高中物理选修35步步高全套学案及课件第三章2Word文档格式.docx
《高中物理选修35步步高全套学案及课件第三章2Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理选修35步步高全套学案及课件第三章2Word文档格式.docx（23页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
4.原子核衰变前、后电荷数和质量数均守恒.
三、三种射线的性质
1.α射线：
带正电的α粒子流,α粒子是氦原子核,α射线的速度只有光速的10%,穿透能力弱,一张薄薄的铝箔或一层裹底片的黑纸,都能把它挡住.
2.β射线：
带负电的电子流,它的速度很快,穿透力强,在空气中可以走几十米远,而碰到几毫米厚的铝片就不能穿过了.
3.γ射线本质上是一种波长极短的电磁波,穿透力极强,能穿过厚的混凝土和铅板.
四、半衰期
1.半衰期：
放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间,叫做这种元素的半衰期.
2.半衰期是大量原子核衰变的统计规律,反映放射性元素衰变的快慢.
3.半衰期是由原子核自身的因素决定的,跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系.
[即学即用]
1.判断下列说法的正误.
（1）α射线实际上就是氦原子核,α射线具有较强的穿透能力.（ ×
）
（2）原子核在衰变时,它在元素周期表中的位置不变.（ ×
（3）同种放射性元素,在化合物中的半衰期比在单质中长.（ ×
（4）放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态无关,它是一个统计规律,只对大量的原子核才适用.（ √ ）
（5）氡的半衰期是3.8天,若有4个氡原子核,则经过7.6天后只剩下一个氡原子核.（ ×
2.碘131的半衰期约为8天,若某药物含有质量为m的碘131,经过32天后,该药物中碘131的含量大约还有______________.
答案
解析 由题意可知m余＝m（
）
＝
.
一、天然放射现象和三种射线
[导学探究] 如图1为三种射线在磁场中的运动轨迹示意图.
图1
（1）α射线向左偏转,β射线向右偏转,γ射线不偏转说明了什么？
（2）α粒子的速度约为β粒子速度的十分之一,但α射线的偏转半径大于β射线的偏转半径说明什么问题？
答案
（1）说明α射线带正电,β射线带负电,γ射线不带电.
（2）根据带电粒子在匀强磁场中运动的半径公式r＝
可知,α粒子的
应大于β粒子的
即α粒子的质量应较大.
[知识深化]
1.三种射线的实质
α射线：
α粒子流,带2e的正电荷；
β射线：
高速电子流,带e的负电荷；
γ射线：
光子流（高频电磁波）,不带电.
2.三种射线在电场中和磁场中的偏转
（1）在匀强电场中,γ射线不发生偏转,做匀速直线运动,α粒子和β粒子沿相反方向做类平抛运动,在同样的条件下,β粒子的偏移大,如图2所示.
图2
（2）在匀强磁场中,γ射线不发生偏转,仍做匀速直线运动,α粒子和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动,且在同样条件下,β粒子的轨道半径小,如图3所示.
图3
3.元素的放射性
（1）一种元素的放射性与其是单质还是化合物无关,这就说明射线跟原子核外电子无关.
（2）射线来自于原子核说明原子核内部是有结构的.
例1 如图4所示,R是一种放射性物质,虚线框内是匀强磁场,LL′是厚纸板,MM′是荧光屏,实验时,发现在荧光屏的O、P两点处有亮斑,由此可知磁场的方向、到达O点的射线种类、到达P点的射线种类应属于下表中的（ ）
图4
选项
磁场方向
到达O点的射线
到达P点的射线
A
竖直向上
β
α
B
竖直向下
C
垂直纸面向里
γ
D
垂直纸面向外
答案 C
解析 R放射出来的射线共有α、β、γ三种,其中α、β射线垂直于磁场方向进入磁场区域时将受到洛伦兹力作用而偏转,γ射线不偏转,故打在O点的应为γ射线；
由于α射线穿透本领弱,不能射穿厚纸板,故到达P点的应是β射线；
依据β射线的偏转方向及左手定则可知磁场方向垂直纸面向里.
1.对放射性和射线的理解：
（1）一种元素的放射性,与其是单质还是化合物无关,这说明一种元素的放射性和核外电子无关.
（2）射线来自于原子核,说明原子核是可以再分的.
2.对三种射线性质的理解：
（1）α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电.α射线、β射线是实物粒子,而γ射线是光子流,属于电磁波的一种.
（2）α射线、β射线都可以在电场或磁场中偏转,但偏转方向不同,γ射线则不发生偏转.
（3）α射线穿透能力弱,β射线穿透能力较强,γ射线穿透能力最强,而电离本领相反.
针对训练1 天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图5所示,由此可推知（ ）
图5
A.②来自于原子核外的电子
B.①的电离作用最强,是一种电磁波
C.③的电离作用较强,是一种电磁波
D.③的电离作用最弱,是一种电磁波
答案 D
解析 ①射线能被一张纸挡住,说明它的穿透能力较差,①射线是α射线,α射线是高速运动的氦核流,它的穿透能力差,电离作用最强,选项B错误；
②射线的穿透能力较强,说明它是β射线,β射线是高速电子流,β射线来自原子核,不是来自原子核外的电子,选项A错误；
③射线的穿透能力最强,能够穿透几厘米厚的铅板,③射线是γ射线,γ射线的电离作用最弱,穿透能力最强,它是能量很高的电磁波,故选项C错误,D正确.
二、原子核的衰变规律与衰变方程
[导学探究] 如图6为α衰变、β衰变示意图.
图6
（1）当原子核发生α衰变时,原子核的质子数和中子数如何变化？
（2）当发生β衰变时,新核的核电荷数相对原来的原子核变化了多少？
新核在元素周期表中的位置怎样变化？
答案
（1）α衰变时,质子数减少2,中子数减少2.
（2）β衰变时,核电荷数增加1.新核在元素周期表中的位置向后移动一位.
1.衰变种类、实质与方程
X―→
Y＋
实质：
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被释放出来,这就是放射性元素发生的α衰变现象.
如：
U―→
He.
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,使电荷数增加1,β衰变不改变原子核的质量数,其转化方程为：
n―→
H＋
Th―→
（3）γ射线经常是伴随α衰变和β衰变产生的.
2.确定原子核衰变次数的方法与技巧
（1）方法：
设放射性元素
X经过n次α衰变和m次β衰变后,变成稳定的新元素
Y,则衰变方程为：
Y＋n
He＋m
e
根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：
A＝A′＋4n,Z＝Z′＋2n－m.
以上两式联立解得：
n＝
m＝
＋Z′－Z.
由此可见,确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组.
（2）技巧：
为了确定衰变次数,一般先由质量数的改变确定α衰变的次数（这是因为β衰变次数的多少对质量数没有影响）,然后根据衰变规律确定β衰变的次数.
例2
U核经一系列的衰变后变为
Pb核,问：
（1）一共经过几次α衰变和几次β衰变？
（2）
Pb与
U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 6
（2）10 22
（3）
Pb＋8
He＋6
解析
（1）设
U衰变为
Pb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＋4x①
92＝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
Pb较
U质子数少10,中子数少22.
（3）衰变方程为
1.衰变方程的书写：
衰变方程用“―→”,而不用“＝”表示.
2.衰变次数的判断技巧
（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.
针对训练2 在横线上填上粒子符号和衰变类型.
（1）
Th＋________,属于________衰变
Pa＋________,属于________衰变
Po→
At＋________,属于________衰变
（4）
Cu→
Co＋________,属于________衰变
答案
（1）
He α
（2）
e β （3）
e β （4）
He α
解析 根据质量数守恒和电荷数守恒可以判断：
（1）中生成的粒子为
He,属于α衰变.
（2）中生成的粒子为
e,属于β衰变.（3）中生成的粒子为
e,属于β衰变.（4）中生成的粒子为
He,属于α衰变.
三、对半衰期的理解和有关计算
[导学探究]
1.什么是半衰期？
对于某个或选定的几个原子核能根据该种元素的半衰期预测它的衰变时间吗？
答案 半衰期是一个时间,是某种放射性元素的大量原子核有半数发生衰变所用的时间的统计规律,故无法预测单个原子核或几个特定原子核的衰变时间.
2.某放射性元素的半衰期为4天,若有10个这样的原子核,经过4天后还剩5个,这种说法对吗？
答案 半衰期是放射性元素的大量原子核衰变时所遵循的统计规律,不能用于少量的原子核发生衰变的情况,因此,经过4天后,10个原子核有多少发生衰变是不能确定的,所以这种说法不对.
表示放射性元素衰变的快慢.
2.半衰期公式：
N余＝N原（
m余＝m0（
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,T1/2表示半衰期.
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,半衰期只适用于大量的原子核.
4.应用：
利用半衰期非常稳定的特点,可以测算其衰变过程,推算时间等.
例3 （多选）关于放射性元素的半衰期,下列说法正确的是（ ）
A.原子核全部衰变所需要的时间的一半
B.原子核有半数发生衰变所需要的时间
C.相对原子质量减少一半所需要的时间
D.元素质量减半所需要的时间
答案 BD
解析 放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间叫做这种元素的半衰期,它与原子核全部衰变所需要的时间的一半不同.放射性元素发生衰变后成为一种新的原子核,原来的放射性元素原子核的个数不断减少,当原子核的个数减半时,该放射性元素的原子核的总质量也减半,故选项B、D正确.
例4 放射性同位素14C被考古学家称为“碳钟”,它可以用来判定古生物体的年代,此项研究获得1960年诺贝尔化学奖.
（1）宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后,会形成不稳定的
C,它很容易发生衰变,放出β射线变成
升级会员 