高中物理 4.1-4.2 走進(jìn)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(jìn)原子核 第二節(jié) 放射性元素的衰變,[目標(biāo)定位] 1.知道什么是放射性、放射性元素、天然放射現(xiàn)象.2.知道原子核的組成，會(huì)正確書寫原子核符號(hào).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(huì)用半衰期描述衰變的快慢，知道半衰期的統(tǒng)計(jì)意義．,一、放射性的發(fā)現(xiàn) 1．放射性 1896年法國物理學(xué)家_____________發(fā)現(xiàn)，鈾及含鈾的礦物都能夠發(fā)出看不見的射線，物質(zhì)放射出_____的性質(zhì)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(xiàn)了兩種放射性更強(qiáng)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(shù)大于___的所有元素，都有放射性．原子序數(shù)小于等于___的元素，有的也具有放射性． 4．放射性發(fā)現(xiàn)的意義 放射性的發(fā)現(xiàn)揭示了_______結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性． 二、原子核的組成 1．質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)： ______用α粒子轟擊________獲得了質(zhì)子． 2．中子的發(fā)現(xiàn)：盧瑟福的學(xué)生________通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)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(tǒng)稱為____． 4．原子核的電荷數(shù)：等于原子核的______即原子的_______ ___． 5．原子核的質(zhì)量數(shù)：等于______和______的總和． 6．原子核的符號(hào)：X，其中X為________，A為原子核的______，Z為原子核的_______． 三、放射線的本質(zhì) 1．射線種類：放射性物質(zhì)發(fā)出的射線有三種，分別為_____、 _____、 _____．,質(zhì)子,中子,核子,質(zhì)子數(shù),原子序,質(zhì)子數(shù),中子數(shù),元素符號(hào),質(zhì)量數(shù),電荷數(shù),α射線,β射線,γ射線,數(shù),2．放射線的本質(zhì) (1)α射線是高速運(yùn)動(dòng)的________粒子流，符號(hào)為 He，射出時(shí)的速度可達(dá)0.1c. (2)β射線是高速運(yùn)動(dòng)的_______，符號(hào)為_____，射出時(shí)速度可達(dá)0.99c. (3)γ射線是波長(zhǎng)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(chǎn)生的，γ射線不改變?cè)雍说碾姾蓴?shù)和質(zhì)量數(shù)．,同時(shí),五、半衰期 1．定義：放射性元素的原子核數(shù)目因衰變減少到原來的____所經(jīng)過的時(shí)間．,一半,一、原子核的組成 1．原子核的組成：原子核是由質(zhì)子、中子構(gòu)成的，質(zhì)子帶正電，中子不帶電．不同的原子核內(nèi)質(zhì)子和中子的個(gè)數(shù)并不相同．原子核的直徑為10－15～10－14 m. 2．原子核的符號(hào)和數(shù)量關(guān)系：(1)符號(hào)： X. (2)基本關(guān)系：核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)(Z)＝元素的原子序數(shù)＝核外電子數(shù)．質(zhì)量數(shù)(A)＝核子數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)．,【例1】 已知鐳的原子序數(shù)是88，原子核的質(zhì)量數(shù)是226.試問： (1)鐳核中有幾個(gè)質(zhì)子？幾個(gè)中子？ (2)鐳核所帶電量是多少？ (3)若鐳原子呈現(xiàn)中性，它核外有幾個(gè)電子？ 答案 (1)88 138 (2)1.41×10－17 C (3)88 (4)113∶114,解析 因?yàn)樵有驍?shù)與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)、核電荷數(shù)、中性原子的核外電子數(shù)都是相等的，原子核的質(zhì)量數(shù)等于核內(nèi)質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和．由此可得： (1)鐳核中的質(zhì)子數(shù)等于其原子序數(shù)，故質(zhì)子數(shù)為88，中子數(shù)N等于原子核的質(zhì)量數(shù)A與質(zhì)子數(shù)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(shù)等于質(zhì)子數(shù)，故核外電子數(shù)為88.,借題發(fā)揮 對(duì)核子數(shù)、電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)的理解 (1)核子數(shù)：質(zhì)子和中子質(zhì)量差別非常微小，二者統(tǒng)稱為核子，所以質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和叫核子數(shù)． (2)電荷數(shù)(Z)：原子核所帶的電荷等于質(zhì)子電荷的整數(shù)倍，通常用這個(gè)數(shù)表示原子核的電量，叫做原子核的電荷數(shù)．,(3)質(zhì)量數(shù)(A)：原子核的質(zhì)量等于核內(nèi)質(zhì)子和中子的質(zhì)量總和，而質(zhì)子與中子質(zhì)量幾乎相等，所以原子核的質(zhì)量幾乎等于單個(gè)核子質(zhì)量的整數(shù)倍，這個(gè)倍數(shù)叫做原子核的質(zhì)量數(shù)．,針對(duì)訓(xùn)練1 (單選)在α粒子轟擊金箔的散射實(shí)驗(yàn)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(shù)，2為中子數(shù) B．4為質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和，2為質(zhì)子數(shù) C．4為核外電子數(shù)，2為中子數(shù) D．4為中子數(shù)，2為質(zhì)子數(shù) 答案 B 解析 根據(jù)He所表示的物理意義，原子核的質(zhì)子數(shù)決定核外電子數(shù)，原子核的電荷數(shù)就是核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)，也就是這種元素的原子序數(shù)．原子核的質(zhì)量數(shù)就是核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和，即為核內(nèi)的核子數(shù).He符號(hào)的左下角表示的是質(zhì)子數(shù)或相應(yīng)中性原子核外電子數(shù)，即為2，He符號(hào)左上角表示的是核子數(shù)，即為4，故選項(xiàng)B正確．,二、三種射線的本質(zhì)及特點(diǎn) 1．α、β、γ三種射線的性質(zhì)、特征比較,2．在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)情況的比較 (1)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，α射線偏轉(zhuǎn)較小，β射線偏轉(zhuǎn)較大，γ射線不偏轉(zhuǎn)，如圖4－1、2－1甲所示． 圖4－1、2－1 (2)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，α射線偏轉(zhuǎn)半徑較大，β射線偏轉(zhuǎn)半徑較小，γ射線不偏轉(zhuǎn)，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(qiáng)電場(chǎng)．進(jìn)入電場(chǎng)后，射線變?yōu)閍、b兩束，射線a沿原來方向行進(jìn)，射線b發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，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(qiáng)；β射線帶負(fù)電，穿透能力一般，綜上所述，結(jié)合題意可知，a射線應(yīng)為γ射線，b射線應(yīng)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(lǐng)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(lǐng)和電離本領(lǐng)． (3)要知道α、β、γ三種射線的本質(zhì)，α、β是實(shí)物粒子，γ射線是電磁波譜中的一員．,針對(duì)訓(xùn)練2 (單選)天然放射性物質(zhì)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(huì)變成另一種元素的原子核 C．三種射線中對(duì)氣體電離作用最強(qiáng)的是α射線 D．β粒子是電子，但不是原來繞核旋轉(zhuǎn)的核外電子 答案 B 解析 由三種射線的本質(zhì)和特點(diǎn)可知，α射線貫穿本領(lǐng)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(chǎn)生的一種電磁波，不會(huì)使原核變成新核，故B錯(cuò)；三種射線中α射線電離作用最強(qiáng)，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(xiàn)象稱為原子核的衰變． (1)原子核進(jìn)行α衰變時(shí)，質(zhì)量數(shù)減少4，電荷數(shù)減少2. (2)α衰變的實(shí)質(zhì)：在放射性元素的原子核中，2個(gè)中子和2個(gè)質(zhì)子結(jié)合得比較牢固，有時(shí)會(huì)作為一個(gè)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(xiàn)象．,(1)原子核進(jìn)行β衰變時(shí)，質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)增加1. 4．衰變規(guī)律： 衰變過程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)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(shù)，故γ射線不會(huì)改變?cè)卦谥芷诒碇械奈恢茫?6．確定衰變次數(shù)的方法 根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)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(gè)；22個(gè) (3)見解析,借題發(fā)揮 衰變次數(shù)的判斷方法 (1)衰變過程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒． (2)每發(fā)生一次α衰變質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)均減少2. (3)每發(fā)生一次β衰變中子數(shù)減少1，質(zhì)子數(shù)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(jù)題意有：235－4m＝207，92－2m＋n＝82，解兩式得m＝7，n＝4，選項(xiàng)B正確．,四、對(duì)半衰期的理解 1．對(duì)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(gè)統(tǒng)計(jì)概念，是對(duì)大量的原子核衰變規(guī)律的總結(jié)，對(duì)于一個(gè)特定的原子核，無法確定其何時(shí)發(fā)生衰變，但可以確定各個(gè)時(shí)刻發(fā)生衰變的概率，即某時(shí)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(huì)發(fā)生β衰變，其半衰期為8天． (2)經(jīng)過________天75 %的碘131核發(fā)生了衰變．,,