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1、物理選修選修3-5 人教版人教版第十九章原子核原子核第二節(jié)放射性元素的衰變第二節(jié)放射性元素的衰變 學學 習習 目目 標標知道知道和和衰變的規(guī)律及實質(zhì)衰變的規(guī)律及實質(zhì)理解半衰期的概念理解半衰期的概念會利用半衰期進行簡單的運算會利用半衰期進行簡單的運算 知知 識識 導導 圖圖1 1課前預習課前預習2 2課內(nèi)探究課內(nèi)探究3 3素養(yǎng)提升素養(yǎng)提升4 4課堂達標課堂達標5 5課時作業(yè)課時作業(yè)課課 前前 預預 習習1定義定義原子核放出原子核放出_或或_，由于核電荷數(shù)變了，它在周期表中的，由于核電荷數(shù)變了，它在周期表中的位置就變了，變成位置就變了，變成_原子核。原子核。2衰變的類型衰變的類型一種是一種是_，另

2、一種是，另一種是_，而，而射線是伴隨射線是伴隨衰變或衰變或衰變產(chǎn)生衰變產(chǎn)生的。的。知識點知識點 1原子核的衰變原子核的衰變粒子粒子粒子粒子另一種另一種衰變衰變衰變衰變電荷數(shù)電荷數(shù)質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù)1定義定義放射性元素的原子核有放射性元素的原子核有_發(fā)生衰變所需的時間，叫作半衰期。發(fā)生衰變所需的時間，叫作半衰期。2決定因素決定因素放射性元素衰變的快慢是由原子核放射性元素衰變的快慢是由原子核_因素決定的，跟原子所處的因素決定的，跟原子所處的_(如溫度、壓強如溫度、壓強)或或_(如單質(zhì)、化合物如單質(zhì)、化合物)無關(guān)。無關(guān)。3適用條件適用條件半衰期是一個統(tǒng)計概念，是對半衰期是一個統(tǒng)計概念，是對_的原子核衰變規(guī)

3、律的總結(jié)，對于一的原子核衰變規(guī)律的總結(jié)，對于一個特定的原子核，個特定的原子核，_確定何時發(fā)生衰變，但可以確定各個時刻發(fā)生衰變確定何時發(fā)生衰變，但可以確定各個時刻發(fā)生衰變的概率，即某時衰變的可能性，因此，半衰期只適用于的概率，即某時衰變的可能性，因此，半衰期只適用于_。知識點知識點 2半衰期半衰期半數(shù)半數(shù)內(nèi)部內(nèi)部物理狀態(tài)物理狀態(tài)化學狀態(tài)化學狀態(tài)大量大量無法無法大量的原子核大量的原子核判一判判一判(1)原子核在衰變時，它在元素周期表中的位置不變。原子核在衰變時，它在元素周期表中的位置不變。()(2)發(fā)生發(fā)生衰變是原子核中的電子發(fā)射到核外。衰變是原子核中的電子發(fā)射到核外。()(3)半衰期是原子核有半

4、數(shù)發(fā)生衰變需要的時間，經(jīng)過兩個半衰期原子核就半衰期是原子核有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時間，經(jīng)過兩個半衰期原子核就全部發(fā)生衰變。全部發(fā)生衰變。()(4)通過化學反應也不能改變物質(zhì)的放射性。通過化學反應也不能改變物質(zhì)的放射性。()(5)原子核衰變過程中，電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)、能量和動量都守恒。原子核衰變過程中，電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)、能量和動量都守恒。()D想一想想一想你知道考古學家靠什么推斷古化石的年代嗎？你知道考古學家靠什么推斷古化石的年代嗎？答案：答案：只要測出古化石中只要測出古化石中14C的含量就可以根據(jù)的含量就可以根據(jù)14C的半衰期推斷古化石的的半衰期推斷古化石的年齡。年齡。課課 內(nèi)內(nèi) 探探 究究如圖為如圖

5、為衰變、衰變、衰變示意圖。衰變示意圖。探究一原子核的衰變探究一原子核的衰變(1)當原子核發(fā)生當原子核發(fā)生 衰變時，原子核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)如何變化？為什么？衰變時，原子核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)如何變化？為什么？(2)當發(fā)生當發(fā)生 衰變時，新核的核電荷數(shù)相對原來的原子核變化了多少？新核衰變時，新核的核電荷數(shù)相對原來的原子核變化了多少？新核在元素周期表中的位置怎樣變化？在元素周期表中的位置怎樣變化？提示：提示：(1)當原子核發(fā)生當原子核發(fā)生衰變時，原子核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)各減少衰變時，原子核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)各減少2個。因個。因為為粒子是原子核內(nèi)粒子是原子核內(nèi)2個質(zhì)子和個質(zhì)子和2個中子結(jié)合在一起發(fā)射出來的。個

6、中子結(jié)合在一起發(fā)射出來的。(2)當原子核發(fā)生當原子核發(fā)生衰變時，新核的核電荷數(shù)相對于原來增加了衰變時，新核的核電荷數(shù)相對于原來增加了1個。新核在個。新核在元素周期表中的位置向后移動了元素周期表中的位置向后移動了1個位次。個位次。特別提醒：特別提醒：(1)核反應中遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，核反應過程中反核反應中遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，核反應過程中反應前后的總質(zhì)量一般會發(fā)生變化應前后的總質(zhì)量一般會發(fā)生變化(質(zhì)量虧損質(zhì)量虧損)而釋放出核能。而釋放出核能。(2)衰變方程的書寫方面：衰變方程用衰變方程的書寫方面：衰變方程用“”表示，而不用表示，而不用“”表示。表示。(3)衰變方程表示的變化方面

7、：衰變方程表示的是原子核的變化，而不是原衰變方程表示的變化方面：衰變方程表示的是原子核的變化，而不是原子的變化。子的變化。(4)為了確定衰變次數(shù)，一般是由質(zhì)量數(shù)的改變先確定為了確定衰變次數(shù)，一般是由質(zhì)量數(shù)的改變先確定衰變的次數(shù)，這是衰變的次數(shù)，這是因為因為衰變的次數(shù)的多少對質(zhì)量數(shù)沒有影響，然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定衰變的次數(shù)的多少對質(zhì)量數(shù)沒有影響，然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定衰變的衰變的次數(shù)。次數(shù)。典例典例 1解題指導：解題指導：(1)可根據(jù)衰變過程中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒求解；可根據(jù)衰變過程中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒求解；(2)根據(jù)每發(fā)生一次根據(jù)每發(fā)生一次衰變原子核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均少衰變原子核的質(zhì)子數(shù)

8、和中子數(shù)均少2，每發(fā)生一次，每發(fā)生一次衰衰變原子核的中子數(shù)少變原子核的中子數(shù)少1，質(zhì)子數(shù)多，質(zhì)子數(shù)多1來推算；來推算；(3)根據(jù)根據(jù)(1)的解答結(jié)果寫方程。的解答結(jié)果寫方程。BD下圖為氡衰變剩余質(zhì)量與原有質(zhì)量比值示意圖。下圖為氡衰變剩余質(zhì)量與原有質(zhì)量比值示意圖。探究二放射性元素的半衰期及其應用探究二放射性元素的半衰期及其應用縱坐標表示的是任意時刻氡的質(zhì)量縱坐標表示的是任意時刻氡的質(zhì)量m與與t0時的質(zhì)量時的質(zhì)量m0的比值。的比值。(1)每經(jīng)過一個半衰期，氡原子核的質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦?？每?jīng)過一個半衰期，氡原子核的質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦叮?2)從圖中可以看出，經(jīng)過兩個半衰期未衰變的原子核還有多少？從

9、圖中可以看出，經(jīng)過兩個半衰期未衰變的原子核還有多少？3適用條件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，無法確定其何時發(fā)生衰變，半衰期只適用于大量的原子核。定的原子核，無法確定其何時發(fā)生衰變，半衰期只適用于大量的原子核。4應用應用利用半衰期非常穩(wěn)定這一特點，可以測量其衰變過程、推斷時間等。利用半衰期非常穩(wěn)定這一特點，可以測量其衰變過程、推斷時間等。特別提醒：特別提醒：(1)半衰期由核內(nèi)部自身的因素決定，與原子所處的化學狀態(tài)和半衰期由核內(nèi)部自身的因素決定，與原子所處的化學狀態(tài)和外部條件都無關(guān)

10、。外部條件都無關(guān)。(2)半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律，適用于對大量原子核衰變的計算，對于個別少半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律，適用于對大量原子核衰變的計算，對于個別少數(shù)原子核不適用。數(shù)原子核不適用。為測定水庫的存水量，將一瓶放射性溶液倒入水庫中，已知這為測定水庫的存水量，將一瓶放射性溶液倒入水庫中，已知這杯溶液每分鐘衰變杯溶液每分鐘衰變8107次，這種同位素半衰期為次，這種同位素半衰期為2天，天，10天以后從水庫中取出天以后從水庫中取出1m3的水，并測得每分鐘衰變的水，并測得每分鐘衰變10次，求水庫的存水量為多少？次，求水庫的存水量為多少？解題指導：解題指導：找出每分鐘衰變次數(shù)與其質(zhì)量成正比這一隱含條件是解決本

11、題找出每分鐘衰變次數(shù)與其質(zhì)量成正比這一隱含條件是解決本題的關(guān)鍵。的關(guān)鍵。典例典例 2答案：答案：2.5105m3對點訓練對點訓練2(多選多選)(河北省保定市河北省保定市20162017學年高二下學期期中學年高二下學期期中)下下列關(guān)于放射性元素的半衰期的幾種說法正確的是列關(guān)于放射性元素的半衰期的幾種說法正確的是()A同種放射性元素，在化合物中的半衰期比在單質(zhì)中長同種放射性元素，在化合物中的半衰期比在單質(zhì)中長B放射性元素的半衰期與元素所處的物理和化學狀態(tài)無關(guān)，它是一個統(tǒng)放射性元素的半衰期與元素所處的物理和化學狀態(tài)無關(guān)，它是一個統(tǒng)計規(guī)律，只對大量的原子核才適用計規(guī)律，只對大量的原子核才適用C氡的半衰

12、期是氡的半衰期是3.8天，若有天，若有4g氡原子核，則經(jīng)過氡原子核，則經(jīng)過7.6天就只剩下天就只剩下1g氡氡D氡的半衰期是氡的半衰期是3.8天，若有天，若有4個氡原子核，則經(jīng)過個氡原子核，則經(jīng)過7.6天就只剩下一個氡天就只剩下一個氡解析：解析：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變時所需要的時間叫半衰期，這放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變時所需要的時間叫半衰期，這是一個統(tǒng)計規(guī)律，對于大量的原子核才適用，對于少量原子核是不成立的，放是一個統(tǒng)計規(guī)律，對于大量的原子核才適用，對于少量原子核是不成立的，放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)部自身決定的，與外界的物理和化學狀態(tài)無射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)部自身

13、決定的，與外界的物理和化學狀態(tài)無關(guān)，故關(guān)，故A、D錯誤，錯誤，B、C正確。正確。BC素素 養(yǎng)養(yǎng) 提提 升升衰變和衰變和衰變在磁場中的軌跡分析衰變在磁場中的軌跡分析A、B原子核靜止在同一勻強磁場中，一個放出原子核靜止在同一勻強磁場中，一個放出粒子，一個放粒子，一個放出出粒子，運動方向均與磁場垂直，它們在磁場中的運動徑跡及兩個反沖核的徑粒子，運動方向均與磁場垂直，它們在磁場中的運動徑跡及兩個反沖核的徑跡如圖所示，則可以判定徑跡跡如圖所示，則可以判定徑跡_為為粒子，徑跡粒子，徑跡_為為粒子。粒子。案案 例例1解析：解析：在衰變過程中，在衰變過程中，粒子和粒子和粒子與剩余核組成的系統(tǒng)動量守恒，即放粒子與剩余核組成的系統(tǒng)動量守恒，即放射出的粒子與反沖核動量大小相等，方向相反，由射出的粒子與反沖核動量大小相等，方向相反，由rmv/Bq可知，可知，r與與q成反成反比，由此可知兩圖中小圓徑跡為反沖核的徑跡，又根據(jù)左手定則可以判知，左比，由此可知兩圖中小圓徑跡為反沖核的徑跡，又根據(jù)左手定則可以判知，左側(cè)外切圓是側(cè)外切圓是衰變，右側(cè)內(nèi)切圓是衰變，右側(cè)內(nèi)切圓是衰變，故本題應依次填衰變，故本題應依次填1和和3。3