高中物理 第4章 第2節(jié) 放射性元素的衰變課件 粵教版選修3-5.ppt
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第二節(jié) 放射性元素的衰變,第四章 原子核,欄目鏈接,學(xué) 習(xí) 目 標(biāo),1.知道原子核的衰變. 2.會(huì)用半衰期描述衰變的快慢,知道半衰期的統(tǒng)計(jì)意義. 3.知道兩種衰變的規(guī)律,能夠熟練寫(xiě)出衰變方程.,,,,欄目鏈接,認(rèn)識(shí)三種射線(xiàn),如圖所示,放射源放在鉛塊上的細(xì)孔中,鉛塊上方有,垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng).其放出的射線(xiàn)在磁場(chǎng)的作用下分成a、b、c三束.a(chǎn)、b、c三條射線(xiàn)哪個(gè)是α射線(xiàn)、哪個(gè)是β射線(xiàn)、哪個(gè)是γ射線(xiàn)?,欄目鏈接,提示:由左手定則知a帶負(fù)電,應(yīng)為β射線(xiàn);c帶正電,應(yīng)為α射線(xiàn);b不偏轉(zhuǎn),說(shuō)明不帶電,應(yīng)為γ射線(xiàn).,1.三種射線(xiàn)的比較.,欄目鏈接,(1)用勻強(qiáng)電場(chǎng)分離時(shí),帶正電的α射線(xiàn)沿電場(chǎng)方向偏轉(zhuǎn),帶負(fù)電的β射線(xiàn)沿電場(chǎng)的反方向偏轉(zhuǎn),且α射線(xiàn)偏轉(zhuǎn)小,β射線(xiàn)偏轉(zhuǎn)大,而γ射線(xiàn)不偏轉(zhuǎn).如圖所示.,(2)用勻強(qiáng)磁場(chǎng)分離時(shí),α射線(xiàn)和β射線(xiàn)沿相反的方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng),且在同樣的條件下α射線(xiàn)的軌道半徑大,β射線(xiàn)的軌道半徑??;γ射線(xiàn)不偏轉(zhuǎn).如圖所示.,欄目鏈接,人類(lèi)認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)和開(kāi)發(fā)利用原子能經(jīng)歷了十分曲折的過(guò)程.請(qǐng)按要求回答下列問(wèn)題. (1)盧瑟福、玻爾、查德威克等科學(xué)家在原子結(jié)構(gòu)或原子核的研究方面做出了卓越的貢獻(xiàn).請(qǐng)選擇其中的兩位,指出他們的主要成績(jī).,欄目鏈接,(2)在貝可勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象后,人們對(duì)放射線(xiàn)的性質(zhì)進(jìn)行了深入研究,如圖所示為三種射線(xiàn)在同一磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡,請(qǐng)從三種射線(xiàn)中任選一種,寫(xiě)出它的名稱(chēng)和一種用途.,欄目鏈接,解析:(1)盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型;玻爾把量子理論引入原子模型,并成功解釋了氫原子光譜;查德威克發(fā)現(xiàn)了中子(選兩個(gè)即可);(2)1為α射線(xiàn),科學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用它來(lái)轟擊原子核;2為γ射線(xiàn),照射種子,培育新的優(yōu)良品種.(任選一個(gè)) 答案:見(jiàn)解析,方法總結(jié):熟記物理學(xué)史上的一些重大發(fā)現(xiàn),了解三種射線(xiàn)的電性、用途等,是解好此題的前提. ?課堂訓(xùn)練,1.在軋制鋼板時(shí)需要?jiǎng)討B(tài)地監(jiān)測(cè)鋼板厚度,其檢測(cè)裝置由放射源、探測(cè)器等構(gòu)成,如下圖所示.該裝置中探測(cè)器接收到的是(D),A.X射線(xiàn) B.α射線(xiàn) C.β射線(xiàn) D.γ射線(xiàn) 解析:首先,放射源放出的是α射線(xiàn)、β射線(xiàn)、γ射線(xiàn),無(wú)X射線(xiàn),A項(xiàng)錯(cuò)誤;另外α射線(xiàn)穿透本領(lǐng)最弱,一張紙就能擋住,而β射線(xiàn)穿透本領(lǐng)較強(qiáng)能穿透幾毫米厚的鋁板,γ射線(xiàn)穿透本領(lǐng)最強(qiáng),可以穿透幾厘米厚的鉛板,而要穿過(guò)軋制鋼板只能是γ射線(xiàn),因此D項(xiàng)正確.,原子核的衰變,如圖所示P為放在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的天然放射源,其放出的射線(xiàn)在電場(chǎng)的作用下分成a、b、c三束.則a、b、c三束中哪個(gè)是α射線(xiàn)、哪個(gè)是β射線(xiàn)、哪個(gè)是γ射線(xiàn)?,提示:a帶負(fù)電,應(yīng)為β射線(xiàn);c帶正電,應(yīng)為α射線(xiàn);b不帶電,應(yīng)為γ射線(xiàn).,欄目鏈接,1.定義. 一種元素經(jīng)放射過(guò)程變成另一種元素的現(xiàn)象,稱(chēng)為原子核的衰變. 2.衰變規(guī)律. 原子核衰變時(shí),電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒. 3.衰變方程. (1)α衰變:原子核放出一個(gè)α粒子,衰變方程為: (2)β衰變:原子核放出一個(gè)β粒子,衰變方程為:,欄目鏈接,(3)γ射線(xiàn)經(jīng)常是伴隨α衰變或β衰變而產(chǎn)生,往往是由于衰變后的新核向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出來(lái)的一份能量,原子核釋放出一個(gè)γ光子不會(huì)改變它的質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù). 4.α衰變和β衰變的實(shí)質(zhì). (1)α衰變:α粒子實(shí)質(zhì)就是氦核,它是由兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子組成的.在放射性元素的原子核中,兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合得比較緊密,有時(shí)會(huì)作為一個(gè)整體從較大的原子核中拋射出來(lái),這就是放射性元素發(fā)生的α衰變現(xiàn)象,即,欄目鏈接,(2)β衰變:原子核里雖然沒(méi)有電子,但是核內(nèi)的中子可以轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子,產(chǎn)生的電子從核內(nèi)發(fā)射出來(lái),這就是β衰變.β衰變是原子核中的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)電子和一個(gè)質(zhì)子,即 5.衰變方程的書(shū)寫(xiě). (1)衰變過(guò)程一般都不是可逆的,所以衰變方程只能用單向箭頭表示反應(yīng)方向,不能用等號(hào)連接.(2)衰變的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),不能憑空只依據(jù)兩個(gè)守恒杜撰出生成物來(lái)寫(xiě)衰變方程.(3)當(dāng)放射性物質(zhì)發(fā)生連續(xù)衰變時(shí),原子核中有的發(fā)生α衰變,有的發(fā)生β衰變,同時(shí)伴隨著γ輻射.這時(shí)可連續(xù)放出三種射線(xiàn).,欄目鏈接,核經(jīng)一系列的衰變后變?yōu)? 核,問(wèn): (1)一共經(jīng)過(guò)幾次α衰變和幾次β衰變? (2) 與 相比,質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)各少了多少? (3)綜合寫(xiě)出這一衰變過(guò)程的方程. 解析:(1)設(shè)U衰變?yōu)镻b經(jīng)過(guò)x次α衰變和y次β衰變,由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得: 238=206+4x ① 92=82+2x-y ② 聯(lián)立①②解得x=8,y=6.即一共經(jīng)過(guò)8次α衰變和6次β衰變.,(2)由于每發(fā)生一次α衰變質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均減少2,每發(fā)生一次β衰變中子數(shù)少1,而質(zhì)子數(shù)增1,故 較 質(zhì)子數(shù)少10,中子數(shù)少22. (3)核反應(yīng)方程為 ―→ + + . 答案:(1)8次α衰變,6次β衰變 (2)10個(gè);22個(gè) (3)見(jiàn)解析 方法總結(jié):衰變次數(shù)的判斷方法 (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α衰變質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)均減少2. (3)每發(fā)生一次β衰變中子數(shù)減少1,質(zhì)子數(shù)增加1.,?課堂訓(xùn)練 2.原子核 經(jīng)放射性衰變①變?yōu)樵雍? ,繼而經(jīng)放射性衰變②變?yōu)樵雍? ,再經(jīng)放射性衰變③變?yōu)樵雍? .放射性衰變①、②和③依次為(A) A.α衰變、β衰變和β衰變 B.β衰變、α衰變和β衰變 C.β衰變、β衰變和α衰變 D.α衰變、β衰變和α衰變,解析:根據(jù)衰變反應(yīng)前后的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒特點(diǎn), 核與 核比較可知,衰變①的另一產(chǎn)物為 ,所以衰變①為α衰變,選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤; 核比較可知,衰變③的另一產(chǎn)物為0-1e,所以衰變③為β衰變,選項(xiàng)A正確、D錯(cuò)誤.,半衰期,對(duì)于同一種元素,其半衰期是否變化? 提示:對(duì)于同一種元素,其半衰期是不變的,1.定義. 放射性元素的原子核數(shù)目因衰變減少到原來(lái)的一半所經(jīng)過(guò)的時(shí)間,叫做半衰期,用符號(hào) 表示.,2.物理意義. 半衰期是描述放射性元素衰變快慢的物理量;不同的放射性元素,其半衰期不同,有的差別很大.半衰期越大,表明放射性元素衰變得越慢. 3.公式. 式中N0、m0表示衰變前的原子數(shù)和質(zhì)量,N、m表示衰變后的尚未發(fā)生衰變的原子數(shù)和質(zhì)量,t表示衰變時(shí)間, 表示半衰期.,4.影響因素. 放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)部因素決定的,跟原子所處的物理狀態(tài)(如溫度、壓強(qiáng))或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無(wú)關(guān).即一種放射性元素,不管它以單質(zhì)存在還是以化合物的形式存在,或者對(duì)它加壓,或者增高它的溫度,它的半衰期是固定不變的. 5.適用條件. 半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,只對(duì)大量原子核才有意義,個(gè)別原子核經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間發(fā)生衰變是偶然的,是無(wú)法預(yù)測(cè)的,故對(duì)個(gè)別或極少數(shù)的原子核,無(wú)半衰期而言.,碘131核不穩(wěn)定,會(huì)發(fā)生β衰變,其半衰期為8天. (1)碘131核的衰變方程: →________(衰變后的元素用X表示). (2)經(jīng)過(guò)______天有75%的碘131核發(fā)生了衰變. 解析:(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒, (2)根據(jù)m=m0 得,0.25 m0=m0 , 解得t=16天. 答案:(1) (2)16,?課堂訓(xùn)練 3.放射性同位素 的樣品經(jīng)過(guò)6小時(shí)還剩下 沒(méi)有衰變,它的半衰期是(A) A.2小時(shí) B.1.5小時(shí) C.1.17小時(shí) D.0.75小時(shí) 解析:我們知道,放射性元素衰變一半所用的時(shí)間是一個(gè)半衰期,剩下的元素再經(jīng)一個(gè)半衰期只剩下 ,再經(jīng)一個(gè)半衰期這 又會(huì)衰變一半,只剩 ,所以題中所給的6小時(shí)為三個(gè)半衰期的時(shí)間,因而該放射性同位素的半衰期應(yīng)是2小時(shí),也可根據(jù)m余=m原 ,即 ,得 =2小時(shí).,- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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