高中物理人教版选修35192放射性元素的衰变》课件.ppt

1、学习目标：学习目标：1 1、知道原子核的衰变、知道原子核的衰变2 2、知道两种衰变的规律，能够熟练写出衰变方程、知道两种衰变的规律，能够熟练写出衰变方程3 3、会用半衰期描述衰变的速度，知道半衰期的统计意义。、会用半衰期描述衰变的速度，知道半衰期的统计意义。衰变：放出衰变：放出粒子的衰变，如粒子的衰变，如 衰变：放出衰变：放出粒子的衰变，如粒子的衰变，如 种类：种类：一、原子核的衰变一、原子核的衰变2 2、衰变方程的特点：、衰变方程的特点：1)1)中间用单箭头，不用等号；中间用单箭头，不用等号；2)2)衰变前后的电荷数和质量数都守恒（是质量数守恒，不是质量守恒）衰变前后的电荷数和质量数都守恒（

2、是质量数守恒，不是质量守恒）238234492902UThHe23423409091-1ThPae1 1、定义：原子核放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变。、定义：原子核放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变。原子核放出原子核放出粒子或粒子或粒子，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置粒子，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。就变了，变成另一种原子核。3)3)方程及生成物要以实验为基础，不能杜撰。方程及生成物要以实验为基础，不能杜撰。衰变：衰变：衰变：衰变：3 3、衰变方程的通式、衰变方程的通式:(X(X表示母核，表示母核，Y Y表示新核）表示新核）4

3、422+AAZZXYHe011AAZZXYe238234492902UThHe226222488862RaRnHe230226490882ThRaHe234234090911ThPae2424011121NaMge衰变衰变:伴随伴随 射线或射线或 射线产生射线产生.4 4、衰变的本质：、衰变的本质：（1 1）衰变的本质：原子核内的两个质子和两个中子结合成氦核衰变的本质：原子核内的两个质子和两个中子结合成氦核（2 2）衰变的本质：原子核内的一个中子变成质子，同时放出一个电子衰变的本质：原子核内的一个中子变成质子，同时放出一个电子 质子质子中子中子结结合合中子中子质子质子电子电子转化转化和和110

4、011+nHe(3)(3)辐射的理解辐射的理解原子核的能量也跟原子的能量一样，其变化是不连续的，也只能取一系列不连续的数原子核的能量也跟原子的能量一样，其变化是不连续的，也只能取一系列不连续的数值，因此也存在着能级，同样是能级越低越稳定。值，因此也存在着能级，同样是能级越低越稳定。放射性的原子核在发生放射性的原子核在发生衰变、衰变、衰变时，往往蕴藏在核内的能量会释放出来，使产衰变时，往往蕴藏在核内的能量会释放出来，使产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，能量以生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，能量以光子的形式辐射出来，因此光子的形式辐射出来，因此，射线经常是伴随射线经常是伴随射线

5、和射线和 射线产生的。射线产生的。1141022 HnHe当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生衰变，有的发生衰变，有的发生衰衰变，同时就会伴随着变，同时就会伴随着辐射辐射（没有没有衰变衰变）。）。这时，放射性物质发出的射这时，放射性物质发出的射线中就会同时具有线中就会同时具有、和和三种射线。三种射线。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、和和三种射线。三种射线。4021+n+m42AAZZXYHeeAAnZZnm若衰变方程为：则有质量数守恒及核电荷数守恒，得-4-

6、=2A AnA AmZZ解 得：衰变次数的确定衰变次数的确定例：例：经过一系列经过一系列 衰变和衰变和 衰变后，可以变成稳定的元素铅衰变后，可以变成稳定的元素铅206 206 ，问这一过程，问这一过程 衰变和衰变和 衰变次数？衰变次数？23892U解：设经过解：设经过x x次次 衰变，衰变，y y次次 衰变衰变23820640928221UPbnHeme2382382062064n4n92=82+2n-m92=82+2n-mn n8 8m m6 620682()Pb42AAnZZnm由质量数守恒及核电荷数守恒，得二、半衰期二、半衰期1 1、定义：放射性元素的原子核有半数发生衰、定义：放射性元素

7、的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元素的变所需的时间，叫做这种元素的半衰期半衰期半半衰期表示放射性元素衰变快慢的物理量。衰期表示放射性元素衰变快慢的物理量。1010克克NaNa经经2 2小时小时 衰变了衰变了5 5克克 剩剩 5 5克克 又经又经2 2小时小时 又衰变又衰变2.52.5克克 剩剩 2.52.5克克 再经再经2 2小时小时 又衰变又衰变1.251.25克克 剩剩 1.251.25克克1010克克Na24Na24经经6 6小时共衰变了小时共衰变了8.758.75克克 剩剩1.251.25克克如：如：Na24Na24的半衰期是的半衰期是2 2小时小时2 2、放射性元素的剩余质

8、量（原子核个数）、放射性元素的剩余质量（原子核个数）与原有质量（原子核个数）的关系：与原有质量（原子核个数）的关系：01()2tmm01()2tNN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 3 3、注意：、注意：(1)(1)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、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、化学状态无关化学状态无关(2)(2)半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，对少数原子核是不半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，对少数原子核是不适用的适用的1)1)放出的带电粒子和反冲核的运动方向相反；放出的带电粒子和反

9、冲核的运动方向相反；2)2)放出的粒子与反冲核的动量大小相等，方向相反：放出的粒子与反冲核的动量大小相等，方向相反：m m1 1v v1 1=m m2 2v v2 2;3)3)“同性外切、异性内切同性外切、异性内切”;4)4)r=mv/qBr=mv/qB由于动量等大，则由于动量等大，则 r r1 1:r:r2 2=q=q2 2:q:q1 1。三、三、静止在匀强磁场中的放射性元素静止在匀强磁场中的放射性元素发生发生衰变或衰变或衰变后衰变后例例.在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹如

10、图所示放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹如图所示.由图可以判定由图可以判定 ()()A.A.该核发生的是该核发生的是衰变；衰变；B.B.该核发生的是该核发生的是衰变衰变C.C.磁场方向一定垂直于纸面向里；磁场方向一定垂直于纸面向里；D.D.不能判定磁场方向向里还是向外不能判定磁场方向向里还是向外a ab bBDBD练练1.1.静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个粒子粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得后，其速度方向与磁场方向垂直，测得粒子和反冲核轨道半径之比为粒子和反冲核轨道半径之比为4444：1 1，则，则 ()()A.A.

11、粒子与反冲粒子的动量大小相等，方向相反粒子与反冲粒子的动量大小相等，方向相反B.B.原来放射性元素的原子核电荷数为原来放射性元素的原子核电荷数为9090C.C.反冲核的核电荷数为反冲核的核电荷数为8888D.D.粒子与反冲核的速度之比为粒子与反冲核的速度之比为1 1：8888 R R1 1R R2 2ABC不知质量比，无法确定速度比不知质量比，无法确定速度比r:r反反=q反反:q v:v反反=m反反:m 1 1、写出下列放射性元素的、写出下列放射性元素的衰变方程衰变方程：2 2、写出下列放射性元素的、写出下列放射性元素的衰变方程：衰变方程：Bi24483)1(Po21084)2(Th23490

12、)1(Cu6629)2(4 4、衰变为衰变为 要经过几次要经过几次衰变，几次衰变，几次衰变衰变?U23892Rn222863 3、。PaTh23491234902 4 48 32 1 082 4 408 412 1 00148 5BP oeieotPA223493088204RaHeTh 01e6662242729CCoHeu23822240928621Rn+n+m2382224=492862=2UHeennnmm衰变方程为：由质量数守恒及核电荷数守恒：，得解得5 5、由原子核的衰变规律可知、由原子核的衰变规律可知 ()()CA A放射性元素一次衰变可同时产生放射性元素一次衰变可同时产生射线和

13、射线和射线射线B B放射性元素发生放射性元素发生衰变时，新核的化学性质不变衰变时，新核的化学性质不变C C放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制D D放射性元素发生正电子衰变时，新核质量数不变，核电荷数增加放射性元素发生正电子衰变时，新核质量数不变，核电荷数增加1 16 6、(钍钍)经过一系列经过一系列和和衰变衰变,成为成为 (铅铅)()()(A)(A)铅核比钍核少铅核比钍核少2424个中子个中子(B)(B)铅核比钍核少铅核比钍核少8 8个质子个质子(C)(C)共经过共经过4 4次次衰变和衰变和6 6次次衰变衰变(D)(D)共经过共经过6 6次次衰变和衰变和4

14、 4次次衰变衰变Pb20882Th23290BD23220840908221Pb+n+m2322084=690822=4ThHeennnmm若衰变方程为：则有质量数守恒及核电荷数守恒得，得解：6 6、铋、铋210210的半衰期是的半衰期是5 5天，经过多少天后，天，经过多少天后，20g20g铋还剩铋还剩1.25g?1.25g?5 5、已知钍、已知钍234234的半衰期是的半衰期是2424天，天，1g1g钍经过钍经过120120天后还剩多少？天后还剩多少？课堂小结课堂小结一、原子核的衰变一、原子核的衰变 1 1、原子核的衰变：、原子核的衰变：2 2、衰变原则、衰变原则质量数守恒，电荷数守恒。质量数守恒，电荷数守恒。二、半衰期二、半衰期 1 1、半衰期、半衰期:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，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。叫做这种元素的半衰期。2 2、不同的放射性元素，半衰期不同、不同的放射性元素，半衰期不同 放射性元素衰变的快慢是核内部自身因素决定。放射性元素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。放射性元素半衰变是一个统计规律。TtNN)21(0Ttmm)21(0作业：作业：P P7373问题与练习问题与练习1616题题