选择性必修 第三册第二节 放射性元素的衰变集体备课课件ppt

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一、放射性的发现　原子核衰变1．填一填(1)放射性的发现①1896年，法国物理学家___________发现铀和含铀的矿物都能发出一种看不见的_____，这种射线可以使包在黑纸里的照相底片感光。②波兰裔法国物理学家玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现放射性更强的新元素，分别命名为钋(P)、______。
(2)放射性①定义：物质放射出射线的性质。②放射性元素：具有______性的元素。③天然放射性元素：能________放出射线的元素。(3)原子核衰变①衰变：一种元素经放射过程变成____________的现象。②分类：放出α粒子的衰变称为________，放出β粒子的衰变称为________。2．判一判(1)原子核发生衰变，变成了一种新的原子核。( )(2)原子核衰变时不会变成新元素。( )(3)β衰变时放出的电子就是核外电子。( )
3．想一想如图为α衰变、β衰变示意图。(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？为什么？提示：α衰变时，原子核内两个质子和两个中子结合成一个α粒子抛射出来，则核内的中子数和质子数都减少2个。(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？提示：β衰变时，核内的一个中子变成一个质子留在核内，同时放出一个电子。则核电荷数增加1，新核在元素周期表中的位置后移一位。
二、半衰期1．填一填(1)定义：原子核的数目因衰变减少到原来的_____所经过的时间。(2)决定因素不同的放射性元素，半衰期_______。放射性元素衰变的快慢是由_______的因素决定，跟原子所处的化学状态和外部条件______关系。2．判一判(1)半衰期就是放射性元素全部衰变所用时间的一半。( )(2)半衰期是放射性元素的大量原子核衰变的统计规律。( )(3)对放射性元素加热时，其半衰期缩短。( )
3．想一想有10个镭226原子核，经过一个半衰期有5个发生衰变，这样理解对吗？提示：不对。10个原子核数目太少，它们何时衰变是不可预测的，因为衰变规律是大量原子核的统计规律。
探究(一)　对三种射线的理解[问题驱动]如图为三种射线在磁场中的运动轨迹示意图。(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？提示：说明α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电。(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？提示：说明α射线比荷小于β射线的比荷。　　　　
[重难释解]1．α、β、γ射线的比较
典例1　 如图所示，x为未知的放射源，L为薄铝片，若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x可能是 (　　)A．α和β的混合放射源B．纯α放射源C．α和γ的混合放射源D．纯γ放射源
[解析]　在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，说明射线中有穿透力很弱的粒子，即α粒子；在铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明穿过铝片的粒子中无带电粒子，故只有γ射线。因此放射源可能是α和γ的混合放射源，C正确。[答案]　C
三种射线的比较方法(1)知道三种射线带电的性质，α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电。α、β是实物粒子，而γ射线是光子流，属电磁波的一种。(2)在电场或磁场中，通过其受力及运动轨迹半径的大小来判断α和β射线偏转方向，由于γ射线不带电，故运动轨迹仍为直线。(3)α粒子穿透能力较弱，β粒子穿透能力较强，γ射线穿透能力最强，而电离作用相反。
[素养训练]1．(多选)下列哪些现象能说明射线来自原子核(　　)A．三种射线的能量都很高B．放射线的强度不受温度、外界压强等物理条件的影响C．元素的放射性与所处的化学状态(单质、化合态)无关D．α射线、β射线都是带电的粒子流解析：能说明放射线来自原子核的证据是元素的放射性与其所处的化学状态和物理状态无关，B、C正确。答案：BC　
2．α、β和γ射线穿透物质的能力是不同的，为把辐射强度减到一半，所需铝板的厚度分别为0.000 5 cm、0.05 cm和8 cm。工业部门可以使用射线来测厚度。如图所示，轧钢厂的热轧机上可以安装射线测厚仪，仪器探测到的射线强度与钢板的厚度有关，轧出的钢板越厚，透过的射线越弱。因此，将射线测厚仪接收到的信号输入计算机，就可以对钢板的厚度进行自动控制。如果钢板的厚度需要控制为5 cm，请推测测厚仪使用的射线是(　　)
A．α射线　　　　　　　　　B．β射线C．γ射线 D．可见光解析：根据α、β、γ三种射线特点可知，γ射线穿透能力最强，电离能力最弱，α射线电离能力最强，穿透能力最弱，钢板厚度控制为5 cm，则α、β射线均不能穿透，而γ射线可以穿透，为了能够准确测量钢板的厚度，探测射线应该用γ射线；随着轧出的钢板越厚，透过的射线越弱，而轧出的钢板越薄，透过的射线越强，故A、B、D错误，C正确。答案：C　
探究(二)　半衰期及其应用[问题驱动]如图为始祖鸟的化石，美国科学家维拉·黎比运用了半衰期的原理发明“碳-14计年法”，并因此荣获了1960年的诺贝尔奖。利用“碳-14计年法”可以估算出始祖鸟的年龄。(1)为什么能够运用半衰期来计算始祖鸟的年龄？提示：半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。能够运用它来计算始祖鸟的年龄是因为半衰期与原子所处的化学状态和外部条件无关。
(2)若有10个具有放射性的原子核，经过一个半衰期，则一定有5个原子核发生了衰变，这种说法是否正确，为什么？提示：这种说法是错误的，因为半衰期描述的是大量放射性元素衰变的统计规律，不适用于少量原子核的衰变。　　　　
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，无法确定何时发生衰变，因此，半衰期只适用于大量的原子核的衰变。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。
关于半衰期的两个误区(1)错误地认为半衰期就是一个放射性元素的原子核衰变到稳定核所经历的时间。其实半衰期是大量的原子核发生衰变时的统计规律。(2)错误地认为放射性元素的半衰期就是元素质量减少为原来一半所需要的时间，该观点混淆了尚未发生衰变的放射性元素的质量与衰变后元素的质量的差别。其实衰变后的质量包括衰变后新元素的质量和尚未发生衰变的质量。
[素养训练]1．关于放射性元素的半衰期，以下说法中正确的是(　　)A．同种放射性原子核在化合物中的半衰期比在单质中长B．升高温度可使放射性元素的半衰期缩短C．氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，经过7.6天就只剩1个了D．氡的半衰期为3.8天，若有4 g氡，经过7.6天就只剩1 g了
2．若元素A的半衰期为4天，元素B的半衰期为5天，则相同质量的A和B，经过20天后，未衰变的质量之比mA∶mB为(　　)A．1∶2 B．2∶1 C．5∶4 D．4∶5
一、培养创新意识和创新思维(2021·潮州高二检测)根据临床经验，部分药物在体内的代谢也有与原子核衰变相似的规律。药物的血浆半衰期是指药物在血浆中的浓度下降一半所需的时间。某种药物的血浆半衰期为2小时，一次合理剂量的用药后药物在血浆中的浓度为20毫克/升，若血浆中的药物浓度下降至3毫克/升以下就要补充用药，则该药物的用药时间间隔约为 (　　)A．2小时　B．4小时　　C．6小时　　D．8小时解析：因为药物的血浆半衰期为2小时，经过6小时，即3个半衰期，血浆中的药物浓度下降至2.5毫克/升，所以该药物的用药时间间隔约为6小时，故C正确。答案：C　
二、注重学以致用和思维建模1．(多选)俄罗斯“库尔斯克”号核潜艇在巴伦支海的沉没再次引起了人们对核废料与环境问题的重视，几十年来人们向巴伦支海海域倾倒了不少核废料，而核废料对海洋环境有严重的污染作用。其原因有(　　)A．铀、钚等核废料有放射性B．铀、钚等核废料的半衰期很长C．铀、钚等重金属有毒性D．铀、钚等核废料会造成爆炸解析：铀、钚等核废料有放射性，射线有危害，故A正确；铀、钚等核废料的半衰期很长，短期内很难消失，故B正确；铀、钚等是重金属，重金属都有毒性，故C正确；铀、钚等核废料不会造成爆炸，故D错误。