【创新设计】2014-2015学年高二物理人教版选修3-5课件：19-2 放射性元素的衰变

预习导学预习导学课堂讲义第十九章原子核高中物理·选修3-5·人教版2放射性元素的衰变预习导学课堂讲义第十九章原子核[目标定位]1.知道什么是原子核的衰变.2.知道α衰变和β衰变的规律及实质，并能熟练写出衰变方程.3.理解半衰期的概念，学会利用半衰期解决相关问题．预习导学预习导学课堂讲义第十九章原子核一、原子核的衰变原子核放出或，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种原子核，我们把这种变化称为原子核的衰变．原子核衰变时电荷数和质量数都．α粒子β粒子守恒预习导学预习导学课堂讲义第十九章原子核二、α衰变：原子核进行α衰变时，质量数减少，电荷数减少.23892U的α衰变方程为23892U→23490Th＋42He.三、β衰变：原子核进行β衰变时，质量数，电荷数增加，23490Th的β衰变方程为23490Th→23491Pa＋0－1e.42不变1预习导学预习导学课堂讲义第十九章原子核四、半衰期1．放射性元素的原子核有发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期．2．放射性元素衰变的快慢是由的因素决定的，跟原子所处的和没有关系．半数核内部自身化学状态外部条件课堂讲义预习导学课堂讲义第十九章原子核一、原子核的衰变1．原子核放出α粒子或β粒子后，变成另一种原子核，这种现象称为原子核的衰变．2．α衰变：原子核进行α衰变时，质量数减少4，电荷数减少2.α衰变的实质：在放射性元素的原子核中，2个中子和2个质子结合得比较牢固，有时会作为一个整体从较大的原子核中释放出来，这就是放射性元素发生的α衰变现象．课堂讲义预习导学课堂讲义第十九章原子核3．β衰变：原子核进行β衰变时，质量数不变，电荷数增加1.β衰变的实质：原子核中的中子转化成一个质子且放出一个电子即β粒子，使核电荷数增加1，但β衰变不改变原子核的质量数，其转化方程为：10n→11H＋0－1e.课堂讲义预习导学课堂讲义第十九章原子核4．衰变规律：衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒．5．γ射线是在发生α或β衰变过程中伴随而生，且γ粒子是不带电的粒子，因此γ射线并不影响原子核的核电荷数，故γ射线不会改变元素在周期表中的位置．课堂讲义预习导学课堂讲义第十九章原子核6．确定衰变次数的方法设放射性元素AZX经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素A′Z′Y，则衰变方程为AZX→A′Z′Y＋n42He＋m0－1e.根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m.课堂讲义预习导学课堂讲义第十九章原子核【例1】原子核23892U经放射性衰变①变为原子核23490Th，继而经放射性衰变②变为原子核23491Pa，再经放射性衰变③变为原子核23492U.放射性衰变①、②和③依次为()A．α衰变、β衰变和β衰变B．β衰变、α衰变和β衰变C．β衰变、β衰变和α衰变D．α衰变、β衰变和α衰变答案A课堂讲义预习导学课堂讲义第十九章原子核解析根据衰变反应前后的质量数守恒和电荷数守恒特点，23892U核与23490Th核比较可知，衰变①的另一产物为42He，所以衰变①为α衰变，选项B、C错误；23491Pa核与23492U核比较可知，衰变③的另一产物为0－1e，所以衰变③为β衰变，选项A正确、D错误．课堂讲义预习导学课堂讲义第十九章原子核【例2】23892U核经一系列的衰变后变为20682Pb核，问：(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变？(2)20682Pb与23892U相比，质子数和中子数各少了多少？(3)综合写出这一衰变过程的方程．答案(1)8次α衰变，6次β衰变(2)10个；22个(3)见解析课堂讲义预习导学课堂讲义第十九章原子核解析(1)设23892U衰变为20682Pb经过x次α衰变和y次β衰变，由质量数守恒和电荷数守恒可得238＝206＋4x①92＝82＋2x－y②联立①②解得x＝8，y＝6.即一共经过8次α衰变和6次β衰变．(2)由于每发生一次α衰变质子数和中子数均减少2，每发生一次β衰变中子数少1，而质子数增加1，故20682Pb较23892U质子数少10，中子数少22.(3)核反应方程为23892U→20682Pb＋842He＋60－1e.课堂讲义预习导学课堂讲义第十九章原子核借题发挥衰变次数的判断方法(1)衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒．(2)每发生一次α衰变质子数、中子数均减少2.(3)每发生一次β衰变中子数减少1，质子数增加1.课堂讲义预习导学课堂讲义第十九章原子核针对训练123592U经过m次α衰变和n次β衰变，变成20782Pb，则()A．m＝7，n＝3B．m＝7，n＝4C．m＝14，n＝9D．m＝14，n＝18答案B解析根据题意有：235－4m＝207,92－2m＋n＝82，解两式得m＝7，n＝4，选项B正确．课堂讲义预习导学课堂讲义第十九章原子核二、对半衰期的理解1．对半衰期的理解：半衰期是表示放射性元素衰变快慢的物理量，同一放射性元素具有的衰变速率一定，不同元素的半衰期不同，有的差别很大．2．半衰期公式N余＝N原12，m余＝m012式中N原、m0表示衰变前的原子数和质量，N余、m余表示衰变后的尚未发生衰变的原子数和质量，t表示衰变时间，τ表示半衰期．课堂讲义预习导学课堂讲义第十九章原子核3．适用条件：半衰期是一个统计概念，是对大量的原子核衰变规律的总结，对于一个特定的原子核，无法确定其何时发生衰变，但可以确定各个时刻发生衰变的概率，即某时衰变的可能性，因此，半衰期只适用于大量的原子核．课堂讲义预习导学课堂讲义第十九章原子核【例3】碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰期为8天．(1)碘131核的衰变方程：I→________(衰变后的元素用X表示)．(2)经过________天75%的碘131核发生了衰变．13153课堂讲义预习导学课堂讲义第十九章原子核答案(1)13154X＋0－1e(2)16解析(1)根据衰变过程电荷数守恒与质量数守恒可得衰变方程：13153I→13154X＋0－1e.(2)每经1个半衰期，有半数原子核发生衰变，经2个半衰期将剩余14，即有75%发生衰变，即经过的时间为16天．课堂讲义预习导学课堂讲义第十九章原子核针对训练2放射性元素(22286Rn)经α衰变成为钋(21884Po)，半衰期约为3.8天；但勘测表明，经过漫长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素22286Rn的矿石，其原因是()A．目前地壳中的22286Rn主要来自于其他放射性元素的衰变B．在地球形成的初期，地壳中元素22286Rn的含量足够高C．当衰变产物21884Po积累到一定量以后，21884Po的增加会减慢22286Rn的衰变进程D.22286Rn主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期课堂讲义预习导学课堂讲义第十九章原子核答案A解析元素半衰期的长短由原子核自身因素决定，一般与原子所处的物理、化学状态以及周围环境、温度无关，C、D错；即使元素氡的含量足够高，经过漫长的地质年代，地壳中也几乎没有氡了，一定是来自于其他放射性元素的衰变，故A对、B错．预习导学预习导学课堂讲义第十九章原子核再见