量B．26Al核的中子数大于26Mg核的中子数C．将铝同位素26Al放置在低温低压的环境中，其半衰期不变D．银河系中现有的铝同位素26Al将在144万年后全部衰变为26Mg学以致用·随堂检测全达标1.90234Th衰变为91234Pa过程中释放出某种粒子流，该粒子流()A．没有质量B．速度与光速相同C．能够穿透1cm厚的铅板D．与阴极射线电性相同2．在核反应方程式1530P―→1430Si+X，49Be+24He―→612C+Y，714N+24He―→817O＋Z中() A．X是质子，Y是中子，Z是正电子B．X是正电子，Y是中子，Z是质子C．X是正电子，Y是质子，Z是中子D．X是中子，Y是正电子，Z是质子3．[2021·湖南卷]核废料具有很强的放射性，需要妥善处理．下列说法正确的是() A．放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽B．原子核衰变时电荷数守恒，质量数不守恒C．改变压力、温度或浓度，将改变放射性元素的半衰期D．过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害4．天然放射性元素92238U经过一系列α衰变和β衰变后，变成86222Rn.下列判断中正确的是()A．U(铀)元素发生α衰变的半衰期随温度升高而变短B．共发生了4次α衰变和2次β衰变C．α射线比β射线的穿透能力强，但电离作用比较弱D．β粒子来源于原子的核外内层电子，β射线是高速的电子流5．医学治疗中常用放射性核素113In产生γ射线，而113In是由半衰期相对较长的113Sn衰变产生的．对于质量为m0的113Sn，经过时间t后剩余的113Sn质量为m，其m m0t图线如图所示．从图中可以得到113Sn的半衰期为()A．67.3d B．101.0dC．115.1d D．124.9d6．[2022·浙江6月](多选)秦山核电站生产614C的核反应方程为714N+ 01n―→614C＋X，其产物614C的衰变方程为614C―→714N+−10e下列说法正确的是() A．X是11HB.614C可以用作示踪原子C.−10e来自原子核外D．经过一个半衰期，10个614C将剩下5个2．放射性元素的衰变自主落实·必备知识全过关一、1．α粒子β粒子原子核3.24He−10e4．电荷数质量数二、1．半数2．核内部自身三、2．新原子核3．质量数电荷数四、1．放射性2．相同的3．有破坏作用走进科学提示：根据古迹中物体所含碳14的含量及其半衰期确定的．合作探究·能力素养全提升探究一情境探究提示：(1)当原子核发生α衰变时，原子核的质子数和中子数各减少2个．因为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的．(2)当原子核发生β衰变时，新核的核电荷数相对于原来增加了1个．新核在元素周期表中的位置向后移动了1个位次．应用体验[例1]解析：根据质量数守恒和电荷数守恒可知，α衰变的次数m＝232−2084＝6，所以发生了6次α衰变，β衰变次数n＝2×6－(90－82)＝4，所以发生了4次β衰变，A正确；铅核有82个质子，钍核有90个质子，所以铅核比钍核少8个质子，B正确；β衰变是原子核中的中子变成质子而放出的电子，不是原子核外电子，C错误；钍核的中子数是232－90＝142，铅核的中子数为208－82＝126，所以钍核比铅核多142－126＝16个中子，D错误．答案：AB针对训练1．解析：β衰变必然放射出电子，即−10e，故选B.答案：B2．解析：93237Np与83209Bi的中子数分别为237－93＝144、209－83＝126，故中子数之差为144－126＝18，即83209Bi的原子核比（93237Np的原子核少18个中子，A错误.93237Np衰变成（83209Bi的衰变方程为（93237Np―→83209Bi+x24He＋y−10e，式中x、y分别为α衰变和β衰变的次数，由质量数守恒和电荷数守恒得4x＋209＝237，2x－y＋83＝93，解得x＝7，y＝4，即衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变，B正确，C错误．根据衰变规律可知，反应前后质量数守恒，D错误．答案：B探究二应用体验[例2]解析：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫半衰期，它与原子核全部衰变所需时间的一半不同，放射性元素发生衰变后变成一种新的原子核．发生不同的衰变，其质量数减少的规律不同，原子核衰变时，原来的放射性元素的原子核个数不断减少，那么放射性元素的原子核的质量也不断减小．综上所述可知，B正确．答案：B[例3]解析：设两种放射性元素的原子核原来总数分别为N1和N2，则N＝N1＋N2，因时刻，N3＝N＋N，联立解得N1＝23N，N2＝13N，故t＝为N余N原，所以t＝2t04t0时刻，N+N＝N8，C项正确．答案：C针对训练3．解析：设刚植入时碘的质量为m0，经过180天后的质量为m，根据m＝m代入数据解得m＝m m0(12)3＝18m0，B正确．答案：B4．解析：如果半衰期太短，首先在放射期内，由于放射性物质的注射液尚未均匀地分布在血液中而无法完成检测工作，其次可能因放射强度较大而对人体造成伤害．如果半衰期太长，放射性物质长期残留在人体内也会对人体造成伤害．对比四个选项中的时间，10小时最适宜，B符合题意．答案：B探究三应用体验[例4]解析：根据质量数守恒和电荷数守恒有X的质量数为7，电荷数为3，可知原子核X是37Li，A正确、C错误；由选项A可知，原子核X是37Li，则核反应方程为47B+−10V→37Li＋00νe，则反应前的总质子数为4，反应后的总质子数为3，B错误；中微子不带电，则中微子νe的电荷量与电子的不相同，D错误．答案：A针对训练5．解析：由质量数守恒及电荷数守恒知，X1的质量数为2＋2－1＝3，电荷数为1＋1＝2；X2的质量数为2＋3－1＝4，电荷数为1＋1＝2；X3的质量数为13×(235＋1－144－89)＝1，电荷数为13×(92－56－36)＝0；X4的质量数为1＋6－3＝4，电荷数为3－1＝2，则X1、X2、X3、X4分别为23He、24He、01n、24He，代表α粒子(24He)的有X2、X4，B、D正确，A、C错误．答案：BD6．解析：设X的质量数为A、电荷数为B，Y的质量数为C、电荷数为D，根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知4＋27＝1＋A，2＋13＝0＋B，A＝C＋0，B＝D＋1，解得A ＝C＝30，B＝15，D＝14，所以X的质量数等于Y的质量数，X的电荷数比Y的电荷数多1，X的电荷数比1327Al的电荷数多2，X的质量数比1327Al的质量数多3，故A、C正确，B、D错误．答案：AC探究四应用体验[例5]解析：γ射线探伤仪是利用γ射线的穿透能力，故A错误；利用60Co治疗肿瘤等疾病是利用它放出的γ射线，故B错误；检测古生物体中14C与非放射性碳的含量比，以确定该生物的死亡年代，是利用它的半衰期进行计算，故C错误；把含有放射性同位素的肥料施给农作物，用检测放射性的办法确定放射性同位素在农作物内转移和分布情况，找出合理施肥的规律是示踪原子的应用，故D正确．答案：D针对训练7．解析：26Al发生衰变的过程中释放正电子的同时还有核能释放，发生质量亏损，所以26Al核的质量大于26Mg核的质量，故A错误；26Al核的中子数n1＝26－13＝13，而26Mg核的中子数n2＝26－12＝14，所以26Al核的中子数小于26Mg核的中子数，故B错误；半衰期是原子核固有的属性，与物理环境和化学状态无关，故C正确；铝同位素26Al的半衰期为72万年，所以经过144万年也就是两个半衰期后还剩下14没有衰变，故D错误．答案：C学以致用·随堂检测全达标1．解析：90234Th衰变为（91234Pa过程中，根据质量数和电荷数守恒可知，放出的粒子流为β射线，即电子流．电子有质量，故A错误；β射线的速度小于光速，故B错误；β射线不能够穿透1cm厚的铅板，故C错误；β射线是电子流，与阴极射线电性相同，故D正确．答案：D2．解析：根据核反应中质量数和电荷数守恒可知：X的质量数为0，电荷数为1，则X 为正电子；Y的质量数为1，电荷数为0，则Y为中子；Z的质量数为1，电荷数为1，则Z 为质子，B正确．答案：B3．解析：根据半衰期的定义可知，放射性元素经过两个完整的半衰期后，还剩原来的14未衰变，A错误；原子核衰变时电荷数和质量数都守恒，B错误；放射性元素的半衰期由原子核内部自身的因素决定，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，因此改变压力、温度或浓度，放射性元素的半衰期不变，C错误；过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，若辐射强度在安全剂量内则不会对人体组织造成伤害，D正确．答案：D4．解析：半衰期是由核内部自身的因素决定的，与原子所处的外部条件(如压强、温度等)无关，A错误；第一步计算α衰变的次数，m＝14×(238—222)＝4，第二步计算β衰变的次数，n＝2×4－(92—86)＝2，B正确；三种射线中穿透能力强弱关系为γ>β>α；电离作用强弱关系为α>β>γ，C错误；β射线是高速电子流，β粒子来自原子核内部，D错误．答案：B5．解析：原子核衰变剩余质量为m＝m，变形得m m0＝，由题图知2313T＝115.1d，C正确，A、B、D错误．答案：C6．解析：根据核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒，可知X为质子11H，A正确；由于614C具有放射性，且C是构成生物体的主要元素之一，所以614C可以用作示踪原子，B正确；β衰变放出的电子−10e来自原子核，C错误；由于半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量原子核不适用，所以经过一个半衰期，10个614C不一定剩下5个，D错误．答案：AB。

2019-2020年高中物理 19.2 放射性元素的衰变导学案新人教版选修3-5 (I)

3、10g某放射性元素经过20天后还剩下0.625g，则该元素的半衰期是天，如果再经过30天，还剩g该元素．（结果保留三位有效数字）
选做题4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？
5.U衰变成Pb的过程中
A、经过8次衰变，6次衰变B、中子数减少22个
C、质子数减少16个D、有6个中子失去电子转化为质子
4.已知钍234的半衰期是24天，1g钍经过120天还剩多少？
5.铋210的半衰期是5天，经过多少天后，20g铋还剩1.25g？
自学三：阅读下列问题，自学教材p72-73“科学漫步”，自学完成后完善知识点梳理
1.你能说说用C14推断一棵古木的年龄的原理吗？
2.现在医院诊断胃病的原理是什么？用C14吗？为什么？
自学一：阅读下列问题，自学教材p70-71第一部分“原子核的衰变”，自学完成后完善知识点梳理。
1什么是衰变？什么叫α衰变？衰变时质量数和电荷数有什么特点？写出23892U核的衰变方程式。
2什么叫β衰变？写出钍234核的衰变方程式。
3.衰变前后核电荷数、质量数有什么关系？衰变规律是什么?
4.α衰变的实质是什么？写出方程。
【自学质疑】
【典题分析】
例题1（2000年全国高考卷）.最近几年，原子核科学家在超重元素岛的探测方面取得重大进展，1996年科学家们后的产物是。由此，可以判定生成的超重元素的原子序数和质量数分别是（）
（A）124、259 （B）124、265 （C）112、265 （D）112、277
5.β衰变核电荷数要增加，为什么会增加？哪来的电子？写出方程。
6.γ衰变呢？
自学二：阅读下列问题，自学教材p71-72第二部分“半衰期”，自学完成后完善知识点梳理。

高中物理第十九章 2放射性元素的衰变教案新人教版选修3-5(2篇)

放射性元素的衰变★新课标要求（一）知识与技能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3、理解半衰期的概念（二）过程与方法1、能够熟练运用核衰变的规律写出核的衰变方程式2、能够利用半衰期来进行简单计算（课后自学）（三）情感、态度与价值观通过传说的引入，对学生进行科学精神与唯物史观的教育，不断的设疑培养学生对科学孜孜不倦的追求，从而引领学生进入一个美妙的微观世界。

★教学重点原子核的衰变规律及半衰期★教学难点半衰期描述的对象★教学方法教师启发、引导，学生讨论、交流。

★教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备★课时安排1 课时★教学过程（一）引入新课教师：同学们有没有听说过点石成金的传说，或者将一种物质变成另一种物质。

学生讨论非常活跃，孙悟空，八仙，神仙；魔术，街头骗局。

点评：通过这样新颖的课题引入，给学生创设情景，能充分调动学生的积极性，挑起学生对未知知识的热情。

教师：刚才同学们讲的都很好，但都是假的。

孙悟空，八仙，神仙：人物不存在。

魔术，街头骗局：就是假的。

学生顿时安静，同时也心存疑惑：当然是假的，难道还有真的不成？点评：对于学生来讲要使其相信科学技术反对迷信，同时也要提高警惕小心上当受骗，提高学生自我保护意识。

更加吊起了学生学习新知识的胃口，为新课教学的顺利进行奠定了基础。

教师：那有没有真的（科学的）能将一种物质变成另一种物质呢？学生愕然。

点评：进一步吊起了学生学习新知识的胃口。

教师：有（大声，肯定地回答）学生惊讶，议论纷纷。

点评：再一次吊起了学生学习新知识的胃口。

通过这样四次吊胃口，新课的成功将是必然。

教师：这就是我们今天要学习的放射性元素的衰变。

点评：及时推出课题。

（二）进行新课1．原子核的衰变教师：原子核放出α或β粒子，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。

学生豁然开朗：科学、真实的将一种物质变成另一种物质，原来就是原子核的衰变。

放射性元素的衰变学历案高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册

《放射性元素的衰变》学历案（第一课时）一、学习主题本节课的学习主题是“放射性元素的衰变”。

通过学习，学生将了解放射性元素的基本概念、衰变的类型及规律，掌握放射性衰变过程中原子核的转变与衰变速度的测量方法。

二、学习目标1. 掌握放射性元素的概念、种类及对人类的影响；2. 理解并掌握原子核的衰变过程，了解不同类型的衰变及其特征；3. 学会通过实验观察和分析放射性元素的衰变过程，理解衰变速度与放射性元素之间的关系；4. 培养学生的科学探究能力和实验操作能力，增强学生的科学素养。

三、评价任务1. 评价学生对放射性元素基本概念的掌握情况，通过课堂提问和小组讨论的形式进行；2. 评价学生对不同类型的衰变及其特征的理解程度，通过课后作业和课堂互动的方式进行；3. 评价学生实验操作能力和观察能力，通过实验报告和实验过程中的表现进行评价；4. 评价学生的科学探究能力和科学素养，通过小组项目和课堂表现进行综合评价。

四、学习过程1. 导入新课：通过介绍放射性元素在生活中的应用和影响，引导学生进入学习状态；2. 概念介绍：讲解放射性元素的概念、种类及对人类的影响；3. 衰变类型及特征：讲解不同类型的衰变（如α衰变、β衰变等）及其特征；4. 衰变速度与放射性元素的关系：通过实验演示和数据分析，让学生理解衰变速度与放射性元素之间的关系；5. 学生实验：学生分组进行实验操作，观察放射性元素的衰变过程并记录数据；6. 课堂小结：总结本节课所学内容，强化学生对知识点的掌握。

五、检测与作业1. 课堂检测：通过课堂小测验的形式，检测学生对本节课所学内容的掌握情况；2. 课后作业：布置相关课后作业，包括填空题、简答题和实验报告等，巩固学生对知识点的理解和掌握；3. 实验报告：要求学生根据实验过程和结果撰写实验报告，培养学生的实验操作能力和观察能力；4. 小组合作项目：学生分组进行小组合作项目，探讨放射性元素在实际生活中的应用和影响。

六、学后反思1. 学生反思：学生应在学习完本节课后进行自我反思，总结自己在学习过程中的收获和不足；2. 教师反思：教师应对本节课的教学过程进行反思，总结教学过程中的优点和不足，为今后的教学提供参考。

高中物理选修3-5 19.2放射性元素的衰变导学案

19.2放射性元素的衰变【学习目标】1.知道放射性现象的实质是原子核的衰变.2知道两种衰变的规律，能熟练的运用衰变规律写出其核的衰变方程.3.了解半衰期的概念，知道半衰期的统计意义，能利用半衰期描述衰变的速度，并能进行简单的计算.【知识探究】一、原子核的衰变[导学探究](1)原子核辐射α射线和β射线后会发生什么变化？(2)原子核衰变过程中符合哪些规律？发生α衰变时，原子核的电荷数和质量数发生了怎样的变化？(3)发生β衰变的原子核的电荷数和质量数发生了怎样的变化？β衰变时的核电荷数为什么会增加？释放的电子从哪里来的？[知识梳理]三种衰变及衰变规律(1)α衰变：A Z X→A－4Y＋________(新核的质量数减少4，电荷数________.)Z－2实质：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中被释放出来，这就是放射性元素发生的α衰变现象.(2)β衰变：A Z X→A Z＋1Y＋____________(新核的质量数不变，电荷数________.)实质：原子核中的中子转化成一个质子且放出一个电子即β粒子，使电荷数________，β衰变__________(填“改变”或“不改变”)原子核的质量数，其转化方程为：1n→11H＋__________.(3)衰变规律：衰变过程遵循__________守恒和__________守恒.(4)γ射线是在α衰变或β衰变过程中伴随而生的，且γ粒子是不带电的粒子，因此γ射线并不影响原子核的电荷数，故γ射线不会改变元素在周期表中的位置.[即学即用]原子核23892U经放射性衰变①变为原子核23490Th，继而经放射性衰变②变为原子核234Pa，再经放射性衰变③变为原子核23492U.放射性衰变①、②和③依次为()91A.α衰变、β衰变和β衰变B.β衰变、α衰变和β衰变C.β衰变、β衰变和α衰变D.α衰变、β衰变和α衰变二、对半衰期的理解[导学探究](1)什么是半衰期？对于某个或选定的几个原子核能根据该种元素的半衰期预测它的衰变时间吗？(2)某放射性元素的半衰期为4天，若有100个这样的原子核，经过4天后还剩50个，这种说法对吗？(3)放射性元素的半衰期由什么决定？能否通过增大压强或提高温度加快某种放射性元素衰变的速度？[知识梳理]对半衰期的理解：(1)半衰期：放射性元素的原子核有________发生衰变所需的时间.不同的放射性元素，半衰期________.(2)注意以下两点：①对于同一种元素，其半衰期是________的，无论是加温、加压，或是处于单质、化合物状态均不影响元素的半衰期，但不同元素的半衰期________，有的差别很大.②半衰期是一种________规律.对于________的原子核发生衰变才具有实际意义，而对于少量的原子核发生衰变，该统计规律不再适用.(3)半衰期公式N余＝________________，m余＝________________，其中τ为半衰期.[即学即用]下列关于放射性元素的半衰期的几种说法中正确的是()A.同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长B.把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变C.放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态无关，它是一个统计规律，只对大量的原子核才适用D.氡的半衰期是3.8天，若有4个氡原子核，则经过7.6天后只剩下一个氡原子核【典例精析】一、衰变方程及衰变次数的计算例1238 92U核经一系列的衰变后变为206 82Pb核，问：(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变？(2)206 82Pb与238 92U相比，质子数和中子数各少了多少？(3)综合写出这一衰变过程的方程.总结提升1.衰变方程的书写：衰变方程用“→”，而不用“＝”表示，因为衰变方程表示的是原子核的变化，而不是原子的变化.2.确定原子核衰变次数的方法与技巧：(1)方法1：设放射性元素A Z X经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素A′Z′Y，则衰变方程为：AX―→A′Z′Y＋n42He＋m0-1eZ根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m.由此可见，确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组.(2)方法2：先由质量数的改变确定α衰变的次数(这是因为β衰变的次数是多少对质量数没有影响)，然后根据衰变规律确定β衰变的次数.针对训练1(多选)天然放射性元素23290Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后，变成20882Pa(铅).下列说法中正确的是()A.衰变的过程共有6次α衰变和4次β衰变B.铅核比钍核少8个质子C.β衰变所放出的电子来自原子核核外轨道D.钍核比铅核多24个中子二、对半衰期的理解及有关计算例2氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤，它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一.其衰变方程是222 86Rn→218 84Po＋________.已知222 86Rn的半衰期约为3.8天，则约经过________天，16 g的222 86Rn衰变后还剩1 g.针对训练2(多选)14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5 700年.已知植物存活期间，其体内14N与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减少.现通过测量得知，某古木样品中14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一.下列说法正确的是()A.该古木的年代距今约5 700年B.12C、13C、14C具有相同的中子数C.14C衰变为14N的过程中放出β射线D.增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变【达标检测】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周期表中的位置向右移动2位D.发生β衰变时产生的新原子核在周期表中的位置向右移动1位2.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3.碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m 的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有( ) A.m 4 B.m 8 C.m 16D.m 324.碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰期为8天.(1)碘131核的衰变方程： 131 53I →______________(衰变后的元素用X 表示). (2)大量碘131原子经过________天75%的碘131核发生了衰变.答案精析知识探究一、导学探究 (1)天然放射性元素的原子核辐射α射线或β射线，原子核的核电荷数就发生了变化，变成了另一种原子核，也就是原子核发生了衰变.(2)原子核的衰变符合质量数守恒和电荷数守恒.α粒子的质量数是4，电荷数是2，所以发生α衰变的原子核的质量数减少4，电荷数减少2，新核在元素周期表中的位置向前移动两位，核反应方程为：A Z X →A －4Z －2Y ＋42He.(3)β粒子的质量数是0，电荷数是－1，所以发生β衰变的原子核质量数不变，电荷数增加1，新核在元素周期表中的位置向后移动一位，核反应方程为：A Z X →A Z ＋1Y ＋0－1e.原子核内虽然没有电子，但核内的质子和中子是可以相互转化的，当核内的中子转化为质子时，同时要产生一个电子并从核内释放出来，就形成了β衰变，从而新核少了一个中子，但增加了一个质子，核电荷数增加，并辐射出来一个电子.知识梳理 (1)42He 减少2 (2)0－1e 增加1 增加1 不改变0－1e (3)电荷数质量数即学即用 A [238 92U ――→①234 90Th ，质量数少4，电荷数少2，说明①为α衰变；234 90Th ――→②234 91Pa ，质子数加1，说明②为β衰变；234 91Pa ――→③234 92U ，质子数加1，说明③为β衰变.故选A.] 二、导学探究 (1)半衰期是一个时间，是某种放射性元素的大量原子核有半数发生衰变所用的时间的统计规律，故无法预测单个原子核或几个特定原子核的半衰期.(2)半衰期是大量放射性元素的原子核衰变时所遵循的统计规律，不能用于少量的原子核发生衰变的情况，因此，经过4天后，100个原子核有多少发生衰变是不能确定的，所以这种说法不对.(3)放射性元素衰变的快慢由原子核内部因素决定.跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关；不能通过增大压强或提高温度的方法加快某种放射性元素的衰变速度，也不能通过物理或化学的方法减缓放射性元素的衰变速度.知识梳理 (1)半数不同 (2)①一定不同 ②统计大量 (3)N 原(12)t τ m 原(12)t τ即学即用 C [放射性元素的半衰期与其是单质还是化合物无关，与所处的物理、化学状态无关，只取决于原子核的内部因素，故A 、B 错；半衰期是一个统计规律，对于少量的原子核不适用，故C 对，D 错.]典例精析例1 (1)8 6 (2)10个 22个(3)238 92U →206 82Pb ＋842He ＋60－1e解析 (1)设238 92U 衰变为206 82Pb 经过x 次α衰变和y 次β衰变，由质量数守恒和电荷数守恒可得238＝206＋4x ① 92＝82＋2x －y ②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.(2)由于每发生一次α衰变质子数和中子数均减少2，每发生一次β衰变中子数少1，而质子数增加1，故206 82Pb 较238 92U 质子数少10，中子数少22. (3)衰变方程为238 92U →206 82Pb ＋842He ＋60－1e.针对训练1 AB [由于β衰变不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定α衰变的次数为：x ＝232－2084＝6，再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定β衰变的次数应满足：2x －y ＝90－82＝8，y ＝2x －8＝4.钍232核中的中子数为232－90＝142，铅208核中的中子数为208－82＝126，所以钍核比铅核多16个中子，铅核比钍核少8个质子.由于物质的衰变与元素的化学状态无关，所以β衰变所放出的电子来自原子核内，所以选项A 、B 正确.]例2 42He 15.2解析根据核反应过程中电荷数守恒和质量数守恒可推得该反应的另一种生成物为42He.根据m 余＝m 原⎝⎛⎭⎫12t τ得t τ＝4，代入τ＝3.8天，解得t ＝3.84天＝15.2天.针对训练2 AC [剩余的14C 占12，表明经过了一个半衰期，A 正确；12C 、13C 、14C 的质子数相同，质量数不同，中子数不同，B 错误；14C 变为14N ，质量数未变，放出的是电子流，即β射线，C 正确；半衰期不受外界环境影响，D 错误.] 达标检测 1.BD2.A [放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核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自身因素决定，与它所处的物理、化学状态无关，故A 正确，B 、C 、D 错误.]3.C [根据半衰期公式m 余＝m 原⎝⎛⎭⎫12tτ，将题目中的数据代入可得C 正确，A 、B 、D 错误.] 4.(1)131 54X ＋0－1e (2)16解析 (1)根据衰变过程电荷数守恒与质量数守恒可得衰变方程：131 53I →131 54X ＋0－1e ；(3)每经1个半衰期，有半数原子核发生衰变，经2个半衰期将剩余14，即有75%核的原子发生衰变，故经过的时间为16天.。

高中物理人教版选修3-519.2放射性元素的衰变学案

19.2 放射性元素的衰变编写：陈海燕审核：孙俊【知识要点】一、原子核的衰变1．衰变：放射性元素原子核放出某种粒子后变成新的原子核。

2．衰变：放射性元素放出___________，叫衰变。

衰变：放射性元素放出___________，叫衰变。

3．衰变规律：原子核衰变时，衰变前后的________和________都守恒。

衰变方程：衰变_________________________。

衰变____________________________。

二、半衰期：1．放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫做半衰期。

2．半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关。

【典型例题】例1．铀核经过______次衰变和_______次衰变变成稳定的铅核例2．核经一系列的衰变后变为核，问：（1）一共经过几次变和几次衰变？（2）与相比，质子和中子数各少多少？（3）综合写出这一衰变过程的方程。

例3．静止在匀强磁场中的某种放射性元素的原子核，当它放出一个粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得粒子和反冲核轨道半径之比为44：1，如图所示，则A．粒子与反冲粒子的动量大小相等，方向相反B．原来放射性元素的原子核电荷数为90C．反冲核的核电荷数为88D．粒子和反冲粒子的速度之比为1：88例4．地球的年龄到底有多大？科学家利用天然放射性元素的衰变规律，通过对目前发现的最古老的岩石中铀和铅含量的测定，推算出该岩石中含有的铀的岩石形成初期的一半，铀238的相对含量随时间的变化关系如图所示，由此可以判断出A．铀238的半衰期为90亿年B．地球的年龄大致为45亿年C．被测定的古老岩石样品在90亿年后的铀、铅比例为1：4D．被测定的古老岩石样品在90亿年后的铀、铅比例大于1：3【课堂检测】1．关于放射性元素原子核的衰变，下列叙述中正确的是（）A．射线是伴随射线或射线而发射出来的B．某种放射性元素的半衰期不随化学状态、温度等的变化而变化C．某核放出一个粒子或粒子后，都会变成一种新元素的原子核D．若有10个某种放射性元素的原子核，则经一个半衰期后一定还剩5个原子核2．一放射性元素的原子核放出一个粒子和一个粒子后，其核内质子数和中子数的变化是（）A．质子数减少3个，中子数减少1个B．质子数减少2个，中子数减少1个C．质子数减少1个，中子数减少3个D．质子数减少1个，中子数减少2个3．衰变为要经过次衰变和次衰变，则分别为（）A．2、4 B．4、2 C．4、6 D．16、64．天然放射现象中，放射性元素放出的射线可分为射线、射线和射线，关于放射性元素的原子核衰变，下列说法中正确的是（）A．可能同时放出射线B．可能同时放出射线C．可能同时放出射线D．可能只放出射线5．在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别如图中所示，由图可以判定（）A．该核发生的是衰变B．该核发生的是衰变C．磁场方向一定垂直纸面向里D．磁场方向向里还是向外不能判定6．放射性同位素的样品经过6h还剩下没有衰变，它的半衰期是（）A．2h B．1.5h C．1.17h D．0.75h7．下列说法正确的是（）A．氡的半衰期为3.8天，若有4个氡原子核，经7.6天后就剩下一个原子核了B．对放射性元素升温、加压，其半衰期不变C．放射性元素与其他物质进行化学反应，生成一种新的化合物，其半衰期不变D．放射性元素放出射线后，得到新的放射性元素，其半衰期不变8．若元素A的半衰期为4天，元素B的半衰期为5天，则相同质量的A和B，经过20天后，剩下的元素A、B的质量之比为（）A．30：31 B．3：30 C．1：2 D．2：1。

人教版高二物理选修3-5第十九章 19.2放射性元素的衰变导学案设计

19．2 放射性元素的衰变【教学目标】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3、理解半衰期的概念【教学重点】原子核的衰变规律及半衰期【教学过程】自主探究一：什么是衰变，衰变方程应遵循什么规律？质量数守恒是质量守恒吗？写衰变方程应该有哪些注意事项？1、原子核放出α或β粒子，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。

2、衰变方程式遵守的规律：（1）质量数守恒（2）核电荷数守恒3、质量数守恒是指核反应前后质子数与中子数的总数是不变的，质量是反应前后物质的总质量。

反应后会出现质量的亏损。

4、注意事项：核反应是不可逆的，用箭头不能用等号；核反应生成物一定要以实验为基础不能凭空杜撰出生成物；核反应是质量数守恒而不是质量守恒；放射物可以发生连续衰变。

探究二：α、β、r 是如何产生的？写出α、β的衰变方程。

1、α衰变是2个质子与2个中子结合在一起被原子核抛射出来。

He n H 42101122=+Β衰变是1个中子转化为一个质子与一个电子。

10n →11H ＋0-1eγ射线是由于原子核在发生α衰变和β衰变时原子核受激发而产生的光（能量）辐射，通常是伴随α射线和β射线而产生。

γ射线的本质是能量。

2、A Z X →A -4Z -2Y+42He A Z X →A Z +1Y+0-1e探究三：什么是半衰期？半衰期与那些因素有关？如何计算经过一段时间后元素剩余的质量。

1、半衰期表示放射性元素的衰变的快慢放射性元素的原子核，有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期半衰期描述的对象是大量的原子核，不是个别原子核，这是一个统计规律。

2、元素的半衰期反映的是原子核内部的性质，与原子所处的化学状态和外部条件无关。

3、τtm m )21(0=剩余合作探究一：衰变方程及衰变次数的计算。

1：配平下列衰变方程()2342304 92 902U Th He →+()2342340 90 911U Pa e -→+2：钍232（232 90Th ）经过________次α衰变和________次β衰变，最后成为铅208（20882Pb ）。

高中物理选修3-5人教版 19.2《放射性元素的衰变》教案设计

放射性元素的衰变教案教学设计：复习：1.原子核由什么组成？什么是核子？什么是核力？2.原子核的表示方法什么？质量数、质子数、中子数之间有什么关系？核电荷数、质子数、原子序数、核外电子数之间有什么关系？引入：通过上节课的学习我们知道原子核有复杂的结构，原子核能发生变化吗？如果能发生变化，变化的规律有哪些？本节课我们就来学习天然放射现象。

新课教学：一、天然放射现象1．天然放射现象1896年法国物物理学家贝克勒尔，在实验室无意把磷光物质放在包有黑纸的照相底片上，后来在使用这包照相底片时，发现照相底片已经感光，这一定是某种穿透能力很强的射线穿透黑纸式照相底片感光——思维敏捷的贝克勒尔抓住这一意外“事件”进一步探讨，发现了放射现象。

揭开了探索原子核结构的序幕。

皮埃尔·居里和玛丽·居里夫人在贝克勒尔的建议下，对铀和铀的各种矿石进行了深入研究，发现了放射性极强的新元素：其中一种为了纪念她的祖国——波兰，而命名为钋（Po）；另一种命名为镭（Ra）。

物质发射射线的性质称为放射性；具有放射性的元素称为放射性元素；物质自发地放射出射线的现象，叫做天然放射现象；研究发现，原子序数大于83的所有元素都能自发的放出射线；原子序数小于83的有些元素，也具有放射性。

2．放射线的研究阅读课文P64、P67，并回答：研究三种射线的方法、三种射线的组成、性质。

小结：（1）研究三种射线的方法：利用电场和磁场、乳胶照相、威尔逊云室、气泡室、盖革—弥勒计数器等。

（2）三种射线的组成、性质3．说明（1）原子放出α射线或β射线后，就变成另一种元素的原子核——发生了核反应，说明原子核还有其内部结构；通常γ射线是伴随着α射线或β射线放出的。

α射线或β射线不一定同时放出。

（2）放射性与元素存在的状态无关。

如果一种元素具有放射性，那么不论它是以单质形式存在，还是以某种化合物的形式存在，放射性都不受影响。

放射性反映的是元素原子核的特性。

2019-2020年新课标人教版1-2选修一3.3《放射性的衰变》WORD教案1

2019-2020年新课标人教版1-2选修一3.3《放射性的衰变》WORD教案1（1）本节由天然放射现象开始，揭示了原子核是可变的、可分的，使传统的自然观受到很大的冲击.可以结合物理学发展史上的有关事实，向学生进行辩证唯物主义的思想教育.比如让学生了解，1895年发现X射线，1896年发现天然放射性，1897年发现电子，连续出现的这三大发现在科学界和哲学界产生的影响是十分巨大的，给整个物理学界带来了困惑和论争，有人称作“原理的普遍毁灭”（原子的不可分割不可变性被打破了，物质不灭和能量守恒的规律受到了新的检验等等）.唯心论者认为“原子非物质化，物质消失了”.事实又是怎样呢？新的重大发现，将物理学推上了一个新的高峰，正如列宁指出的：“自然界中的一切界限，都是有条件的、相对的、可变动的”，“现代物理学是在临产之中，它正在产生辩证唯物主义”.从前曾有人企图“点石成金”，终以失败告终，使人们形成了“原子不可变、不可分”的看法.放射性的发现推翻了这种看法.放射性元素放出的三种射线只可能是从原子核里放出来的；放射性元素放出射线后，它自身就衰变成了另一种元素的原子核，这就告诉我们原子核也是可变的.从而引起了人们去探索原子核变化的奥妙，揭开了核物理学的第一页.（2）关于衰变的教学①教材介绍研究放射性元素发出射线的实验装置，如图2所示是让射线进入磁场中观察其偏转情况来研究的.也可让射线进入电场中，如图1所示.实验结果可列表进行对比.对三种射线可列表对比：②衰变是一种基本的原子核反应，天然放射性元素原子核和人工制造的放射性同位素都能发生衰变.要让学生记住常用的核符号，会写核反应方程.衰变过程遵守质量数守恒和电荷数守恒，这是写衰变方程的依据.这是研究核变化的基本工具.为此，可写一些方程让学生练习——不能随意编造，要从可靠的资料上选择实际发生的核反应，也可以当堂做课本中的练习.在写衰变方程时让学生根据衰变规律来确定衰变后产生的新核，这个规律是：α衰变，新核质量数减4，电荷数减2.β衰变，新核质量数不变，电荷数加1.可以讲一讲，在原子核里，中子和质子是可以互相转化的.β衰变中放出的电子，就是中子转化为质子时放出来的.这样可以解决学生可能存在的疑问，原子核内部没有电子，为什么会发生β衰变而放出电子呢？③半衰期是了解原子核衰变情况的基本概念，也是学生理解时较困难的问题，要举具体例子让学生体会才好懂.半衰期是指由大量原子组成的放射性样品中，放射性元素原子核有50％发生衰变所需的时间，这是一种统计规律.有的学生认为从半衰期可以推出全部衰变的时间，从而得知放射性样品的寿命，这种想法是错误的.每经一个半衰期，放射性元素的原子核的数目要衰变掉一半，因此设原有的核总数为N0，则每经过一个半衰期，剩下的放射性元素原子核（没有衰变的）数目N′应原子核来说，是无意义的，因为这个核是否马上衰变，会受到各种偶然因素的支配.④放射线的探测方法.是选讲内容，教材中只讲了云室、计数器和乳胶照相.云室一般中学有此装置，应演示给学生观察.学生兴趣很大，看不见摸不着的射线现在看见了它们的径迹，既感到新鲜，又能对所学的知识确信无疑.讲云室要涉及到过饱和汽的知识——迅速膨胀，气体降温，酒精汽过饱和，以射线粒子运动中碰撞出来的气体分子电离成的离子为核，凝结成微小液滴，显示出粒子的径迹.要把层次给学生理清楚.要强调看到的只是成串的小液滴，它描述了射线粒子运动的径迹，而不是射线本身.云室利用的是射线的电离本领.计数器也是利用射线的电离本领；乳胶照相是利用射线的感光作用.此外还可利用射线的荧光作用进行观察.（3）放射性同位素的应用，在现代生产和科学研究中应用日益广泛.教材中介绍了一些我国的发展情况.平时要注意收集这方面的材料，以便在讲课中及时联系新的成就，充实教学内容.。

高中物理第十九章原子核第二节放射性元素的衰变课堂探究学案新人教版选修3

高中物理第十九章原子核第二节放射性元素的衰变课堂探究学案新人教版选修32、放射性元素的衰变课堂探究探究一对原子核衰变的正确理解问题导引放射性元素能自发地发出α、β、γ三种射线，这些射线是从哪儿来的呢？提示：原子核。

名师精讲1、衰变规律原子核衰变时，电荷数和质量数都守恒。

2、衰变方程(1)α衰变：X→Y＋He；(2)β衰变：X→Y＋e。

3、α衰变和β衰变的实质(1)α衰变：原子核中的两个质子和两个中子结合在一起发射出来的，即：2n＋2H→He；(2)β衰变：原子核内的一个中子衰变成一个质子，同时放出一个电子，即：n→H＋e。

4、确定原子核衰变次数的方法与技巧(1)方法：设放射性元素X经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素Y，则衰变方程为X→Y＋nHe＋me根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m。

以上两式联立解得：n＝，m＝＋Z′－Z。

由此可见，确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组。

(2)技巧：为了确定衰变次数，一般先由质量数的改变确定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，然后根据衰变规律确定β衰变的次数。

警示α衰变、β衰变中的电子是从原子核中放出的，并不是从原子核外面的电子放出的。

【例题1】U经一系列的衰变后变为Pb。

(1)求一共经过几次α衰变和几次β衰变？(2)Pb与U相比，求质子数和中子数各少多少？(3)写出这一衰变过程的方程。

点拨：可依据衰变过程中质量数和电荷数守恒求解衰变次数，再根据α衰变、β衰变的实质推算质子数、中子数的变化。

解析：(1)设U衰变为Pb经过x次α衰变和y次β衰变。

由质量数和电荷数守恒可得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。

(2)由于每发生一次α衰变质子数和中子数均减少2，每发生一次β衰变中子数减少1，而质子数增加1，故Pb较U质子数少10，中子数少22。

2019-2020年高中物理 19.2放射性元素的衰变教案 新人教版选修3-5