高中物理第十九章原子核第二节放射性元素的衰变课件新人教版选修3-.ppt

第十九章原子核原子核第二节放射性元素的衰变第二节放射性元素的衰变【素养目标定位素养目标定位】知道知道和和衰衰变变的的规规律及律及实质实质理解半衰期的概念理解半衰期的概念会利用半衰期会利用半衰期进进行行简单简单的运算的运算【素养思维脉络素养思维脉络】课前预习反馈课前预习反馈原子核的衰变原子核的衰变1定义定义原原子子核核放放出出_或或_，由由于于核核电电荷荷数数变变了了，它它在在周周期期表表中中的位置就变了，变成的位置就变了，变成_原子核。原子核。2衰变的类型衰变的类型一一种种是是_，另另一一种种是是_，而而射射线线是是伴伴随随衰衰变变或或衰衰变变产产生的。生的。粒子粒子知识点知识点 1粒子粒子另一种另一种衰变衰变衰变衰变电荷数电荷数质量数质量数半衰期半衰期1定义定义放射性元素的原子核有放射性元素的原子核有_发生衰变所需的时间，叫作半衰期。发生衰变所需的时间，叫作半衰期。2决定因素决定因素放放射射性性元元素素衰衰变变的的快快慢慢是是由由原原子子核核_因因素素决决定定的的，跟跟原原子子所所处处的的_(如温度、压强如温度、压强)或或_(如单质、化合物如单质、化合物)无关。无关。3适用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_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，_确确定定何何时时发发生生衰衰变变，但但可可以以确确定定各各个个时时刻刻发发生生衰衰变变的概率，即某时衰变的可能性，因此，半衰期只适用于的概率，即某时衰变的可能性，因此，半衰期只适用于_。半数半数知识点知识点 2内部内部物理状态物理状态化学状态化学状态大量大量无法无法大量的原子核大量的原子核判一判判一判(1)原子核在衰变时，它在元素周期表中的位置不变。原子核在衰变时，它在元素周期表中的位置不变。()(2)发生发生衰变是原子核中的电子发射到核外。衰变是原子核中的电子发射到核外。()(3)半半衰衰期期是是原原子子核核有有半半数数发发生生衰衰变变需需要要的的时时间间，经经过过两两个个半半衰衰期期原原子子核核就就全部发生衰变。全部发生衰变。()(4)通过化学反应也不能改变物质的放射性。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。原子核衰变过程中，电荷数、质量数、能量和动量都守恒。()思考辨析思考辨析选一选选一选下列说法正确的是下列说法正确的是()AU衰变为衰变为Pa要经过要经过2次次衰变和衰变和1次次衰变衰变B射线与射线与射线一样都是电磁波，但射线一样都是电磁波，但射线的穿透本领远比射线的穿透本领远比射线弱射线弱C放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关D天然放射性现象使人类首次认识到原子核可分天然放射性现象使人类首次认识到原子核可分解解析析：U衰衰变变为为Pa要要经经过过1次次衰衰变变和和1次次衰衰变变，A错错误误；射射线线是是高高速速电电子子流流，B错错误误；半半衰衰期期与与原原子子所所处处的的物物理理，化化学学状状态态无无关关，C错错误误；天天然然放放射射现现象象说明原子核可分，说明原子核可分，D正确。正确。D想一想想一想你知道考古学家靠什么推断古化石的年代吗？你知道考古学家靠什么推断古化石的年代吗？答答案案：只只要要测测出出古古化化石石中中14C的的含含量量就就可可以以根根据据14C的的半半衰衰期期推推断断古古化化石石的的年年龄。龄。课内互动探究课内互动探究原子核的衰变原子核的衰变如图为如图为衰变、衰变、衰变示意图。衰变示意图。探究探究 一一 思考讨论思考讨论 1(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？(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？新新核核在元素周期表中的位置怎样变化？在元素周期表中的位置怎样变化？提提示示：(1)当当原原子子核核发发生生衰衰变变时时，原原子子核核的的质质子子数数和和中中子子数数各各减减少少2个个。因因为为粒子是原子核内粒子是原子核内2个质子和个质子和2个中子结合在一起发射出来的。个中子结合在一起发射出来的。(2)当当原原子子核核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于于原原来来增增加加了了1个个。新新核核在在元素周期表中的位置向后移动了元素周期表中的位置向后移动了1个位次。个位次。归纳总结归纳总结(1)核核反反应应中中遵遵循循质质量量数数守守恒恒而而不不是是质质量量守守恒恒，核核反反应应过过程程中中反反应应前前后后的的总总质量一般会发生变化质量一般会发生变化(质量亏损质量亏损)而释放出核能。而释放出核能。(2)衰变方程的书写方面：衰变方程用衰变方程的书写方面：衰变方程用“”表示，而不用表示，而不用“”表示。表示。(3)衰衰变变方方程程表表示示的的变变化化方方面面：衰衰变变方方程程表表示示的的是是原原子子核核的的变变化化，而而不不是是原原子的变化。子的变化。(4)为为了了确确定定衰衰变变次次数数，一一般般是是由由质质量量数数的的改改变变先先确确定定衰衰变变的的次次数数，这这是是因因为为衰衰变变的的次次数数的的多多少少对对质质量量数数没没有有影影响响，然然后后再再根根据据衰衰变变规规律律确确定定衰衰变变的的次次数。数。特别提醒特别提醒典例典例 1典例剖析典例剖析解题指导：解题指导：(1)可根据衰变过程中质量数守恒和电荷数守恒求解；可根据衰变过程中质量数守恒和电荷数守恒求解；(2)根根据据每每发发生生一一次次衰衰变变原原子子核核的的质质子子数数和和中中子子数数均均少少2，每每发发生生一一次次衰衰变变原子核的中子数少原子核的中子数少1，质子数多，质子数多1来推算；来推算；(3)根据根据(1)的解答结果写方程。的解答结果写方程。对点训练对点训练BD解解析析：衰衰变变时时核核电电荷荷数数减减2，质质量量数数减减4，衰衰变变时时核核电电荷荷数数加加1，质质量量数数不不变变；设设发发生生了了x次次衰衰变变和和y次次衰衰变变，则则根根据据质质量量数数和和电电荷荷数数守守恒恒有有：2xy8688,4x222226，解得，解得x1，y0，A错误；同理可判断选项错误；同理可判断选项C错误；错误；BD正确。正确。放射性元素的半衰期及其应用放射性元素的半衰期及其应用下图为氡衰变剩余质量与原有质量比值示意图。下图为氡衰变剩余质量与原有质量比值示意图。探究探究 二二 思考讨论思考讨论 2纵坐标表示的是任意时刻氡的质量纵坐标表示的是任意时刻氡的质量m与与t0时的质量时的质量m0的比值。的比值。(1)每经过一个半衰期，氡原子核的质量变为原来的多少倍？每经过一个半衰期，氡原子核的质量变为原来的多少倍？(2)从图中可以看出，经过两个半衰期未衰变的原子核还有多少？从图中可以看出，经过两个半衰期未衰变的原子核还有多少？归纳总结归纳总结3适用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。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。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。(1)半半衰衰期期由由核核内内部部自自身身的的因因素素决决定定，与与原原子子所所处处的的化化学学状状态态和和外外部部条条件件都都无关。无关。(2)半半衰衰期期是是一一个个统统计计规规律律，适适用用于于对对大大量量原原子子核核衰衰变变的的计计算算，对对于于个个别别少少数原子核不适用。数原子核不适用。特别提醒特别提醒为为测测定定水水库库的的存存水水量量，将将一一瓶瓶放放射射性性溶溶液液倒倒入入水水库库中中，已已知知这这杯杯溶溶液液每每分分钟钟衰衰变变8107次次，这这种种同同位位素素半半衰衰期期为为2天天，10天天以以后后从从水水库库中中取取出出1 m3的水，并测得每分钟衰变的水，并测得每分钟衰变10次，求水库的存水量为多少？次，求水库的存水量为多少？解解题题指指导导：找找出出每每分分钟钟衰衰变变次次数数与与其其质质量量成成正正比比这这一一隐隐含含条条件件是是解解决决本本题题的关键。的关键。典例典例 2典例剖析典例剖析答案：答案：2.5105m32(多选多选)下列关于放射性元素的半衰期的几种说法正确的是下列关于放射性元素的半衰期的几种说法正确的是()A同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长B放放射射性性元元素素的的半半衰衰期期与与元元素素所所处处的的物物理理和和化化学学状状态态无无关关，它它是是一一个个统统计计规律，只对大量的原子核才适用规律，只对大量的原子核才适用C氡的半衰期是氡的半衰期是3.8天，若有天，若有4 g氡原子核，则经过氡原子核，则经过7.6天就只剩下天就只剩下1 g氡氡D氡的半衰期是氡的半衰期是3.8天，若有天，若有4个氡原子核，则经过个氡原子核，则经过7.6天就只剩下一个氡天就只剩下一个氡BC对点训练对点训练解解析析：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发生生衰衰变变时时所所需需要要的的时时间间叫叫半半衰衰期期，这这是是一一个个统统计计规规律律，对对于于大大量量的的原原子子核核才才适适用用，对对于于少少量量原原子子核核是是不不成成立立的的，放放射射性性元元素素衰衰变变的的快快慢慢是是由由原原子子核核内内部部自自身身决决定定的的，与与外外界界的的物物理理和和化化学学状状态态无无关，故关，故A、D错误，错误，B、C正确。正确。核心素养提升核心素养提升设设有有一一个个质质量量为为M0的的原原子子核核，原原来来处处于于静静止止状状态态。当当发发生生一一次次(或或)衰衰变变后，释放的粒子的质量为后，释放的粒子的质量为m，速度为，速度为v，产生的反冲核的质量为，产生的反冲核的质量为M，速度为，速度为V1动量守恒关系动量守恒关系0mvMV或或mvMV衰变和衰变和衰变在磁场中的轨迹分析衰变在磁场中的轨迹分析2在磁场中径迹的特点在磁场中径迹的特点(多多选选)(2019北北京京101中中学学高高二二下下学学期期期期末末)A、B是是两两种种放放射射性性元元素素，原原来来都都静静止止在在同同一一匀匀强强磁磁场场，其其中中一一个个放放出出粒粒子子，另另一一个个放放出出粒粒子子，运运动动方方向向都都与与磁磁场场方方向向垂垂直直。图图中中a、b与与c、d分分别别表表示示各各粒粒子子的的运运动动轨轨迹迹，下下列列说法中正确的是说法中正确的是()A磁场方向一定为垂直纸面向里磁场方向一定为垂直纸面向里BA放出的是放出的是粒子，粒子，B放出的是放出的是粒子粒子Cb为为粒子运动轨迹，粒子运动轨迹，c为为粒子运动轨迹粒子运动轨迹Da轨迹中粒子比轨迹中粒子比b轨迹中的粒子动量大轨迹中的粒子动量大案案 例例BC谢谢观赏勤能补拙，学有成就！2024/4/6 周六35