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(共26张PPT)
2. 放射性元素的衰变
第五单元 原子核
1物理观念：
了解原子核的衰变，会正确书写衰变方程。
2科学思维：
知道半衰期及其统计意义，知道放射性同位素及其应用，知道射线的危害及防护。
3科学探究：
根据质量数守恒和电荷数守恒写出核反应方程。
4科学态度与责任：
具有学习和研究物理的好奇心与求知欲，能主动与他人合作，尊重他人，能基于证据和逻辑发表自己的见解，实事求是有将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探索日常生活有关的物理问题。
核 心 素 养
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？
一、问题引入
知识点一、原子核的衰变
1.定义：原子核放出粒子或粒子转变为新核的变化叫做原子核的衰变。
2.种类：
放出粒子的不同
放出ɑ粒子：ɑ衰变
放出β粒子：β衰变
（氦核 ）
（电子 ）
放射性衰变后的原子核
ɑ粒子
β粒子
放射性衰变后的原子核
⑴α衰变
原子核放出一个α 粒子，质量数减少4，电荷数减少2，就成了一个新原子核的过程 。
比如铀238核放出一个α 粒子后，质量数减少4，电荷数减少2，就变成了钍234核。
衰变方程：
ɑ粒子
核
核
在这个衰变过程中，衰变前的质量数等于衰变后的质量数之和；衰变前的电荷数等于衰变后的电荷数之和。大量事实表明，原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。
事实表明，两个中子和两个质子能十分紧密地结合在 一起，因此，在一定条件下它们会作为一个整体从较大的 原子核中被抛射出来，于是，放射性元素就发生了α衰变。
衰变的实质
⑵β衰变
原子核放出一个β 粒子，质量数不变，电荷数增加1，就成了一个新原子核的过程 。
核
β 粒子
核
比如 发生α衰变后产生的 也具有放射性，它放出一个β 粒子后质量数没有改变，但电荷数增加了1 ，就变成镤 。
这种转化产生的电子发射到核外，就是β 粒子；与此同时，新核少了一个中子，却增加了一个质子。所以，新核质量数不变，而电荷数增加1。
β衰变的实质
β衰变的实质在于核内的中子转化成了一个质子和一个电子（图），其转化方程是
这种转化产生的电子发射到核外，就是β 粒子；与此同时，新核少了一个中子，却增加了一个质子。所以，新核质量数不变，而电荷数增加1。
说明：1.中间用单箭头，不用等号；
2.是质量数守恒，不是质量守恒；
3.方程及生成物要以实验为基础，不能杜撰。
原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。
衰变的规律
辐射
原子核的能量也跟原子的能量一样，其变化是不连续的，也只能取一系列不连续的数值，因此也存在着能级，同样是能级越低越稳定。
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。
2.物理意义：表示放射性元素本身衰变快慢的物理量。不同元素的半衰期不同，有的差别很大。
1.定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间
11.4
7.6
3.8
1/2
1/4
1/8
m/m0
t /天
0
氡的衰变
例如：
氡222衰变为钋218的半衰期为3.8天
镭226衰变为氡222的半衰期为1620年
铀238衰变为钍234的半衰期长达4.5×109年
知识点二、半衰期
说明：1.中间用单箭头，不用等号；
2.是质量数守恒，不是质量守恒；
3.方程及生成物要以实验为基础，不能杜撰。
原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。
衰变的规律
1、定义：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。
3、规律：质量数和电荷数都守恒
（人类第一次实现原子核的人工转变。 ）
2、条件：用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变。
⑴1919 年，卢瑟福发现质子的核反应。
⑵1932 年查德威克发现中子的核反应。
4、原子核人工转变的三大发现
知识点三、核反应
⑶1934 年约里奥·居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应。
I·约里奥·居里，1900～1958
F·约里奥·居里，1897～1956
法国科学家。是P·居里和M·居里的女儿和女婿.由于发现人工放射性而获得1935年诺贝尔化学奖.
相同点：在发生过程中质量数和电荷数都守恒；反应前后粒子总动量守恒
5、人工转变与衰变的比较
不同点：
人工转变是一种核反应，是其他粒子与原子核相碰撞的结果，需要一定的装置和条件才能发生;衰变是原子核自发的变化，不受物理化学条件的影响
知识点四、放射性同位素及其应用
1934年，约里奥·居里夫妇发现经过粒子轰击的铝片中含有放射性磷。
有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。
反应生成物是磷的一种同位素，自然界没有天然的，它是通过核反应生成的人工放射性同位素。
+
不稳定，会进行如下的衰变：
说明：
(1)这是人类第一次发现正电子。
(2)没有特殊说明，电子均指负电子
由此而荣获1935年诺贝尔化学奖。
+
1.人工放射性同位素和天然放射性同位素相比的优点：
放射强度容易控制
半衰期短，废料易处理
可制成各种所需形状
现实应用中一般使用人工放射性同位素
(1)利用射线的穿透本领与物质厚度密度的关系，来检查各种产品的厚度和密封容器中液体的高度等，从而实现自动控制。
(2)由于γ射线贯穿本领强，可以用来γ射线检查金属内部有没有砂眼或裂纹，所用的设备叫γ射线探伤仪。
(3)利用射线使空气电离而把空气变成导电气体，以消除化纤、纺织品上的静电。
(4)利用射线照射植物，引起植物变异而培育良种，也可以利用它杀菌、治病等。
2.放射性同位素的应用：
典例精析
典例1．
是一种放射性元素，能够自发地进行一系列放射性衰变，如图所示，则下列说法正确的是
A.图中a是208
B.Y和Z都是β衰变
C.X衰变放出的电子是中子转变为质子时产生的
D.X衰变中放出的射线电离能力最强
√
典例2．
典例精析
放射性元素镎237( )是用人工的方法发现的，镎237不稳定，它经过一系列α衰变、β衰变后变成铋209( )，这些衰变是
A.7次α衰变和4次β衰变 B.4次α衰变和4次β衰变
C.7次α衰变和5次β衰变 D.6次α衰变和4次β衰变
√
典例3．
典例精析
下列关于放射性元素半衰期的说法正确的是
A.半衰期越长对环境的影响时间越长
B.通过化学方法可以改变放射性元素的半衰期
C.通过物理方法可以改变放射性元素的半衰期
D.100个放射性元素原子核经过一个半衰期后剩余50个未衰变的原子核
√
典例4．
典例精析
上世纪四十年代初，我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的实验方案：如果静止原子核 俘获核外K层电子，可生成一个新原子核X，并放出中微子νe，即 。根据核反应后
原子核X的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在。下列说法正确的是
A.原子核X是
B.核反应前后的总质子数不变
C.核反应前后总质量数不同
D.中微子νe的电荷量与电子的相同
√
当堂练习
1.含有钍( )元素的花岗岩会释放出放射性气体氡( )，从而放出α、β、γ射线，下列说法正确的是
A.发生α衰变时，生成的原子核比原来的原子核少4个中子
B.β衰变所释放的电子来自原子核的最外层
C.γ射线的穿透能力和电离能力均最强
D.α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的
√
当堂练习
2.下列能正确表示放射性元素碘131( )β衰变的方程是
√
当堂练习
3. 我国科学家在1965年9月首先用人工方法合成了牛胰岛素。为了证明人工合成的牛胰岛素与天然的是否为同一物质，在人工合成牛胰岛素过程中掺了放射性14C，然后将人工合成的牛胰岛素与天然的混合得到了放射性14C分布均匀的结晶物，从而证明了两者是同一物质，为我国在国际上首先合成具有生物活性牛胰岛素提供了有力证据。在人工合成过程中掺入放射性14C的用途是
A.催化剂 B.媒介质 C.组成元素 D.示踪原子
√
当堂练习
4.(多选)以下关于放射性元素产生的射线应用的说法，正确的是
A.经过射线照射的蔬菜可以保存更长时间
B.利用γ射线的穿透性强的特点，可以用它为人体探伤
C.α射线可以用来消除有害的静电
D.射线可以培育新的优良作物品种
√
√
√
核反应
放射性同位素
及其应用
放射线测厚仪 培优、保鲜 、示踪原子、 γ射线探伤等
①α衰变：+
②β衰变：
原子核的衰变
半衰期
放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫做元素的半衰期.
放射性元素
的衰变
BeHen
课堂小结

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