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第二节 原子核衰变及半衰期
教学课件
Teaching Courseware
20XX.XX.XX
第五章 原子核与核能
高中物理鲁科版（2019）选择性必修第三册
PART.1
PART.2
PART.3
PART.4
素养目标
新课讲解
新课导入
经典例题
目录
CONTENTS
PART.2
PART.4
课堂练习
课堂小结
新课导入
在古代，不论是东方还是西方，都有一批人追求“点石成金”之术，他们试图利用化学方法将一些普通的矿石变成黄金。当然，这些炼金术士的希望都破灭了。那么，真的存在能让一种元素变成另一种元素的过程吗？
类似于“点石成金”的事一直就在自然界中进行着，这就是伴随着天然放射现象发生的原子核“衰变”过程。
新课讲解
New lesson explanation
新课讲解
一、原子核的衰变
1.原子核自发释放出射线，说明该原子核不稳定，释放出射线之后就会变为其它元素的原子核。我们把这个变化称为原子核衰变。
天然放射现象中原子核自发地放出 α 射线或 β 射线，这样由于核电荷数变了，它在元素周期表中的位置就变了，就变成另一种原子核。根据释放出的粒子不同，衰变可分为：α衰变、β衰变、γ衰变。
新课讲解
α衰变：放出 α 粒子的衰变称为 α 衰变。
α 衰变的规律：
实质：原子核内的两个质子和两个中子结合成一个α粒子，并在一定的条件下作为一个整体从较大的原子核中抛射出来。
新课讲解
β衰变：放出 β 粒子的衰变称为 β 衰变。
β 衰变的规律：
υ 为反中微子，不带电，静止质量几乎为 0。
实质：原子核内的一个中子变成一个质子留在原子核内，同时放出一个电子。
新课讲解
在原子核衰变过程中产生的新核，有些处于激发态，这些不稳定的激发态会辐射出光子(γ射线)而变成稳定的状态。而在自然界中，放射性元素往往经历一系列的衰变直到变为一种稳定的非放射性元素为止。
　　放射性的原子核在发生衰变、衰变时，往往蕴藏在核内的能量会释放出来，使产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，能量以光子的形式辐射出来，因此，射线经常是伴随射线和射线产生的，当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生衰变，有的发生衰变，同时就会伴随着辐射（没有衰变）。这时，放射性物质发出的射线中就会同时具有、和三种射线。
新课讲解
二、衰变的快慢——半衰期
放射性元素的衰变都有一定的速率。
例如：10g的 经a衰变变为 的过程中，每经过3.8天就有一半的 发生衰变，即 从10g减少到5g需要经过3.8天，从5g减少到2.5g又需要经过3.8天……
放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期。
新课讲解
放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期。
设某放射性元素的半衰期为T，原来的质量为M，经过时间t，该元素的剩余质量m为:
⑴元素的半衰期由原子核内部的因素决定，只与元素的种类有关，跟元素所处的物理或化学状态无关。不同元素半衰期不同。
⑵半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，对少数原子核是不适用的。
半衰期为1.6×103年
半衰期为4.5×109年
半衰期为5.27年
半衰期为3.0×10-7秒
新课讲解
三、放射性的应用
放射性在工业、农业、医疗卫生和科学研究等许多领域已得到了广泛应用。
1、利用碳14检测年代
来自宇宙的射线在大气中能产生放射性14C，与氧结合形成二氧化碳后进入所有活体组织，先被植物吸收，后被动物纳入。只要植物或动物生存着，14C在机体内保持一定的水平。而当有机体死亡后，即会停止吸收14C，其组织内的14C便以5730年的半衰期开始衰变并逐渐消失。对于任何含碳物质，只要测定剩余的放射性14C的含量，就可推断其年代。
例如：提取古树木制成的碳样品1g，放在射线粒子计数器上进行测量。如果测得该样品每分钟衰变的次数是等质量现代树木所制碳样品的1/4就表明该古树木经过了14C的两个半衰期，即古树木距今约11460年。
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2、示踪原子
如果在某种元素里掺进一些该元素的放射性同位素，用仪器探测它放出的射线，就可查明这种元素的行踪。人们把具有这种用途的放射性同位素称为示踪原子。
在医疗上，医生给病人口服或静脉注射某种放射性示踪剂，它们就会参与体内特定组织器官的物质循环和代谢，并不断放出射线。用探测仪器追踪探查，如通过正电子发射断层摄影（简称PET扫描仪），就可显示病人内脏器官是否发生病变。
新课讲解
3、放射性同位素电池
放射性同位素电池是一种把放射性同位素衰变时释放的能量转化成电能的装置，它体积小、功率大、使用寿命长，可作为人造卫星、宇宙飞船、海洋工程设施等的电源；
4、培育出新的优良品种
利用γ射线照射种子，可使种子内的遗传物质发生变异，培育出新的优良品种；
5、γ射线探伤
利用γ射线穿透能力强的特点，可探查金属内部有没有缺陷或裂纹，这种无损探伤技术已广泛应用于冶金和机械工业。
新课讲解
新课讲解
四、放射性污染和防护
过量的放射线会对环境造成污染，对人类和自然界产生破坏作用。放射性污染主要来自核爆炸、核泄漏和医疗照射。在核电站、医院等地方，都设有辐射警示标志。
核爆炸在最初几秒钟辐射出来的是强烈的γ射线和中子流，这些射线具有很强的穿透能力，对人体和其他生物体有很强的杀伤作用。核工业和核科学研究中的放射性原材料一旦泄漏，会对生物体和环境产生长期的辐射，重者使人当场死亡，轻者使人患放射性疾病。
遭原子弹炸后的广岛
新课讲解
（1）在核电站的核反应堆外层用厚厚的水泥来防止放射线的外泄
（2）用过的核废料要放在很厚很厚的重金属箱内，并埋在深海里
（3）在生活中要有防范意识，尽可能远离放射源，尽量减少受辐射的时间.
核反应堆外层的厚厚的水泥建筑
铅的屏蔽作用最好，水、水泥等也常用作屏蔽物。
放射性的防护
新课讲解
经典例题
Classic Example
经典例题
1、关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是（ ）
A．半衰期是原子核全部衰变所需时间的一半。
B．半衰期是原子核有半数发生衰变所需的时间。
C．半衰期是原子量减少一半所需的时间。
D．半衰期是元素质量减少一半所需的时间。
B
经典例题
2. A、B两种放射性元素，它们的半衰期分别为tA=10天，tB=30天，经60天后，测得两种放射性元素的质量相等，那么它们原来的质量之比为　(　　)
A.3∶1　　　B.48∶63　　　C.1∶16　　　D.16∶1
D
课堂练习
Classroom Practice
课堂练习
课堂练习
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课堂练习
课堂练习
课堂练习
课堂练习
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THANK YOU

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