高中物理第4章从原子核到夸克4.2原子核的衰变学案沪科版选修3_5

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1、4.2　原子核的衰变学习目标重点难点1．知道天然放射性现象及其规律。2．记住三种射线的本质，会利用磁场把它们分开。3．知道两种衰变的基本性质，记住衰变的规律。4．会利用半衰期公式进行简单计算。重点：天然放射性及规律、原子核衰变规律。难点：半衰期的理解和计算。一、天然放射性的发现物质能自发地放出射线的现象叫做天然放射性现象；物质放射出射线的性质叫放射性，具有放射性的元素叫放射性元素。预习交流1天然放射性现象说明了什么？答案：天然放射性现象说明了原子核是可分的。二、天然放射线中的“三剑客”在射线经过的空间施加磁场，射线分成三束，其中两束在磁场中向不同的方向偏

2、转，说明这两束是带电的，另一束在磁场中不偏转的不带电，这三束分别叫α射线、β射线和γ射线。射线种类组成速度贯穿本领电离作用α射线氦原子核He约c很小，一张薄纸就能挡住很强β射线高速电子流e0.9c较大，能穿过几毫米厚的铝板较弱γ射线波长很短的电磁波等于c最大，能穿过几厘米厚的铅板很小预习交流2放射性元素放出射线后，它们的原子核还属于原来的元素吗？答案：放射性元素放出α射线或β射线时，原子核的核电荷数会发生变化，它就变成另外的元素。三、放射性元素的衰变1．原子核由于放出某种粒子而转变成新核的现象叫衰变。放出α粒子的衰变叫α衰变，放出β粒子的衰变叫β衰变。2

3、．衰变规律（1）α衰变：X→He＋Y　（2）β衰变：X→e＋Y在衰变过程中，电荷数和质量数都守恒。预习交流3在α衰变中，新核在元素周期表中是前移还是后移？移动了几位？答案：在α衰变中，新核的核电荷数减小了2，故新核在元素周期表中是前移了2位。四、放射性元素的半衰期1．放射性元素的原子核有一半发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期。2．半衰期的公式是m＝M（），其中m为该元素剩余的质量，M为该元素原来的质量，t为经过的时间，τ为半衰期。预习交流4放射性元素的半衰期由什么因素决定？半衰期与元素所处的物理、化学状态有关系吗？答案：放射性元素的半衰期只由元素原

4、子核本身的因素决定，与元素所处的物理、化学状态无关。一、三种射线的理解α射线、β射线、γ射线在磁场中运动的轨迹为什么不同？答案：α粒子与β粒子的电性、电荷量不同，故它们所受同一磁场力的大小、方向都不同，所以α粒子与β粒子在磁场中的偏转方向相反，圆周半径大小也不同。γ射线是高频电磁波，它不带电，故它不受磁场力的作用而做直线运动。放射性元素放出的射线，在电场中分成a、b、c三束，如图所示，其中（　　）。A．c为氦核组成的粒子B．b为比X射线波长更长的光子流C．b为比X射线波长更短的光子流D．a为高速电子组成的电子流答案：C解析：根据射线在电场中的偏转情况，可

5、以判断，a射线向电场线方向偏转，应为由带正电的粒子组成的α射线，b射线在电场中不偏转，所以为γ射线；c射线受到与电场方向相反的电场力，应为由带负电的粒子组成的β射线。三种射线都是高速运动的粒子，能量很高，都来自原子核内部，这使我们认识到两点，一是原子核内部有复杂结构，二是原子核内部蕴藏有巨大的核能。二、放射性元素的衰变放射性元素是怎样放出射线的？射线产生的机理你知道吗？答案：三种射线的产生机理：α射线核内两个中子和两个质子结合得比较紧密，有时会作为一个整体从较大的原子核中抛射出来。核发生一次α衰变质子数和中子数分别减少2。β射线核中的中子可以转化为一个质

6、子和一个电子，产生的电子从核中发射出来，这就是β射线，由于该电子来源于原子核，它的速度远大于阴极射线中的电子和核外绕核旋转的电子。γ射线原子核的能量也是不连续的，同样存在着能级，能级越低越稳定。放射性原子核在发生α衰变、β衰变后产生的新核往往处于高能级，当它向低能级跃迁时，辐射γ光子。由于原子核中的能级跃迁辐射出的光子能量非常大，故γ光子的频率很大。所以波长很短。（2010·全国Ⅰ理综，14）原子核U经放射性衰变①变为原子核Th，继而经放射性衰变②变为原子核Pa，再经放射性衰变③变为原子核U。放射性衰变①、②和③依次为（　　）。A．α衰变、β衰变和β衰变

7、B．β衰变、β衰变和α衰变C．β衰变、α衰变和β衰变D．α衰变、β衰变和α衰变答案：A解析：原子核U衰变为Th需要经历α衰变，继而经历β衰变可得到Pa，然后再经历一次β衰变可得到U，所以放射性衰变①②③依次为α衰变、β衰变、β衰变，本题只有选项A正确。对于原子核的衰变，要注意以下几点：1．由于原子核在发生α衰变或β衰变时有多余能量而放出γ射线，不可能单独发生γ衰变。2．确定衰变次数，一般先由质量数的改变确定α衰变的次数，因为β衰变对质量数没有影响，然后再根据电荷数守恒确定β衰变的次数。3．确定衰变次数要记住两个等式：（1）核电核数＝质子数（Z）＝元素的原

8、子序数＝中性原子的核外电子数。（2）质量数（A）＝核子数＝质子数＋中子数。三、半