【全程復(fù)習(xí)方略】2015-2016學(xué)年高中物理-19.2放射性元素的衰變探究導(dǎo)學(xué)課型課件-新人教版選修3-5

1、2　放射性元素的衰變,1.知道原子核的衰變。2.會用半衰期描述衰變速度,知道半衰期的統(tǒng)計意義。3.知道兩種衰變的規(guī)律,能夠熟練寫出衰變方程。,一、原子核的衰變1.原子核衰變的定義:原子核放出_______粒子,由于_________變了,它在元素周期表中的位置就變了,變成另一種_______。我們把這種變化稱為_____________。,α或β,核電荷數(shù),原子核,原子核的衰變,2.原子核衰變的種類:(1)α衰變:放出__

2、_____的衰變叫做α衰變。鈾238核放出一個α粒子后,核的質(zhì)量數(shù)______,核電荷數(shù)_______,變成新核——釷234核。衰變方程式: → _______+,α粒子,減少4,減,少2,(2)β衰變:放出_______的衰變叫做β衰變。釷234核也具有放射性,它能放出一個β粒子而變成 (鏷)。衰變方程式 3.原子核衰變的規(guī)律:原子核衰變時_______和_______都守恒。,β粒子,電荷數(shù),質(zhì)量數(shù),二、半

3、衰期1.定義:放射性元素的原子核有_____發(fā)生衰變所需的時間。2.決定因素:放射性元素衰變的快慢是由___________的因素決定的,跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒有關(guān)系。不同的放射性元素,半衰期_____。3.應(yīng)用:利用半衰期非常_____這一特點,可以測量其衰變程度,推斷時間。,半數(shù),核內(nèi)部自身,不同,穩(wěn)定,1.判一判:(1)α和β射線是同時由一個原子核射出的?！?　　)(2)原子核發(fā)生衰變時質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都改

4、變?！?　　)(3)原子核可以單純地發(fā)生γ衰變?！?　　)(4)半衰期就是兩個原子核中有一個發(fā)生了衰變時用的時間。 　(　　)(5)放射性元素衰變的快慢與原子所處的化學(xué)狀態(tài)以及溫度、壓強等外部條件無關(guān)?！?　　),提示:(1)×。任何元素只有一種放射性,所以α和β射線不能同時由一個原子核射出。(2)×。原子核發(fā)生β衰變時,電

5、荷數(shù)改變,但質(zhì)量數(shù)卻不變。(3)×。γ射線是伴隨著α或β衰變射出的,是原子核衰變過程中釋放的能量,沒有單純的γ衰變。(4)×。半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計規(guī)律,對單個的事件是不可測的。(5)√。放射性元素衰變是原子核內(nèi)部的變化,與原子所處的化學(xué)狀態(tài)以及外部條件無關(guān)。,2.想一想:原子核發(fā)生β衰變時,新核的核電荷數(shù)如何變化?新核在元素周期表中的位置如何變化?提示:原子核發(fā)生β衰變是從原子核中放出電子的現(xiàn)象,新

6、核的核電荷數(shù)增加了1個,原子序數(shù)增加1,所以新核在元素周期表中的位置向后移了1位。,主題一 原子核的衰變 【問題探究】1.原子核輻射射線會發(fā)生什么變化?提示:天然放射性元素的原子核輻射α或β射線,原子核的核電荷數(shù)就發(fā)生了變化,變成了另一種原子核,也就是原子核發(fā)生了衰變。,2.原子核衰變時遵守什么規(guī)律?提示:原子核的衰變符合質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒。3.發(fā)生α衰變時,原子核的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)發(fā)生了怎樣的變化?提示:α粒子的質(zhì)量數(shù)

7、是4,電荷數(shù)是2,所以發(fā)生α衰變的原子核的質(zhì)量數(shù)減少4,電荷數(shù)減少2,新核在元素周期表中的位置向前提了兩位,核反應(yīng)方程為:,4.發(fā)生β衰變的原子核的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)發(fā)生了怎樣的變化?β衰變時的核電荷數(shù)為什么會增加?釋放的電子是從哪里來的?提示:β粒子的質(zhì)量數(shù)是0,電荷數(shù)是-1,所以發(fā)生β衰變的原子核質(zhì)量數(shù)不變,電荷數(shù)增加1,新核在元素周期表中的位置向后退一位,核反應(yīng)方程式為:,原子核內(nèi)雖然沒有電子,但核內(nèi)的質(zhì)子和中子是可以相互轉(zhuǎn)化的,當

8、核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時,同時要產(chǎn)生一個電子并從核內(nèi)釋放出來,就形成了β衰變,從而新核少了一個中子,但增加了一個質(zhì)子,核電荷數(shù)增加,并輻射出來一個電子。,5.原子核發(fā)生衰變的實質(zhì)是什么?提示:α衰變的實質(zhì)是原子核內(nèi)的2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合成一個α粒子放射出來,β衰變的實質(zhì)是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)子和一個電子放射出來?？梢?放射出的α粒子和β粒子是原子核內(nèi)的質(zhì)子或中子轉(zhuǎn)化而成的。,【探究總結(jié)】1.書寫核反應(yīng)方程應(yīng)注意的問題:(1)

9、單向性:衰變過程是不可逆的,所以核衰變方程只能用箭頭,不能用等號。(2)實驗性:核衰變的生成物一定要以實驗為基礎(chǔ),不能只依據(jù)兩個守恒而杜撰出不符合實際的生成物來書寫核反應(yīng)方程。(3)衰變方程遵循質(zhì)量數(shù)守恒,不是質(zhì)量守恒。,2.確定衰變次數(shù)的方法:(1)題境:設(shè)放射性元素 經(jīng)過n次α衰變和m次β衰變后,變成穩(wěn)定的新元素 。(2)反應(yīng)方程: (3)根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒列方程A=A′+4nZ=Z′+2n-m兩式聯(lián)

10、立解得:,【即時訓(xùn)練】1.(多選)(2014·揭陽高二檢測)元素X是放射性元素Y的同位素,X與Y分別進行了這樣的衰變過程: 則下列敘述中,正確的是　(　　)A.Q和S是同位素B.X和R的原子序數(shù)相同C.X和R的質(zhì)量數(shù)相同D.R的質(zhì)子數(shù)多于上述任一元素的質(zhì)子數(shù),【解析】選A、D。X和Y是同位素,Q和S是它們發(fā)生了一次α衰變和一次β衰變的產(chǎn)物,它們的質(zhì)子數(shù)相同,故為同位素,A項正確;R是Y發(fā)生一次β衰

11、變的產(chǎn)物,它的原子序數(shù)比Y多1,質(zhì)量數(shù)與Y相同,D正確;X與Y的原子序數(shù)相同,質(zhì)量數(shù)不同,故X與R原子序數(shù)不同,質(zhì)量數(shù)也不同,B、C錯誤。,2.(2013·昆明高二檢測) 核經(jīng)一系列的衰變后變?yōu)?核,問:(1)一共經(jīng)過幾次α衰變和幾次β衰變?(2) 相比,質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)各少多少?(3)綜合寫出這一衰變過程的方程。,【解題探究】(1)衰變過程中_______守恒和_______守恒。(2)根據(jù)每發(fā)

12、生一次α衰變原子核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均______,每發(fā)生一次β衰變原子核的中子數(shù)______,質(zhì)子數(shù)______。,質(zhì)量數(shù),電荷數(shù),減少2,減少1,增加1,【解析】(1)設(shè) 衰變?yōu)?經(jīng)過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+4x①92=82+2x-y②聯(lián)立①②解得x=8,y=6,即一共經(jīng)過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

13、數(shù)減少1,而質(zhì)子數(shù)增加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　6　(2)10　22　(3)見解析,主題二 探究半衰期 【問題探究】1.對半衰期的理解:半衰期的含義是什么?它是怎么得到的?提示:半衰期是一個時間,是某種放射性元素的大量的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要時間的統(tǒng)計規(guī)律。2.對于某個或特定的幾個原子核什么時候發(fā)生衰變能否根據(jù)半衰期算出?提示:某個或幾個特定的原子

14、核的衰變時間是不能預(yù)測的。,3.半衰期的應(yīng)用:半衰期的公式及意義是什么?如何根據(jù)半衰期推算放射性元素的剩余質(zhì)量或根據(jù)剩余質(zhì)量推算衰變的時間?提示:剩余的放射性元素的原子核的個數(shù)可用公式表示為:Nt= N0表示開始時的放射性元素的原子核的個數(shù),此式也可以演變成放射性元素的剩余質(zhì)量 式中m0表示開始時的放射性物質(zhì)的質(zhì)量。而 即由自然對數(shù)可根據(jù)

15、剩余質(zhì)量推算衰變的時間。,4.什么因素能影響放射性元素的半衰期?能否通過增大壓強或提高溫度的方法加快某種放射性元素衰變的速度?提示:(1)放射性元素衰變的快慢由原子核內(nèi)部因素決定。跟原子所處的物理狀態(tài)(如溫度、壓強)或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無關(guān)。(2)不能通過增大壓強或提高溫度的方法加快某種放射性元素的衰變速度,也不能通過物理或化學(xué)的方法減緩放射性元素的衰變速度。,【探究總結(jié)】對半衰期的理解(1)半衰期是表示放射性元素衰變快

16、慢的物理量,同一放射性元素具有的衰變速率一定,不同元素半衰期不同,有的差別很大。(2)半衰期的適用條件:半衰期是一個統(tǒng)計概念,是對大量的原子核衰變規(guī)律的總結(jié),對于一個特定的原子核,無法確定何時發(fā)生衰變,但可以確定各個時刻發(fā)生衰變的概率,即某時刻衰變的可能性,因此,半衰期只適用于大量的原子核。,【即時訓(xùn)練】1.下列有關(guān)半衰期的說法正確的是　(　　)A.放射性元素的半衰期越短,表明有半數(shù)原子核發(fā)生衰變所需的時間越短,衰變速度越快B.

17、放射性元素的樣品不斷衰變,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,讓該元素與其他物質(zhì)形成化合物,均可減小衰變速度,【解題探究】(1)放射性元素的半衰期反映了放射性元素衰變速度的_____。(2)放射性元素的半衰期是由核內(nèi)部_____的因素決定的。(3)半衰期與溫度和壓力等外部條件_____。,快慢,自身,無關(guān),【解析】選A。放射性元素的

18、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,則衰變越快,故A正確;某種元素的半衰期長短由其本身因素決定,與它所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān),B、C、D錯誤。,2.(2014·重慶高考)碘131的半衰期約為8天,若某藥物含有質(zhì)量為m的碘131,經(jīng)過32天后,該藥物中碘131的含量大約還有　(　　) 【解析】選C。由原子核的衰變公式m余=m( )n,其中n= =4,為衰