高中物理 4.1-4.2 走進原子核 放射性元素的衰變課件 粵教版選修3-5.ppt

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,,,高中物理·選修3-5·粵教版,第四章 原子核 第一節(jié) 走進原子核 第二節(jié) 放射性元素的衰變,[目標定位] 1.知道什么是放射性、放射性元素、天然放射現象.2.知道原子核的組成，會正確書寫原子核符號.3.知道原子核的衰變及兩種衰變的規(guī)律，掌握三種射線的特性.4.會用半衰期描述衰變的快慢，知道半衰期的統計意義．,一、放射性的發(fā)現 1．放射性 1896年法國物理學家_____________發(fā)現，鈾及含鈾的礦物都能夠發(fā)出看不見的射線，物質放射出_____的性質叫做放射性． 2．放射性元素 具有_______的元素叫放射性元素． 瑪麗·居里和她的丈夫皮埃爾·居里發(fā)現了兩種放射性更強的新元素，命名為______和______,享利·貝克勒爾,射線,放射性,釙(Po),鐳(Ra),3．天然放射性元素 能_____地放出射線的元素叫做天然放射性元素．原子序數大于___的所有元素，都有放射性．原子序數小于等于___的元素，有的也具有放射性． 4．放射性發(fā)現的意義 放射性的發(fā)現揭示了_______結構的復雜性． 二、原子核的組成 1．質子的發(fā)現： ______用α粒子轟擊________獲得了質子． 2．中子的發(fā)現：盧瑟福的學生________通過實驗證實了____的存在．,自發(fā),83,83,原子核,盧瑟福,氮原子核,查德威克,中子,3．原子核的組成：由____和____組成，因此它們統稱為____． 4．原子核的電荷數：等于原子核的______即原子的_______ ___． 5．原子核的質量數：等于______和______的總和． 6．原子核的符號：X，其中X為________，A為原子核的______，Z為原子核的_______． 三、放射線的本質 1．射線種類：放射性物質發(fā)出的射線有三種，分別為_____、 _____、 _____．,質子,中子,核子,質子數,原子序,質子數,中子數,元素符號,質量數,電荷數,α射線,β射線,γ射線,數,2．放射線的本質 (1)α射線是高速運動的________粒子流，符號為 He，射出時的速度可達0.1c. (2)β射線是高速運動的_______，符號為_____，射出時速度可達0.99c. (3)γ射線是波長很短的_______． 四、原子核的衰變 1．衰變 放射性元素的原子核放出某種粒子后變成新的原子核的變化．,氦原子核,電子流,電磁波,2．衰變方程 3．γ射線 γ射線是伴隨α衰變、β衰變____產生的，γ射線不改變原子核的電荷數和質量數．,同時,五、半衰期 1．定義：放射性元素的原子核數目因衰變減少到原來的____所經過的時間．,一半,一、原子核的組成 1．原子核的組成：原子核是由質子、中子構成的，質子帶正電，中子不帶電．不同的原子核內質子和中子的個數并不相同．原子核的直徑為10－15～10－14 m. 2．原子核的符號和數量關系：(1)符號： X. (2)基本關系：核電荷數＝質子數(Z)＝元素的原子序數＝核外電子數．質量數(A)＝核子數＝質子數＋中子數．,【例1】 已知鐳的原子序數是88，原子核的質量數是226.試問： (1)鐳核中有幾個質子？幾個中子？ (2)鐳核所帶電量是多少？ (3)若鐳原子呈現中性，它核外有幾個電子？ 答案 (1)88 138 (2)1.41×10－17 C (3)88 (4)113∶114,解析 因為原子序數與核內質子數、核電荷數、中性原子的核外電子數都是相等的，原子核的質量數等于核內質子數與中子數之和．由此可得： (1)鐳核中的質子數等于其原子序數，故質子數為88，中子數N等于原子核的質量數A與質子數Z之差，即 N＝A－Z＝226－88＝138. (2)鐳核所帶電荷量 Q＝Ze＝88×1.6×10－19C≈1.41×10－17C. (3)鐳原子呈中性，則核外電子數等于質子數，故核外電子數為88.,借題發(fā)揮 對核子數、電荷數、質量數的理解 (1)核子數：質子和中子質量差別非常微小，二者統稱為核子，所以質子數和中子數之和叫核子數． (2)電荷數(Z)：原子核所帶的電荷等于質子電荷的整數倍，通常用這個數表示原子核的電量，叫做原子核的電荷數．,(3)質量數(A)：原子核的質量等于核內質子和中子的質量總和，而質子與中子質量幾乎相等，所以原子核的質量幾乎等于單個核子質量的整數倍，這個倍數叫做原子核的質量數．,針對訓練1 (單選)在α粒子轟擊金箔的散射實驗中，α粒子可以表示為He，He中的4和2分別表示 ( ) A．4為核子數，2為中子數 B．4為質子數和中子數之和，2為質子數 C．4為核外電子數，2為中子數 D．4為中子數，2為質子數 答案 B 解析 根據He所表示的物理意義，原子核的質子數決定核外電子數，原子核的電荷數就是核內的質子數，也就是這種元素的原子序數．原子核的質量數就是核內質子數和中子數之和，即為核內的核子數.He符號的左下角表示的是質子數或相應中性原子核外電子數，即為2，He符號左上角表示的是核子數，即為4，故選項B正確．,二、三種射線的本質及特點 1．α、β、γ三種射線的性質、特征比較,2．在電場、磁場中偏轉情況的比較 (1)在勻強電場中，α射線偏轉較小，β射線偏轉較大，γ射線不偏轉，如圖4－1、2－1甲所示． 圖4－1、2－1 (2)在勻強磁場中，α射線偏轉半徑較大，β射線偏轉半徑較小，γ射線不偏轉，如圖乙所示．,【例2】 一置于鉛盒中的放射源發(fā)射出的α、β和γ射線，由鉛盒的小孔射出，在小孔外放一鋁箔，鋁箔后的空間有一勻強電場．進入電場后，射線變?yōu)閍、b兩束，射線a沿原來方向行進，射線b發(fā)生了偏轉，如圖4－1、2－2所示，則圖中的射線a為________射線，射線b為________射線． 圖4－1、2－2,答案 γ β 解析 在三種射線中，α射線帶正電，穿透能力最弱，γ射線不帶電，穿透能力最強；β射線帶負電，穿透能力一般，綜上所述，結合題意可知，a射線應為γ射線，b射線應為β射線． 借題發(fā)揮 三種射線的比較方法： (1)α射線是α、β、γ三種射線中貫穿本領最弱的一種，它穿不過白紙． (2)要知道三種射線的成分，貫穿本領和電離本領． (3)要知道α、β、γ三種射線的本質，α、β是實物粒子，γ射線是電磁波譜中的一員．,針對訓練2 (單選)天然放射性物質的放射線包括三種成分，下列說法不正確的是 ( ) A．一張厚的黑紙能擋住α射線，但不能擋住β射線和γ射線 B．某原子核在放出γ射線后會變成另一種元素的原子核 C．三種射線中對氣體電離作用最強的是α射線 D．β粒子是電子，但不是原來繞核旋轉的核外電子 答案 B 解析 由三種射線的本質和特點可知，α射線貫穿本領最弱，一張黑紙都能擋住，而擋不住β射線和γ射線，故A正確；γ射線是伴隨α、β衰變而產生的一種電磁波，不會使原核變成新核，故B錯；三種射線中α射線電離作用最強，故C正確；β粒子是電子，來源于原子核，故D正確．,三、原子核的衰變 1．原子核放出α粒子或β粒子后，變成另一種原子核，這種現象稱為原子核的衰變． (1)原子核進行α衰變時，質量數減少4，電荷數減少2. (2)α衰變的實質：在放射性元素的原子核中，2個中子和2個質子結合得比較牢固，有時會作為一個整體從較大的原子核中釋放出來，這就是放射性元素發(fā)生的α衰變現象．,(1)原子核進行β衰變時，質量數不變，電荷數增加1. 4．衰變規(guī)律： 衰變過程遵循質量數守恒和電荷數守恒． 5．γ射線是在發(fā)生α或β衰變過程中伴隨而生，且γ粒子是不帶電的粒子，因此γ射線并不影響原子核的核電荷數，故γ射線不會改變元素在周期表中的位置．,6．確定衰變次數的方法 根據電荷數守恒和質量數守恒可列方程 A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m.,答案 (1)8次α衰變，6次β衰變 (2)10個；22個 (3)見解析,借題發(fā)揮 衰變次數的判斷方法 (1)衰變過程遵循質量數守恒和電荷數守恒． (2)每發(fā)生一次α衰變質子數、中子數均減少2. (3)每發(fā)生一次β衰變中子數減少1，質子數增加1.,A．m＝7，n＝3 B．m＝7，n＝4 C．m＝14，n＝9 D．m＝14，n＝18 答案 B 解析 根據題意有：235－4m＝207，92－2m＋n＝82，解兩式得m＝7，n＝4，選項B正確．,四、對半衰期的理解 1．對半衰期的理解：半衰期是表示放射性元素衰變快慢的物理量，同一放射性元素具有的衰變速率一定，不同元素的半衰期不同，有的差別很大． 2．半衰期公式,3．適用條件：半衰期是一個統計概念，是對大量的原子核衰變規(guī)律的總結，對于一個特定的原子核，無法確定其何時發(fā)生衰變，但可以確定各個時刻發(fā)生衰變的概率，即某時衰變的可能性，因此，半衰期只適用于大量的原子核．,【例4】 (2011·山東高考)碘131核不穩(wěn)定，會發(fā)生β衰變，其半衰期為8天． (2)經過________天75 %的碘131核發(fā)生了衰變．,,