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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：238 92U ―→234 90Th ＋42He(2)β衰变：234 90Th ―→234 91Pa ＋ 0－1e 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、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：A Z X ―→A －4Z －2Y ＋42He ；β衰变：A Z X ―→ A Z ＋1Y ＋ 0－1e. 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A Z X 经过n 次α衰变和m 次β衰变后变成稳定的新元素A ′Z ′Y ，则表示该过程的方程为A Z X ―→A ′Z ′Y ＋n 42He ＋m 0－1e. 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典型例题剖析：例1、(xx·宁夏高考)天然放射性元素23994Pu 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206 82Pb 、207 82Pb 、20882Pb 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20782Pb ；由于质量数减少了239－207＝32，故发生324＝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Pu 核少了94－82＝12，说明发生了16－12＝4次β衰变．答案：8 4 20782Pb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1 m 3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m 0,10天后的剩余质量为m ，水库存水量为Q m 3，由每分钟衰变次数与其质量成正比可得10Q 8×107＝mm 0， 由半衰期公式得：m ＝m 0(12)t τ，由以上两式联立代入数据得 10Q 8×107＝(12)102， 解得水库存水量为Q ＝2.5×105 m 3.答案：2.5×105 m 3例3、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 ＝mv 2R ，R ＝mvBq.若原来放射性元素的核电荷数为Q ，则 对α粒子：R 1＝p 1B ·2e对反冲核：R 2＝p 2B (Q －2)e由于p 1＝p 2，R 1∶R 2＝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：E ――→α F ――→β G ――→αH ， 另一系列衰变如下：P ――→β Q ――→β R ――→αS ； 已知P 与F 是同位素，则( ) A ．Q 是G 的同位素，R 是H 的同位素 B ．R 是E 的同位素，S 是F 的同位素 C ．R 是G 的同位素，S 是H 的同位素 D ．Q 是E 的同位素，R 是F 的同位素 2.图19－2－4K －介子的衰变方程为K －―→π－＋π0，其中K －介子和π－介子是带负电的元电荷，π介子不带电．如图19－2－4所示，一个K －介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP ，衰变后产生的π－介子的轨迹为圆弧PB ，两轨迹在P 点相切，它们的半径为R K －与R π－之比为2∶1，π0介子的轨迹未画出，由此可知，π－、π0介子的动量大小之比为( )A ．1∶1 B．1∶2 C ．1∶3 D．1∶63．一小瓶含有放射性同位素的液体，它每分钟衰变6000次．若将它注射到一位病人的血管中，15 h 后从该病人身上抽取10 mL 血液，测得此血样每分钟衰变2次．已知这种同位素的半衰期为5 h ，则此病人全身血液总量为多少L?4．静止在匀强磁场中的铀238核，发生α衰变时，α粒子与新核的速度方向与磁场方向垂直，若α粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为 6.5×10－18s ，向心加速度为3.0×1015 m/s 2，求衰变后新核的周期、向心加速度各是多少？5钚的同位素离子23994Pu 发生衰变后生成铀(U)的一个同位素离子，同时放出能量为E ＝0.09 MeV 的光子．从静止的钚核中放出的α粒子在垂直通过正交的匀强电场和匀强磁场时做匀速直线运动．已知匀强电场的电场强度为E ＝2.22×104N/C ，匀强磁场的磁感应强度为B ＝2.00×10－4 T(普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s，真空中的光速为c ＝3×108 m/s ，电子的电荷量为e ＝1.6×10－19C)．(1)写出该衰变方程式： (2)求该光子的波长；(3)求放出的α粒子的速度大小；(4)若不计光子的动量，求α粒子和铀核的动能之比．自主学习答案：1．选B α衰变和β衰变的方程表达式分别为： A Z X ―→A －4Z －2Y ＋42He(α衰变)，A Z X ―→ A Z ＋1Y ＋ 0－1e(β衰变) P 和F 是同位素，设电荷数均为Z ，则衰变过程可记为：Z ＋2E ――→αZF ――→βZ ＋1G ――→αZ －1H ， Z P ――→βZ ＋1Q ――→βZ ＋2R ――→αZ S 显然，E 和R 的电荷数均为Z ＋2，G 和Q 的电荷数均为Z ＋1，F 、P 和S 的电荷数均为Z ，故B 正确．2．选C K －介子衰变过程中动量守恒，且π－介子在磁场中做匀速圆周运动．圆弧AP和PB 在P 处相切，说明衰变前K －介子的速度方向与衰变后π－介子的速度方向相反，设衰变前K －介子的动量大小为p 0，衰变后π－介子和π0介子的动量大小分别为p 1和p 2，根据动量守恒定律可得：p 0＝p 1＋p 2，K －介子和π－介子在磁场中分别做匀速圆周运动，其轨道半径为：R K －＝p 0Bq K －；R π－＝－p 1Bq π－，又由题意知R K －＝2R π－，q K －＝q π－， 解以上联立方程组可得：p 1∶p 2＝1∶3.3．解析：设衰变前原子核的个数为N 0,15 h 后剩余的原子核个数为N ，则：N ＝N 0×(12)t τ＝(12)3N 0＝18N 0①设人血液的总体积为V ，衰变的次数跟原子核的个数成正比，即NN 0＝2×V106000②由①②得V 30000＝18，所以V ＝3750 mL ＝3.75 L原子核的个数越多，衰变的次数越多，两者成正比关系． 答案：3.754．解析：其衰变方程为238 92U ―→234 90Th ＋42He因为T ＝2πmqB所以T Th ＝2342×90T α＝234180×6.5×10－18 s ＝8.45×10－18 s由动量守恒得：m Th v Th ＝m αv α所以v Th v α＝m αm Th又由r ＝mvqB ，mv 相等所以r Th r α＝q αq Th而a Th a α＝(v Th v α)2r αr Th ＝(m αm Th )2q Th q α＝(4234)2×902所以a Th ＝(4234)2×902×3×1015 m/s 2≈3.9×1013 m/s 2. 答案：8.45×10－18 s 3.9×1013 m/s 25 解析：(1)239 94Pu ―→235 92U ＋42He. (2)由E ＝h ν，λ＝c /ν得λ＝hc E ＝6.63×10－34×3×1080.09×106×1.6×10－19 m≈1.38×10－11m. (3)由qv αB ＝qE 得v α＝E B＝1.11×108m/s.(4)核反应中系统的动量守恒：m αv α－m U v U ＝0可知α粒子和铀核的动量大小相等，由E k ＝p 22m，知动能大小与质量成反比，所以α粒子和铀核的动能之比为E kαE kU ＝2354. 答案：(1)23994Pu ―→23592U ＋42He (2)1.38×10－11m(3)1.11×108m/s (4)2354。
物理高考知识点衰变物理高考知识点：衰变衰变是物质放射性崩溃的过程，它在物理学和核化学中起着重要的作用。
衰变是一种自然现象，它涉及原子核的变化和能量的释放。
本文将介绍一些与衰变相关的物理高考知识点。
一、放射性衰变放射性衰变是指不稳定原子核自发地转变为另一种原子核的过程。
在这个过程中，原子核会释放出放射性粒子或电磁辐射。
放射性衰变通常分为三种类型：α衰变、β衰变和γ衰变。
1. α衰变α衰变是指原子核释放出α粒子的过程。
在α衰变中，原子核会损失两个质子和两个中子，其原子序数减2，质量数减4。
α粒子由两个质子和两个中子组成，与氦原子核相同。
2. β衰变β衰变是指原子核释放出β粒子的过程。
在β衰变中，原子核中的中子会转变为质子或质子转变为中子，从而改变原子核的组成。
β衰变有两种类型：β-衰变和β+衰变。
- β-衰变：在β-衰变中，中子会转变为质子，同时释放出一个电子和一个反中微子。
原子序数增1，质量数不变。
- β+衰变：在β+衰变中，质子会转变为中子，同时释放出一个正电子和一个中微子。
原子序数减1，质量数不变。
3. γ衰变γ衰变是指原子核释放出γ射线的过程。
在其他类型的衰变中，原子核转变为更稳定的状态时会释放出能量，这种能量以电磁辐射的形式传播，形成γ射线。
γ射线是高能量的电磁波，它对物质有很强的穿透能力。
二、衰变速率衰变速率是指单位时间内衰变物质的数量变化。
它可以用衰变常数（λ）来表示。
衰变常数与半衰期（t1/2）有关。
半衰期是指在衰变过程中，衰变物质数量减少一半所需的时间。
衰变速率可以用以下公式表示：N(t) = N0 * e^(-λt)其中，N(t)是时间t后剩余的衰变物质量，N0是初始衰变物质的质量。
e是常数2.71828。
三、放射性测定和应用放射性测定是利用衰变过程中释放出的放射性粒子或辐射来确定样品中放射性物质的含量。
放射性测定广泛应用于地质学、考古学、环境科学、医学等领域。
1. 放射性测定方法- 计数法：通过测量放射性衰变物质发出的辐射粒子或电磁辐射的数量来确定放射性物质的含量。
高中物理人教版衰变教案
教学目标：
1. 了解原子核衰变的定义和类型。
2. 掌握原子核衰变的基本规律。
3. 能够运用原子核衰变的知识解决问题。
教学重点与难点：
重点：原子核衰变的定义和类型，基本规律。
难点：如何运用原子核衰变的知识解决问题。
教学过程：
一、导入（5分钟）
1. 引入原子核衰变的概念，让学生了解原子核衰变的重要性。
2. 提出问题：你知道原子核衰变是什么吗？有哪些类型？
二、讲解（15分钟）
1. 讲解原子核衰变的概念和类型，包括α衰变、β衰变和γ射线。
2. 探讨不同类型的衰变过程，让学生了解不同类型的原子核衰变规律。
三、示例分析（10分钟）
1. 分析一个实际案例，让学生运用原子核衰变的知识解决问题。
2. 学生分组讨论并分享自己的分析结果。
四、练习（15分钟）
1. 发放练习题让学生进行练习，巩固原子核衰变的知识。
2. 点名解答练习题，让学生互相讨论，提高学生对原子核衰变的理解。
五、总结与拓展（5分钟）
1. 总结本节课的内容，强调原子核衰变的重要性和应用。
2. 提出拓展问题，激发学生对原子核衰变更深入的思考。
教学反馈：
对学生提出的问题进行及时解答，并对学生在课堂上的表现进行评价。
板书设计：
原子核衰变：
1. 定义和类型
2. 基本规律
3. 应用与拓展
教学反思：
本节课目的是让学生了解原子核衰变的基本知识，并能够运用这些知识解决问题。
通过多种方式的教学设计，可以帮助学生深入理解原子核衰变的概念和规律，提高学生的学习兴趣和主动性。
高考物理知识点总结衰变高考物理知识点总结——衰变在物理学中，衰变是指某个物质在一定条件下发生的不可逆变化过程。
这个过程伴随着原子核放射出粒子或电磁波，从而转化为其他元素或同位素。
衰变是高考物理考试中的重要知识点之一，我们在学习和复习时需要掌握其中的基本概念、类型和相关定律。
1. 基本概念衰变包括放射性衰变和非放射性衰变两种。
放射性衰变是指原子核自发地放射出粒子或电磁波的现象，包括α衰变、β衰变和γ衰变。
非放射性衰变是指不伴随粒子或电磁波发射的衰变过程。
2. α衰变α衰变是原子核放射出一个氦核的现象。
氦核由两个质子和两个中子组成，具有+2的电荷数和4个核子数。
α衰变过程中，原子核质量数减少4，原子序数减少2，因此产生的新核具有更小的质量和原子序数。
3. β衰变β衰变分为β－衰变和β＋衰变两种类型。
β－衰变是指原子核中的一个中子变成具有-1电荷数的负电子（β－粒子）并放射出来，同时中子的质量数减少1，原子序数不变。
β＋衰变是指原子核中的一个质子变成具有+1电荷数的正电子（β＋粒子）并放射出来，同时质子的质量数减少1，原子序数不变。
β衰变过程中，原子序数改变，而质量数基本不变。
4. γ衰变γ衰变是指原子核在经历其他衰变形式后产生的高能量射线的放射现象，射线称为γ射线。
γ射线具有极高的穿透力和能量，能够通过物质的厚层和各种介质。
γ衰变过程中，核外的电子能级发生改变，但核内的质子和中子数目不变。
5. 衰变速率和衰变定律衰变速率指单位时间内发生衰变的原子核数，用λ表示，单位是每秒（s）；衰变半衰期指在一定条件下，衰变物质的一半核团消失所需的时间，用T½表示，单位是秒、分钟或年。
在放射性物质进行衰变过程中，衰变速率和衰变半衰期之间满足以下关系：N(t) = N(0) × (1/2)^(t/T½)其中N(t)为时间t时刻的剩余核团数，N(0)为初始核团数。
6. 应用与意义衰变是研究核物理和放射性物质特性的重要途径之一。
19[1].2放射性元素的衰变导学案19.2放射性元素的衰变主备⼈：⽜国浩【学习⽬标】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【学习重点】原⼦核的衰变规律及半衰期【学习难点】半衰期描述的对象【学习过程】⼀．原⼦核的衰变【问题探究】阅读课本回答下列问题：（1）原⼦核放出α或β粒⼦，由于核电荷数变了是不是变成⼀个新元素？（2）原⼦核放出α或β粒⼦，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另⼀种原⼦核。
我们把这种变化称为什么变化？（3）铀238核放出⼀个α粒⼦后，变成什么元素？这种变化称为什么变化？变化过程如何表⽰？（4）放出β粒⼦的呢？例1．钍234核也具有放射性，它能放出⼀个β粒⼦⽽变成23491Pa（镤），那它进⾏的是β衰变，请写出钍234核的衰变⽅程式？（5）从上⾯的知识中思考衰变前后核电荷数、质量数有什么关系？衰变⽅程式应遵守的规律是什么？（6）在α、β衰变中，放出的α、β粒⼦是怎样得来的？（7）γ衰变呢？2．半衰期【问题探究】阅读教材半衰期部分，思考以下问题（1）放射性元素的衰变的快慢有什么规律？⽤什么物理量描述，什么是半衰期？描述的对象是谁（2）放射性元素的半衰期有什么因素决定？例2．测得某矿⽯中铀、铅质量⽐为1.16∶1，假设开始时矿⽯中只含有铀238，发⽣衰变的铀238都变成了铅206，已知铀238的半衰期为4.5×109年，求矿⽯的年龄。
【当堂训练】1、下⾯哪些事实说明原⼦核具有复杂结构 ( )A．α粒⼦的散射实验 B．天然放射现象 C．伦琴射线的发现 D．光电效应的实现2、原⼦核发⽣β衰变时，此β粒⼦是 ( )A．原⼦核外的最外层电⼦ B．原⼦核外的电⼦跃迁时放出的光⼦C．原⼦核内存在着的电⼦D．原⼦核内的⼀个中⼦变成⼀个质⼦时放射出⼀个电⼦3、放射性元素发⽣衰变时，发出的射线可分为α射线、β射线和γ射线，由此可知放射性元素的原⼦在每次衰变时 ( )A．可能同时放出α、β、γ三种射线 B．可能同时放出α、β两种射线C．可能同时放出α、γ两种射线 D．可能只放出β射线4、下列说法正确的是 ( )A．Ra22688衰变为Rn22286要经过1次α衰变和1次β衰变B．U23892衰变为Pa23491要经过1次α衰变和1次β衰变C．Th23290衰变为Pb20882要经过6次α衰变和4次β衰变D．U23892衰变为Rn22286要经过4次α衰变和4次β衰变5、C14是⼀种半衰期为5730年的放射性同位素．若考古⼯作者探测到某古⽊中C14的含量为原来的1/4，则该古树死亡时间距今⼤约 ( )A．22920年 B．11460年 C．5730年 D．2865年6、下列说法正确的是 ( )A．α射线与γ射线都是电磁波B．β射线为原⼦的核外电⼦电离后形成的电⼦流C．⽤加温、加压或改变其化学状态的⽅法都不能改变原⼦核衰变的半衰期D．原⼦核经过衰变⽣成新核，则新核的质量总等于原⼦核的质量7、在匀强磁场中，⼀个原来静⽌的原⼦核发⽣衰变，得到如图所⽰的径迹，图中箭头表⽰衰变后粒⼦的运转⽅向，不计发出光⼦的能量，则下述说法正确的是 ( )A ．发⽣的是β衰变，b 为β粒⼦的径迹B ．发⽣的是α衰变，b 为α粒⼦的径迹C ．磁场⽅向垂直纸⾯向外D ．磁场⽅向垂直纸⾯向⾥8、下列关于半衰期的说法中正确的是 ( )A ．放射性元素的半衰期越短，表明有半数原⼦核发⽣衰变所需要的时间越短，衰变的越快B ．放射性元素的样品不断衰变，随着剩下的未衰变原⼦核的减少，元素的半衰期也变短C ．把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素衰变的速度D ．降低温度或增⼤压强，让该元素与其他物质形成化合物，均可以减⼩衰变速度9、关于半衰期，下⾯说法正确的是 ( )A ．所有的放射性元素都有半衰期，半衰期长短与质量有关B ．半衰期是放射性元素原⼦核有半数发⽣衰变所需要的时间C ．⼀块纯净的放射性元素的矿⽯，经过⼀个半衰期后其总质量仅剩下⼀半D ．放射性元素在⾼温和⾼压下，半衰期要变短，与其他物质化合时，半衰期要变长【能⼒提升】10、放射性同位素C 14在考古中有重要应⽤，测得某化⽯中C 14残存量，可推算出化⽯的年代．为研究C 14的衰变规律，将⼀个原来静⽌的C 14原⼦核放在匀强磁场中，观察到它所放射的粒⼦与反冲核的径迹是两个相外切的圆，圆的半径之⽐R:r=5:1，如图所⽰．那么C 14的衰变⽅程式应是下列给定的四个⽅程中的 ( )A ．He Be C 42104146+→ B ．H B C 21125146+→ C ．e N C 01147146-+→ D ．H B C 11125146+→11、本题中⽤⼤写字母代表原⼦核E 经α衰变成为F ，再经β衰变成为G ，再经α衰变成为H ．上述系列衰变可记为下式：H G F E ?→??→??→?αβα，另⼀系列衰变如下：S R Q P ?→??→??→?αββ，已知P 是F 的同位素，则 ( ) A ．Q 是G 的同位素，R 是H 的同位素 B ．R 是E 的同位素，S 是F 的同位素C ．R 是G 的同位素，S 是H 的同位素D ．Q 是E 的同位素，R 是F 的同位素 12、-K 介⼦衰变的⽅程为：0ππ+→-K ，其中-K 介⼦和-π介⼦为带负电的基元电荷，0π介⼦不带电．⼀个-K 介⼦沿垂直于磁场的⽅向射⼊匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP ，衰变后产⽣的-π介⼦的轨迹为圆弧PB ，两轨迹在P 点相切，它们的半径-K R 与-πR 之⽐为2:1．0π介⼦的轨迹未画出，如图所⽰．由此可知-π的动量⼤⼩与0π的动量⼤⼩之⽐为 ( )A ．1:1B ．1:2C ．1:3D ．1:613、钋210经α衰变成为稳定的铅，其半衰期为138天．质量为64g 的钋210经过276天后，还剩多少克钋?⽣成了多少克铅?写出核反应⽅程．⼀、衰变1.定义：原⼦核放出 _________转变为新核的变化叫做原⼦核的衰变2.种类：α衰变：放出α粒⼦的衰变，如 _____________________________________ β衰变：放出β粒⼦的衰变，如_________________________________________3．规律：原⼦核发⽣衰变时，衰变前后的____________ 都守恒．α衰变规律：AZ X →A-4Z-2Y+42Heβ衰变规律：AZ X →AZ +1Y+0-1e4. 本质：α衰变：原⼦核内少两个质⼦和两个中⼦ .转换⽅程___________________ β衰变：原⼦核内的⼀个中⼦变成质⼦，同时放出⼀个电⼦转换⽅程___________________γ射线的产⽣：γ射线经常是伴随着α射线和β射线产⽣的，没有γ衰变。
《放射性元素的衰变》学历案（第一课时）一、学习主题本节课的学习主题是“放射性元素的衰变”。
通过学习，学生将了解放射性元素的基本概念、衰变的类型及规律，掌握放射性衰变过程中原子核的转变与衰变速度的测量方法。
二、学习目标1. 掌握放射性元素的概念、种类及对人类的影响；2. 理解并掌握原子核的衰变过程，了解不同类型的衰变及其特征；3. 学会通过实验观察和分析放射性元素的衰变过程，理解衰变速度与放射性元素之间的关系；4. 培养学生的科学探究能力和实验操作能力，增强学生的科学素养。
三、评价任务1. 评价学生对放射性元素基本概念的掌握情况，通过课堂提问和小组讨论的形式进行；2. 评价学生对不同类型的衰变及其特征的理解程度，通过课后作业和课堂互动的方式进行；3. 评价学生实验操作能力和观察能力，通过实验报告和实验过程中的表现进行评价；4. 评价学生的科学探究能力和科学素养，通过小组项目和课堂表现进行综合评价。
四、学习过程1. 导入新课：通过介绍放射性元素在生活中的应用和影响，引导学生进入学习状态；2. 概念介绍：讲解放射性元素的概念、种类及对人类的影响；3. 衰变类型及特征：讲解不同类型的衰变（如α衰变、β衰变等）及其特征；4. 衰变速度与放射性元素的关系：通过实验演示和数据分析，让学生理解衰变速度与放射性元素之间的关系；5. 学生实验：学生分组进行实验操作，观察放射性元素的衰变过程并记录数据；6. 课堂小结：总结本节课所学内容，强化学生对知识点的掌握。
五、检测与作业1. 课堂检测：通过课堂小测验的形式，检测学生对本节课所学内容的掌握情况；2. 课后作业：布置相关课后作业，包括填空题、简答题和实验报告等，巩固学生对知识点的理解和掌握；3. 实验报告：要求学生根据实验过程和结果撰写实验报告，培养学生的实验操作能力和观察能力；4. 小组合作项目：学生分组进行小组合作项目，探讨放射性元素在实际生活中的应用和影响。
六、学后反思1. 学生反思：学生应在学习完本节课后进行自我反思，总结自己在学习过程中的收获和不足；2. 教师反思：教师应对本节课的教学过程进行反思，总结教学过程中的优点和不足，为今后的教学提供参考。
19．2 放射性元素的衰变【学习目标】1.知道衰变的概念，知道原子核衰变时遵守的规律．2．知道α、β衰变的实质，知道γ射线是怎样产生的．3．知道什么是半衰期，知道半衰期的统计意义，会利用半衰期解决相关问题．【重点难点】：1.α、β衰变的实质及衰变规律．2．对半衰期概念的理解和利用半衰期解决相关问题．【易错问题】：因认识不到半衰期是一个统计规律概念而出错．【自主学习】一、原子核的衰变1．衰变：原子核由于放出______或_______而转变为新核的变化．2．衰变形式：常见的衰变有两种，放出α粒子的衰变为______，放出β粒子的衰变叫β衰变，而γ射线是伴随α射线或β射线产生的．3．衰变方程：(1)α衰变：23892U→23490Th＋42He(2)β衰变：23490Th→23491Pa＋0－1e4．衰变规律原子核衰变时，遵循两个守恒定律，其一是_______守恒，其二是_______守恒．二、半衰期1．概念：放射性元素的原子核有____发生衰变需要的时间叫半衰期，放射性元素的半衰期描述的是大量原子核的统计规律．2．特点：半衰期与放射性元素的物理、化学状态_______，只由核的内部因素决定，不同的元素有____的半衰期．【基础达标】1．关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是( )A．原子核全部衰变所需时间的一半B．原子核有半数发生衰变所需的时间C．相对原子质量减少一半所需的时间D．元素质量减少一半所需的时间2．如果某种元素发生β衰变，则下列说法中正确的是( )A．质量数发生变化B．质子数增加，中子数不变C．质子数不变，中子数增加D．质子数增加，中子数减少3．关于放射性元素的半衰期，以下说法中正确的是( )A．同种放射性原子核在化合物中的半衰期比在单质中长B．升高温度可使放射性元素的半衰期缩短C．氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，经过7.6天就只剩1个了D．氡的半衰期为3.8天，若有4 g氡，经过7.6天就只剩1 g了4．近段时间，朝鲜的“核危机”引起了全球的瞩目，其焦点问题是朝鲜核电站采用轻水堆还是重水堆，重水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚239(239 94Pu)，这种239 94Pu可由铀239(239 92U)经过n次β衰变而产生，则n为( )A．2 B．239C．145 D．925．一小瓶含有放射性同位素的液体，它每分钟衰变6000次．若将它注射到一位病人的血管中，15 h后从该病人身上抽取10 mL血液，测得此血样每分钟衰变2次．已知这种同位素的半衰期为5 h，求此病人全身血液总量．。
知识回顾：衰变及核反应方程的书写和核能的计算(1)原子核的衰变①衰变实质：α衰变是原子核中的2个质子和2个中子结合成一个氦核并射出；β衰变是原子核中的中子转化为一个质子和一个电子，再将电子射出；γ衰变伴随着α衰变或β衰变同时发生，不改变原子核的质量数与电荷数，以光子形式释放出衰变过程中产生的能量．②衰变的快慢由原子核内部因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关；半衰期是统计规律，对个别、少数原子无意义．(2)核反应方程的书写①核反应过程一般不可逆，所以核反应方程中用“→”表示方向而不能用等号代替．②核反应方程遵循质量数、电荷数守恒，但核反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)且释放出核能．③核反应的生成物一定要以实验为基础，不能只依据两个守恒规律凭空杜撰出生成物来写核反应方程．(3)核能的计算方法①根据爱因斯坦质能方程，用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速c的平方，即ΔE＝Δmc2(J)．②根据1原子质量单位相当于931.5兆电子伏能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV，即ΔE＝Δm③如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能.例题分析【例1】放射性同位素C被考古学家称为“碳钟”，它可用来判定古生物体的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖．(1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成很不稳定的C，它很容易发生衰变，放出β射线变成一个新核，其半衰期为5 730年．试写出此核反应方程．(2)若测得一古生物遗骸中的C含量只有活体中的12.5 ，则此遗骸的年代约有多少年？【答案】(1) N＋n→C＋H C→N＋e(2)17 190年【例2】．(多选)(2017年湖北六校调考)北京时间2011年3月11日13时46分，在日本本州岛附近海域发生里氏9.0级强烈地震，地震和海啸引发福岛第一核电站放射性物质泄漏，其中放射性物质碘131的衰变方程为13153I→13154Xe＋Y.根据有关放射性知识，下列说法正确的是()A．Y粒子为β粒子B．若13153I的半衰期大约是8天，取4个碘原子核，经16天就只剩下1个碘原子核了C．生成的13154Xe处于激发态，放射γ射线，γ射线的穿透能力最强，电离能力也最强D.13153I中有53个质子和131个核子E．如果放射性物质碘131处于化合态，也不会对放射性产生影响【答案】：ADE【解析】A.13153I→13154Xe＋Y，根据衰变过程中质量数和电荷数守恒，Y粒子为β粒子，故A正确；B.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，所以，若取4个碘原子核，经16天剩下几个碘原子核无法预测，故B错误；C.生成的13154Xe处于激发态，还会放射γ射线，γ射线的穿透能力最强，γ射线是高能光子，即高能电磁波，它是不带电的，所以γ射线的电离作用很弱，故C错误；D.13153 I中有53个质子，131表示质量数即核子数，故D正确；E.半衰期是放射性元素的基本性质，由放射性元素本身决定，与外部环境和所处状态无关，故E正确．专题练习1.人们在海水中发现了放射性元素钚(Pu). Pu可由铀239(U)经过n次β衰变而产生，则n为() A．2 B．239C．145 D．92【答案】A【解析】β衰变规律是质量数不变，质子数增加1，Pu比U质子数增加2，所以发生了2次β衰变，A正确2.U经过m次α衰变和n次β衰变，变成Pb，则()A．m＝7，n＝3 B．m＝7，n＝4C．m＝14，n＝9 D．m＝14，n＝18【答案】B【解析】根据题意有：235－4m＝207,92－2m＋n＝82，解两式得m＝7，n＝4，选项B正确3.铀裂变的产物之一氪90(Kr)是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90(r )，这些衰变是()A．1次α衰变，6次β衰变B．4次β衰变C．2次α衰变D．2次α衰变，2次β衰变【答案】B4.据报道，重庆市筹建的核电厂选址是涪陵区816核工厂，拟建的核电项目是4个压水反应堆，利用其产生的核能带动4台100万千瓦的机组发电．核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚239(Pu )，这种钚239可以由铀239(U)经过n次β衰变而产生，则()A．n＝2 B．n＝239C．n＝145 D．n＝92【答案】A【解析】每经一次β衰变原子核的质量数不变而电荷数增加1，由94－92＝2知n＝2，故A正确5.最近几年，学家在超重元素的探测方面取得了重大进展.1996年，学家们在研究某两个重离子结合成超重元素的反应时，发现生成的超重元素的核X经过6次α衰变后的产物是Fm.由此可以判定生成的超重元素的原子序数和质量数分别是()A．124、259 B．124、265C．112、265 D．112、277【答案】D6.放射性同位素Na的样品经过6小时还剩下没有衰变，它的半衰期是()A．2小时B．1.5小时C．1.17小时D．0.75小时【答案】A【解析】我们知道，放射性元素衰变一半所用的时间是一个半衰期，剩下的元素再经一个半衰期只剩下，再经一个半衰期这又会衰变一半，只剩，所以题中所给的6小时为三个半衰期的时间，因而该放射性同位素的半衰期应是2小时，也可根据M余＝M原()，得T＝2小时．学7.一个氡核Rn衰变成钋核Po并放出一个粒子，其半衰期为3.8天，1 g氡经过7.6天衰变掉的质量以及Rn衰变成Po的过程放出的粒子是()A．0.25 g，α粒子B．0.75 g，α粒子C．0.25 g，β粒子D．0.75 g，β粒子【答案】B【解析】7.6天是两个半衰期，剩下的的质量占原来的，1 g氡衰变掉的质量为0.75 g，又由质量数和电荷数守恒可知，放出的粒子质量数是4，核电荷数是2，该粒子是α粒子，因而B对．8.前苏联切尔诺贝利核电站爆炸事故造成了大量放射性物质泄漏，碘I和铯Cs等放射性物质放射出的α、β、γ射线，会造成甲状腺疾病和神经系统损伤．下列有关放射性的说法中正确的是()A．碘I发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的B．铯Cs的半衰期为30年，把核废料深埋可以使核的半衰期变短C．碘I的半衰期为8.5天，若取4个碘核，经过17天就只剩下1个碘核D．铯Cs经过两次α衰变和两次β衰变将变为碘I【答案】A9.在匀强磁场里，原来静止的放射性碳14原子，它所放射的粒子与反冲核的径迹是两个相切的圆，圆的半径之比为7∶1，如图所示，那么碳14的核衰变方程是()A．C He ＋BeB．C e ＋ BC．C e＋ND．C H ＋ B【答案】C【解析】原子核衰变过程中动量守恒，所以粒子与反冲核的动量等大反向，由径迹是两内切圆知，放出的是负粒子，是β衰变，由于粒子和反冲核均做匀速圆周运动，由r＝知，＝＝ .所以反冲核的电荷数是7，由电荷数守恒和质量数守恒知，正确答案为C.10.在匀强磁场中有一个静止的氡原子核(Rn)，由于衰变它放出一个粒子，此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个相互外切的圆，大圆与小圆的直径之比为42∶1，如图所示，那么氡核的衰变方程应是下列方程中的哪一个()A．Rn Fr ＋ eB．Rn Po＋HeC．Rn At＋ eD．Rn At＋H【答案】B11.(多选)下列说法正确的是()A．Ra衰变为Rn要经过1次α衰变和1次β衰变B．U衰变为Pa要经过1次α衰变和1次β衰变C．Th衰变为Pb要经过6次α衰变和4次β衰变D．U衰变为Rn要经过4次α衰变和4次β衰变【答案】BC【解析】设Ra衰变为Rn需经x次α衰变和y次β衰变，其衰变方程为Ra→Rn＋x He＋y e 根据质量数守恒和电荷数守恒分别有226＝222＋4x,88＝86＋2x－y解得x＝1，y＝0.可见选项A错误；设U.U衰变为Pa要经过n次α衰变和m次β衰变，其衰变方程为U→Pa＋n He＋m e根据质量数守恒和电荷数守恒分别有238＝234＋4n,92＝91＋2n－m解得：n＝1，m＝1.选项B正确；同理可知选项C正确，选项D错误．12.(多选)地球年龄有多大？一直是学研究的问题，其中一种方法是利用天然放射性元素的衰变规律探测．通过对古老岩石中铀和铅的含量的测定，设铀核衰变后全部变成铅核，通过计算推出该岩石中含有铀是岩石形成初期的一半，铀238的相对含量随时间变化关系如图，由此可判断()A．铀238的半衰期为90亿年B．地球年龄大约45亿年C．被测定的岩石在90亿年后铀、铅粒子比例约为1∶4D．被测定的岩石在90亿年后铀、铅粒子比例约为1∶3【答案】BD13.(多选) U的衰变方程为U→Th＋He，其衰变曲线如图，τ为半衰期，则()A．U发生的是α衰变B．U发生的是β衰变C．k＝3D．k＝4【答案】AC【解析】根据衰变方程U→Th＋He放出的是α粒子，所以该衰变是α衰变，A正确，B错误；剩余质量为：M余＝M原()，经过kτ后，m0＝m0()k，所以k＝3，C正确，D错误．学14.(多选)下列说法正确的是()A．Th经过6次α衰变和4次β衰变后成为原子核PbB．核反应方程Co→Ni＋e是正确的C．20个U的原子核经过两个半衰期后剩下5个UD．20 g U的原子核经过两个半衰期后剩下5 g U【答案】AD【解析】α衰变的过程中电荷数少2，质量数少4，β衰变的过程中电荷数多1，质量数不变，由质量数和电荷数守恒知A正确，B错误；半衰期是统计规律，对少数原子核不适用，C错误，D正确．15.(多选)如图所示，在匀强磁场中，一个原来静止的原子核发生衰变，得到两圆轨迹，不计放出光子的能量，则下列说法正确的是()A．发生的是α衰变B．发生的是β衰变C．a是β粒子的运动轨迹D．衰变后的新核是逆时针运动的【答案】BCD。
