2015-2016学年鲁科版选修3-5-3.2-原子核衰变及半衰期-学案

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1、第2讲　原子核衰变及半衰期[目标定位]　1.知道什么是放射性、放射性元素、天然放射现象，能记住三种射线的特性.2.知道什么是原子核的衰变及衰变实质.3.理解半衰期的统计意义，学会利用半衰期解决相关问题．一、天然放射现象的发现1．1896年，法国物理学家贝克勒尔发现某些物质具有放射性．2．物质放出射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素，物质能自发地放出射线的现象叫做天然放射现象．3．皮埃尔·居里夫妇发现了两种放射性更强的新元素，命名为钋(Po)和镭(Ra)．二、放射线的本质1．三种射线：如图1中1是β射线，2是γ射线，

2、3是α射线．图1(1)α射线是高速氦原子核粒子流．(2)β射线是高速运动的电子流．(3)γ射线是波长很短的电磁波．2．三种射线的特点(1)α射线：α粒子容易使空气电离，但穿透能力很弱．(2)β射线：β粒子穿透能力较强，但电离作用较弱．(3)γ射线：γ射线电离作用很弱，但穿透能力很强．三、原子核的衰变1．原子核的衰变：原子核放出α射线或β射线，而转变为新原子核的变化．原子核衰变时电荷数和质量数都守恒．2．α衰变：原子核进行α衰变时，质量数减少4，电荷数减少2.例：U的α衰变方程为U→Th＋He.3．β衰变：原子核进行β衰变时，质量数

3、不变，电荷数增加1，例：Th的β衰变方程为Th→Pa＋e.四、衰变的快慢——半衰期1．放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间，叫半衰期．2．元素半衰期的长短是由原子核自身的因素决定的，跟原子所处的物理、化学状态和周围环境、温度没有关系．一、三种射线的本质及特点1．α、β、γ三种射线的性质、特征比较种类α射线β射线γ射线组成高速氦核流高速电子流光子流(高频电磁波)带电荷量2e－e0质量4mp(mp＝1.67×10－27kg)静止质量为零速率0.1c0.9cc贯穿本领最弱用一张纸就能挡住较强能穿透几毫米厚的铝板最强能穿透几厘米厚的

4、铅板电离作用很强较弱很弱2.在电场、磁场中偏转情况的比较(1)在匀强电场中，α射线偏转较小，β射线偏转较大，γ射线不偏转，如图2甲所示．图2(2)在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转，如图乙所示．例1　一置于铅盒中的放射源发射出的α、β和γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后的空间有一匀强电场．进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图3所示，则图中的射线a为________射线，射线b为________射线．图3答案　γ　β解析　在三种射线中，α射线带正

5、电，穿透能力最弱，γ射线不带电，穿透能力最强；β射线带负电，穿透能力一般，综上所述，结合题意可知，a射线应为γ射线，b射线应为β射线．借题发挥　三种射线的比较方法(1)α射线是α、β、γ三种射线中贯穿本领最弱的一种，它穿不过白纸．(2)要知道三种射线的成分，贯穿本领和电离本领的强弱．(3)要知道α、β、γ三种射线的本质，α、β射线是实物粒子，γ射线是光子．针对训练1　如图4，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是(　　)图4A．①表示γ射线，③表示α射线B．②表示β射线，③表

6、示α射线C．④表示α射线，⑤表示γ射线D．⑤表示β射线，⑥表示α射线答案　C解析　由三种射线的带电性质可以判断出①⑥表示β射线，②⑤表示γ射线，③④表示α射线，故C对．二、原子核的衰变1．α衰变：X―→Y＋He原子核进行α衰变时，质量数减少4，电荷数减少2.α衰变的实质：在放射性元素的原子核中，2个中子和2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α衰变现象．2．β衰变：X―→Y＋e原子核进行β衰变时，质量数不变，电荷数增加1.β衰变的实质：原子核中的一个中子转化成一个质子且放出一个电

7、子即β粒子，使核电荷数增加1，但β衰变不改变原子核的质量数，其转化方程为：n―→H＋e.3．衰变规律衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒．例2　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B．β衰变、α衰变和β衰变C．β衰变、β衰变和α衰变D．α衰变、β衰变和α衰变答案　A解析　根据衰变反应前后的质量数守恒和电荷数守恒特点，U核与Th核比较可知，衰变①的另一产物为He，所以衰变①为α衰变，选项B、C错误；Pa核与U核

8、比较可知，衰变③的另一产物为e，所以衰变③为β衰变，选项A正确，D错误．例3　U核经一系列的衰变后变为Pb核，问：(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变？(2)Pb与U相比，质子数和中子数各少了多少？(3)综合写出这一衰变过程的方程．答案　(1)8次