2019-2020年高中物理 19．2放射性元素的衰变学案 新人教选修3-5

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1、2019-2020年高中物理19．2放射性元素的衰变学案新人教选修3-5新课标要求（一）知识与技能1、知道放射现象的实质是原子核的衰变2、知道两种衰变的基本性质，并掌握原子核的衰变规律3、理解半衰期的概念（二）过程与方法1、能够熟练运用核衰变的规律写出核的衰变方程式2、能够利用半衰期来进行简单计算（课后自学）（三）情感、态度与价值观通过传说的引入，对学生进行科学精神与唯物史观的教育，不断的设疑培养学生对科学孜孜不倦的追求，从而引领学生进入一个美妙的微观世界。教学重点原子核的衰变规律及半衰期教学难点半衰期描述的对象知识梳理

2、一、原子核的衰变1．概念：原子核由于放出_____.α粒子___或_____β粒子___而转变为___新原子核_______的现象．2．衰变分类：放出α粒子的衰变叫_____α衰变___．放出β粒子的衰变叫__β衰变______，而______　γ射线__是伴随着α射线和β射线产生的．3．衰变方程举例(1)α衰变：U―→Th＋He　　(2)β衰变：Th―→Pa＋e二、半衰期(τ)1．概念：放射性元素的原子核有__.半数　____发生衰变所需要的时间．描述的是大量原子核的___统计___规律．2．特点：与放射性无素的物理、

3、化学状态__无关____，只由核内部自身的因素决定．不同的元素有____不同__的半衰期．3．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．天然放射现象说明原子核具有复杂的结构．原子核放出α粒子或β粒子，并不表明原子核内有α粒子或β粒子；原子核发生衰变后“就变成新的原子核”．1．衰变规律：原子核衰变时，前后的电荷数和质量数都守恒．2．衰变方程示例：α衰变：X―→Y＋He；β衰变：X―→Y＋e.3．α衰变和β衰变的实质(1)α衰变：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

4、体从较大的原子核中抛射出来，这就是放射性元素发生的α衰变现象．(2)β衰变：原子核中的中子转化成一个质子且放出一个电子即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．4．衰变次数的确定设放射性元素X经过n次α衰变和m次β衰变后变成稳定的新元素Y，则表示该过程的方程为X―→Y＋nHe＋me.根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m.α、β衰变过程中系统的动量守恒，若静止的原子核发生衰变，它们在磁场中运动的轨迹特点如下表：α衰变X―→Y＋He两圆外切，α粒子半径大两圆的切点即为原子核起

5、初静止的位置β衰变X―→Y＋e两圆内切，β粒子半径大典型例题剖析：例1、(xx·宁夏高考)天然放射性元素Pu经过______次α衰变和______次β衰变，最后变成铅的同位素__________．(填入铅的三种同位素Pb、Pb、Pb中的一种)[解题指导]根据衰变规律只有α衰变才能使质量数减少，且每次衰变减少质量数4，故Pu与Pb的质量数之差是4的整数倍，经验证明生成物是Pb；由于质量数减少了239－207＝32，故发生＝8次α衰变，因每次α衰变核的电荷数减少2，故由于α衰变核的电荷数应减少8×2＝16，而Pb的电荷数仅比

6、Pu核少了94－82＝12，说明发生了16－12＝4次β衰变．答案：8　4　Pb例2、为测定水库的存水量，将一瓶放射性溶液倒入水库中，已知这瓶溶液每分钟衰变8×107次，这种同位素半衰期为2天，10天以后从水库取出1m3的水，并测得每分种衰变10次，求水库的存水量为多少？[解题指导]设放射性同位素原有质量为m0,10天后的剩余质量为m，水库存水量为Qm3，由每分钟衰变次数与其质量成正比可得＝，由半衰期公式得：m＝m0()，由以上两式联立代入数据得＝()，解得水库存水量为Q＝2.5×105m3.答案：2.5×105m3例3

7、、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α粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子和反冲核轨道半径之比为44∶1，如图19－2－1所示，则(　　)A．α粒子与反冲粒子的动量大小相等、方向相反B．原来放射性元素原子的核电荷数为90C．反冲核的核电荷数为88D．α粒子和反冲粒子的速度之比为1∶88[解题指导]微粒之间相互作用的过程中动量守恒，由于初始总动量为零，末动量也为零，则α粒子和反冲核的动量大小相等、方向相反．由于释放的α粒子和反冲核均在垂直于磁场的平面内且在洛伦兹力作用下做圆周运动，Bqv＝，R＝.

8、若原来放射性元素的核电荷数为Q，则对α粒子：R1＝对反冲核：R2＝由于p1＝p2，R1∶R2＝44∶1，得Q＝90.它们的速度大小与质量成反比，故D错误．综上所述，选项A、B、C正确．自主练习：1．本题中用大写字母代表原子核，E经α衰变变成F，再经β衰变变成G，再经α衰变变成H，上述系列衰变可记为下式：EFGH，另一