《2018-2019版高中物理 第4章 從原子核到夸克 4.2 原子核的衰變課件 滬科版選修3-5.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019版高中物理 第4章 從原子核到夸克 4.2 原子核的衰變課件 滬科版選修3-5.ppt（47頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、4.2原子核的衰變,第4章從原子核到夸克,學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.知道什么是放射性、放射性元素、天然放射現(xiàn)象. 2.知道三種射線的特性. 3.知道衰變及兩種衰變的規(guī)律，能熟練寫(xiě)出衰變方程. 4.會(huì)用半衰期描述衰變的速度，知道半衰期的統(tǒng)計(jì)意義.,內(nèi)容索引,,知識(shí)探究 新知探究 點(diǎn)點(diǎn)落實(shí),題型探究 重點(diǎn)難點(diǎn) 各個(gè)擊破,達(dá)標(biāo)檢測(cè) 當(dāng)堂檢測(cè) 鞏固反饋,知識(shí)探究,一、天然放射現(xiàn)象和三種射線,導(dǎo)學(xué)探究1.1896年，法國(guó)物理學(xué)家貝可勒爾發(fā)現(xiàn)了放射性元素自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象，即天然放射現(xiàn)象.是否所有的元素都具有放射性？放射性物質(zhì)放出的射線有哪些種類？,答案原子序數(shù)大于或等于83的元素，都能自發(fā)地放出射線，原子序數(shù)小于

2、83的元素，有的也能放出射線. 放射性物質(zhì)發(fā)出的射線有三種：射線、射線、射線.,答案,2.怎樣用電場(chǎng)或磁場(chǎng)判斷三種射線粒子的帶電性質(zhì)？,答案,答案讓三種射線通過(guò)勻強(qiáng)電場(chǎng)，射線不偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明射線不帶電.射線偏轉(zhuǎn)方向和電場(chǎng)方向相同，帶正電，射線偏轉(zhuǎn)方向和電場(chǎng)方向相反，帶負(fù)電.或者讓三種射線通過(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，射線不偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明射線不帶電，射線和射線可根據(jù)偏轉(zhuǎn)方向和左手定則確定帶電性質(zhì).,知識(shí)梳理 1.天然放射現(xiàn)象 1896年，法國(guó)物理學(xué)家 發(fā)現(xiàn)鈾及其化合物能放出一種不同于X射線的新射線. (1)定義：物理學(xué)中把物質(zhì)能自發(fā)地放出 的現(xiàn)象叫做天然放射現(xiàn)象. (2)放射性：物質(zhì)放出 的性質(zhì). (3

3、)放射性元素：具有 性的元素.,貝克勒爾,射線,放射,射線,2.對(duì)三種射線的認(rèn)識(shí),氦核,光子,c,電子,弱,鋁板,鉛板,強(qiáng),弱,強(qiáng),即學(xué)即用判斷下列說(shuō)法的正誤. (1)1896年，法國(guó)的瑪麗居里首先發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象.() (2)原子序數(shù)大于83的元素都是放射性元素.() (3)原子序數(shù)小于83的元素都不能放出射線.() (4)射線實(shí)際上就是氦原子核，射線具有較強(qiáng)的穿透能力.() (5)射線是高速電子流，很容易穿透黑紙，也能穿透幾毫米厚的鋁板. () (6)射線是能量很高的電磁波，電離作用很強(qiáng).(),,,答案,,,,,導(dǎo)學(xué)探究如圖1為衰變、衰變示意圖.,二、原子核的衰變,答案,圖1,答案發(fā)

4、生衰變時(shí)，質(zhì)子數(shù)減少2，中子數(shù)減少2.,1.當(dāng)原子核發(fā)生衰變時(shí)，原子核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)如何變化？,2.當(dāng)發(fā)生衰變時(shí)，新核的核電荷數(shù)相對(duì)原來(lái)的原子核變化了多少？新核在元素周期表中的位置怎樣變化？,答案,答案發(fā)生衰變時(shí)，核電荷數(shù)增加1.新核在元素周期表中的位置向后移動(dòng)一位.,知識(shí)梳理原子核的衰變 1.定義：原子核由于 而轉(zhuǎn)變成新核的變化，叫做原子核的衰變. 2.衰變類型 (1)衰變：放射性元素放出粒子的衰變過(guò)程.放出一個(gè)粒子后，核的質(zhì)量數(shù) ，電荷數(shù) ，成為新核. (2)衰變：放射性元素放出粒子的衰變過(guò)程.放出一個(gè)粒子后，核的質(zhì)量數(shù) ，電荷數(shù) .,放出某種粒子,減少4

5、,減少2,不變,增加1,3.衰變規(guī)律：原子核衰變時(shí) 和 都守恒. 4.衰變的實(shí)質(zhì) (1)衰變的實(shí)質(zhì)：2個(gè) 和2個(gè) 結(jié)合在一起形成粒子. (2)衰變的實(shí)質(zhì)：核內(nèi)的 轉(zhuǎn)化為了一個(gè) 和一個(gè) . (3)射線經(jīng)常是伴隨著衰變和衰變產(chǎn)生的.,電荷數(shù),質(zhì)量數(shù),中子,中子,質(zhì)子,電子,質(zhì)子,即學(xué)即用判斷下列說(shuō)法的正誤. (1)原子核在衰變時(shí)，它在元素周期表中的位置不變.() (2)發(fā)生衰變是原子核中的電子發(fā)射到核外.() (3)射線經(jīng)常是伴隨著射線和射線產(chǎn)生的.(),,,答案,,導(dǎo)學(xué)探究1.什么是半衰期？對(duì)于某個(gè)或選定的幾個(gè)原子核能根據(jù)該種元素的半衰期預(yù)測(cè)它的衰變時(shí)間嗎？,三、

6、放射性元素的半衰期,答案,答案半衰期是一個(gè)時(shí)間，是某種放射性元素的大量原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所用的時(shí)間的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，故無(wú)法預(yù)測(cè)單個(gè)原子核或幾個(gè)特定原子核的衰變時(shí)間.,2.某放射性元素的半衰期為4天，若有10個(gè)這樣的原子核，經(jīng)過(guò)4天后還剩5個(gè)，這種說(shuō)法對(duì)嗎？,答案,答案半衰期是大量放射性元素的原子核衰變時(shí)所遵循的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，不能用于少量的原子核發(fā)生衰變的情況，因此，經(jīng)過(guò)4天后，10個(gè)原子核有多少發(fā)生衰變是不能確定的，所以這種說(shuō)法不對(duì).,知識(shí)梳理半衰期 1.定義：放射性元素每經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，就有一半的核發(fā)生衰變，這段時(shí)間叫做放射性元素的半衰期. 2.特點(diǎn) (1)不同的放射性元素，半衰期 ，甚至差別非常

7、大. (2)放射性元素衰變的快慢是由 決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件 . 3.適用條件：半衰期描述的是 ，不適用于單個(gè)原子核的衰變.,不同,其原子核本身,無(wú)關(guān),統(tǒng)計(jì)規(guī)律,4.半衰期公式：N余_________ ，m余_________，其中T為半衰期. 5.半衰期的應(yīng)用：利用半衰期非常穩(wěn)定這一特點(diǎn)，可以通過(guò)測(cè)量其衰變程度來(lái)推斷 .,時(shí)間,N原,m原,即學(xué)即用判斷下列說(shuō)法的正誤. (1)同種放射性元素，在化合物中的半衰期比在單質(zhì)中長(zhǎng).() (2)把放射性元素放在低溫處，可以減緩放射性元素的衰變.() (3)放射性元素的半衰期與元素所處的物理和化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，它是一

8、個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，只對(duì)大量的原子核才適用.() (4)氡的半衰期是3.8天，若有4個(gè)氡原子核，則經(jīng)過(guò)7.6天后只剩下一個(gè)氡原子核.(),答案,,,,,題型探究,一、天然放射現(xiàn)象和三種射線,1.三種射線的實(shí)質(zhì) 射線：高速氦核流，帶電荷量為2e的正電荷； 射線：高速電子流，帶電荷量為e的負(fù)電荷； 射線：光子流(高頻電磁波)，不帶電.,2.三種射線在電場(chǎng)中和磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn) (1)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，粒子和粒子沿相反方向做類平拋運(yùn)動(dòng)，在同樣的條件下，粒子的偏移大，如圖2所示.,圖2,(2)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，仍做勻速直線運(yùn)動(dòng)，粒子和粒子沿相反方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且在同樣條件

9、下，粒子的軌道半徑小，如圖3所示.,3.元素的放射性 (1)一種元素的放射性與是單質(zhì)還是化合物無(wú)關(guān)，這就說(shuō)明射線跟原子核外電子無(wú)關(guān). (2)射線來(lái)自于原子核說(shuō)明原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的.,圖3,例1如圖4所示，R是一種放射性物質(zhì)，虛線框內(nèi)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，LL是厚紙板，MM是熒光屏，實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)在熒光屏的O、P兩點(diǎn)處有亮斑，由此可知磁場(chǎng)的方向、到達(dá)O點(diǎn)的射線種類、到達(dá)P點(diǎn)的射線種類應(yīng)屬于下表中的,答案,解析,,圖4,解析R放射出來(lái)的射線共有、、三種，其中、射線垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)將受到洛倫茲力作用而偏轉(zhuǎn)，射線不偏轉(zhuǎn)，故打在O點(diǎn)的應(yīng)為射線； 由于射線貫穿本領(lǐng)弱，不能射穿厚紙板，故到達(dá)P點(diǎn)的應(yīng)是射線

10、； 依據(jù)射線的偏轉(zhuǎn)方向及左手定則可知磁場(chǎng)方向垂直紙面向里.,例2(多選)將、、三種射線分別射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，圖中表示射線偏轉(zhuǎn)情況正確的是,答案,解析,,,解析已知粒子帶正電，粒子帶負(fù)電，射線不帶電，根據(jù)正、負(fù)電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)受洛倫茲力方向和正、負(fù)電荷在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力方向可知，A、B、C、D四幅圖中、粒子的偏轉(zhuǎn)方向都是正確的，但偏轉(zhuǎn)的程度需進(jìn)一步判斷.,將數(shù)據(jù)代入，則粒子與粒子的半徑之比,A對(duì)，B錯(cuò)；,帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，設(shè)初速度為v0，垂直電場(chǎng)線方向位移為x，沿電場(chǎng)線方向位移為y，,對(duì)某一確定的x值，、粒子沿電場(chǎng)線偏轉(zhuǎn)距離之比,C錯(cuò)，D對(duì).,三種射線的鑒別： (1)射線帶正電、射線

11、帶負(fù)電、射線不帶電.射線、射線是實(shí)物粒子，而射線是光子流，屬于電磁波的一種. (2)射線、射線都可以在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，但偏轉(zhuǎn)方向不同，射線則不發(fā)生偏轉(zhuǎn). (3)射線穿透能力弱，射線穿透能力較強(qiáng)，射線穿透能力最強(qiáng)，而電離本領(lǐng)相反.,確定原子核衰變次數(shù)的方法與技巧 (1)方法：設(shè)放射性元素 經(jīng)過(guò)n次衰變和m次衰變后，變成穩(wěn)定的新元素 ，則衰變方程為： 根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可列方程： AA4n，ZZ2nm. 以上兩式聯(lián)立解得： 由此可見(jiàn)，確定衰變次數(shù)可歸結(jié)為解一個(gè)二元一次方程組.,二、原子核的衰變規(guī)律和衰變方程,(2)技巧：為了確定衰變次數(shù)，一般先由質(zhì)量數(shù)的改變確定衰變的次數(shù)(這是因?yàn)樗プ?/p>

12、的次數(shù)多少對(duì)質(zhì)量數(shù)沒(méi)有影響)，然后根據(jù)衰變規(guī)律確定衰變的次數(shù).,例3 核經(jīng)一系列的衰變后變?yōu)? 核，問(wèn)： (1)一共經(jīng)過(guò)幾次衰變和幾次衰變？,解析設(shè) 衰變?yōu)? 經(jīng)過(guò)x次衰變和y次衰變，由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得 2382064x 92822xy 聯(lián)立解得x8，y6.即一共經(jīng)過(guò)8次衰變和6次衰變.,答案,解析,答案86,(2) 與 相比，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)各少了多少？,解析由于每發(fā)生一次衰變質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均減少2，每發(fā)生一次衰變中子數(shù)減少1，而質(zhì)子數(shù)增加1，,答案,解析,答案1022,(3)

13、綜合寫(xiě)出這一衰變過(guò)程的方程.,針對(duì)訓(xùn)練1在橫線上填上粒子符號(hào)和衰變類型.,答案,解析,,,,,解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可以判斷：,1.衰變方程的書(shū)寫(xiě)：衰變方程用“”，而不用“”表示，因?yàn)樗プ兎匠瘫硎镜氖窃雍说淖兓?，而不是原子的變? 2.衰變次數(shù)的判斷技巧 (1)衰變過(guò)程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒. (2)每發(fā)生一次衰變質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)均減少2. (3)每發(fā)生一次衰變中子數(shù)減少1，質(zhì)子數(shù)增加1.,1.公式：根據(jù)半衰期的概念，可總結(jié)出公式 N余N原 ，m余m原 式中N原、m原表示衰變前的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，N余、m原表示衰變后尚未發(fā)生衰變的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，t表示衰變時(shí)間，T

14、表示半衰期. 2.適用條件：半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)概念，是對(duì)大量的原子核衰變規(guī)律的總結(jié)，對(duì)于一個(gè)特定的原子核，無(wú)法確定何時(shí)發(fā)生衰變，但可以確定發(fā)生衰變的概率，即某時(shí)衰變的可能性，因此，半衰期只適用于大量的原子核. 3.影響因素：半衰期由放射性元素的原子核內(nèi)部的因素決定，跟原子所處的物理狀態(tài)(如壓強(qiáng)、溫度)或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無(wú)關(guān)，因?yàn)檫@些因素都不能改變?cè)雍说慕Y(jié)構(gòu).,三、對(duì)半衰期的理解及有關(guān)計(jì)算,,例4放射性同位素14C被考古學(xué)家稱為“碳鐘”，它可以用來(lái)判定古生物體的年代，此項(xiàng)研究獲得1960年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng). (1)宇宙射線中高能量的中子碰到空氣中的氮原子后，會(huì)形成不穩(wěn)定的 ，它很容易發(fā)生

15、衰變，放出射線變成一個(gè)新核，其半衰期為5 730年，試寫(xiě)出 的衰變方程.,答案,解析,(2)若測(cè)得一古生物遺骸中的 含量只有活體中的25%，則此遺骸距今約有多少年？,答案,解析,答案11 460年,則N N0，即0.25N0 N0，,,,針對(duì)訓(xùn)練2氡222是一種天然放射性氣體，被吸入后，會(huì)對(duì)人的呼吸系統(tǒng)造成輻射損傷，它是世界衛(wèi)生組織公布的主要環(huán)境致癌物質(zhì)之一.其衰變方程是 ___.已知 的半衰期約為3.8天，則約經(jīng)過(guò)____天，16 g的 衰變后還剩1 g.,答案,解析,15.2,解析根據(jù)核反應(yīng)過(guò)程中電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可推得該反應(yīng)的另一種生成物為 . 根據(jù)m余

16、m原 得 4，代入T3.8天， 解得t3.84天15.2天.,,達(dá)標(biāo)檢測(cè),1.(天然放射現(xiàn)象的認(rèn)識(shí))(多選)以下關(guān)于天然放射現(xiàn)象，敘述正確的是 A.若使某放射性物質(zhì)的溫度升高，其半衰期將變短 B.衰變所釋放的電子是原子核外的電子電離形成的 C.射線是原子核衰變產(chǎn)生的，它有很強(qiáng)的電離作用 D.射線是原子核產(chǎn)生的，它是能量很大的光子流,,1,2,3,4,,答案,2.(衰變規(guī)律的理解)由于放射性元素 的半衰期很短，所以在自然界一直未被發(fā)現(xiàn)，只是在使用人工的方法制造后才被發(fā)現(xiàn).已知 經(jīng)過(guò)一系列衰變和衰變后變成 ，下列論斷中正確的 A. 的原子核比 的原子核少28個(gè)中子 B.衰變過(guò)程

17、中共發(fā)生了7次衰變和4次衰變 C.衰變過(guò)程中共發(fā)生了4次衰變和7次衰變 D.衰變前比衰變后所有物質(zhì)的質(zhì)量數(shù)減少,,1,2,3,4,答案,解析,解析依題意有：23720928，由2847就可知道發(fā)生了7次衰變，發(fā)生衰變次數(shù)為：72x9383，x4，即發(fā)生了4次衰變，B正確，C錯(cuò)誤； 它們中子數(shù)分別為：23793144,20983126，中子數(shù)之差為：14412618，故A錯(cuò)誤； 根據(jù)衰變規(guī)律可知，反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)守恒，D錯(cuò)誤.,1,2,3,4,3.(半衰期的理解)關(guān)于半衰期，下列說(shuō)法正確的是 A.放射性元素的半衰期越短，表明有半數(shù)原子核發(fā)生衰變所需的時(shí)間越 短，衰變速度越快 B.放射性元素的樣品

18、不斷衰變，隨著剩下未衰變的原子核的減少，元素 半衰期也變長(zhǎng) C.把放射性元素放在密封的容器中，可以減慢放射性元素的衰變速度 D.降低溫度或增大壓強(qiáng)，讓該元素與其他物質(zhì)形成化合物，均可減小衰 變速度,1,2,3,4,答案,解析,,解析放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間，它反映了放射性元素衰變速度的快慢，半衰期越短，則衰變?cè)娇?；某種元素的半衰期長(zhǎng)短由其自身因素決定，與它所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤.,1,2,3,4,4.(半衰期的理解及計(jì)算)(多選)14C發(fā)生放射性衰變成為14N，半衰期約5 700年.已知植物存活期間，其體內(nèi)14C與12C的比

19、例不變；生命活動(dòng)結(jié)束后，14C的比例持續(xù)減小.現(xiàn)通過(guò)測(cè)量得知，某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一.下列說(shuō)法正確的是 A.該古木的年代距今約5 700年 B.12C、13C、14C具有相同的中子數(shù) C.14C衰變?yōu)?4N的過(guò)程中放出射線 D.增加樣品測(cè)量環(huán)境的壓強(qiáng)將加速14C的衰變,答案,解析,1,2,3,4,,,解析因古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一，則可知經(jīng)過(guò)的時(shí)間為一個(gè)半衰期，即該古木的年代距今約為5 700年，選項(xiàng)A正確； 12C、13C、14C具有相同的質(zhì)子數(shù)，由于質(zhì)量數(shù)不同，故中子數(shù)不同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤； 根據(jù)核反應(yīng)方程可知，14C衰變?yōu)?4N的過(guò)程中放出電子，即放出射線，選項(xiàng)C正確； 外界環(huán)境不影響放射性元素的半衰期，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.,1,2,3,4,