5.15.2原子核的組成放射性元素的衰變課件高二下學(xué)期物理人教版選擇性

第1節(jié)

原子核的組成新教材人教版物理（高中選擇性必修第三冊(cè)）第五章

原子核課堂引入關(guān)于原子核內(nèi)部信息的研究，最早來自礦物的天然放射現(xiàn)象。那么，人們是怎樣從破解天然放射現(xiàn)象入手，一步步揭開了原子核秘密的呢？各種鈾礦石：

1896年，法國(guó)物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)，鈾和含鈾的礦物能夠發(fā)出看不見的射線，它能穿透黑紙使照相底版感光。

一、天然放射現(xiàn)象

受到貝克勒爾的發(fā)現(xiàn)的鼓舞，波蘭裔法國(guó)物理學(xué)家瑪麗·居里和她的丈夫皮埃爾·居里對(duì)鈾和含鈾的各種礦石進(jìn)行了深入研究。發(fā)現(xiàn)這種瀝青中還存在著兩種能夠發(fā)出更強(qiáng)射線的新元素，居里夫人把其中一種元素命名為釙（Po），另一種元素命名為鐳（Ra）。

1.物質(zhì)發(fā)出射線的性質(zhì)稱為放射性，具有放射性的元素稱為放射性元素。3.放射性元素自發(fā)地發(fā)出射線的現(xiàn)象，叫作天然放射現(xiàn)象。2.原子序數(shù)大于83的元素，都能自發(fā)地發(fā)出射線，原子序數(shù)小于或等于83的元素，有的也能發(fā)出射線。思考：這些射線是什么？如何研究射線？二、射線的本質(zhì)

若在射線經(jīng)過的空間施加磁場(chǎng)，可以發(fā)現(xiàn)射線分裂成三束，其中兩束在磁場(chǎng)中向不同的方向偏轉(zhuǎn)，這說明它們是帶電粒子流；另一束在磁場(chǎng)中不偏轉(zhuǎn)，說明它不帶電。于是，人們把這三種射線分別叫作α射線、β射線和γ射線。思考與討論：

如果α射線、β射線都是帶電粒子流，按照上圖中標(biāo)出的徑跡判斷，它們分別帶什么電荷？

如果不用磁場(chǎng)而用電場(chǎng)判斷它們帶電的性質(zhì)，兩個(gè)電極怎樣放置可以使三種射線大致沿圖示的方向偏轉(zhuǎn)？閱讀書本P102內(nèi)容回答α射線、β射線、γ射線都具有什么性質(zhì)和特征二、射線的本質(zhì)α射線β射線γ射線氦原子核高速電子流高能量電磁波成分速度貫穿能力電離能力帶電量1/10光速接近光速光速弱

紙能擋住較強(qiáng)，幾毫米鋁板很強(qiáng)幾厘米鉛板幾十厘米混凝土很容易較弱更小2e-e0思考：由微觀粒子構(gòu)成的射線，肉眼無法觀察，那又該如何探測(cè)？閱讀書本P102擴(kuò)展學(xué)習(xí)---威爾遜云室二、射線的本質(zhì)（1）如果一種元素具有放射性，那么不論它是以單質(zhì)的形式存在，還是以某種化合物的形式存在，放射性都不受影響，即放射性與元素所處的化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。

(2)放射性的強(qiáng)度也不受溫度、外界壓強(qiáng)的影響，即放射性與元素存在的物理狀態(tài)無關(guān)。是原子核的性質(zhì)，而不是原子的性質(zhì)。只與原子核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)。表明原子核也有內(nèi)部結(jié)構(gòu)三、原子核的組成質(zhì)子和中子1.質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)：1919年，盧瑟福用鐳放射出的α粒子轟擊氮原子核，從氮原子核中打出了質(zhì)子。用p表示：mp＝1.672621898×10-27kg正電荷，電荷量與一個(gè)電子的電荷量相等三、原子核的組成質(zhì)子和中子原子核是否只是由質(zhì)子組成呢？核的質(zhì)量核的電量質(zhì)子質(zhì)量質(zhì)子電量？盧瑟福進(jìn)而猜想原子核內(nèi)存在不帶電的中子，這一猜想被他的學(xué)生查德威克用實(shí)驗(yàn)證實(shí)，并得到公認(rèn)．核的質(zhì)量核的電量質(zhì)子質(zhì)量質(zhì)子電量>2.中子的發(fā)現(xiàn)1932年英國(guó)物理學(xué)家查德威克又發(fā)現(xiàn)了中子，通過研究證明中子的質(zhì)量和質(zhì)子的質(zhì)量基本相同，但是不帶電。是中性粒子，在對(duì)各種原子核進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)質(zhì)子和電子是組成原子核的兩種基本粒子。用n表示：三、原子核的組成質(zhì)子和中子3.原子核的表示:（1）核子：質(zhì)子和中子都是原子核的組成成分，所以統(tǒng)稱為核子。（2）電荷數(shù)：原子核所帶的電荷總是質(zhì)子電荷的整數(shù)倍，通常用這個(gè)整數(shù)表示原子核的電荷量，叫作原子核的電荷數(shù)（即原子序數(shù)，也代表質(zhì)子數(shù)），用Z表示。（3）質(zhì)量數(shù)：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)叫作原子核的質(zhì)量數(shù)，用A表示。原子核的符號(hào):

（4）同位素：一些具有相同質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子核組成的元素，在元素周期表中處于同一位置，因而互稱同位素。第2節(jié)

放射性元素的衰變新教材人教版物理（高中選擇性必修第三冊(cè)）第五章

原子核課堂引入問題與思考：

在古代，不論是東方還是西方，都有一批人追求“點(diǎn)石成金”之術(shù)，他們?cè)噲D利用化學(xué)方法將一些普通的礦石變成黃金。當(dāng)然，這些煉金術(shù)士的希望都破滅了。那么，真的存在能讓一種元素變成另一種元素的過程嗎？

一、原子核的衰變1.定義：原子核放出

α粒子或

β粒子轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓凶鲈雍说乃プ儭?.種類：一、原子核的衰變3.鈾238的α衰變:4.鈾238的α衰變方程：5.規(guī)律：在這個(gè)衰變過程中，衰變前的質(zhì)量數(shù)等于衰變后的質(zhì)量數(shù)之和；衰變前的電荷數(shù)等于衰變后的電荷數(shù)之和。大量事實(shí)表明，原子核衰變時(shí)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒。思考與討論：在α衰變中，新核的質(zhì)量數(shù)與原來的核的質(zhì)量數(shù)有什么關(guān)系？相對(duì)于原來的核在元素周期表中的位置，新核在元素周期表中的位置應(yīng)當(dāng)向前移還是向后移？要移動(dòng)幾位？你能概括出α衰變的質(zhì)量數(shù)、核電荷數(shù)變化的一般規(guī)律嗎？α衰變一般方程：

一、原子核的衰變6.釷234的β衰變：

7.釷234的β衰變方程：思考與討論：在β衰變中，質(zhì)量數(shù)、核電荷數(shù)有什么變化規(guī)律？原子核里沒有電子，β衰變中的電子來自哪里？8.衰變的本質(zhì)：

(2)β衰變：原子核內(nèi)的一個(gè)中子變成質(zhì)子，同時(shí)放出一個(gè)電子。

(1)α衰變：原子核內(nèi)少兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子。

9.β衰變的一般方程：10.γ射線的產(chǎn)生：

放射性的原子核在發(fā)生α衰變、β衰變時(shí)產(chǎn)生的新核處于高能級(jí)，這時(shí)它要向低能級(jí)躍遷，并放出γ光子。因此，γ射線經(jīng)常是伴隨α射線和β射線產(chǎn)生的。

二、半衰期2.意義：表示放射性元素衰變快慢的物理量1.定義：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間。不同的放射性元素其半衰期不同。經(jīng)過n個(gè)半衰期(T)其放射性元素的原子核剩余的質(zhì)量為：

3.公式：質(zhì)量與原子個(gè)數(shù)相對(duì)應(yīng)，故經(jīng)過n個(gè)半衰期后剩余的粒子數(shù)為：

5.半衰期是由原子核內(nèi)部本身的因素決定的，與原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。6.半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，只對(duì)大量的原子核才適用，對(duì)少數(shù)原子核是不適用的。氡的衰變科學(xué)漫步：碳14測(cè)年技術(shù)三、核反應(yīng)1.第一次原子核人工轉(zhuǎn)變：盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核，產(chǎn)生了氧的一種同位素——氧17和一個(gè)質(zhì)子，即：2.核反應(yīng)：原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程，稱為核反應(yīng)。與衰變過程一樣，在核反應(yīng)中，質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒。四、放射性同位素及其應(yīng)用1.射線測(cè)厚儀利用γ射線的穿透特性2.放射治療利用γ射線高能量治療癌癥3.培優(yōu)、保鮮4.示蹤原子一種元素的各種同位素都有相同的化學(xué)性質(zhì)。這樣，我們可以用放射性同位素代替非放射性的同位素來制成各種化合物，這種化合物的原子跟通常的化合物一樣參與所有化學(xué)反應(yīng)，但卻帶有“放射性標(biāo)記”，可以用儀器探測(cè)出來。這種原子就是示蹤原子。閱讀書本P113面內(nèi)容五、輻射與安全人類一直生活在放射性的環(huán)境中。例如，地球上的每個(gè)角落都有來自宇宙的射線，我們周圍的巖石，其中也有放射性物質(zhì)。我們的食物和日常用品中，有的也具有放射性，例如，食鹽和有些水晶眼鏡片中含有鉀40，香煙中含有釙