5.2放射性元素的衰变ppt课件-(2019)新人教版高中物理选择性必修第三册高二下学期.pptx
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1、放射性元素的衰变教学目标教学目标知道原子核的衰变会用半衰期描述衰变的速度,知道半衰期的统计意义知道两种衰变的规律,能够熟练写出衰变方程教学重点教学重点教学难点教学难点原子核的衰变规律及半衰期半衰期描述的对象三种放射性射线的性质前情回顾前情回顾原子核放出粒子或粒子,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。射线种类组成物质速率贯穿本领 电离本领最弱最强较弱最强最弱较弱电子接近cc衰变衰变定义: 原子核放出粒子或粒子转变为新核的变化叫做原子核的衰变种类: 衰变:放出粒子的衰变,如衰变:放出粒子的衰变,如规律:原子核发生衰变时,衰变前后的电荷数和质量数都守恒衰变方程:衰变衰变衰变
2、:衰变:说明说明:中间用单箭头,不用等号;是质量数守恒,不是质量守恒;方程及生成物要以实验为基础,不能杜撰。原子核衰变的分类原子核衰变的分类(1)衰变:原子核放出粒子的衰变叫做衰变原子核进行衰变时,质量数减少4,电荷数减少2衰变的实质:衰变的实质: 在放射性元素的原子核中,在放射性元素的原子核中,2个中子和个中子和2个质子结合得比较牢固,有时会作为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衰变现象衰变现象本质:原子核内少两个质子和两个中子(2)衰变:原子核放出粒子的衰变叫做衰变原子核衰变的分类
3、原子核衰变的分类原子核进行衰变时,质量数不变,电荷数增加1衰变的实质: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原子核中的中子转化成一个质子且放出一个电子即粒子,使核电荷数增加粒子,使核电荷数增加1,但但衰变不改变原子核的质量数衰变不改变原子核的质量数本质:原子核内的一个中子变成质子,同时放出一个电子原子核衰变的分类原子核衰变的分类发生衰变时,新核在元素周期表中的位置怎样变化?根据衰变方程知道,新核核电荷数增加了1个,原子序数增加1个,故在元素周期表上向后移了1位射线的产生:射线经常是伴随着射线和射线产生的,没有衰变粒子是不带电的粒子,因此射线并不影响原子核的核电荷数,故射线不
4、会改变元素在周期表中的位置原子核衰变的分类原子核衰变的分类说明:元素的放射性与元素存在的状态无关放射性元素衰变的说明放射性元素衰变的说明放射性表明原子核是有内部结构的注意:一种元素只能发生一种衰变,但在一块放射性物质中可以同时放出、和三种射线。衰变后元素的化学性质发生了变化,即:生成了新的原子核!写出下列各放射性元素的衰变方程:(1)(钍核);(2)(铜核)。原子核衰变方程的书写原子核衰变方程的书写写出下列各放射性元素的衰变方程:(1)(铋核);(2)(钋核)。原子核衰变方程的书写原子核衰变方程的书写8次衰变,6次衰变,中子数减少22个.(铀)要经过几次衰变和衰变,才能变为(铅)?衰变次数的计
5、算衰变次数的计算它的中子数减少了多少?4次衰变,2次衰变衰变次数的计算衰变次数的计算(铀核)衰变为(氡核)要经过几次衰变,几次衰变?确定衰变次数的方法确定衰变次数的方法衰变次数的计算衰变次数的计算设放射性元素经过n次衰变和m次衰变后,变成稳定的新元素则衰变方程为根据电荷数守恒的质量数守恒可列方程联立解得:小结小结衰变:原子核放出粒子的衰变叫做衰变衰变:原子核放出粒子的衰变叫做衰变射线的产生:射线经常是伴随着射线和射线产生的,没有衰变放射性同位素衰变的快慢有一定的规律氡222经过衰变成为钋218每过3.8天就有一半的氡发生了衰变经过第一个3.8天,剩有一半的氡经过第二个3.8天,剩有的氡再经过3
6、.8天,剩有的氡氡的衰变纵坐标表示的是任意时刻氡的质量m与t=0时的质量m0的比值半衰期(半衰期(T)定义:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。叫做这种元素的半衰期。意义:表示放射性元素衰变快慢的物理量不同的放射性元素其半衰期不同不同的放射性元素其半衰期不同氡222衰变为钋218的半衰期为3.8天镭226衰变为氡222的半衰期为1620年铀238衰变为钍234的半衰期长达年影响因素:半衰期的长短是由原子核内部本身的因素决定的,与原子所处的物理状态(如温度、压强)、化学状态(如单质、化合物)无关半衰期(半衰期(T)衰变是微观世界里原子核的行为微观世界规律的特征之一在于“单个的微观事件是不
7、可预测的”适用条件:半衰期是一个统计概念,只对大量的原子核才适用,对少数原子核是不适用的“单个的微观事件是不可预测的”对于一个特定的氡原子,我们只知道它发生衰变的概率,而不知道它将何时发生衰变。一个特定的氡原子可能在下1s就衰变,也可能在10min之内衰变,也可能在200万年之后再衰变但是对于大量氡核,可以准确预言1s后,10min后,或200万年后,各会剩下百分之几没有衰变半衰期(半衰期(T)的公式)的公式根据半衰期的定义,原子核的数目半数发生衰变所用的时间叫做该元素的半衰期。可推测出如下公式:放射性元素的剩余数目与原有数目的关系:放射性元素的剩余质量与原有质量的关系:表示衰变时间表示半衰期
8、表示衰变前的放射性元素的原子数和质量表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量半衰期(半衰期(T)的公式)的公式注意:注意:半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间而不是样本质量减少一半的时间注意区分两个质量:已发生衰变的质量未发生衰变的质量半衰期(半衰期(T)的公式)的公式某放射性元素的半衰期为4天,若有100个这样的原子核,经过4天后还剩50个,这种说法对吗?半衰期是大量放射性元素的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,100个原子核有多少发生衰变是不能确定的,所以这种说法不对半衰期(半衰期(T)的公式的应用)的公式的应用已知
9、钍234的半衰期是24天,1g钍经过120天后还剩多少?计算表达式:放射性元素的剩余质量与原有质量的关系:0.03125g铋210的半衰期是5天,经过多少天后,20g铋还剩1.25g?20天半衰期(半衰期(T)的公式的应用)的公式的应用利用半衰期非常稳定这一特点,可以测量其衰变程度、推断时间利用半衰期非常稳定这一特点,可以测量其衰变程度、推断时间半衰期的应用半衰期的应用人们利用地壳岩石中存在的微量的放射性元素的衰变规律,测定地球的年龄为46亿年。考古学家确定古木年代的方法是用放射性同位素作为“时钟”,来测量漫长的时间,这叫做放射性同位素鉴年法碳14测年技术,是具有放射性的碳的同位素,能够自发的
10、进行衰变,变成氮。半衰期的应用半衰期的应用碳14的半衰期是5730年。现有一份古代生物遗骸,其中碳14在碳原子中所占的比例只相当于现代生物中的四分之一,请推算生物的死亡时间。解:生物遗骸的碳14在碳原子中所占的比例只相当于现代生物中的四分之一,说明遗骸中碳14经历了漫长时间的衰变,剩余的碳14的质量是开始时的1/4.因此有:所以:总结总结原子核的衰变半衰期定义:规律:分类:定义:公式:说明:原子核放出粒子或粒子转变为新核的变化叫做原子核的衰变电荷数和质量数都守恒衰变; 衰变射线经常是伴随着射线和射线产生的,没有衰变放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间不同的放射性元素,半衰期不同放射性元素
11、衰变的快慢是核内部自身因素决定放射性元素半衰变是一个统计规律对于,考古学界的人一般比较熟悉,因为它用于年代测定研究已有较长的历史了。碳碳14与考古与考古之所以可用于年代测定是由于它的放射性特征。属于长寿命放射性元素,它的半衰期为5730年。即经过5730年它的能量衰减掉一半碳碳14与考古与考古来自于高空宇宙中子射线与大气氦的作用随之生成,通过循环、交换作用与大气充分混合;海水中的碳酸盐类物质通过与空气中的发生交换而使其在海水中混合均匀,达到交换平衡;植物经光合作用吸收,动物食用植物,通过食物链而使体内水平与大气水平保持平衡由此,整个自然界水平达到均衡。而当动植物死亡时,其生物体处于封闭状态,不
12、再与外界发生交换体内水平通过本身自然衰变而呈负指数形式降低。将死亡物质中的水平与自然界总体水平相比较,即可推算出该物质的死亡年代,这是测年代的依据碳碳14与考古与考古这一方法使由美国科学家Libby建立的,为此Libby也获得了1960年的诺贝尔化学奖测年方法引入我国是在六十年代,当时在夏鼐(nai)先生的关心和支持下,中国社会科学考古所的仇士华、蔡莲珍先生创建了我国第一所测年实验室,后来中科院地质所、背景大学考古系等实验室也相继成立。大量考古学样品的测定为我国年代学研究提供了证据。测年方法引入考古学研究被誉为考古学发展史上的一次革命,它将考古学研究中得到的相对年代转变为绝对年代,给考古学带来
13、了质的飞跃,使研究更加科学化,促进了考古学研究的深入威拉得利比夏鼐所长带领外宾参观碳十四实验室碳碳14与考古与考古1986年后,随着高精度树轮校正曲线的建立,测年研究逐渐上升到了一个新的水平。在高精度测量的基础上一些列样品方法的研究与应用,使一般上百年的年代误差可以缩小到30年40年,这使得历史年代的定年成为可能。夏商周断代工程中测年技术与考古相结合,应用高精度系列样品方法成功研究测定了陕西长安马王村先周-西周系列,定出了武王伐商的年代范围,使原先史学界争论多年的100多年的可能范围缩小到30年,为公元前1050年1020年。而这一年代与根据天文学研究所得到的结果不谋而合,同时研究测定了二里头
14、系列、商前期、晚商、西周等系列,建立起了夏商周年代框架,为最终实现夏商周三代年表的建立提供了依据知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素知道核反应及其遵从的规律,会正确书写核反应方程了解放射性在生产和科学领域的应用知道射线的危害及防护教学目标教学目标人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律教学重点教学重点教学难点教学难点前情回顾前情回顾什么是原子核的衰变?原子核放出粒子或粒子,由于核电荷数变了,而变成另一种原子核。原子核的衰变有什么样的规律衰变时电荷数和质量数都守恒衰变过程不可逆,所以用箭头,不用等号由实验决定,不凭空编造衰变是原子核的自发变
15、化,科学家更希望人工控制原子核的变化定义:原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程规律:在核反应中,质量数和电荷数都守恒实质:以基本粒子(粒子、质子、中子等)为“炮弹”去轰击原子核(靶核),从而促使原子核发生变化,生成了新原子核(),并放出某一粒子核反应核反应几个人工核转变:卢瑟福发现质子的核反应方程查德威克发现中子的核反应方程注意:核反应是原子核的变化,化学反应是核外电子的变化核反应核反应人工转变核反应和衰变有何相同和不同?不同点原子核的人工转变,是一种核反应,是其他粒子与原子核相碰撞的结果,需要一定的装置和条件才能发生衰变是原子核的自发变化,它不受物理、化学条件的影响人工转变核反应与衰变
16、人工转变核反应与衰变相同点人工转变与衰变过程一样,在发生的过程中质量数与电荷数都守恒反应前后粒子总动量守恒人工转变核反应和衰变有何相同和不同?人工转变核反应与衰变人工转变核反应与衰变卢瑟福在实验(用粒子轰击氮原子核)中发现,往容器C中通入氮气后,在荧光屏S上出现了闪光,这表明,有一种新的能量比这表明,有一种新的能量比粒子大粒子大的粒子穿过铝箔,撞击在的粒子穿过铝箔,撞击在S屏上,屏上,这种粒子肯定是在粒子击中某个氮核而使该核发生变化时放出的。这样,卢瑟福通过人工方法实现了原子核的转变,人类第一次打开了原子核的大门。质子的发现质子的发现为了认定新粒子,把新粒子引进电场和磁场,测出了它的质量和电量
17、,确认与氢核相同:带有一个单位的正电量,质量是电子质量的1800多倍。卢瑟福把它叫做质子,质子的符号是H或P卢瑟福在实验室质子的发现质子的发现卢瑟福在云室里做卢瑟福实验,还可以根据径迹了解整个人工转变的过程英国物理学家布拉凯特在所拍摄的两万多张照片的40多万条粒子径迹中,发现了8条产生分叉的记录分叉情况表明,粒子击中氮核后,生成一个新核,同时放出质子。新核的电量较大,速度较慢,径迹短而粗;质子速度大,电量小,故径迹细而长质子的发现质子的发现显示放射性的云室根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒,可以写出这个发现质子的核反应方程并得知氮核放出质子后变成了氧核用粒子、质子、中子等去轰击其它元素的原子核
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