3.2放射性衰变 学案(2020年教科版高中物理选修3-5)
2020-2021学年高二物理人教版选修3-5学案：第十九章 第2节 放射性元素的衰变
第2节放射性元素的衰变1．了解衰变的概念，知道放射现象的实质就是原子核的衰变。
2．了解半衰期的概念，知道半衰期的统计意义，能利用半衰期进行简单的计算。
3．知道两种衰变的实质，会利用衰变规律写出衰变方程。
一、原子核的衰变1．原子核放出□01α粒子或□02β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。
原子核衰变时电荷数和质量数都□03守恒。
2．α衰变原子核进行α衰变时，质量数减少□044，电荷数减少□052。
238 92U的α衰变方U→□06234 90Th＋42He。
程为238923．β衰变原子核进行β衰变时，质量数□07不变，电荷数增加□081。
234 90Th的β衰变方程为234Th→□09234 91Pa＋0－1e。
90二、半衰期1．定义：放射性元素的原子核有□01半数发生衰变需要的时间，叫做这种元素的半衰期。
2．特点(1)放射性元素衰变的快慢是由□02核内部自身的因素决定，跟原子所处的□03化学状态和□04外部条件没有关系。
不同元素有□05不同的半衰期。
(2)半衰期是□06大量原子核衰变的统计规律。
判一判(1)γ射线经常是伴随α衰变或β衰变产生的，是由于衰变后的新核具有较大能量，处于激发态，向低能级跃迁时辐射出来的一种光子。
()(2)原子核放出一个γ光子不会改变它的质量数和电荷数。
()(3)改变放射性元素的原子所处的化学状态或物理条件，半衰期会改变。
()(4)半衰期对单个原子核和少数原子核也有意义。
()提示：(1)√(2)√(3)×(4)×想一想(1)在α衰变中生成的新核相对于原来的核在周期表中的位置应当前移还是后移？提示：α衰变后生成的新核电荷数减少，在周期表中位置前移。
(2)β衰变过程原子核释放出电子，那么原子核内是否含有电子？提示：原子核内不存在电子。
β粒子是衰变过程核内的一个中子转变成一个质子和一个电子，电子被释放出来即为β粒子。
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.。
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=。
教科版高中物理选修3-5：《放射性 衰变》学案-新版
3.2《放射性衰变》学案学习目标（1）了解天然放射现象及其规律；（2）知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们；（3）知道放射现象的实质是原子核的衰变；（4）知道两种衰变的基本性质，并掌握原子核的衰变规律；（5）理解半衰期的概念。
学习重点：天然放射现象及其规律，原子核的衰变规律及半衰期。
学习难点：知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们及半衰期描述的对象。
预习巩固：1.如图3-2-5所示，x为未知的放射源，L为薄铝片，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减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x可能是（）图3-2-5A.α和β的混合放射源B.纯α放射源C.α和γ的混合放射源D.纯γ放射源解析此题考查运用三种射线的性质分析问题的能力.在放射源和计数器之间加上铝片后，计数器的计数率大幅度减小，说明射线中有穿透力很弱的粒子，即α粒子.在铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明穿过铝片的粒子中无带电粒子，故只有γ射线.因此，放射源可能是α和γ的混合放射源.答案 C2.如图3-2-6所示，放射源放在铅块中，铅块上方有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外.已知放射源通过细孔放出的射线有α、β、γ三种，下列判断正确的是（）图3-2-6A.甲是α射线，乙是γ射线，丙是β射线B.甲是β射线，乙是γ射线，丙是α射线C.甲是γ射线，乙是α射线，丙是β射线D.甲是α射线，乙是β射线，丙是γ射线解析由于γ射线不带电，在磁场中不发生偏转，C、D错误；由左手定则可知甲带负电，丙带正电，由此可知，甲为β射线，丙为α射线，故B正确、A错误.答案 B原子核的衰变规律3.238 92U经3次α衰变和2次β衰变，最后得到的原子核中的质子数为（）A.92B.88C.138D.226解析质子数＝92－3×2＋2×1＝88.答案 B4.238 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.解析(1)设238U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 92数守恒可得238＝206＋4x ①92＝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)因为原子核的电荷数等于质子数，因此质子数减少92－82＝10个. 原子核的质量数为质子数与中子数的和.故中子数减少量为(238－92)－(206－82)＝22个.(3)此核反应方程为238 92U→206 82Pb ＋842He ＋60－1e. 答案 (1)8 6 (2)10 22 (3)238 92U→206 82Pb ＋842He ＋6 0－1e半衰期的理解及计算5.某放射性元素经过11.4天有78的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为（ ）A.11.4天B.7.6天C.5.7天D.3.8天解析 根据半衰期的定义，剩余原子个数N ＝N 总×⎝ ⎛⎭⎪⎫12，t 是经历的天数，T 是半衰期，故11.4＝3T ，T ＝3.8天，D 项正确.答案 D6.钋210经α衰变成为稳定的铅，其半衰期为138天，质量为64g 的钋210经过276天后，还剩多少克钋？生成了多少克铅？写出核反应方程.解析 核反应方程为：210 84Po→206 82Pb ＋42He ，276天为钋的2个半衰期，还剩14的钋没有衰变，故剩余钋的质量为：m Po ＝14×64 g ＝16g ，另外34的钋衰变成了铅，即发生衰变的钋的质量为34×64g ＝48g则生成铅的质量为：m Pb ＝206210×48g ＝47.09g 故铅的质量为47.09g.答案 16g 47.09g 210 84Po→206 82Pb ＋42He。
高二物理(人教版)选修3-5导学案：3.2~3放射性 衰变应用和防护 无答案
授课题目3.2~3 放射性衰变应用及防护第 1 课时授课时间年月日星期教学目标知识与技能1．了解发现天然放射性的大致情况2. 了解放射性衰变的现象。
知道三种射线的性质及特点3. 知道放射性元素衰变的半衰期。
过程与方法1. 通过分析探测射线现象的过程，培养学生的推理能力。
2. 通过收集放射性应用与防护的信息，培养学生应用已有知识处理加工信息、探求新知识的能力。
情感态度与价值观通过了解居里夫人艰苦奋斗投身科学的事迹，让学生体会成功的得来是需要持之以恒的。
教学重点三种射线的组成和性质，半衰期的概念教学难点半衰期的概念的理解教学方法讲授法，自学法，练习法，举例法教学手段多媒体教学设备板书或板图设计教学过程检测结果环节检测内容及补救措施“一课一得、逐点反馈、跟踪纠偏、即时跟进”——探索东师附中朝阳学校“优效”教学模式“附中教师要做教育家，不要当教书匠。
”——陈元晖教 学 过 程环节教 师 活 动学 生 活动1.引入故事引入，铱放射源被工人拾到放在裤兜里3小时，工人进医院。
由此可知放射性对我们来说很神秘，也有几分危险，这节课我们来了解它。
这节课的主要问题：什么是放射性？放射性的本质是什么？有哪些应用和危害？如何利用和防止危害。
2. 天然放射性的发现1. 讲述法国物理学家贝克勒尔，居里夫妇发现放射性现象的故事。
2. 放射性是一种较普遍的现象，原子序数大于83的重元素和一些轻元素的同位素都具有放射性。
3. 衰变的概念 1. 讲解卢瑟福的实验。
2. 介绍衰变的概念，讲解三种衰变放射的射线的本质，性质，作用。
注意：（1）说清楚，三种衰变可以单独发生，也可以同时发生，也可以顺序发生。
（2）衰变也不受元素化学性质的影响。
（3）对照每种衰变的方程式，讲解特点，试写几个衰变方程式。
α衰变通式: X Z A →Y Z−2A−4+He 24β衰变通式: X Z A →Y Z+1A +e −10+νe ̅. 另外两种情况不讲。
2019-2020学年高中物理 第4章 第2节 放射性元素的衰变教案 粤教版选修3-5
第二节 放射性元素的衰变[学习目标] 1.知道三种射线的本质和特点.2.理解原子核的衰变及核反应规律．(重点、难点)3.知道半衰期的概念，会应用半衰期解决有关问题．(重点)一、原子核的衰变1．放射性物体放出的射线常见的有三种：α射线、β射线、γ射线，其实质分别是高速α粒子流、高速电子流、频率很高的电磁波．2．三种射线的特点(1)α射线：速度可达光速的110，电离作用强，贯穿本领很小．(2)β射线：速度可达光速的99%，电离作用较弱，贯穿本领较强．(3)γ射线：是频率很高的电磁波，波长很短，电离作用最小，贯穿本领最强． 3．原子核的衰变(1)衰变定义：一种元素经放射过程，变成另一种元素的现象，称为原子核的衰变． (2)衰变分类①α衰变：放出α粒子的衰变． ②β衰变：放出β粒子的衰变． (3)衰变方程238 92U→234 90Th ＋42He 234 90Th→23491Pa ＋ 0－1e(4)衰变规律①原子核衰变时电荷数和质量数都守恒．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．4．γ射线的产生：放射性的原子核在发生α衰变或者β衰变后，产生的新核往往处于高能级，它要向低能级跃迁，并辐射γ光子，故γ射线是伴随α射线或β射线产生的．二、半衰期1．定义：原子核数目因衰变减少到原来的一半所经过的时间，叫做半衰期．记为T 1/2. 2．衰变规律m＝m0⎝⎛⎭⎪⎫12tT1/2(其中m0为衰变前的质量，m为t时间后剩余的放射性元素的质量)．3．放射性元素的平均存活时间称为平均寿命．1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)三种射线都是从原子外层电子激发出来的．(×)(2)原子核发生α衰变时，核的质子数减少2，而质量数减少4. (√)(3)原子核发生衰变时，质量数和电荷数都守恒．(√)(4)半衰期的大小反映了放射性元素衰变的快慢．(√)(5)放射性元素衰变的速率，与原子所处的物理状态和化学状态有关．(×) 2．如图所示为研究某未知元素放射性的实验装置，实验开始时在薄铝片和荧光屏之间有图示方向的匀强电场E，通过显微镜可以观察到，在荧光屏的某一位置上每分钟闪烁的亮点数．若撤去电场后继续观察，发现每分钟闪烁的亮点数没有变化；如果再将薄铝片移开，观察到每分钟闪烁的亮点数大大增加，由此可以判断，放射源发出的射线可能为( )A．β射线和γ射线B．α射线和β射线C．β射线和X射线D．α射线和γ射线D [α射线本质是高速氦核流，β射线是高速电子流，γ射线是电磁波，三者通过电场时，发生偏转的是α射线和β射线，不偏转的是γ射线，撤去电场后，发现每分钟闪烁的亮点数没有变化，则射线中含有γ射线；γ射线的穿透能力最强，α射线穿透能力最弱，薄铝片可以挡住α射线，不能挡住β射线和γ射线，由此判断，放射源发出的射线可能为α射线和γ射线，D选项正确．]3．(多选)已知钚的一种同位素的半衰期为24 100年，其衰变方程为23994Pu→X＋42He＋γ，下列有关说法正确的是( )A．X原子核中含有92个质子B．100个23994Pu经过24 100年后一定还剩余50个C．由于衰变时释放巨大能量，衰变过程质量数不再守恒D．衰变发出的γ放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力AD [根据电荷数守恒和质量数守恒可知，质量数等于质子数和中子数之和，X的电荷数为92，质量数为235，质子数是92，中子数为143，A选项正确；半衰期是统计规律，对大量的原子核适用，对个别的原子核没有意义，B选项错误；由于衰变时释放巨大能量，衰变过程总质量减小，但质量数仍旧守恒，C选项错误；衰变发出的γ放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力，D选项正确．]三种放射线的衰变α种类α射线β射线γ射线组成高速氦核流高速电子流光子流(高频电磁波) 带电荷量2e －e 0质量4m pm p＝1.67×10－27kgm p1 840静止质量为零速度0.1c 0.99c c贯穿本领最弱用一张纸就能挡住较强穿透几毫米的铝板最强穿透几厘米的铅板电离作用很强较弱很弱(1)不论在电场还是磁场中，γ射线总是做匀速直线运动，不发生偏转．(2)在匀强电场中，α和β粒子沿相反方向做类平抛运动，且在同样的条件下，β粒子的偏移较大．如图所示．(3)在匀强磁场中，在同样的条件下，α和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动，且在同样条件下，β粒子的轨道半径较小，偏转较大．如图所示．【例1】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，MN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点的射线种类应属于下表中的( )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(1)能够穿过厚纸板的只有β和γ射线，α射线无法穿过．(2)γ射线不偏转，β射线在磁场中的偏转情况符合左手定则．C [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，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．]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．训练角度1：三种射线特性比较1．如图所示，x为未知的放射源，L为薄铝片，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减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x可能是( )A．α和β的混合放射源B．纯α放射源C．α和γ的混合放射源D．纯γ放射源C [在放射源和计数器之间加上铝片后，计数器的计数率大幅度减小，说明射线中有穿透力很弱的粒子，即α粒子；在铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明穿过铝片的粒子中无带电粒子，故只有γ射线．因此放射源可能是α和γ的混合放射源．]训练角度2：三种射线在电、磁场中的偏转2．(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里的匀强磁场，则下列说法正确的有( )A ．打在图中a 、b 、c 三点的依次是α射线、γ射线和β射线B ．α射线和β射线的轨迹是抛物线C ．α射线和β射线的轨迹是圆弧D ．如果在铅盒和荧光屏间再加一个竖直向下的场强适当的匀强电场，可能使屏上的亮斑只剩下bAC [由左手定则可知粒子向右射出后，在匀强磁场中α粒子受的洛伦兹力向上，β粒子受的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧．由于α粒子速度约是光速的110，而β粒子速度接近光速，所以在同样的混合场中不可能都做直线运动．]原子核衰变的实质及衰变方程α衰变：原子核内两个质子和两个中子结合成一个α粒子，210n ＋211H→42He β衰变：原子核内的一个中子变成质子，同时放出一个电子，10n→11H ＋0－1e 2．衰变方程通式 (1)α衰变：A Z X→A －4Z －2Y ＋42He (2)β衰变：AZ X→ AZ ＋1Y ＋0－1e3．确定原子核衰变次数的方法与技巧(1)方法：设放射性元素AZ 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：A ZX→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 .以上两式联立解得：n ＝A －A ′4，m ＝A －A ′2＋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．【例2】23892U 经一系列的衰变后变为20682Pb.(1)求一共经过几次α衰变和几次β衰变？ (2) 20682Pb 与23892U 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．思路点拨：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23892U衰变为20682Pb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20682Pb较23892U质子数少10，中子数少22.(3)核反应方程为23892U→20682Pb＋842He＋60－1e.[答案] (1)8 6 (2)10 22(3) 23892U→20682Pb＋842He＋60－1e放射性元素衰变的三条规律1．遵循质量数守恒和电荷数守恒．2．一次α衰变使原子核中质子数、中子数均减少2个，即核子数减少4个．3．一次β衰变使原子核中中子数减少1，质子数增加1，核子数(质量数)不变．训练角度1：衰变的实质3．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D [ α、β射线是放射性的原子核衰变时产生的．放射性的原子核发生α衰变和β衰变时蕴藏在核内的能量会释放出来，使产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，能量以γ光子的形式辐射出来，形成γ射线，故A、B、C三项错误．放射性是核本身的一种性质，元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，故D项正确．]训练角度2：衰变次数的计算4．由于放射性元素23793Np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23793Np经过一系列α衰变和β衰变后变成20983Bi，下列说法中正确的是( )A. 20983Bi的原子核比23793Np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B [23793Np与20983Bi的中子数分别为237－93＝144,209－83＝126，故中子数之差为144－126＝18，即20983Bi的原子核比23793Np的原子核少18个中子，A错误. 23793Np衰变成20983Bi的衰变方程为23793 Np→20983Bi＋x42He＋y0－1e，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，选项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．]对半衰期的理解2．决定因素：半衰期的长短由原子核自身因素决定，与原子核所处的物理、化学状态以及周围环境、温度无关．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．【例3】放射性同位素14C被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖．(1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成不稳定的146C，它很容易发生衰变，放出β射线变成一个新核，其半衰期为5 730年，试写出14C的衰变方程．(2)若测得一古生物遗骸中的146C含量只有活体中的25%，则此遗骸距今约有多少年？[解析] (1)146C的β衰变方程为：146C→－1e＋147N.(2) 146C的半衰期τ＝5 730年．生物死亡后，遗骸中的146C按其半衰期变化，设活体中146C的含量为N0，遗骸中的146C含量为N，则N＝⎝⎛⎭⎪⎫12tτN0，即0.25N0＝⎝⎛⎭⎪⎫12t5730N0，故t5 730＝2，t＝11 460年．[答案] (1) 146C→0－1e＋147N (2)11 460年1．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，而不是样本质量减少一半的时间．2．经过n个半衰期，剩余核N剩＝1 2n N原．5．(多选)目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些材料都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性元素的说法正确的是( )A．β射线与γ射线一样都是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱B．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下1个氡原子核C. 23892U衰变成20682Pb要经过8次α衰变和6次β衰变D．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的CD [β射线的实质是电子流，γ射线的实质是电磁波，γ射线的穿透本领比较强，故A错误；半衰期对大量的原子核适用，对少量的原子核不适用，故B错误；因为β衰变的质量数不变，所以α衰变的次数n＝238－2064＝8，在α衰变的过程中电荷数总共少16，则β衰变的次数m＝16－101＝6，所以选项C正确；β衰变时，原子核中的一个中子，转变为一个质子和一个电子，电子以β射线的形式释放出来，所以选项D正确．]课堂小结知识脉络1.α射线是高速氦核流，β射线是高速电子流，γ射线是光子流.2.原子核衰变时质量数和核电荷数均守恒.3.衰变方程通式：α衰变：A Z X→A－4Z－2Y＋42He，β衰变：AZ X→A Z＋1Y＋－1e.4.半衰期是描述原子核衰变快慢的物理量，其大小只与自身因素有关.1．天然放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法不正确的是 ( )A．一张厚的黑纸能挡住α射线，但不能挡住β射线和γ射线B．某原子核在放出γ射线后会变成另一种元素的原子核C．三种射线中对气体电离作用最强的是α射线D ．β粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子B [由三种射线的本质和特点可知，α射线穿透本领最弱，一张黑纸都能挡住，而挡不住β射线和γ射线，故A 正确；γ射线是一种波长很短的光子，不会使原核变成新核，选项B 错误；三种射线中α射线电离作用最强，故C 正确；β粒子是电子，来源于原子核，故D 正确．]2．新发现的一种放射性元素X ，它的氧化物X 2O 半衰期为8天，X 2O 与F 2能发生如下反应：2X 2O ＋2F 2===4XF ＋O 2，XF 的半衰期为( )A ．2天B ．4天C ．8天D ．16天C [根据半衰期由原子核内部因素决定，而跟其所处的物理状态和化学状态无关，所以X 2O 、XF 、X 的半衰期相同，均为8天．正确选项为C.]3．如图所示，天然放射性元素，放出的α、β、γ三种射线同时射入互相垂直的匀强电场和匀强磁场中，射入时速度方向和电场、磁场方向都垂直，进入场区后发现β射线和γ射线都沿直线前进，则α射线( )A ．向右偏B ．向左偏C ．直线前进D ．无法判定A [γ射线在电场、磁场中不受力，所以沿直线前进，β射线在电场、磁场中受到一对平衡力而沿直线运动，即向左的电场力和向右的洛伦兹力大小相等、方向相反．即Bqv ＝Eq ，所以v ＝EB.而α粒子的速度远小于β射线中电子的速度，所以向右的电场力远大于向左的洛伦兹力，α粒子向右偏，A 正确．]4．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23491Pa ，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( )A ．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A [根据核反应过程中的质量数守恒和电荷数守恒分析，23892U 核与23490Th 核比较可知，核反应的另一产物为42He ，所以衰变①为α衰变，可排除B 、C 项. 23491Pa 核与23492U 核比较可知，核反应的另一产物为0－1e ，所以衰变③为β衰变，可排除D 项，则A 项正确．]5．完成下列衰变方程．(1)β衰变：24483Bi→______＋0－1e ，21084Po→21085Al ＋______________，23490Ph→23491Pa ＋________.(2)α衰变：23490Th→______＋42He ，23892U→23490Th ＋______________，6629Cu→6227Co ＋________.(3)其中23490Th 衰变成23491Pa 的半衰期为1.2 min ，则64 g 23490Th 经过6 min 还有________g 未衰变．[解析] (1)24483Bi→24484Po ＋0－1e ，21084Po→21085Al ＋0－1e ， 23490Ph→23491Pa ＋0－1e.(2) 23490Th→23088Ra ＋42He ，238 92U→23490Th ＋42He ，6629Cu→6227Co ＋42He.(3)由半衰期公式得m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12t T得m ＝64×⎝ ⎛⎭⎪⎫1261.2g ＝2 g.[答案] (1)见解析 (2)见解析 (3)2。
高中物理教科版选修3-5教学案：第三章 章末盘点 Word版含答案
专题三
半衰期的计组成的放射性样品中，放射性元素的原子核有一半发生衰变所需的时间。
2、计算公式
N′＝N0( )n或m′＝m0( )n，其中n＝t/T。(式中N′、m′为衰变后剩余的原子数量和质量，N0、m0为衰变前原子数量和质量，n为半衰期个数，t是所用时间)。
(4)在写核反应方程时，应先将已知原子核和已知粒子的符号填入核反应方程一般形式的适当位置上；然后根据质量数守恒和电荷数守恒规律计算出未知核(或未知粒子)的电荷数和质量数；最后根据未知核(或未知粒子)的电荷数确定它们是哪种元素(或哪种粒子)，并在核反应方程一般形式中的适当位置填写上它们的符号。
[例1]关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有()
详细解析:选ACE密立根通过油滴实验测出了元电荷即基本电荷的数值，A项正确；贝克勒尔发现了天然放射现象，说明原子核具有复杂的结构，卢瑟福通过α粒子散射实验确定了原子的核式结构模型，B项错误；居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋和镭两种新元素，C项正确；卢瑟福用镭放射出的α粒子轰击氮的原子核，从中找出了新的粒子，通过测定其质量和电荷，确定该粒子为氢的原子核，证实了原子核内部存在质子，D项错误；汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况确定了阴极射线的本质是带电的粒子流，并测出了这种粒子的比荷，E项正确。
5、太阳能是由于太阳内部高温高压条件下的聚变反应产生的，下列核反应属于聚变反应的是()
图1
A. H＋ H―→ He＋ n
B. 7N＋ He―→ 8O＋ H
C. 92U＋ n―→ 54Xe＋ Sr＋10 n
D. 92U―→ 90Th＋ He
详细解析:选AA是聚变反应，B是人工转变的核反应，C是裂变反应，D是α衰变反应，故选项A是正确的。
2020-2021学年教科版选修3-5 第三章 2. 放射性 衰变 教案
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
二．半衰期
1.定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间。
2.意义：表示放射性元素衰变快慢的物理量。
3.决定因素:由核内部自身因素决定，与外部条件无关。
复习提问找几名学生回答
引入新课:点石成金的传说
展示学习目标学生朗读
教师巡回指导
学生回答问题，并说明自己见解
教师进行点评总结并说明
学生阅读课本71页内容，完成导学案自主学习
教师巡回指导
学生展示自主学习成果
教师点评并鼓励
【课堂例题】
学生自主完成例3
【课堂小结】
【布置作业】
板书设计
一.衰变
1 .规律：衰变前后电荷数和质量数守恒
2.方程：α衰变：
β衰变：
3.本质：α衰变
β衰变
原子核发生衰变时，衰变前后的电荷数和质量数都守恒
α衰变：
β衰变：
说明：
1）中间用单箭头，不用等号；
2）是质量数守恒，不是质量守恒;
3）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
4.本质：
α衰变：原子核内少两个质子和两个中子
β衰变：原子核内的一个中子变成质子，同时放出一个电子
年班
星期第2节
课题
放射性衰变
教学目标
知识目标
1、知道什么是原子核衰变。
2、能记住两种衰变的规律，并能熟练写出衰变方程。
3、知道半衰期的统计意义。
能力目标
能够熟练运用核衰变的规律写出核的衰变方程式。
情感目标
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。
高中物理 第三章 原子核 2 放射性 衰变教案 教科版选修3-5-教科版高中选修3-5物理教案
2 放射性衰变一、天然放射现象和三种射线1．对天然放射现象的认识(1)1896年，法国物理学家贝可勒尔发现某些物质具有放射性．(2)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，放射性元素自发地发出射线的现象叫做天然放射现象．(3)原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线．2．对三种射线的认识若在射线经过的空间施加电场(方向与射线的出射方向垂直)，射线能分成三束吗？提示：能分成三束，三种射线的带电情况各不相同，它们在电场中受力情况不同，故可偏转为三束．二、衰变1．定义原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的过程．2．衰变类型(1)α衰变：放射性元素放出α粒子的衰变过程．放出一个α粒子后，核的质量数减少4，电荷数减少2，成为新核．(2)β衰变：放射性元素放出β粒子的衰变过程．放出一个β粒子后，核的质量数不变，电荷数增加1.3．衰变规律原子核衰变时电荷数和质量数都守恒．4．衰变的实质(1)α衰变的实质：2个中子和2个质子结合在一起形成α粒子．(2)β衰变的实质：核内的中子转化为了一个电子和一个质子．(3)γ射线经常是伴随α衰变和β衰变产生的．有人说：“γ射线是电磁波，对人类有害，手机、微波炉等用电器都能产生电磁波，因而不能使用！”这种说法对吗？提示：不对，手机和微波炉等确实能产生电磁波，γ射线也是电磁波，但两者在能量上有较大的区别，手机等放出的电磁波属于微波X围，波长与γ射线相比较大，频率较小，因而穿透本领及电离本领都很弱，对人体危害很小．但γ射线频率很大，能量很高，因而使用不当时，对人体危害较大．三、半衰期1．放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间，叫做这种元素的半衰期．2．放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系．3．半衰期是大量原子核衰变的统计规律．4．衰变定律：N＝N0e－λt，λ称为衰变常数，反映放射性元素衰变的快慢．半衰期就是原子核衰变了一半的时间，所以两个原子核经过一个半衰期后就会有一个核发生了衰变，而另一个核完好并不发生衰变，对不对，为什么？提示：不对，半衰期是一个统计规律，只对大量原子核适用，对于少数个别的原子核，其衰变毫无规律，何时衰变、何时衰变一半，都是不可预知的．考点一对三种射线的分析与判断①如果一种元素具有放射性，那么不论它是以单质的形式存在，还是以某种化合物的形式存在，放射性都不受影响.也就是说，放射性与元素存在的状态无关，放射性仅与原子核有关.原子核不是组成物质的最小微粒，原子核也存在着一定结构.②β射线的电子是从原子核中放出来的，并不是从原子核外的电子中放出来的.【例1】 在暗室的真空装置中做如下实验：在竖直放置的平行金属板间的匀强电场中，有一个能产生α、β、γ三种射线的射线源，从射线源射出的一束射线垂直于电场方向射入电场，如图所示．在与射线源距离为H 高处，水平放置两X 叠放着的、涂药面向下的印相纸(比一般纸厚且涂有感光材料的纸)，经射线照射一段时间后把两X 印相纸显影．(1)上面的印相纸有几个暗斑？各是什么射线的痕迹？(2)下面的印相纸显出三个暗斑，试估算中间暗斑与两边暗斑的距离之比．(3)若在此空间再加上垂直于纸面向里的匀强磁场，一次使α射线不偏转，一次使β射线不偏转，则两次所加匀强磁场的磁感应强度之比是多少？(已知：m α＝4 u ，m β＝11 840u ，v α＝c 10，v β≈c )据三种射线的穿透能力―→判断印相纸上的暗斑数据射线的偏转方向―→判断射线的种类α、β射线不偏转――→说明两种射线受到的电场力、洛伦兹力相等―→可列式求出B α/B β 【解析】 (1)两个暗斑，分别是β、γ射线的痕迹，因这两种射线穿透性强．(2)由H ＝vt ，s ＝12at 2，a ＝qE m ，所以s αs β＝5184.(3)要使射线不偏转，qBv ＝qE ，所以B αB β＝v βv α＝10 1.【答案】 (1)两个，β、γ射线 (2)5184 (3)101 总结提能 判断三种射线性质的方法 (1)射线的电性：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，它是波长很短的电磁波．(2)射线的偏转：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射线偏转方向，由于γ射线不带电，故运动轨迹仍为直线．(3)射线的穿透能力：α粒子穿透能力较弱，β粒子穿透能力较强，γ射线穿透能力最强，而电离作用相反．放射性元素衰变时放出三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是( B )A ．α射线，β射线，γ射线B ．γ射线，β射线，α射线C ．γ射线，α射线，β射线D ．β射线，α射线，γ射线解析：由三种射线的性质可以知道，α射线的贯穿本领最弱，而γ射线的贯穿本领最强．考点二 原子核衰变及其规律1．α衰变和β衰变的实质(1)α衰变的实质：在放射性元素的原子核中，2个中子和2个质子结合得比较紧密，在一定条件下作为一个整体从较大的原子核中抛射出来，这就是α衰变现象．即210n ＋211H→42He(2)β衰变的实质：β衰变是原子核中的中子放出一个电子，即β粒子放射出来，同时还生成一个质子留在核内，使核电荷数增加1，即10n→11H ＋0－1e2．衰变次数的计算方法(1)计算依据：确定衰变次数的依据是两个守恒规律，即质量数守恒和核电荷数守恒．(2)计算方法：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 ，则表示该核反应的方程为AZ 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 .以上两式联立解得n ＝A －A ′4，m ＝A －A ′2＋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．【例2】 放射性元素钚核244 94Pu 经过多少次α、β衰变后将变成铅核20882Pb?可由衰变规律写出通用的衰变方程，即：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 X ―→A ′Z ′Y ＋n 42He ＋m 0－1e.然后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 .【解析】 设此过程中发生了x 次α衰变、y 次β衰变，则衰变方程可以写成24494Pu→x 42He ＋y 0－1e ＋20882Pb.根据衰变中的电荷数守恒与质量数守恒建立下面方程：⎩⎪⎨⎪⎧ 244＝4x ＋208，94＝2x －y ＋82.解得：x ＝9，y ＝6.故此过程经历了9次α衰变与6次β衰变．【答案】 9次α衰变，6次β衰变总结提能 确定衰变次数，往往由质量数的改变先确定α衰变的次数，因为β衰变对质量数无影响，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数，这种做法比较简捷．由原子核的衰变规律可知( C )A ．放射性元素一次衰变可同时产生α射线和β射线B ．放射性元素发生β衰变时，新核的化学性质不变C ．放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制D ．放射性元素发生正电子衰变时，新核质量数不变，核电荷数增加1解析：一次衰变不可能同时产生α射线和β射线，只可能同时产生α射线和γ射线或β射线和γ射线；原子核发生衰变后，新核的核电荷数发生了变化，故新核(新的物质)的化学性质应发生改变；发生正电子衰变，新核质量数不变，核电荷数减少1.考点三 放射性元素的半衰期及其应用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．半衰期公式：N 余＝N 原(12)t /τ，m 余＝m 0(12)t /τ.式中N 原、m 0表示衰变前的原子数和质量，N 余、m 余表示衰变后的尚未发生衰变的原子数和质量，t 表示衰变时间，τ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，无法确定何时发生衰变，但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．【例3】 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，并测得每分钟衰变10次．水库的存水量为多少？从每分钟衰变次数与质量成正比出发，运用半衰期公式m 余＝m 0，求水库的存水量．【解析】 设放射性同位素原有质量为m 0,10天后的剩余质量为m ，水库的存水量为Q (m 3)，由每分钟衰变次数与其质量成正比可得：10Q 8×107＝m m 0， 由半衰期公式得：m ＝m 0，由以上两式联立代入数据得10Q8×107＝， 解得水库存水量为Q ＝2.5×105 m 3.【答案】 2.5×105 m 3总结提能 正确理解半衰期的概念，原子核有半数发生衰变所需要的时间为半衰期，并不是余下的一半再经过一个半衰期就衰变结束，事实是再经过一个半衰期减少了一半的一半．(多选)重元素的放射性衰变共有四个系列，分别是U238系列(从238 92U 开始到稳定的208 82Pb 为止)、Th232系列、U235系列以及Np237系列(从237 93Np 开始到稳定的209 83Bi 为止)，其中，前三个系列都已在自然界找到，而第四个系列在自然界一直没有被发现，只是在人工制造出Np237后才发现的，下面的说法正确的是( ABC )A ．Np237系列中所有放射性元素的质量数都等于(4n ＋1)，n 为正整数B ．从237 93Np 到209 83Bi ，共发生7次α衰变和4次β衰变C ．可能Np237系列中的所有放射性元素的半衰期相对于地球年龄都比较短D ．天然的Np237系列中的放射性元素在地球上从来就没有出现过解析：由α衰变规律M Z A→M －4Z －2B ＋42He 、β衰变规律M Z C→M Z ＋1D ＋0－1e 可知每发生一次α衰变，原子核的质量数减少4，而发生β衰变时质量数不变，Np237的质量数237＝4×59＋1，所以每一次衰变后的质量数都等于4n ＋1(n 等于正整数)，A 项正确；根据原子核衰变时质量数和电荷数守恒，从237 93Np 到209 83Bi 质量数减少237－209＝28＝4×7，即发生7次α衰变，电荷数减少93－83＝10，考虑7次α衰变带走电荷数为2×7＝14，所以发生了4次β衰变，B 项正确；Np237这个系列在自然界一直没有被发现，可能是这个系列中的所有放射性元素的半衰期相对于地球年龄都比较短，C项正确，D项错误．重难疑点辨析大自然的时钟——碳14测年法由于宇宙射线的作用，大气中二氧化碳除了含有稳定的碳12，还含有放射性的碳14，并且碳的这两种同位素含量之比几乎保持不变．活的植物通过光合作用吸收到体内的既有碳12，也有碳14，它们体内碳12与碳14的含量保持着与大气中一样的比例．植物死后，光合作用停止了，碳14由于β衰变含量逐渐减少．已知碳14的半衰期是5 730年，如果现在有一个从远古居民遗址中挖掘出来的木片，它的碳14的含量只是活体的二分之一，那么这个木片大约是多少年前的植物？这座远古居民遗址大约是多少年前的？1．分析讨论植物死后，碳14由于β衰变含量逐渐减少，与活体的植物含量出现差别．根据从遗址中挖掘出来的木片中剩余的碳14含量，可推出它死后已经过了多少个半衰期，从而得出它的生长年代．题目中所给木片的碳14含量只是活体的一半，说明经过了一个半衰期的时间，即5 730年，所以此植物的生长年代大约是在5 730年前．2．结论因为木片中碳14的含量是活体的二分之一，说明它已经死了一个半衰期的时间，已知碳14的半衰期是5 730年，所以这个木片和这座远古居民遗址大约是五千七百多年前的．3．方法点击(1)由于大气中14C的含量为一定值，古生物失去活性后与大气的交换结束.14C随衰变逐渐减少，因此可依据衰变规律确定年代．(2)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而不是样本质量减少一半的时间．(3)注意区分两个质量，已发生衰变的质量：m1－，未发生衰变的质量：m.【典例】放射性同位素14C被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖．(1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成不稳定的14 6C，它很容易发生衰变，放出β射线变成一个新核，其半衰期为5 730年，试写出14 6C 的衰变方程．(2)若测得一古生物遗骸中的14 6C 含量只有活体中的25%，则此遗骸距今约有多少年？【解析】 (1)14 6C 的β衰变方程为14 6C→0－1e ＋14 7N.(2)14 6C 的半衰期τ＝5 730年．生物死亡后，遗骸中的14 6C 按其半衰期变化，设活体中的14 6C 的含量为N 0，遗骸中的14 6C 含量为N ，则N ＝N 0， 即0.25N 0＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12，故t 5 730＝2，t ＝11 460年． 【答案】 (1)14 6C→0－1e ＋14 7N (2)11 460年类似的方法也可确定地质年代，如地球的年龄等，只不过要利用半衰期接近地球年龄的更长半衰期的元素，如铀238等．1．14C 测年法是利用14C 衰变规律对古生物进行年代测定的方法．若以横坐标t 表示时间，纵坐标m 表示任意时刻14C 的质量，m 0为t ＝0时14C 的质量．如图所示四幅图中能正确反映14C 衰变规律的是( C )解析：14C 衰变过程中每经过一个半衰期，质量减少为原来的一半，故其质量减少得越来越慢，故选项C 正确．2．有甲、乙两种放射性元素，它们的半衰期分别是τ甲＝15天，τ乙＝30天，开始时二者质量相等，经过60天后，这两种元素的质量之比为( B )A ．12 B ．1 4 C ．18 D ．116解析：60天是甲半衰期的4倍，是乙半衰期的2倍，则M 甲＝M ⎝ ⎛⎭⎪⎫124＝116M ，M 乙＝M ⎝ ⎛⎭⎪⎫122＝14M ， 故M 甲M 乙＝14，B 正确．3．(多选)2011年3月11日，日本当地时间14时46分，日本东北部海域发生里氏9.0级地震并引发海啸，造成重大人员伤亡和财产损失．地震震中位于宫城县以东太平洋海域，震源深度20公里．东京有强烈震感．地震引发的海啸影响到太平洋沿岸的大部分地区．地震造成日本福岛第一核电站1～4号机组发生核泄漏事故．这次核泄漏事故再次引起人们对核能利用过程中的安全、核废料与环境问题的重视．几十年来人们已向巴伦支海海域倾倒了不少核废料，核废料对海洋环境有严重的污染作用．其原因有( ABC )A ．铀、钚等核废料有放射性B ．铀、钚等核废料的半衰期很长C ．铀、钚等重金属有毒性D ．铀、钚等核废料会造成爆炸4．(多选)下列说法正确的是( BC )A.226 88Ra 衰变为22286Rn 要经过1次α衰变和1次β衰变B.238 92U 衰变为234 91Pa 要经过1次α衰变和1次β衰变C.232 90Th 衰变为208 82Pb 要经过6次α衰变和4次β衰变D.238 92U 衰变为222 86Rn 要经过4次α衰变和4次β衰变解析：由衰变规律可知，A 中只经过1次α衰变，D 中只经过4次α衰变和2次β衰变．5．放射性元素232 90Th 经过6次α衰变和4次β衰变成了稳定元素208 82Pb.解析：由232 90Th 变为208 82Pb ，先由质量数的变化确定α衰变的次数，再根据α衰变相应电荷数的改变确定β衰变的次数．本题主要考查对衰变规律的应用和计算能力．方法1：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．因为每进行一次α衰变，质量数减4，所以α衰变的次数为x ＝232－2084次＝6次．再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判断β衰变的次数.6次α衰变，核电荷数应减少2×6＝12个，而每进行一次β衰变，核电荷数增加1，所以β衰变的次数为y ＝[12－(90－82)]次＝4次．方法2：设经过x 次α衰变、y 次β衰变．根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.。
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。
4.2 放射性元素的衰变 学案(2020年粤教版高中物理选修3-5)
4.2 放射性元素的衰变学案（2020年粤教版高中物理选修3-5）第二节第二节放射性元素的衰变放射性元素的衰变学科素养与目标要求物理观念1.掌握三种射线的特性.2.知道原子核的衰变的概念，掌握两种衰变规律.3.了解半衰期的概念和统计意义.科学思维1.能利用半衰期进行简单的计算.2.知道两种衰变的实质，会利用衰变规律写出衰变方程.一.原子核的衰变1.对三种射线的认识种类射线射线射线组成高速氦核流高速电子流光子流高频电磁波带电荷量2ee0速率0.1c0.99cc贯穿本领最弱，用一张纸就能挡住较强，能穿透几毫米厚的铝板最强，能穿透几厘米厚的铅板电离作用很强较弱很弱2.定义原子核放出粒子或粒子，变成新元素原子核的过程.3.衰变类型1衰变放射性元素放出粒子的衰变过程.放出一个粒子后，核的质量数减少4，电荷数减少2，成为新核.2衰变放射性元素放出粒子的衰变过程.放出一个粒子后，核的质量数不变，电荷数增加1.4.衰变规律原子核衰变时电荷数和质量数都守恒.5.射线射线是伴随衰变或衰变同时产生的，射线不改变原子核的电荷数和质量数.二.半衰期1.定义放射性元素的原子核数目因衰变减少到原来的一半所经过的时间.2.半衰期公式m212tTm，其中T2为半衰期.3.特点1不同的放射性元素，半衰期不同，甚至差别非常大.2放射性元素衰变的快慢是由核本身因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件无关.4.适用条件半衰期描述的是统计规律，不适用于单个原子核的衰变.1.判断下列说法的正误.1射线实际上就是氦原子核，射线具有很强的穿透能力.2射线是高速电子流，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板.3射线是能量很高的电磁波，电离作用很强.4原子核在衰变时，它在元素周期表中的位置不变.5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.6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.2.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的质量大约还有_________________________________________________________ _.答案m16解析根据半衰期公式可知m余32812mm16.一.三种射线1.三种射线的实质射线高速氦核流，带2e的正电荷；射线高速电子流，带e的负电荷；射线光子流高频电磁波，不带电.2.三种射线在电场中和磁场中的偏转1在匀强电场中，射线不发生偏转，做匀速直线运动，粒子和粒子沿相反方向做类平抛运动，在同样的条件下，粒子的偏移大，如图1所示.图1图22在匀强磁场中，射线不发生偏转，仍做匀速直线运动，粒子和粒子沿相反方向做匀速圆周运动，且在同样条件下，粒子的轨道半径小，如图2所示.例1一置于铅盒中的放射源可以发射.和射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后面的空间有一匀强电场.进入电场后，射线变为a.b两束，射线a沿原来的方向行进，射线b发生了偏转，如图3所示，则图中的射线a为________射线，射线b为________射线.图3答案解析放射源可以发射..三种射线，射线的穿透能力弱，不能穿透铝箔，射线和射线的穿透能力强，可以穿透铝箔.由于射线带负电，经过电场时受到电场力的作用会发生偏转，射线不带电，经过电场时不发生偏转，所以图中射线a是射线，射线b是射线.1.对放射性和射线的理解1一种元素的放射性，与其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射线来自原子核，说明原子核是可以再分的.2.对三种射线性质的理解1射线带正电.射线带负电.射线不带电.射线.射线是实物粒子，而射线是光子流，属于电磁波的一种.2射线.射线都可以在电场或磁场中偏转，但偏转方向不同，射线则不发生偏转.3射线穿透能力弱，射线穿透能力较强，射线穿透能力最强，而电离本领相反.针对训练1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所示，由此可推知图4A.来自原子核外的电子B.的电离作用最强，是一种电磁波C.的电离作用较强，是一种电磁波D.的电离作用最弱，是一种电磁波答案D解析射线能被一张纸挡住，说明它的穿透能力差，所以射线是射线，射线是高速运动的氦核流，它的穿透能力差，电离作用最强，选项B错误；射线的穿透能力较强，能穿透纸和几毫米厚的铝板，说明它是射线，射线来自原子核，不是来自原子核外的电子，选项A错误；射线的穿透能力最强，能够穿透几厘米厚的铅板，射线是射线，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，故选项C错误，D正确.二.原子核的衰变1.衰变类型.实质与方程1衰变AZXA4Z2Y42He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衰变现象.如23892U23490Th42He.2衰变AZXAZ1Y01e.实质原子核中的中子转化成一个质子且放出一个电子即粒子，使电荷数增加1，衰变不改变原子核的质量数，其转化方程为10n11H01e.如23490Th23491Pa01e.3射线是伴随衰变或衰变产生的.实质发生衰变或衰变后的原子核往往处于高能级，在向低能级跃迁时以光子的形式向外辐射能量.2.衰变规律衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒.3.确定原子核衰变次数的方法与技巧1方法设放射性元素AZX 经过n次衰变和m次衰变后，变成稳定的新元素AZY，则衰变方程为AZXAZYn42Hem01e根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程AA4n，ZZ2nm.2技巧为了确定衰变次数，一般先由质量数的改变确定衰变的次数这是因为衰变次数的多少对质量数没有影响，然后根据衰变规律确定衰变的次数.例2原子核23892U经放射性衰变变为原子核23490Th，继而经放射性衰变变为原子核23491Pa，再经放射性衰变变为原子核23492U.放射性衰变.和依次为A.衰变.衰变和衰变B.衰变.衰变和衰变C.衰变.衰变和衰变D.衰变.衰变和衰变答案A解析根据衰变反应前后的质量数守恒和电荷数守恒特点，23892U核与23490Th核比较可知，衰变的另一产物为42He，所以衰变为衰变，选项B.C错误；23491Pa核与23492U核比较可知，衰变的另一产物为01e，所以衰变为衰变，选项A正确，D错误.例323892U核经一系列的衰变后变为20682Pb核，问1一共经过几次衰变和几次衰变220682Pb与23892U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.答案18621022323892U20682Pb842He601e解析1设23892U衰变为20682Pb经过x次衰变和y次衰变，由质量数守恒和电荷数守恒可得2382064x92822xy联立解得x8，y6.即一共经过8次衰变和6次衰变2由于每发生一次衰变质子数和中子数均减少2，每发生一次衰变，中子数减少1，质子数增加1，故20682Pb较23892U质子数少10，中子数少22.3衰变方程为23892U20682Pb842He601e.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.衰变次数的判断技巧1衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒.2每发生一次衰变质子数.中子数均减少2.3每发生一次衰变中子数减少1，质子数增加1.针对训练2在横线上填上粒子符号和衰变类型.123892U23490Th________，属于________衰变223490Th23491Pa________，属于________衰变321084Po21085At________，属于________衰变46629Cu6227Co________，属于________衰变答案142He201e301e442He解析根据质量数和电荷数守恒可以判断1中生成的粒子为42He，属于衰变.2中生成的粒子为01e，属于衰变.3中生成的粒子为01e，属于衰变.4中生成的粒子为42He，属于衰变.三.对半衰期的理解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，不同元素的半衰期不同，有的差别很大.2.半衰期公式N余N原212tT，m余m0212tT式中N原.m0表示衰变前的原子核数和质量，N余.m余表示衰变后的尚未发生衰变的原子核数和质量，t表示衰变时间，T2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，但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.例4碘131核不稳定，会发生衰变，其半衰期为8天.1碘131核的衰变方程13153I________衰变后的元素用X表示.2经过________天75的碘131核发生了衰变.答案113154X01e216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13153I13154X01e.2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发生衰变，即经过的时间为16天.针对训练3多选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的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减小.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5700年B.12C.13C.14C具有相同的中子数C.14C衰变为14N的过程中放出射线D.增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变答案AC解析因古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间为一个半衰期，即该古木的年代距今约为5700年，选项A正确；12C.13C.14C具有相同的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，选项B错误；根据核反应方程可知，14C衰变为14N的过程中放出电子，即放出射线，选项C正确；外界环境不影响放射性元素的半衰期，选项D错误.1.三种射线的特性多选天然放射性物质的射线包含三种成分，下列说法中正确的是A.射线的本质是高速氦核流B.射线是不带电的光子C.三种射线中电离作用最强的是射线D.一张厚的黑纸可以挡住射线，但挡不住射线和射线答案AD 解析射线的本质是高速氦核流，射线是高速电子流，A正确，B错误；三种射线中电离作用最强的是射线，C错误；一张厚的黑纸可以挡住射线，但挡不住射线和射线，D正确.2.半衰期的理解多选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要的时间的一半B.原子核有半数发生衰变所需要的时间C.相对原子质量减少一半所需要的时间D.该元素原子核的总质量减半所需要的时间答案BD解析放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间叫做这种元素的半衰期，它与原子核全部衰变所需要的时间的一半不同.放射性元素发生衰变后成为一种新的原子核，原来的放射性元素原子核的个数不断减少，当原子核的个数减半时，该放射性元素的原子核的总质量也减半，故选项B.D正确.3.衰变方程识别下列表示放射性元素碘13113153I衰变的方程是A.13153I12751Sb42HeB.13153I13154Xe01eC.13153I13053I10nD.13153I13052Te11H答案B解析衰变是原子核自发地释放一个粒子即电子产生新核的过程，原子核衰变时质量数与电荷数都守恒，结合选项分析可知，选项B正确.4.衰变次数的计算重水堆核电站在发电的同时还可以产生可供研制核武器的钚23923994Pu，钚239可由铀23923992U经过n 次衰变而产生，则n为A.2B.239C.145D.92答案A解析衰变规律是质量数不变，质子数增加1.23994Pu比23992U质子数多2，所以发生2次衰变，A对.5.半衰期的相关计算一个氡核22286Rn衰变成钋核21884Po，并放出一个粒子，其半衰期T3.8天.1写出该核反应方程；2求32g氡经过多少天衰变还剩余1g氡.答案122286Rn21884Po42He219解析1根据衰变过程中质量数和电荷数守恒可知该核反应的方程是22286Rn21884Po42He.2根据半衰期公式可知，m余m原122tT，解得t3.8天519天.。
2020-2021高中物理3-5配套学案：第十九章 第二节放射性元素的衰变含解析
2020-2021学年高中物理人教版选修3-5配套学案：第十九章第二节放射性元素的衰变含解析第二节放射性元素的衰变【素养目标定位】※知道α和β衰变的规律及实质※理解半衰期的概念※会利用半衰期进行简单的运算【素养思维脉络】课前预习反馈教材梳理·夯基固本·落实新知知识点1原子核的衰变1．定义原子核放出__α粒子__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。
2．衰变的类型一种是__α衰变__,另一种是__β衰变__，而γ射线是伴随α衰变或β衰变产生的。
3．衰变过程α衰变：错误!U―→错误!Th＋__错误!He__β衰变:错误!Th―→错误!Pa＋__错误!e__4．衰变规律（1）遵守三个守恒：原子核衰变时遵守__电荷数__守恒，__质量数__守恒，动量守恒.(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（伴随的γ射线除外)。
知识点2半衰期1．定义放射性元素的原子核有__半数__发生衰变所需的时间，叫作半衰期。
2．决定因素放射性元素衰变的快慢是由原子核__内部__因素决定的,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.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__确定何时发生衰变，但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__.思考辨析『判一判』（1）原子核在衰变时，它在元素周期表中的位置不变.（×）（2）发生β衰变是原子核中的电子发射到核外.(×）（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.（×)(4)通过化学反应也不能改变物质的放射性。
(√）（5)原子核衰变过程中，电荷数、质量数、能量和动量都守恒。
高中物理射线衰变教案
高中物理射线衰变教案
教学目标：学生能够了解射线衰变的概念、原理和应用。
教学重点：射线衰变的定义、特点、三种类型及其示意图。
教学难点：射线衰变的原子核角标表示法。
教具准备：投影仪、幻灯片、实验仪器。
教学过程：
第一步：导入（5分钟）
教师通过提问引导学生回顾核物理的基本概念，引入射线衰变的概念。
第二步：讲解（15分钟）
1. 讲解射线衰变的定义和原理。
2. 分别介绍α射线、β射线和γ射线的特点，以及它们的示意图。
3. 介绍射线衰变的应用领域。
第三步：实验（20分钟）
教师通过实验演示射线衰变的过程，让学生亲自操作实验仪器，并观察实验现象。
第四步：讨论（10分钟）
学生就射线衰变的概念、特点和应用展开讨论，分享自己的观点和想法。
第五步：总结（5分钟）
教师总结本节课的要点，强调射线衰变在核物理研究中的重要性，并展望射线衰变的未来
发展。
教学延伸：
引导学生通过图书、网络等途径深入了解射线衰变的相关知识，鼓励他们自主学习和思考。
作业布置：
1. 撰写小结：总结射线衰变的概念、特点和应用。
2. 搜索资料：查找一篇关于射线衰变的科普文章，并写出自己的理解和看法。
教学反思：
通过本节课的教学，学生对射线衰变的概念和特点有了更深入的了解，能够将理论知识与实际应用相结合。
同时，通过实验和讨论，培养了学生的动手能力和思维能力，提高了他们对物理学科的兴趣和学习积极性。
2020学年高中物理第19章2放射性元素的衰变学案新人教版选修3-5(2021-2022学年)
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，掌握原子核的衰变规律．（重点）3．会用半衰期描述衰变的快慢,知道半衰期的统计意义．会利用半衰期解决相关问题.(重点、难点）一、原子核的衰变1.定义原子核放出α粒子或β粒子，则核电荷数变了,变成另一种原子核，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．衰变过程错误!未定义书签。
U→错误!未定义书签。
Th＋错误!未定义书签。
He错误!Th→错误!未定义书签。
Ｐa+错误!未定义书签。
e４.衰变规律（1)原子核衰变时电荷数和质量数都守恒.（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.二、半衰期１.定义放射性元素的原子核有半数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核内部自身的因素决定的，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，半衰期不同.ﻬ3．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.1.思考判断（正确的打“√”,错误的打“×”)(１)原子核发生α衰变时,核的质子数减少2，而质量数减少4。
(√)（2)原子核发生β衰变时，原子核的质量不变．ﻩ(×）(3)原子核发生衰变时,质量数和电荷数都守恒.ﻩ(√)（４）半衰期是放射性元素的大量原子核衰变的统计规律．(√)（５)对放射性元素加热时,其半衰期缩短．ﻩ(×）2．（多选)原子核错误!未定义书签。
U经放射性衰变①变为原子核错误!Th,继而经放射性衰变②变为原子核错误!未定义书签。
Pa,再经放射性衰变③变为原子核错误!未定义书签。
U.下列选项正确的是（)A．①是α衰变B．②是β衰变C.③是β衰变D．③是γ衰变［解析]错误!U错误!错误!未定义书签。
Th,质量数少4，电荷数少２,说明①为α衰变. 错误!Ｔh错误!错误!Pa,质子数加1,质量数不变，说明②为β衰变，中子转化成质子。
【2020】最新人教版高中物理选修3-5学案：第十九章 学案2 放射性元素的衰变
(1)方法1：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＋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.
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．
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.B.
C.D.
答案 C
解析 根据半衰期公式m余＝m原，将题目中的数据代入可得C正确，A、B、D错误．
4．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：I→______________(衰变后的元素用X表示)．
A．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
答案 A
解析 UTh，质量数少4，电荷数少2，说明①为
α衰变；ThPa，质子数加1，说明②为β衰变；PaU，质子数加1，说明③为β衰变．故选A.
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．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要的时间的一半
B．原子核有半数发生衰变所需要的时间
C．相对原子质量减少一半所需要的时间
D．元素质量减少一半所需要的时间
答案 B
解析 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成了一种新的原子核．发生不同的衰变，其质量数减少规律不同，原子核衰变时，原来的放射性元素原子核的个数不断减少，那么放射性元素的原子核的质量也不断减少，故上述选项只有B正确．
高中物理选修3-5-放射性元素的衰变
放射性元素的衰变知识集结知识元天然放射现象知识讲解原子核的衰变、半衰期一、天然放射现象（1）天然放射现象元素自发地放出射线的现象，首先由贝克勒尔发现。
天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构。
（2）放射性和放射性元素物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性。
具有放射性的元素叫放射性元素。
3.（3）三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线。
4.（4）γ射线是高频率的电磁波，它是伴随α或β衰变放出的。
5.（5）α、β、γ三种射线中穿透能力最强的是γ射线，α射线穿透能力最弱，一张厚的黑纸可以挡住α射线。
6.（6）电离能力最强的是α射线，γ射线电离能力最弱。
7.（7）β射线是原子核内的中子变为质子时放出的电子，是高速的电子流。
二、原子核的衰变和半衰期1．原子核的衰变：（1）衰变：原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变。
（2）分类（3）半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。
半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关。
①，其中N0表示衰变前放射性元素的原子核的个数，N表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子核的个数，t表示衰变时间．T表示半衰期．②半衰期只适用于大量的原子核，对数量较少的原子核不适用，如10个原子核经过一个半衰期并不一定恰好有5个发生衰变．例题精讲天然放射现象例1.说明原子核具有复杂结构的是（）A．质子的发现B．天然放射性现象的发现C．电子的发现D．α粒子散射实验例2.以下事实可作为“原子核可再分”的依据是（）A．天然放射现象B．α粒子散射实验C．电子的发现D．氢原子发光例3.关于天然放射性，下列说法不正确的是（）A．所有元素都可能发生衰变B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强例4.关于天然放射性，下列说法正确的是（）A．所有元素都可能发生衰变B．放射性元素的半衰期与外界的温度有关C．放射性元素与别的元素形成化合物时不具有放射性了D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强例5.下列说法中正确的有（）A．黑体辐射时电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关B．普朗克为了解释光电效应的规律，提出了光子说C．天然放射现象的发现揭示原予核有复杂的结构D．卢瑟福首先发现了质子和中子。
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3.2放射性衰变学案（2020年教科版高中物理选修3-5）2放射性放射性衰变衰变学科素养与目标要求物理观念1.了解什么是放射性和天然放射现象，知道三种射线的实质和特征.2.了解衰变的概念，知道放射现象的实质就是原子核的衰变.3.了解半衰期的概念，知道半衰期的统计意义.科学思维1.会利用带电粒子在电.磁场中的偏转判断射线的电性和种类.2.会利用衰变规律写出衰变方程，会计算半衰期.一.天然放射现象1.天然放射性11896年，法国物理学家亨利贝克勒尔发现，铀化合物能放出看不见的射线，这种射线可以使密封完好的照相底片感光.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.2玛丽居里和她的丈夫皮埃尔居里发现了两种比铀放射性更强的新元素，命名为钋.镭.2.天然放射现象放射性元素自发地发出射线的现象.原子序数大于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数较小的元素，有的也能放出射线.例如146C有放射性.二.衰变1.放射性衰变放射性元素是不稳定的，它们会自发地蜕变为另一种元素，同时放出射线，这种现象为放射性衰变.2.衰变形式常见的衰变有两种，放出粒子的衰变为衰变，放出粒子的衰变为衰变，而射线是伴随射线或射线产生的.3.衰变方程举例1衰变23892U23490Th42He2衰变23490Th23491Pa01e.4.原子核衰变前.后电荷数和质量数均守恒.三.三种射线的性质1.射线带正电的粒子流，粒子是氦原子核，射线的速度只有光速的10，穿透能力弱，容易被物质吸收，一张薄薄的铝箔或一层裹底片的黑纸，都能把它挡住.2.射线带负电的电子流，它的速度很快，穿透力强，在空气中可以走几米远，而碰到几毫米厚的铝片就不能穿过了.3.射线本质上是一种波长极短的电磁波，波长约是X射线波长的1，穿透力极强，能穿过厚的混凝土和铅板.四.半衰期1.半衰期放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间，叫做这种元素的半衰期.2.半衰期是大量原子核衰变的统计规律，反映放射性元素衰变的快慢.3.半衰期是由原子核自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系.1.判断下列说法的正误.1射线实际上就是氦原子核，射线具有较强的穿透能力.2原子核在衰变时，它在元素周期表中的位置不变.3同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长.4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.5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.2.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的质量大约还有____________________________________.答案m16解析由题意可知m余m12328m16.一.对三种射线性质的理解如图为三种射线在磁场中的运动轨迹示意图.1射线向左偏转，射线向右偏转，射线不偏转说明了什么2粒子的速度约为粒子速度的分之一，但射线的偏转半径大于射线的偏转半径说明什么问题答案1说明射线带正电，射线带负电，射线不带电.2根据带电粒子在匀强磁场中运动的半径公式rmvqB可知，粒子的mq应大于粒子的mq，即粒子的质量应较大...三种射线的比较种类射线射线射线组成高速氦核流高速电子流光子流高频电磁波质量4mpmp1.671027kgmp1836静止质量为零带电荷量2ee0速率0.1c0.99cc穿透能力最弱，用一张纸就能挡住较强，不能穿透几毫米厚的铝板最强，能穿透几厘米厚的铅板电离作用很强较弱很弱在电.磁场中偏转与射线反向偏转不偏转例1一置于铅盒中的放射源可以发射.和射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后面的空间有一匀强电场.进入电场后，射线变为a.b两束，射线a沿原来的方向行进，射线b发生了偏转，如图1所示，则图中的射线a为________射线，射线b为________射线.图1答案解析放射源可以发射..三种射线，射线的穿透能力弱，不能穿透铝箔，射线和射线的穿透能力强，可以穿透铝箔.由于射线带负电，经过电场时受到电场力的作用会发生偏转，射线不带电，经过电场时不发生偏转，所以图中射线a是射线，射线b是射线.1.对放射性和射线的理解1一种元素的放射性，与其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.2.对三种射线性质的理解1射线带正电.射线带负电.射线不带电.射线.射线是实物粒子流，而射线是光子流，属于电磁波的一种.2射线.射线都可以在电场或磁场中偏转，但偏转方向不同，射线则不发生偏转.3射线穿透能力弱，射线穿透能力较强，射线穿透能力最强，而电离本领相反.针对训练1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2所示，由此可推知图2A.来自原子核外的电子B.的电离作用最强，是一种电磁波C.的电离作用较强，是一种电磁波D.的电离作用最弱，是一种电磁波答案D解析射线能被一张纸挡住，说明它的穿透能力较差，所以射线是射线，射线是高速运动的氦核流，它的穿透能力差，电离作用最强，选项B错误；射线的穿透能力较强，能穿透纸和几毫米厚的铝板，说明它是射线，射线来自于原子核，不是来自于原子核外的电子，选项A错误；射线的穿透能力最强，能够穿透几厘米厚的铅板，射线是射线，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，故选项C错误，D正确.二.原子核的衰变规律与衰变方程如图为衰变.衰变示意图.1当原子核发生衰变时，原子核的质子数和中子数如何变化2当发生衰变时，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1衰变时，质子数减少2，中子数减少2.2衰变时，核电荷数增加1.新核在元素周期表中的位置向后移动一位.1.衰变种类.实质与方程1衰变AZXA4Z2Y42He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衰变现象.如23892U23490Th42He.2衰变AZXAZ1Y01e.实质原子核中的中子转化成一个质子且放出一个电子即粒子，使电荷数增加1，衰变不改变原子核的质量数，其转化方程为10n11H01e.如23490Th23491Pa01e.3射线是伴随衰变或衰变产生的.2.衰变规律衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒.例223892U核经一系列的衰变后变为20682Pb核，问1一共经过几次衰变和几次衰变220682Pb与23892U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.答案18621022323892U20682Pb842He601e解析1设23892U衰变为20682Pb经过x次衰变和y次衰变，由质量数守恒和电荷数守恒可得2382064x92822xy联立解得x8，y6.即一共经过8次衰变和6次衰变2由于每发生一次衰变质子数和中子数均减少2，每发生一次衰变，而质子数增加1，故20682Pb较23892U质子数少10，中子数少22.3衰变方程为23892U20682Pb842He601e.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.衰变次数的判断技巧1衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒.2每发生一次衰变质子数.中子数均减少2.3每发生一次衰变中子数减少1，质子数增加1.针对训练2在横线上填上粒子符号和衰变类型.123892U23490Th________，属于________衰变；223490Th23491Pa________，属于________衰变；321084Po21085At________，属于________衰变；46629Cu6227Co________，属于________衰变.答案142He201e301e442He解析根据质量数和电荷数守恒可以判断1中生成的粒子为42He，属于衰变.2中生成的粒子为01e，属于衰变.3中生成的粒子为01e，属于衰变.4中生成的粒子为42He，属于衰变.三.半衰期的理解和有关计算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答案半衰期是一个时间，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衰变时间.2.某放射性元素的半衰期为4天，若有10个这样的原子核，经过4天后还剩5个，这种说法对吗答案半衰期是放射性元素的大量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，10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.1.半衰期表示放射性元素衰变的快慢.2.半衰期公式N余N原122tT，m余m0122tT，式中N原.m0表示衰变前的原子核数和质量，N余.m余表示衰变后的尚未发生衰变的原子核数和质量，t表示衰变时间，T2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的特点，可以测算其衰变过程，推算时间等.例3多选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要的时间的一半B.原子核有半数发生衰变所需要的时间C.相对原子质量减少一半所需要的时间D.该元素质量减半所需要的时间答案BD解析放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间叫做这种元素的半衰期，它与原子核全部衰变所需要的时间的一半不同.放射性元素发生衰变后成为一种新的原子核，原来的放射性元素原子核的个数不断减少，当原子核的个数减半时，该放射性元素的原子核的总质量也减半，故选项B.D正确.例4多选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，通过对目前发现最古老的岩石中铀和铅含量来推算.测得该岩石中现含有铀是岩石形成初期时岩石形成初期时不含铅的一半，铀238衰变后形成铅206，铀238的相对含量随时间变化规律如图3所示，图中N为铀238的原子数，N0为铀和铅的总原子数.由此可以判断出图3A.铀238的半衰期为90亿年B.地球的年龄大致为45亿年C.被测定的岩石样品在90亿年时铀.铅原子数之比约为14D.被测定的岩石样品在90亿年时铀.铅原子数之比约为13答案BD解析半衰期是有半数原子核发生衰变所需要的时间，根据题图可知半数衰变的时间是45亿年，选项A错误，B正确；90亿年是铀核的两个半衰期，有34的铀原子核发生衰变，还有14的铀原子核没有发生衰变，根据衰变方程可知一个铀核衰变时产生一个铅核，故衰变后的铀.铅原子数之比约为13，选项C错误，D正确.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.针对训练3大量的某放射性元素经过11.4天有78的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为A.11.4天B.7.6天C.5.7天D.3.8天答案D解析由于经过了11.4天还有18的原子核没有衰变，由m余12nm0，可知该放射性元素经过了3个半衰期，即可算出半衰期是3.8天，故D正确.1.三种射线的特性多选天然放射性物质的射线包含三种成分，下列说法中正确的是A.射线的本质是高速氦核流B.射线是不带电的光子C.三种射线中电离作用最强的是射线D.一张厚的黑纸可以挡住射线，但挡不住射线和射线答案AD 解析射线的本质是高速氦核流，射线是高速电子流，A正确，B错误；三种射线中电离作用最强的是射线，C错误；一张厚的黑纸可以挡住射线，但挡不住射线和射线，D正确.2.射线的区分研究放射性元素射线性质的实验装置如图4所示.两块平行放置的金属板A.B分别与电源的两极a.b连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出.则图4A.a为电源正极，到达A板的为射线B.a为电源正极，到达A板的为射线C.a为电源负极，到达A板的为射线D.a为电源负极，到达A板的为射线答案B解析射线为高速电子流，质量约为质子质量的11836，速度接近光速；射线为氦核流，速度约为光速的110.在同一电场中，射线的偏转程度大于射线的偏转程度，由题图知，向左偏的为射线；因粒子带正电，向右偏转，说明电场方向水平向右，a为电源正极，故B正确，A.C.D错误.3.原子核的衰变下列说法中正确的是A.衰变放出的电子来自组成原子核的电子B.衰变放出的电子来自原子核外的电子C.衰变说明原子核中含有粒子D.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；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，射线总是伴随其他衰变发生，它的本质是电磁波，故C错误，D正确.4.半衰期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，随着剩下的未衰变原子核的减少，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.5.半衰期的相关计算一个氡核22286Rn衰变成钋核21884Po，并放出一个粒子，其半衰期T23.8天.1写出该核反应方程；2求32g氡经过多少天衰变还剩余1g氡.答案122286Rn21884Po42He219解析1根据衰变过程中质量数和电荷数守恒可知该核反应的方程是22286Rn21884Po42He.2根据半衰期公式可知，m余m原122tT，解得t3.8天519天.。