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-1-第2节原子核衰变及半衰期-2-第2节原子核衰变及半衰期首页JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习情境导入课程目标1.了解天然放射现象。2.知道三种射线的本质,以及如何利用磁场或电场区分它们。3.知道α衰变、β衰变的规律,会写衰变方程。4.了解半衰期的概念。-3-第2节原子核衰变及半衰期JICHUZHISHI基础知识首页ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习1.天然放射现象的发现-4-第2节原子核衰变及半衰期JICHUZHISHI基础知识首页ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习2.放射线的本质(1)α射线是高速运动的氦原子核粒子流,速度约为光速的0.1倍,电离作用强,穿透能力很弱。(2)β射线是高速运动的电子流,速度约为光速的0.9倍,电离作用较弱,穿透能力较强。(3)γ射线是波长很短的电磁波,它的电离作用很小,但穿透能力很强。-5-第2节原子核衰变及半衰期JICHUZHISHI基础知识首页ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习3.原子核的衰变种类方程规律原子核的衰变α衰变:放出α粒子的衰变92238U→90234Th+24He电荷数、质量数守恒β衰变:放出β粒子的衰变90234Th→91234Pa+-10eγ衰变4.衰变的快慢——半衰期(1)放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间叫做半衰期。(2)元素半衰期的长短由原子核自身因素决定,与原子所处的物理、化学状态以及周围环境、温度无关。-6-第2节原子核衰变及半衰期ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二探究三三种射线的本质●问题导引●1896年,法国物理学家贝克勒尔发现,铀和含铀的矿物能够发出一种看不见的射线,这种射线能使包在黑纸里的照相底片感光。它们放射出来的射线共有几种?提示:三种。-7-第2节原子核衰变及半衰期ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二探究三●名师精讲●三种射线的本质特征种类α射线β射线γ射线组成高速氦核流高速电子流光子流(高频电磁波)带电荷量2e-e0质量4mpmp=1.67×10-27kg𝑚p1840静止质量为零速度0.1c0.99cc在电场或磁场中偏转与α射线反向偏转不偏转-8-第2节原子核衰变及半衰期ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二探究三贯穿本领最弱用纸能挡住较强穿透几毫米的铝板最强穿透几厘米的铅板对空气的电离作用很强较弱很弱在空气中的径迹粗、短、直细、较长、曲折最长通过胶片感光感光感光-9-第2节原子核衰变及半衰期ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二探究三【例题1】如图所示,铅盒A中装有天然放射性物质,放射线从其右端小孔中水平向右射出,在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场。则下面说法中正确的有()A.打在图中a、b、c三点的依次是α射线、γ射线和β射线B.α射线和β射线的轨迹是抛物线C.α射线和β射线的轨迹是圆弧D.如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场,则屏上的亮斑可能只剩下b-10-第2节原子核衰变及半衰期ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二探究三解析:由左手定则可知,粒子向右射出后,在匀强磁场中α粒子受的洛伦兹力向上,β粒子受的洛伦兹力向下,轨迹都是圆弧。由于α粒子速度约是光速的110,而β粒子速度接近光速,所以在同样的混合场中不可能都做直线运动,本题选A、C两项。答案:AC题后反思这类问题的实质是力学规律在电磁场中的应用,解题的关键是明确射线的电性,分析射线所受电场力和磁场力的方向,结合类平抛运动和圆周运动规律求解。-11-第2节原子核衰变及半衰期ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二探究三原子核的衰变规律●问题导引●放射性元素能自发地发出α、β、γ射线,这些射线是从哪儿来的呢?提示:原子核。-12-第2节原子核衰变及半衰期ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二探究三●名师精讲●1.衰变规律原子核衰变时,电荷数和质量数都守恒。2.衰变过程(1)α衰变:𝑍𝐴X→𝑍-2𝐴-4Y+24He;(2)β衰变:𝑍𝐴X→𝑍+1𝐴Y+-10e。3.α衰变和β衰变的实质(1)α衰变:201n+211H→24He;(2)β衰变:01n→11H+-10e。-13-第2节原子核衰变及半衰期ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二探究三4.衰变次数的计算方法设放射性元素𝑍𝐴X经过n次α衰变和m次β衰变后,变成稳定的新元素𝑍'𝐴'Y,则衰变方程为𝑍𝐴X→𝑍'𝐴'Y+𝑛24He+𝑚-10e根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程:A=A'+4n,Z=Z'+2n-m,n=𝐴-𝐴'4,m=𝐴-𝐴'2+Z'-Z。-14-第2节原子核衰变及半衰期ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二探究三【例题2】92238U经一系列的衰变后变为82206Pb。(1)求一共经过几次α衰变和几次β衰变?(2)82206Pb与92238U相比,求质子数和中子数各少多少?(3)写出这一衰变过程的方程。点拨:可依据衰变过程中质量数和电荷数守恒求解衰变次数,再根据α衰变、β衰变的实质推算质子数、中子数的变化。-15-第2节原子核衰变及半衰期ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二探究三解析:(1)设92238U衰变为82206Pb经过x次α衰变和y次β衰变。由质量数和电荷数守恒可得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衰变中子数减少1,而质子数增加1,故82206Pb较92238U质子数少10,中子数少22。(3)核反应方程为92238U→82206Pb+824He+6-10e。答案:(1)86(2)1022(3)92238U→82206Pb+824He+6-10e。-16-第2节原子核衰变及半衰期ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二探究三题后反思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。触类旁通在上题(2)中,82206Pb核的中子数比质子数多多少?答案:42-17-第2节原子核衰变及半衰期ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二探究三原子核的半衰期●问题导引●北京饭店新楼施工时,在地面以下13m深的位置发现了两棵直径达1m的榆树。经测定,这两棵树距今为29285±1350年,据此数据,建设部门认为这个地层已经足够古老,可以作为地基,于是停止下挖,这样就节约了资金。你知道是用什么方法测定这两棵树的年代的吗?提示:14C测年技术。-18-第2节原子核衰变及半衰期ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二探究三●名师精讲●1.意义半衰期是描述放射性元素衰变快慢的物理量,它只与核本身的因素有关,与外部因素无关,不同元素的半衰期是不同的。2.计算根据半衰期的定义,原子核的数目半数发生衰变所用的时间叫做该元素的一个半衰期。所以可推测出如下公式:剩余的数目是原来数目的几分之几或剩余的这种元素的质量是原来的几分之几。N余=(12)nN0,m余=(12)nm0,其中n是半衰期的个数。若从开始研究该元素的衰变开始计时,经历的时间为t,半衰期用T1/2来表示,则n=𝑡𝑇1/2。-19-第2节原子核衰变及半衰期ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二探究三3.影响因素放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的,跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关。4.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。-20-第2节原子核衰变及半衰期ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二探究三【例题3】某考古队发现一古生物骸骨。考古专家根据骸骨中614C的含量推断出了该生物死亡的年代。已知此骸骨中614C的含量为活着的生物体中614C的14,614C的半衰期为5730年,该生物死亡时距今约年。点拨:由于大气中614C的含量为一定值,古生物死亡后与大气的交换结束,614C随衰变逐渐减少,因此可依据半衰期公式确定年代。解析:假设古生物死亡时614C的质量为m0,现在的614C的质量为m,由死亡至今所含614C经过了n个半衰期,由题意可知𝑚𝑚0=(12)n=14,所以n=2,即该生物死亡的时间为5730×2年=11460年。答案:11460-21-第2节原子核衰变及半衰期ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二探究三题后反思本题主要考查半衰期的概念以及应用半衰期公式推算古生物年代的能力。对此类题目应注意区分两个质量:未发生衰变的质量m=m0(12)𝑡𝑇1/2,已发生衰变的质量m'=m0[1-(12)𝑡𝑇1/2],其中m0为衰变前的总质量,T为半衰期。-22-第2节原子核衰变及半衰期SUITANGLIANXI随堂练习首页JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点123451.关于天然放射现象,下列说法正确的是()A.是由玛丽·居里夫妇首先发现的B.说明了原子核不是单一的粒子C.γ射线伴随α射线或β射线而产生D.任何放射性元素都能同时发出三种射线答案:BC-23-第2节原子核衰变及半衰期SUITANGLIANXI随堂练习首页JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点123452.下列关于β射线的说法中正确的是()A.它是高速电子流B.β粒子是放射出来的原子内层电子C.β粒子是从原子核中放射出来的D.它的电离作用比较弱,但它的穿透能力很强,能穿透几厘米厚的铅板解析:β射线是高速的电子流,它是从原子核内部放射出来的,电离作用较弱,穿透能力较强,能穿透几毫米的铝板,故A、C两项正确。答案:AC-24-第2节原子核衰变及半衰期SUITANGLIANXI随堂练习首页JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点123453.铀(92238U)经过α、β衰变形成稳定的铅(82206Pb),问在这一变化过程中,共有多少中子转变为质子()A.6B.14C.22D.32解析:92238U衰变为82206Pb,需经过8次α