《2022_2023学年新教材高中物理第五章原子与原子核第二节放射性元素的衰变课件粤教版选择性必修第三册.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022_2023学年新教材高中物理第五章原子与原子核第二节放射性元素的衰变课件粤教版选择性必修第三册.pptx（30页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第二节放射性元素的衰变第二节放射性元素的衰变核核心素养点击心素养点击 物理观念物理观念(1)了解放射性现象和放射性元素。了解放射性现象和放射性元素。(2)知道原子核的衰变及三种射线的特性。知道原子核的衰变及三种射线的特性。(3)掌握半衰期的概念和应用。掌握半衰期的概念和应用。科学思维科学思维半衰期在考古学方面的应用。半衰期在考古学方面的应用。科学探究科学探究探究三种射线在电场中的偏转。探究三种射线在电场中的偏转。科学态度与科学态度与责任责任通过对原子核结构的探究，感悟探索微观世界的研究通过对原子核结构的探究，感悟探索微观世界的研究方法，强化证据意识和推理能力。方法，强化证据意识和推理能力。一、
2、放射性的发现原子核衰变一、放射性的发现原子核衰变1填一填填一填(1)放射性的发现放射性的发现1896年年，法法国国物物理理学学家家_发发现现铀铀和和含含铀铀的的矿矿物物都都能能发发出出一一种种看看不不见见的的_，这种射线可以使包在黑纸里的照相底片感光。这种射线可以使包在黑纸里的照相底片感光。波波兰兰裔裔法法国国物物理理学学家家玛玛丽丽居居里里和和她她的的丈丈夫夫皮皮埃埃尔尔居居里里发发现现放放射射性性更更强强的的新新元素，分别命名为钋元素，分别命名为钋(Po)、_。贝可勒尔贝可勒尔射线射线镭镭(Ra)(2)放射性放射性定义：物质放射出射线的性质。定义：物质放射出射线的性质。放射性元素：具放射性
3、元素：具有有_性性的元素。的元素。天然放射性元素：天然放射性元素：能能_放放出射线的元素。出射线的元素。(3)原子核衰变原子核衰变衰变：一种元素经放射过程变衰变：一种元素经放射过程变成成_的的现象。现象。分类：放出分类：放出粒子的衰变称粒子的衰变称为为_，放出放出粒子的衰变称粒子的衰变称为为_。2判一判判一判(1)原子核发生衰变，变成了一种新的原子核原子核发生衰变，变成了一种新的原子核。()(2)原子核衰变时不会变成新元素原子核衰变时不会变成新元素。()(3)衰变时放出的电子就是核外电子衰变时放出的电子就是核外电子。()放射放射自发地自发地另一种元素另一种元素衰变衰变衰变衰变3想一想想一想如图
4、为如图为衰变、衰变、衰变示意图。衰变示意图。(1)当原子核发生当原子核发生衰变时，原子核的质子数和中子数如何变化？为什么？衰变时，原子核的质子数和中子数如何变化？为什么？提提示示：衰衰变时，原原子子核核内内两两个个质子子和和两两个个中中子子结合合成成一一个个粒粒子子抛抛射射出出来来，则核核内的中子数和内的中子数和质子数都减少子数都减少2个。个。(2)当当发发生生衰衰变变时时，新新核核的的核核电电荷荷数数相相对对原原来来的的原原子子核核变变化化了了多多少少？新新核核在在元元素素周周期表中的位置怎样变化？期表中的位置怎样变化？提提示示：衰衰变时，核核内内的的一一个个中中子子变成成一一个个质子子留留
5、在在核核内内，同同时放放出出一一个个电子子。则核核电荷数增加荷数增加1，新核在元素周期表中的位置后移一位。，新核在元素周期表中的位置后移一位。二、半衰期二、半衰期1填一填填一填(1)定义：原子核的数目因衰变减少到原来定义：原子核的数目因衰变减少到原来的的_所所经过的时间。经过的时间。(2)决定因素决定因素不不同同的的放放射射性性元元素素，半半衰衰期期_。放放射射性性元元素素衰衰变变的的快快慢慢是是由由_的的因因素决定，跟原子所处的化学状态和外部条素决定，跟原子所处的化学状态和外部条件件_关关系。系。2判一判判一判(1)半衰期就是放射性元素全部衰变所用时间的一半半衰期就是放射性元素全部衰变所用时
6、间的一半。()(2)半衰期是放射性元素的大量原子核衰变的统计规律半衰期是放射性元素的大量原子核衰变的统计规律。()(3)对放射性元素加热时，其半衰期缩短对放射性元素加热时，其半衰期缩短。()一半一半不同不同核本身核本身没有没有3想一想想一想有有10个镭个镭226原子核，经过一个半衰期有原子核，经过一个半衰期有5个发生衰变，这样理解对吗？个发生衰变，这样理解对吗？提提示示：不不对。10个个原原子子核核数数目目太太少少，它它们何何时衰衰变是是不不可可预测的的，因因为衰衰变规律是大量原子核的律是大量原子核的统计规律。律。探究探究(一一)对三种射线的理解对三种射线的理解问题驱动问题驱动如图为三种射线在
7、磁场中的运动轨迹示意图。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，射线向左偏转，射线向右偏转，射线向右偏转，射线不偏转说明了什么？射线不偏转说明了什么？提示：提示：说明明射射线带正正电，射射线带负电，射射线不不带电。(2)粒子的速度约为粒子的速度约为粒子速度的十分之一，但粒子速度的十分之一，但射线的偏转半径大于射线的偏转半径大于射线的射线的偏转半径说明什么问题？偏转半径说明什么问题？提示：提示：说明明射射线比荷小于比荷小于射射线的比荷。的比荷。重难释解重难释解1、射线的比较射线的比较典例典例1 如图所示，如图所示，x为未知的放射源，为未知的放射源，L为薄铝片，若在放射为薄铝片
8、，若在放射源源和和计数器之间加上计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器和计数器之之间间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x可能可能是是 ()A和和的混合放射源的混合放射源B纯纯放射源放射源C和和的混合放射源的混合放射源D纯纯放射源放射源解解析析在在放放射射源源和和计数数器器之之间加加上上L后后，计数数器器的的计数数率率大大幅幅度度减减小小，说明明射射线中中有有穿穿透透力力很很弱弱的的粒粒子子，即即粒粒子子；在在铝片片和和计数数器器之之间再再加加竖直直向向下下的的匀匀强磁磁场，计数数器器
9、的的计数数率率不不变，说明明穿穿过铝片片的的粒粒子子中中无无带电粒粒子子，故故只只有有射射线。因此放射源可能是。因此放射源可能是和和的混合放射源，的混合放射源，C正确。正确。答案答案C三种射线的比较方法三种射线的比较方法(1)知知道道三三种种射射线带电的的性性质，射射线带正正电、射射线带负电、射射线不不带电。、是是实物粒子，而物粒子，而射射线是光子流，属是光子流，属电磁波的一种。磁波的一种。(2)在在电场或或磁磁场中中，通通过其其受受力力及及运运动轨迹迹半半径径的的大大小小来来判判断断和和射射线偏偏转方向，由于方向，由于射射线不不带电，故运，故运动轨迹仍迹仍为直直线。(3)粒粒子子穿穿透透能能
10、力力较弱弱，粒粒子子穿穿透透能能力力较强，射射线穿穿透透能能力力最最强，而而电离离作用相反。作用相反。素养训练素养训练1(多选多选)下列哪些现象能说明射线来自原子下列哪些现象能说明射线来自原子核核()A三种射线的能量都很高三种射线的能量都很高B放射线的强度不受温度、外界压强等物理条件的影响放射线的强度不受温度、外界压强等物理条件的影响C元素的放射性与所处的化学状态元素的放射性与所处的化学状态(单质、化合态单质、化合态)无关无关D射线、射线、射线都是带电的粒子流射线都是带电的粒子流解解析析：能能说明明放放射射线来来自自原原子子核核的的证据据是是元元素素的的放放射射性性与与其其所所处的的化化学学状
11、状态和物理状和物理状态无关，无关，B、C正确。正确。答案：答案：BC2、和和射射线线穿穿透透物物质质的的能能力力是是不不同同的的，为为把把辐辐射射强强度度减减到到一一半半，所所需需铝铝板板的的厚厚度度分分别别为为0.000 5 cm、0.05 cm和和8 cm。工工业业部部门门可可以以使使用用射射线线来来测测厚厚度度。如如图图所所示示，轧轧钢钢厂厂的的热热轧轧机机上上可可以以安安装装射射线线测测厚厚仪仪，仪仪器器探探测测到到的的射射线线强强度度与与钢钢板板的的厚厚度度有有关关，轧轧出出的的钢钢板板越越厚厚，透透过过的的射射线线越越弱弱。因因此此，将将射射线线测测厚厚仪仪接接收收到到的的信信号号
12、输输入入计计算算机机，就就可可以以对对钢钢板板的的厚厚度度进进行行自自动动控控制制。如如果果钢钢板板的的厚厚度度需需要控制为要控制为5 cm，请推测测厚仪使用的射线，请推测测厚仪使用的射线是是()A射线射线B射线射线C射线射线 D可见光可见光解解析析：根根据据、三三种种射射线特特点点可可知知，射射线穿穿透透能能力力最最强，电离离能能力力最最弱弱，射射线电离离能能力力最最强，穿穿透透能能力力最最弱弱，钢板板厚厚度度控控制制为5 cm，则、射射线均均不不能能穿穿透透，而而射射线可可以以穿穿透透，为了了能能够准准确确测量量钢板板的的厚厚度度，探探测射射线应该用用射射线；随随着着轧出出的的钢板板越越厚
13、厚，透透过的的射射线越越弱弱，而而轧出出的的钢板板越越薄薄，透透过的的射射线越越强，故故A、B、D错误，C正确正确。答案：答案：C答案：答案：B探究探究(二二)半衰期及其应用半衰期及其应用问题驱动问题驱动如图为始祖鸟的化石，美国科学家维拉如图为始祖鸟的化石，美国科学家维拉黎比运用了半衰期黎比运用了半衰期的的原理原理发明发明“碳碳-14计年法计年法”，并因此荣获了，并因此荣获了1960年的诺贝尔奖年的诺贝尔奖。利。利用用“碳碳-14计年法计年法”可以估算出始祖鸟的年龄。可以估算出始祖鸟的年龄。(1)为什么能够运用半衰期来计算始祖鸟的年龄？为什么能够运用半衰期来计算始祖鸟的年龄？提提示示：半半衰衰
14、期期是是放放射射性性元元素素的的原原子子核核有有半半数数发生生衰衰变所所需需的的时间。能能够运运用用它来它来计算始祖算始祖鸟的年的年龄是因是因为半衰期与原子所半衰期与原子所处的化学状的化学状态和外部条件无关。和外部条件无关。(2)若若有有10个个具具有有放放射射性性的的原原子子核核，经经过过一一个个半半衰衰期期，则则一一定定有有5个个原原子子核核发发生了衰变，这种说法是否正确，为什么？生了衰变，这种说法是否正确，为什么？提提示示：这种种说法法是是错误的的，因因为半半衰衰期期描描述述的的是是大大量量放放射射性性元元素素衰衰变的的统计规律，不适用于少量原子核的衰律，不适用于少量原子核的衰变。3适用
15、条件适用条件半半衰衰期期是是一一个个统统计计概概念念，是是对对大大量量的的原原子子核核衰衰变变规规律律的的总总结结，对对于于一一个个特特定定的的原原子子核核，无无法法确确定定何何时时发发生生衰衰变变，因因此此，半半衰衰期期只只适适用用于于大大量量的的原原子子核核的的衰变。衰变。4应用应用利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。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。答案答案C关于半衰期的两个误区关于半衰期的两个误区(1)错误地地认为半半衰衰期期就就是是一一个个放放射射性性元元素素的的原原子子核核衰衰变到到稳定定核核所所经历的的时间。其。其实半衰期是大量的原子
16、核半衰期是大量的原子核发生衰生衰变时的的统计规律。律。(2)错误地地认为放放射射性性元元素素的的半半衰衰期期就就是是元元素素质量量减减少少为原原来来一一半半所所需需要要的的时间，该观点点混混淆淆了了尚尚未未发生生衰衰变的的放放射射性性元元素素的的质量量与与衰衰变后后元元素素的的质量量的的差差别。其其实衰衰变后的后的质量包括衰量包括衰变后新元素的后新元素的质量和尚未量和尚未发生衰生衰变的的质量。量。素养训练素养训练1关于放射性元素的半衰期，以下说法中正确的关于放射性元素的半衰期，以下说法中正确的是是()A同种放射性原子核在化合物中的半衰期比在单质中长同种放射性原子核在化合物中的半衰期比在单质中长
17、B升高温度可使放射性元素的半衰期缩短升高温度可使放射性元素的半衰期缩短C氡的半衰期为氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，经过天，若有四个氡原子核，经过7.6天就只剩天就只剩1个了个了D氡的半衰期为氡的半衰期为3.8天，若有天，若有4 g氡，经过氡，经过7.6天就只剩天就只剩1 g了了答案：答案：D2若若元元素素A的的半半衰衰期期为为4天天，元元素素B的的半半衰衰期期为为5天天，则则相相同同质质量量的的A和和B，经经过过20天后，未衰变的质量之比天后，未衰变的质量之比mAmB为为()A12 B21 C54 D45答案：答案：A一、培养创新意识和创新思维一、培养创新意识和创新思维(2021潮潮
18、州州高高二二检检测测)根根据据临临床床经经验验，部部分分药药物物在在体体内内的的代代谢谢也也有有与与原原子子核核衰衰变变相相似似的的规规律律。药药物物的的血血浆浆半半衰衰期期是是指指药药物物在在血血浆浆中中的的浓浓度度下下降降一一半半所所需需的的时时间间。某某种种药药物物的的血血浆浆半半衰衰期期为为2小小时时，一一次次合合理理剂剂量量的的用用药药后后药药物物在在血血浆浆中中的的浓浓度度为为20毫毫克克/升升，若若血血浆浆中中的的药药物物浓浓度度下下降降至至3毫毫克克/升升以以下下就就要要补补充充用用药药，则则该该药药物物的的用药时间间隔约用药时间间隔约为为 ()A2小时小时B4小时小时C6小时
19、小时D8小小时时解解析析：因因为药物物的的血血浆半半衰衰期期为2小小时，经过6小小时，即即3个个半半衰衰期期，血血浆中中的的药物物浓度下降至度下降至2.5毫克毫克/升，所以升，所以该药物的用物的用药时间间隔隔约为6小小时，故，故C正确。正确。答案：答案：C二、注重学以致用和思维建模二、注重学以致用和思维建模1(多多选选)俄俄罗罗斯斯“库库尔尔斯斯克克”号号核核潜潜艇艇在在巴巴伦伦支支海海的的沉沉没没再再次次引引起起了了人人们们对对核核废废料料与与环环境境问问题题的的重重视视，几几十十年年来来人人们们向向巴巴伦伦支支海海海海域域倾倾倒倒了了不不少少核核废废料料，而而核核废料对海洋环境有严重的污染
20、作用。其原因废料对海洋环境有严重的污染作用。其原因有有()A铀、钚等核废料有放射性铀、钚等核废料有放射性B铀、钚等核废料的半衰期很长铀、钚等核废料的半衰期很长C铀、钚等重金属有毒性铀、钚等重金属有毒性D铀、钚等核废料会造成爆炸铀、钚等核废料会造成爆炸解解析析：铀、钚等等核核废料料有有放放射射性性，射射线有有危危害害，故故A正正确确；铀、钚等等核核废料料的的半半衰衰期期很很长，短短期期内内很很难消消失失，故故B正正确确；铀、钚等等是是重重金金属属，重重金金属属都都有有毒毒性，故性，故C正确；正确；铀、钚等核等核废料不会造成爆炸，故料不会造成爆炸，故D错误。答案：答案：ABC解解析析：此此射射线必必须能能穿穿透透部部件件，探探测器器才才能能接接收收到到射射线粒粒子子，用用一一张纸就就能能将将射射线挡住住，射射线只只能能穿穿透透几几毫毫米米厚厚的的铝板板，射射线能能穿穿透透几几厘厘米米厚厚的的铅板板和和几几十十厘厘米米厚厚的的混混凝凝土土，显然然应该用用射射线检查直直径径为20 cm的的钢柱柱内内部部是是否否有有伤痕痕存存在在，选项C正正确确，A、B错误；当当遇遇到到钢柱柱内内部部有有砂砂眼眼或或裂裂纹时，穿穿过钢柱柱到到达达探探测器器的的射射线比没有砂眼或裂比没有砂眼或裂纹处的要的要强一些，一些，选项D错误。答案：答案：C