资源简介

(共35张PPT)
5.2 放射性元素的衰变
高中物理选择性必修第三册课件
主讲老师：xxx
高中物理选择性必修第三册
原子核的衰变
半衰期
核反应
放射性同位素
学习目标
00.
高中物理选择性必修第三册
1.了解原子核的衰变，会正确书写衰变方程。
2.知道半衰期及其统计意义。
3.根据质量数守恒和电荷数守恒写出核反应方程。
4.知道放射性同位素及其应用，知道射线的危害及防护。
问题？
00.
高中物理选择性必修第三册
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？
原子核的衰变
第一部分
原子核的衰变
01.
高中物理选择性必修第三册
原子核自发地放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核。我们把这种变化称为原子核的衰变（decay）。
α衰变：放出α粒子的衰变，如
β衰变：放出β粒子的衰变，如
+
+
高中物理选择性必修第三册
原子核发生衰变时，衰变前后的电荷数和质量数都守恒。
衰变：
+
衰变：
+
原子核的衰变规律
02.
中间用单箭头，不用等号；
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
03.
高中物理选择性必修第三册
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。
高中物理选择性必修第三册
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
04.
γ射线的产生
05.
高中物理选择性必修第三册
放射性的原子核在发生α衰变、β衰变时产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，并放出γ光子。γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的。
当放射性物质连续衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ射线辐射。这时，放射性物质发出的射线中就会同时具有α、β、γ三种射线。
半衰期
第二部分
半衰期
01.
高中物理选择性必修第三册
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.
氡的
衰变
m/m0
t /d
3.8
1/2
2×3.8
1/4
3×3.8
1/8
1/16
4×3.8
…
…
11.4
7.6
3.8
1/2
1/4
1/8
m/m0
t /d
0
几点说明
02.
高中物理选择性必修第三册
3.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。
1.意义：表示放射性元素衰变快慢的物理量
2.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。
核反应
第三部分
原子核的人工转变
01.
高中物理选择性必修第三册
卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素——氧17和一个质子，即
+
发现质子
不仅用α粒子，用质子、中子甚至用γ光子去轰击一些原子核，都可以实现原子核的转变，通过这种方式可以研究原子核的结构，还可以发现和制造新元素。
这是人类第一次实现的原子核的人工转变
核反应
02.
高中物理选择性必修第三册
原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应（nuclear reaction）。与衰变过程一样，在核反应中，质量数守恒、电荷数守恒。
1932 年查德威克发现中子
1934 年约里奥·居里夫妇发现放射性同位素和正电子
BeHen
放射性同位素
及其应用
第四部分
放射性同位素
01.
高中物理选择性必修第三册
天然放射性同位素不过40多种，而今天通过核反应生成的人工放射性同位素已达1 000多种，每种元素都有了自己的放射性同位素。丰富的放射性同位素资源在国民经济和科学研究的各个领域中得到了广泛的应用。
射线测厚仪
02.
高中物理选择性必修第三册
工业部门可以使用放射性同位素发出的射线来测厚度。例如，轧钢厂的热轧机上可以安装射线测厚仪（图5.2-5），让γ射线穿过钢板，仪器探测到的γ射线强度与钢板的
厚度有关，轧出的钢板越厚，透过的射
线越弱。因此，将射线测厚仪接收到的
信号输入计算机，就可以对钢板的厚度
进行自动控制。
放射治疗
03.
高中物理选择性必修第三册
在医疗方面，患了癌症的病人可以接受钴60的放射治疗。像癌细胞那样，不断迅速繁殖的、无法控制的细胞组织，在射线照射下破坏得比健康细胞快。
培优、保鲜
04.
高中物理选择性必修第三册
利用γ射线照射种子，会使种子的遗传基因发生变异，经过筛选，可以培育出新品种。用γ射线照射食品可以杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期（图5.2-7）。
示踪原子
05.
高中物理选择性必修第三册
我们可以用放射性同位素代替非放射性的同位素来制成各种化合物，这种化合物的原子跟通常的化合物一样参与所有化学反应，但却带有“放射性标记”，可以用仪器探测出来。这种原子就是示踪原子。
辐射与安全
06.
高中物理选择性必修第三册
人类一直生活在放射性的环境中。例如，地球上的每个角落都有来自宇宙的射线，我们周围的岩石，其中也有放射性物质。我们的食物和日常用品中，有的也具有放射性，例如，
食盐和有些水晶眼镜片中含有钾40，香
烟中含有钋210，这些也是放射性同位素，
不过它们辐射的强度都在安全剂量之内。
高中物理选择性必修第三册
然而过量的射线对人体组织有破坏作用，这些破坏往往是对细胞核的破坏，有时不会马上察觉。因此，在使用放射性同位素时，必须严格遵守操作规程，注意人身安全，同时，要防止放射性物质对空气、水源、用具等的污染。存在射线危险的地方，常能看到如图所示的标志。
辐射与安全
07.
总结提升
第五部分
高中物理选择性必修第三册
课堂小结
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
例题1
例题精选
01.
高中物理选择性必修第三册
【参考答案】B
秦山核电站生产的核反应方程为，其产物的衰变方程为。下列说法正确的是（ ）
A．X是中子
B．可以用作示踪原子
C．来自原子核外
D．经过一个半衰期，10个将剩下5个
解析
例题解析
02.
高中物理选择性必修第三册
【解析】A．根据质量数守恒和核电荷数守恒知，生产的核反应方程为，所以X为质子，故A错误；
B．根据同位素标记法可知产物可以用作示踪原子，故B正确；
C．发生衰变产生电子来源于核内中子转变成质子过程，故C错误；
D．半衰期是针对大量的原子，符合统计规律的随机过程量，对于少量的原子核衰变来说半衰期是没有意义的，故D错误。故选B。
例题2
例题精选
03.
高中物理选择性必修第三册
【参考答案】A
静止在匀强电场中的碳14原子核，某时刻放射的某种粒子与反冲核的初速度方向均与电场方向垂直，且经过相等的时间后形成的轨迹如图所示(a、b表示长度)．那么碳14的核反应方程可能是（　　）
A． C→He＋Be B．C→e＋B
C． C→e＋N D．C→H＋B
解析
例题解析
04.
高中物理选择性必修第三册
【解析】由轨迹弯曲方向可以看出，反冲核与放出的粒子的受力方向均与电场强度方向相同，均带正电，由题图中数据可知，
且，
又反应前后动量守恒，有
解得，故选A。
例题3
例题精选
05.
高中物理选择性必修第三册
【参考答案】A
2025年3月4日《新浪网》消息，内蒙古发现22万吨“钍”矿，够14亿中国人使用2万年！钍（Th）原子序数90，原子量232.04，为银白色重金属，熔点1690~1750℃，沸点，化学活性与镁相似。钍是长寿命天然放射性元素，在自然界中有6种天然同位素，其中232Th几乎占钍的天然同位素丰度的100%，其他同位素丰度很低。232Th为放射性元素，可发生衰变，半衰期为139亿年，其衰变方程为，则下列说法正确的是（ ）
A．原子核X为 B．粒子来自原子核X
C．温度升高232Th的半衰期变小 D．含232Th的化合物比232Th单质衰变得可能慢些
解析
例题解析
06.
高中物理选择性必修第三册
【解析】A．根据衰变方程的质量数和电荷数守恒知原子核X的质量数为228，电荷数为88，为，A项正确；
B．粒子来自232Th，B项错误；
CD．原子核所处的物理状态与化学状态不影响半衰期，CD项错误。
故选A。
例题4
例题精选
07.
高中物理选择性必修第三册
【参考答案】C
一物理学习小组研究可作为核电池材料的衰变为的过程，根据测量数据，用横坐标表示时间，用纵坐标表示任意时刻的质量与初始时刻（时）的质量的比值，得出的图像如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．衰变为释放的射线电离作用很弱
B．衰变为释放的射线在电场中不会偏转
C．图像中的D．图像中的
解析
例题解析
08.
高中物理选择性必修第三册
【解析】A．α射线穿透能力较弱，但电离作用较强，故A错误；
B．α射线为氦核，带正电，所以在电场中会偏转，故B错误；
C．由题图可知，衰变从到经过一个半衰期，则衰变的半衰期由题图可知，a对应
即经过一个半衰期，则a=87.7，故C正确；D．由题图可知，b对应即经过两个半衰期，则有，故D错误。故选C。
THANKS
谢谢观看

展开更多......

收起↑