人教版高中物理第二節(jié) 原子核衰變及半衰期

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1、 人們通過(guò)什么現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)發(fā)現(xiàn)原子核是人們通過(guò)什么現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)發(fā)現(xiàn)原子核是由更小的微粒構(gòu)成的？由更小的微粒構(gòu)成的？ 人們認(rèn)識(shí)原子人們認(rèn)識(shí)原子核的結(jié)構(gòu)就是核的結(jié)構(gòu)就是從天然放射性從天然放射性開(kāi)始的。開(kāi)始的。 1896 1896年，法國(guó)物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)，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(jiàn)的射線，這鈾和含鈾的礦物能夠發(fā)出看不見(jiàn)的射線，這種射線可以穿透黑紙使照相底片感光，物質(zhì)種射線可以穿透黑紙使照相底片感光，物質(zhì)發(fā)射射線的性質(zhì)稱為發(fā)射射線的性質(zhì)稱為放射性放射性具有發(fā)射性的具有發(fā)射性的元素稱為元素稱為放射性元素放射性元素元素這種自發(fā)的放出元素這種自發(fā)的放出射線的現(xiàn)象叫做射線的現(xiàn)象

2、叫做天然放射現(xiàn)象天然放射現(xiàn)象一、天然放射現(xiàn)象一、天然放射現(xiàn)象鋇鈾云母鋇鈾云母翠砷銅鈾礦翠砷銅鈾礦斜水鉬鈾礦斜水鉬鈾礦鈾鈣石礦鈾鈣石礦 放射性不是少數(shù)幾種元素才有的，研放射性不是少數(shù)幾種元素才有的，研究發(fā)現(xiàn)，原子序數(shù)究發(fā)現(xiàn)，原子序數(shù)大于大于8282的所有元素，都的所有元素，都能自發(fā)的放出射線，原子序數(shù)能自發(fā)的放出射線，原子序數(shù)小于小于8383的元的元素，有的也具有放射性素，有的也具有放射性放大了放大了10001000倍的鈾礦石倍的鈾礦石 在放射性現(xiàn)象中放出的射線是什么東西在放射性現(xiàn)象中放出的射線是什么東西呢？呢？ 它們除了能穿透黑紙使照相底片感光的它們除了能穿透黑紙使照相底片感光的性質(zhì)以外，還有

3、些什么性質(zhì)呢？性質(zhì)以外，還有些什么性質(zhì)呢？ 這些射線帶不帶電呢？這些射線帶不帶電呢？二、放射線的本質(zhì)二、放射線的本質(zhì)放射型物質(zhì)發(fā)出的射線有三種：放射型物質(zhì)發(fā)出的射線有三種：三種射線三種射線 射線射線 射線射線 射線射線 射線射線 根據(jù)射線的偏轉(zhuǎn)方向和磁場(chǎng)方向的關(guān)系可根據(jù)射線的偏轉(zhuǎn)方向和磁場(chǎng)方向的關(guān)系可以確定，偏轉(zhuǎn)較小的一束由帶正電荷的粒子組以確定，偏轉(zhuǎn)較小的一束由帶正電荷的粒子組成，我們把它叫做成，我們把它叫做射線，射線，射線由帶正電的射線由帶正電的粒子組成粒子組成.科學(xué)家們研究發(fā)現(xiàn)每個(gè)科學(xué)家們研究發(fā)現(xiàn)每個(gè)粒子帶的正粒子帶的正電荷是電子電荷的電荷是電子電荷的2倍，倍，粒子質(zhì)量大約等于氦粒子質(zhì)量

4、大約等于氦原子的質(zhì)量原子的質(zhì)量.進(jìn)一步研究表明進(jìn)一步研究表明粒子就是氦原子粒子就是氦原子核核. 由于由于粒子的質(zhì)量較大，所以粒子的質(zhì)量較大，所以射線的穿透射線的穿透本領(lǐng)最小，我們用一張厚紙就能把它擋住本領(lǐng)最小，我們用一張厚紙就能把它擋住.射線射線 與與射線偏轉(zhuǎn)方向相反的那束射線帶射線偏轉(zhuǎn)方向相反的那束射線帶負(fù)電荷，我們把它叫做負(fù)電荷，我們把它叫做射線射線.研究發(fā)現(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)射線由帶負(fù)電的粒子（射線由帶負(fù)電的粒子（粒子）組成粒子）組成.進(jìn)進(jìn)一步研究表明一步研究表明粒子就是電子粒子就是電子. 射線的穿透本領(lǐng)較強(qiáng)，很容易穿透射線的穿透本領(lǐng)較強(qiáng)，很容易穿透黑紙，還能穿透幾厘米厚的鋁板黑紙，還能穿透幾厘米

5、厚的鋁板. 射線射線 中間不發(fā)生偏轉(zhuǎn)的那束射線叫做中間不發(fā)生偏轉(zhuǎn)的那束射線叫做射射線，研究表明，線，研究表明，射線的實(shí)質(zhì)是一種波長(zhǎng)射線的實(shí)質(zhì)是一種波長(zhǎng)極短的極短的電磁波電磁波，它不帶電，是中性的，它不帶電，是中性的. 射線的穿透本領(lǐng)極強(qiáng)，一般薄金屬射線的穿透本領(lǐng)極強(qiáng)，一般薄金屬板都擋不住它，它能穿透幾十厘米厚的板都擋不住它，它能穿透幾十厘米厚的水泥墻和幾厘米厚的鉛板水泥墻和幾厘米厚的鉛板. 射線射線射線射線射線射線電離能力電離能力貫穿能力貫穿能力速度速度成分成分氦原子核氦原子核高速高速電子流電子流高能量高能量電磁波電磁波1/101/10光速光速接近光速接近光速光速光速弱弱較強(qiáng)較強(qiáng)很強(qiáng)很強(qiáng)很容易

6、很容易較弱較弱更小更小閱讀課文填寫(xiě)表格：閱讀課文填寫(xiě)表格：三、原子核的衰變?nèi)?、原子核的衰?原子核放出原子核放出 粒子或粒子或 粒子粒子轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓凶鲈雍说乃プ冝D(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓凶鲈雍说乃プ?衰變：放出衰變：放出粒子的衰變，如粒子的衰變，如 衰變：放出衰變：放出 粒子的衰變，如粒子的衰變，如 HeThU422349023892ePaTh0123491234901.1.定義：定義：2.2.種類(lèi)：種類(lèi)：原子核發(fā)生衰變時(shí)，衰變前后的原子核發(fā)生衰變時(shí)，衰變前后的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒都守恒 衰變：衰變： 衰變：衰變： HeYXAZAZ4242eYXAZAZ011說(shuō)明：說(shuō)明：1.

7、1. 中間用中間用單箭頭單箭頭，不用等號(hào)；，不用等號(hào)；2. 2. 是是質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù)守恒，不是質(zhì)量守恒守恒，不是質(zhì)量守恒; ;3. 3. 方程及生成物要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，不能杜撰。方程及生成物要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，不能杜撰。3 3規(guī)律：規(guī)律：衰衰變變方方程程4. 4. 本本質(zhì)質(zhì)： ： 衰衰變變： ：原子核內(nèi)少兩個(gè)原子核內(nèi)少兩個(gè)質(zhì)質(zhì)子和兩個(gè)中子子和兩個(gè)中子 衰衰變變： ：原子核內(nèi)的一個(gè)中子原子核內(nèi)的一個(gè)中子變變成成質(zhì)質(zhì)子，子， 同同時(shí)時(shí)放出一個(gè)放出一個(gè)電電子子 射射線線的的產(chǎn)產(chǎn)生：生：射射線經(jīng)線經(jīng)常是常是伴隨伴隨著著射射線線和和射射線產(chǎn)線產(chǎn)生的，沒(méi)有生的，沒(méi)有衰衰變變。 。元素的放射性元素的放射性與元素存在

8、的狀態(tài)無(wú)關(guān)，與元素存在的狀態(tài)無(wú)關(guān)，放射性表明原子核是有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的。放射性表明原子核是有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的。說(shuō)明：說(shuō)明：5 5注意：注意： 一種一種元素元素只能發(fā)生一種衰變，但只能發(fā)生一種衰變，但在一塊放射性在一塊放射性物質(zhì)物質(zhì)中可以同時(shí)放出中可以同時(shí)放出、和和三種射線。三種射線。HeThU422349023892ePaTh012349123490四、衰變的快慢-半衰期(T) 1.意義：表示放射性元素衰變快慢的物理量 2.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3.公式： tmm)21(0注意：注意：(1)(1)半衰期的長(zhǎng)短是由原子核半衰期的長(zhǎng)短是由原子核內(nèi)部本身內(nèi)部

9、本身的的因素決定的，與原子所處的物理、化學(xué)因素決定的，與原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)狀態(tài)無(wú)關(guān) (2)(2)半衰期是一個(gè)半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律統(tǒng)計(jì)規(guī)律，只對(duì)大量，只對(duì)大量的原子核才適用，對(duì)少數(shù)原子核是不適的原子核才適用，對(duì)少數(shù)原子核是不適用的用的考古學(xué)家確定古木年代的方法是用考古學(xué)家確定古木年代的方法是用放射性同位素作為放射性同位素作為“時(shí)鐘時(shí)鐘”，來(lái)測(cè)量漫，來(lái)測(cè)量漫長(zhǎng)的時(shí)間，這叫做長(zhǎng)的時(shí)間，這叫做放射性同位素鑒年放射性同位素鑒年法法練習(xí)練習(xí)1 1、關(guān)于、關(guān)于、三種射線，下列說(shuō)三種射線，下列說(shuō)法中正確的是（法中正確的是（ ）A A、射線是原子核自發(fā)射出的氦核，它的電射線是原子核自發(fā)射出的氦核，它的

10、電離作用最弱離作用最弱B B、射線是原子核外電子電離形成的電子流，射線是原子核外電子電離形成的電子流，它具有中等的貫穿能力它具有中等的貫穿能力C C、射線一般伴隨著射線一般伴隨著或或射線產(chǎn)生，它的射線產(chǎn)生，它的貫穿能力最強(qiáng)貫穿能力最強(qiáng)D D、射線是電磁波，它的電離作用最強(qiáng)射線是電磁波，它的電離作用最強(qiáng)C C練習(xí)練習(xí)2 2：如圖所示，：如圖所示，P P為放在勻強(qiáng)電場(chǎng)為放在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的天然放射源，其放出的射線在電中的天然放射源，其放出的射線在電場(chǎng)的作用下分成場(chǎng)的作用下分成a a、b b、c c三束，以下三束，以下判斷正確的是（判斷正確的是（ ）BCBCA A、a a為為射線，射線，b b為為射線射

11、線B B、a a為為射線，射線，b b為為射線射線C C、b b為為射線，射線，c c為為射線射線D D、b b為為射線，射線，c c為為射線射線- -+ +c cb ba aP P練習(xí)練習(xí)3 3：由原子核的衰變規(guī)律可知：由原子核的衰變規(guī)律可知 ( ) ( )CA A放射性元素一次衰變可同時(shí)產(chǎn)生放射性元素一次衰變可同時(shí)產(chǎn)生射線和射線和射線射線B B放射性元素發(fā)生放射性元素發(fā)生衰變時(shí)，新核的化學(xué)性衰變時(shí)，新核的化學(xué)性質(zhì)不變質(zhì)不變C C放射性元素發(fā)生衰變的快慢不可人為控制放射性元素發(fā)生衰變的快慢不可人為控制D D放射性元素發(fā)生正電子衰變時(shí)，新核質(zhì)量放射性元素發(fā)生正電子衰變時(shí)，新核質(zhì)量數(shù)不變，核電荷

12、數(shù)增加數(shù)不變，核電荷數(shù)增加1 1練習(xí)練習(xí)4 4：某原子核：某原子核A A的衰變過(guò)程為的衰變過(guò)程為A A B B C, C,下列說(shuō)法正確的是（下列說(shuō)法正確的是（ ）A A、核核A A的質(zhì)量數(shù)減核的質(zhì)量數(shù)減核C C的質(zhì)量數(shù)等于的質(zhì)量數(shù)等于5;5;B B、核核A A的中子數(shù)減核的中子數(shù)減核C C的中子數(shù)等于的中子數(shù)等于2;2;C C、核核A A的中性原子中的電子數(shù)比原子核的中性原子中的電子數(shù)比原子核B B的的中性原子中的電子數(shù)多中性原子中的電子數(shù)多1;1;D D、核核A A的質(zhì)子數(shù)比核的質(zhì)子數(shù)比核C C的質(zhì)子數(shù)多的質(zhì)子數(shù)多1 1。 D D思考：思考： ( (鈾鈾) )要經(jīng)過(guò)幾次要經(jīng)過(guò)幾次衰變和衰變和

13、衰變，才能變?yōu)樗プ?，才能變?yōu)?( (鉛鉛) )？它的中子？它的中子數(shù)減少了多少？數(shù)減少了多少？U23892Pb206828 8次次 衰變，衰變，6 6次次 衰變，衰變，中子數(shù)減少中子數(shù)減少 22 22個(gè)個(gè). .例例2 2：一塊氡：一塊氡222222放在天平的左盤(pán)時(shí)，放在天平的左盤(pán)時(shí)，需在天平的右盤(pán)加需在天平的右盤(pán)加444444g g砝碼，天平砝碼，天平才能處于平衡，氡才能處于平衡，氡222222發(fā)生發(fā)生衰變，經(jīng)衰變，經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期以后，欲使天平再次平過(guò)一個(gè)半衰期以后，欲使天平再次平衡，應(yīng)從右盤(pán)中取出的砝碼為（衡，應(yīng)從右盤(pán)中取出的砝碼為（ ）A A222g B222g B8g8gC C2g D2

14、g D4g4gD D練習(xí)：在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一練習(xí)：在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一原來(lái)靜止的原子核，該核衰變后，放出的原來(lái)靜止的原子核，該核衰變后，放出的帶電粒子和反沖核的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。帶電粒子和反沖核的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。由圖可以判定（由圖可以判定（ ）A A、該核發(fā)生的是該核發(fā)生的是衰變衰變B B、該核發(fā)生的是該核發(fā)生的是衰變衰變C C、磁場(chǎng)方向一定垂直于磁場(chǎng)方向一定垂直于紙面向里紙面向里D D、不能判定磁場(chǎng)方向向不能判定磁場(chǎng)方向向里還是向外里還是向外abBD 練習(xí)：靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的某放射性元素練習(xí)：靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的某放射性元素的原子核，當(dāng)它放出一個(gè)的原子核，當(dāng)它放出一個(gè)粒

15、子后，其速粒子后，其速度方向與磁場(chǎng)方向垂直，測(cè)得度方向與磁場(chǎng)方向垂直，測(cè)得粒子和反粒子和反沖核軌道半徑之比為沖核軌道半徑之比為4444：1 1，如圖所示：，如圖所示：則（則（ ）A A、 粒子與反沖粒子的動(dòng)粒子與反沖粒子的動(dòng)量大小相等，方向相反量大小相等，方向相反B B、原來(lái)放射性元素的原子核原來(lái)放射性元素的原子核電荷數(shù)為電荷數(shù)為9090C C、反沖核的核電荷數(shù)為反沖核的核電荷數(shù)為8888D D、粒子與反沖核的速度之粒子與反沖核的速度之比為比為1 1：8888R1R2ABC靜止靜止在在勻強(qiáng)磁場(chǎng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的放射性元素發(fā)生衰變后中的放射性元素發(fā)生衰變后1 1、放出的粒子與反沖核的動(dòng)、放出的粒子與反沖核的動(dòng)量大小相等，量大小相等， 方向相反方向相反2 2、粒子粒子與反沖核的運(yùn)動(dòng)軌跡是與反沖核的運(yùn)動(dòng)軌跡是外切圓外切圓 粒子粒子與反沖核的運(yùn)動(dòng)軌跡是與反沖核的運(yùn)動(dòng)軌跡是內(nèi)切圓內(nèi)切圓小結(jié)：小結(jié)：