高中物理 第19章 原子核 2 放射性元素的衰变学案 新人教版选修3-5-新人教版高二选修3-5物理学案VIP免费

2放射性元素的衰变[学习目标]1.知道衰变的概念.2.知道α、β衰变的实质，知道γ射线是怎样产生的，会写α、β衰变方程.3.知道什么是半衰期，会利用半衰期解决相关问题．一、原子核的衰变[导学探究]如图1为α衰变、β衰变示意图．图11．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？答案α衰变时，质子数减少2，中子数减少2.2．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？答案β衰变时，核电荷数增加1.新核在元素周期表中的位置向后移动一位．[知识梳理]原子核的衰变1．定义：原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的过程．2．衰变类型(1)α衰变：放射性元素放出α粒子的衰变过程．放出一个α粒子后，核的质量数减少4，电荷数减少2，成为新核．(2)β衰变：放射性元素放出β粒子的衰变过程．放出一个β粒子后，核的质量数不变，电荷数增加1.3．衰变规律：原子核衰变时电荷数和质量数都守恒．4．衰变的实质(1)α衰变的实质：2个中子和2个质子结合在一起形成α粒子．(2)β衰变的实质：核内的中子转化为了一个电子和一个质子．(3)γ射线经常是伴随α衰变和β衰变产生的．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)原子核在衰变时，它在元素周期表中的位置不变．(×)(2)发生β衰变是原子核中的电子发射到核外．(×)二、半衰期[导学探究]1.什么是半衰期？对于某个或选定的几个原子核能根据该种元素的半衰期预测它的衰变时间吗？答案半衰期是一个时间，是某种放射性元素的大量原子核有半数发生衰变所用的时间的统1计规律，故无法预测单个原子核或几个特定原子核的衰变时间．2．某放射性元素的半衰期为4天，若有10个这样的原子核，经过4天后还剩5个，这种说法对吗？答案半衰期是大量放射性元素的原子核衰变时所遵循的统计规律，不能用于少量的原子核发生衰变的情况，因此，经过4天后，10个原子核有多少发生衰变是不能确定的，所以这种说法不对．[知识梳理]半衰期1．定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．2．特点(1)不同的放射性元素，半衰期不同，甚至差别非常大．(2)放射性元素衰变的快慢是由核内部自身因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件无关．3．适用条件：半衰期描述的是统计规律，不适用于单个原子核的衰变．4．半衰期公式：N余＝N原()t，m余＝m原()t，其中τ为半衰期．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长．(×)(2)把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变．(×)(3)放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态无关，它是一个统计规律，只对大量的原子核才适用．(√)(4)氡的半衰期是3.8天，若有4个氡原子核，则经过7.6天后只剩下一个氡原子核．(×)一、原子核的衰变规律和衰变方程1．衰变种类、实质与方程(1)α衰变：X―→Y＋He实质：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被释放出来，这就是放射性元素发生的α衰变现象．如：U―→Th＋He.(2)β衰变：X―→Y＋e.实质：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，使电荷数增加1，β衰变不改变原子核的质量数，其转化方程为：n―→H＋e.如：Th―→Pa＋e.2．确定原子核衰变次数的方法与技巧(1)方法：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，则衰变方程为：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.以上两式联立解得：n＝，m＝＋Z′－Z.由此可见，确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组．(2)技巧：为了确定衰变次数，一般先由质量数的改变确定α衰变的次数(这是因为β衰变的次数多少对质量数没有影响)，然后根据衰变规律确定β衰变的次数．2例1U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)86(2)1022(3)U―→Pb＋8He＋6e解析(1)设U衰变为Pb经过x次α衰变和y次β衰变，由质量数守恒和电荷数守恒可得238＝206＋4x①92＝82＋2x－y②联立①②解得x＝8，...