高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册2 放射性元素的衰变获奖课件ppt

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在古代，不论是东方还是西方，都有一批人追求“点石成金”之术，他们试图利用化学方法将一些普通的矿石变成黄金。当然，这些炼金术士的希望都破灭了。那么，真的存在能让一种元素变成另一种元素的过程吗？
天然放射现象中原子核自发地放出 α 射线或 β 射线，由于核电荷数变了，它在元素周期表中的位置就变了，就变成另一种原子核。 我们把这种变化称为原子核的衰变。
原子核自发放出α粒子而转变为新核的过程叫α衰变。
比如铀238核放出一个α 粒子后，质量数减少4，电荷数减少2，就变成了钍234核。
在α衰变中，新核的质量数与原来的核的质量数有什么关系？相对于原来的核在元素周期表中的位置，新核在元素周期表中的位置应当向前移还是向后移？要移动几位？你能概括出α衰变的质量数、核电荷数变化的一般规律吗？
在这个衰变过程中，衰变前的质量数等于衰变后的质量数之和；衰变前的电荷数等于衰变后的电荷数之和。
发生一次α衰变，困为原子序数减小2，所以相对于原来的核在元素周期表中的位置，新核在元素周期表中的位置应当向前移2位。
α衰变过程中质量数守恒，核电荷数守恒。
原子核自发放出β粒子而转变为新核的过程叫β衰变。
“电荷数之和”指代数和，因为发生β衰变时，电子的电荷数是－1。
在β衰变中，质量数、核电荷数有什么变化规律？原子核里没有电子，β衰变中的电子来自哪里？
β衰变过程中质量数守恒，核电荷数守恒。
β衰变过程中，衰变前的质量数等于衰变后的质量数之和；衰变前的电荷数等于衰变后的电荷数之和。
β衰变实质是核内的中子转化成了一个质子和一个电子。
α衰变实质是核内的两个质子转化成了一个氦核。
放射性的原子核在发生α衰变、β衰变时产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，并放出γ光子。γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的。
当放射性物质连续衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ射线辐射。这时，放射性物质发出的射线中就会同时具有α、β、γ三种射线。
α、β、γ三种射线同时出现
说明： 1.中间用单箭头，不用等号； 2.是质量数守恒，不是质量守恒; 3.方程及生成物要以实验为基础,不能杜撰。
注意：质量数守恒指衰变前后核子的总数不变，并不是质量不变！
5、一种元素只能发生一种衰变，但在一块放射性物质中可以同时放出α、β 和 γ 三种射线。
2、放射性元素衰变不可能有单独的γ衰变！γ粒子不是带电的粒子，因此γ射线并不影响原子核的核电荷数，故γ射线不会改变元素在周期表中的位置。
3、元素的放射性与元素存在的状态无关，放射性表明原子核是有内部结构的。
4、衰变后元素的化学性质发生了变化，即：生成了新的原子核！
1、核反应指的是原子核内部核子数发生相应变化，而化学反应指的是原子核外最外层电子数发生变化，二者存在本质的不同。
【思考】设放射性元素 经过n 次α衰变和 m 次β衰变后，变成稳定的新元素 ，试分析：（1）衰变方程（2）衰变次数n 和 m
【注意】为了确定衰变次数，一般是由质量数的改变先确定α衰变的次数，这是因为β衰变的次数的多少对质量数没有影响，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数。 　
6、衰变中的动量守恒问题
两圆外切，α 粒子半径大
两圆内切，β粒子半径大
放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。
⑴元素的半衰期由原子核内部的因素决定，只与元素的种类有关，跟元素所处的物理或化学状态无关。不同元素半衰期不同。⑵半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，对少数原子核是不适用的。
例如：氡222衰变为钋218的半衰期为3.8天 镭226衰变为氡222的半衰期为1620年 铀238衰变为钍234的半衰期长达4.5×109年
半衰期是表示放射性元素本身衰变快慢的物理量。不同元素的半衰期不同，有的差别很大。
衰变的半衰期描述的对象是大量的原子核，不是个别原子核，这是一个统计规律。
比如某原子核半衰期是2天，现在有两个这样的原子核，那么过两天后是不是就剩下一个了？
1、定义：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核或发生状态变化的过程。
3、规律：质量数和电荷数都守恒
2、条件：用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变。
⑴1919 年，卢瑟福发现质子的核反应。
⑵1932 年查德威克发现中子的核反应。
⑶1934 年约里奥·居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应。
4、原子核人工转变的三大发现
很多元素都存在一些具有放射性的同位素，它们被称为放射性同位素。
1、放射性同位素的分类
2、人工放射性同位素的优势（与天然的放射性物质相比）
⑵半衰期短，废料易处理。
(3)可以制成各种需要的形状。
在钢板一面，放置γ射线源，另一面放着接收装置。那么钢板越厚，接收到了射线信号越弱，根据信号强度就可以测量金属板的厚度。
——利用γ射线具有很强的穿透性
3、放射性同位素及其应用
——γ射线对细胞有很强的杀伤力
——γ射线遗传基因发生变异,培育优良品种
——γ射线可以杀死细菌
医学方面：给人注射碘的放射性同位素碘131,在颈部底部的甲状腺(红色，部分被遮蔽)，被放射性示踪剂碘131高亮着色。定时用探测器测量甲状腺及邻近组织的放射强度，有助于诊断甲状腺的疾病。
—— 同位素化学性质相同，这样就可以用放射性同位素了解各元素的流向。
农业方面：棉花在开花、结桃的时候需要较多的磷肥，把磷肥喷在棉花叶子.上，磷肥也能被吸收。但是，什么时候的吸收率最高、磷在作物内能存留多长时间、磷在作物体内的分布情况等，用通常的方法很难研究。如果用磷的放射性同位素制成肥料喷在棉花的叶面上，然后每隔一定时间用探测器测量棉株各部位的放射性强度，上面的问题就解决了。
人类一直生活在放射性的环境中。例如，地球上的每个角落都有来自宇宙的射线，我们周围的岩石，其中也有放射性物质。
不过这些射的强度都在安全剂量之内，对我们没有伤害。
然而过量的射线对人体组织有破坏作用，这种破坏往往是对细胞核的破坏，有时不会马上察觉。
所以使用放射性同位素质，都必须严格遵守操作规程，做好防护。防止对空气，水源等的污染。
体检时还会做X射线透视，这更是剂量比较大的照射。不过这些射的强度都在安全剂量之内，对我们没有伤害。
我们的食物和日常用品中，有的也具有放射性.
生活中，哪些植物可以吸收放射线呢？
生活中具有放射性的物质
在生活中要有防范意识，尽可能远离放射源.
在防护状态下操作放射性物质
C-14（“碳钟”）年代测定法，又称放射性碳定年法，就是根据C-14衰变的程度来判定古生物体的年代，该项研究获得1960年诺贝尔化学奖。要推断一块古木的年代，可以先把古木加温，制取1g碳的样品，再用粒子计数器进行测量。如果测得样品每分钟衰变的次数正好是现代植物所制样品的一半，表明这块古木经过了14C的一个半衰期，即5730年，如果测得每分钟衰变的次数是其他值，也可以根据半衰期计算出古木的年代。
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【例题】关于天然放射现象，下列说法正确的是（　　）A.天然放射现象表明原子内部有一定结构B.升高温度可以改变原子核衰变的半衰期C.β射线是原子核外的电子形成的电子流D.三种射线中γ射线的穿透能力最强，电离作用最小
【例题】(多选)对放射性的应用，下列说法中正确的是(　　 )A.射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，对人体正常细胞不会有伤害作用B.对有放射性的废料，要装入特制的容器并埋入深地层进行处理C.γ射线探伤仪中的放射源必须存放在特制容器里，而不能随意放置D.对可能产生放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的
【例题】(多选)地球的年龄到底有多大，科学家利用天然放射性元素的衰变规律，通过对目前发现最古老的岩石中铀和铅含量来推算.测得该岩石中现含有的铀是岩石形成初期时(岩石形成初期时不含铅)的一半，铀238衰变后形成铅206，铀238的相对含量随时间变化的规律如图所示，图中N为铀238的原子数，N0为铀和铅的总原子数.由此可以判断下列选项正确的是（ ）A.铀238的半衰期为90亿年B.地球的年龄大约为45亿年C.被测定的古老岩石样品在90亿年时的铀、铅原子数之比约为1∶4D.被测定的古老岩石样品在90亿年时的铀、铅原子数之比约为1∶3