高中物理第四章原子核第二节放射性元素的衰变教学案粤教选修3-5

2 放射性元素的衰变知道放射性和原子核的衰变。

会用半衰期描述衰变速度，知道半衰期的统计意义。

（一）知识与技能1、知道原子核的衰变2、知道两种衰变的规律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（三）情感、态度与价值观通过福岛核泄漏以及中国抢盐风潮引入新课，通过放射性元素的衰变学习，培养学生树立正确的科学观。

能够熟练运用核衰变的规律写出核的衰变方程同学们有没有听说过点石成金的传说，或者将一种物质变成另一种物质。

：刚才同学们讲的都很好，但都是假的。

孙悟空，八仙，神仙：人物不存在。

魔术，街头骗局：就是假的。

教师：那有没有真的（科学的）能将一种物质变成另一种物质呢？学生愕然。

点评：进一步吊起了学生学习新知识的胃口。

教师：有（大声，肯定地回答）学生讨论非常活跃，孙悟空，八仙，神仙；魔术，街头骗局。

学生顿时安静，同时也心存疑惑：当然是假的，难道还有真的不成？通过这样新颖的课题引入，给学生创设情景，能充分调动学生的积极性，挑起学生对未知知识的热情。

对于学生来讲要使其相信科学技术反对迷信，同时也要提高警惕小心上当受骗，提高学生自我保护意识。

更加吊起了学生学习新知识的胃口，为新课教学的顺利进行奠定了基础。

学生惊讶，议论纷纷。

点评：再一次吊起了学生学习新知识的胃口。

通过这样四次吊胃口，新课的成功将是必然。

教师：这就是我们今天要学习的放射性元素的衰变。

点评：及时推出课题。

1．原子核的衰变教师：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原子核的衰变。

学生豁然开朗：科学、真实的将一种物质变成另一种物质，原来就是原子核的衰变。

点评：及时给出问题的答案，学生并不会索然无味，相反会对原子核的衰变这一新知识产生浓厚的兴趣。

教师：铀238核放出一个α粒子后，核的质量数减少4，核电荷数减少2，变成新核-----钍234核。

2 放射性元素的衰变●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,并能进行简单的计算.●重点和难点重点：原子核的衰变规律及半衰期难点：半衰期描述的对象课前导学一、原子核的衰变1.定义：原子核自发地放出某种粒子而转变成的变化称为原子核的衰变.可分为、，并伴随着γ射线放出.2.分类：（1）α衰变：铀238发生α衰变的方程为：，每发生一次α衰变，核电荷数减小2，质量数减少4.α衰变的实质是某元素的原子核同时放出由两个和两个组成的粒子（即氦核）.（2）β衰变：钍234发生β衰变的方程为：，每发生一次β衰变，核电荷数增加1，质量数不变.β衰变的实质是元素的原子核内的一个变成时放射出一个（核内110011n H e -→+）. （3）γ射线是伴随衰变或衰变同时产生的、γ射线不改变原子核的电荷数和质量数.其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变时，产生的某些新核由于具有过多的能量（核处于激发态）而辐射出.3.规律：原子核发生衰变时，衰变前后的和都守恒.注意：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.二、半衰期1.定义：放射性元素的原子核有发生衰变所需的时间叫做原子核的半衰期.2.意义：反映了核衰变过程的统计快慢程度.3.特征：半衰期由的因素决定,跟原子所处的或状态无关.新知探究一、原子核的衰变〈情景1〉一个人特别贫穷，一生虔诚地供奉道教吕祖（吕洞宾），吕洞宾被他的诚意所感动，一天忽然从天上降到他家，看见他家十分贫穷，不禁怜悯他，于是伸出一根手指，指向他庭院中一块厚重的石头，立刻，变化成了金光闪闪的黄金.〈情景2〉晋朝初年，南昌人许逊被朝廷任命为旌阳县令，他看到很多老百姓的租税交不了，非常同情他们，用点石成金的法术，免去百姓的租税.〔思考与讨论1〕以上情景都是“点石成金”的传说，那么在我们生活、生产中有没有真的（科学的）能将一种物质变成另一种物质呢？答：.【教师说明】1.衰变：原子核放出 α粒子或 β粒子转变为新核的变化叫做原子核的衰变.2.科学、真实的将一种物质变成另一种物质，原来就是原子核的衰变.3.铀238核放出一个α粒子后，核的质量数减少4，核电荷数减少2，变成新核---钍234核，这种放出α粒子的衰变叫做α衰变.〔思考与讨论2〕铀238核α衰变方程如何表示？答：.【教师说明】1.衰变方程式遵守的规律：（1）质量数守恒（2）核电荷数守恒2.α衰变的一般方程：He Y x 424-A 2A z +→-z3.核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向.4.核反应的生成物要以实验为基础，不能凭空杜撰出生成物来写核反应方程.〔思考与讨论3〕钍234核（Th 23490）也具有放射性，它能放出一个β粒子（e 01-）而变成Pa 23491（镤），那它进行的是β衰变，请同学们写出钍234核的衰变方程式？答：.【教师说明】1.β衰变前后核电荷数、质量数都守恒，新核的质量数不变但核电荷数应加1.2.β衰变的一般方程：e Y x 01A 1A z -++→z〔思考与讨论4〕原子核里没有电子，那么β衰变中的电子来自哪里？答：.【教师说明】1.这个电子从核内释放出来，就形成了β衰变，其转化方程：e H n 011110-+→ .2.γ射线是由于原子核在发生α衰变或β衰变时原子核受激发而产生的光（能量）辐射，通常是伴随α射线和β射线而产生.3.一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. ▲典题精析1. 天然放射性元素23290Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后，变成20882Pb(铅).下列论断中正确的是( )A.铅核比钍核少24个中子B.铅核比钍核少8个质子C.衰变过程中共有4次α衰变和8次β衰变D.衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变[解析]铅核核子数比钍核核子数少24个，而不是中子数少24个，A 项错；铅核质子数为82，钍核质子数为90，故铅核比钍核少8个质子，B 项对；钍核的衰变方程为：23290Th→20882Pb ＋x 42He ＋y －10e ，式中x 、y 分别为α和β的衰变次数.由质量数守恒和电荷数守恒有 4x+208=232，2x-y+82=90，联立两式得x=6，y=4，即衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变，C 项错而D 项对.[答案]BD点评：根据β衰变不改变质量数的特点，可依据反应原子核与最终原子核的质量数改变确定α衰变的次数，然后计算出电荷数的改变,由其差值可确定β衰变的次数.二、半衰期〈情景3〉放射性同位素衰变的快慢有一定的规律，即元素的原子核有半数发生衰变有一定的时间.我们有病时服用的不同药物在体内半数发生衰变也有一定的时间，这个时间是决定医生给药剂量、次数的主要依据.〔思考与讨论5〕阅读课本第71页 “半衰期”部分的内容，并思考下列问题：1.放射性元素的衰变有什么规律？2.用什么物理量描述？3.这种描述的对象是什么？（学生可参考课本71页上的氡的衰变图，教师引导）答：.【教师说明】1.放射性元素的原子核，有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期.2.半衰期表示放射性元素的衰变的快慢，不同的放射性元素其半衰期不同.3.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.〔思考与讨论4〕放射性元素的半衰期是由什么决定的？不同的放射性元素其半衰期相同吗？ 答：.▲典题精析2.关于放射性元素的半衰期,下列说法正确的有( )A.是原子核质量减少一半所需的时间B.是原子核有半数发生衰变所需的时间C.把放射性元素放在密封的容器中,可以减慢放射性元素的半衰期D.可以用于测定地质年代、生物年代等[解析]原子核衰变后变成新核,新核与未衰变的核在一起,故半衰期并不是原子核的数量、质量减少一半,故A 错B 正确；衰变快慢由原子核内部因素决定,与原子所处的物理状态或化学状态无关,常用其测定地质年代、生物年代等,故C 错D 正确.[答案]BD点评：一种元素的半衰期与这种元素是以单质形式还是以化合物形式存在，或者加压，增温均不会改变.三、有关半衰期的计算〔思考与讨论6〕用N 0、m 0分别表示衰变前的原子数目和质量，N 、m 分别表示衰变后剩余的原子核的数目和质量，T 为半衰期，t 表示衰变过程所经历的时间，那么这些物理量之间的关系怎样？答：.▲典题精析3.设镭226的半衰期为1.6×103年，质量为100 g 的镭226经过4.8×103年后，有多少克镭发生衰变？若衰变后的镭变为铅206，则此时镭铅质量之比为多少？[解析]经过三个半衰期，剩余镭的质量为g m m Tt 5.12g 81100210=⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛= 已衰变的镭的质量为(100－12.5) g ＝87.5 g设生成铅的质量为m ，则226∶206＝87.5∶m得m ＝79.8 g所以镭铅质量之比为125∶798[答案] : 125∶798点评：要理解半衰期表达式中各物理量的含义，在表达式021m m T t⎪⎭⎫ ⎝⎛=中，m 是指剩余的原子核的量，而不是衰变的量.。

2 放射性元素的衰变
教学目标：
知识与技能：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．
过程与方法：1、培养学生从阅读课本中获取知识的能力。

2、培养学生观察分析、归纳总结的能力。

3、经历科学探究的过程、认识探究的意义、尝试探究的方法、培养合作
探究能力。

情感态度与价值观：１、总结连续衰变的规律和计算方法，带给学生自我体验的快乐。

２、通过合作探究培养学生的团队精神。

教学重点：α、β衰变的实质及衰变规律
教学难点：参半衰期概念的理解和利用半衰期解决相关问题
教学手段：探究、自主推导、数学归纳
教学环节：
板书设计（学生填写，用于总结本节知识） 一、α、β衰变的实质
1、α衰变的实质核反应方程 H
e
n H 1
21
01122→+
2、β衰变的实质核反应方程 e H n 0
11
11
0-+→ 二、放射性元素的连续衰变规律
Y X D C B
A
→＋m 42He ＋n 0
－1e
列式：B=D+4m A=C +2m-n 三、元素半衰期的应用
元素原质量m ，剩余质量 T t
m m )21(0=
元素原子核个数N ，剩余原子核数 T t
N N )2
1
(0=。

第一节 走进原子核 第二节 放射性元素的衰变一、放射性的发现二、原子核的组成 1．质子的发现2．中子的发现3．原子核的组成原子核由____和____组成,质子和中子统称为____． 4．原子核的符号预习交流1卢瑟福发现质子是原子核的组成部分和汤姆孙发现电子是原子的组成部分的科学思想有何共同点？ 三、放射线的本质预习交流2若在射线经过的空间施加电场（方向与射线的出射方向垂直），射线能分成三束吗？ 四、原子核的衰变1．原子核的衰变：原子核放出α粒子或β粒子，由于________变了，变成了另一种原子核． 2．预习交流3发生β衰变时，新核的核电荷数变化多少？新核在元素周期表中的位置怎样变化？ 五、半衰期1．定义：放射性元素的原子核数目因衰变减少到原来的____所经过的时间． 2．公式:m ＝m 0(错误!）12t T m 0表示放射性元素衰变前的质量，m 为经过时间t 后剩余的放射性元素的质量．3．影响因素：放射性元素衰变的速率由核本身的因素决定,与原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物）____．预习交流4有10个镭226原子核，经过一个半衰期有5个发生衰变,这样理解对吗？答案：一、射线 原子核 物体 放射性 二、1．质子 原子核 2．中子 中子 原子核 3．质子 中子 核子4．质子数 中子数 质子数预习交流1：答案：汤姆生通过阴极射线，确定阴极射线的电性和电荷量，猜测电子来源于原子，通过换用不同的材料作阴极得到相同的阴极射线，证明了电子是原子的组成部分；卢瑟福通过α粒子轰击氮原子核得到质子,并确定了质子的电性和电荷量，猜测质子来源于原子核,通过用α粒子轰击不同原子的原子核都得到相同的质子，证明了质子是原子核的组成部分．卢瑟福和汤姆生都经历了“实验事实→猜想（预言）→实验验证”的过程．三、很弱很强氦核流很强很弱电子流较弱较强预习交流2：答案:能分成三束,三种射线的带电情况各不相同，它们在电场中的受力情况不同，故可分成三束．四、1．核电荷数2．α粒子电荷数质量数β粒子同时产生预习交流3：答案：根据β衰变方程错误!Th→错误!Pa＋错误!e知道，新核核电荷数增加1,原子序数增加1,故在元素周期表上向后移了1位．五、1．一半3．无关预习交流4:答案：不对．10个原子核，数目太少，它们何时衰变是不可预测的，因为衰变规律是大量原子核的统计规律．一、原子核的组成1．质子是怎么发现的?它具有怎样的电荷和质量性质?2．中子是怎么发现的？它有什么特点？3．原子核的组成是怎样的？已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226．试问:(1）镭核中有几个质子？几个中子?(2）镭核所带的电荷量是多少？(3)呈中性的镭原子,核外有几个电子？原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数称为原子核的质量数．因此,质量数就是核子的个数，是一个纯数字，它与质量是不同的．如质子和中子的质量数相同均为1，但它们的质量不同，中子的质量比质子的质量约大一千八百分之一．二、三种射线的比较1．射线电性是怎样确定的？2．三种射线的本质及特性是什么?（双选）将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，图中表示射线偏转情况正确的是（)．（1）知道三种射线带电的性质,α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电．α、β是实物粒子，而γ射线是光子流,属电磁波的一种．（2）在电场或磁场中，通过其受力及运动轨迹半径的大小来判断α和β射线偏转方向，由于γ射线不带电,故运动轨迹仍为直线．(3）α粒子穿透能力较弱，β粒子穿透能力较强，γ射线穿透能力最强，而电离作用相反．三、衰变的实质及其次数计算1．在α衰变中，原子核的质量数、核电荷数有什么变化规律?2．在β衰变中，新核的质量数与原来核的质量数有什么关系？相对于原来的核在周期表中的位置,新核在元素周期表中的位置是前移了还是后退了，要移几位？错误!U核经一系列的衰变后变为错误!Pb核，问：(1）一共经过几次α衰变和几次β衰变？(2）错误!Pb与错误!U相比，质子数和中子数各少多少？（3）写出这一衰变过程的方程．（1）衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒．（2）每发生一次α衰变质子数、中子数圴减少2．（3)每发生一次β衰变中子数减少1,质子数增加1．四、理解放射性元素的半衰期1．某种元素的半衰期为T，则该元素的原子核经过一个半衰期后，有一半该元素的原子核发生了衰变，再经过一个半衰期另一半也发生了衰变,由此可以得出该元素的寿命是2T．试分析以上说法是否正确？半衰期的公式及其意义是什么？2．试用半衰期的规律判断经过一个半衰期后，一块质量为4 kg的铋210的质量是否变为原来的一半?影响半衰期的因素是什么？目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是（）．A．氡的半衰期为3。

第二节 放射性元素的衰变[学习目标] 1.知道三种射线的本质和特点.2.理解原子核的衰变及核反应规律．(重点、难点)3.知道半衰期的概念，会应用半衰期解决有关问题．(重点)一、原子核的衰变1．放射性物体放出的射线常见的有三种：α射线、β射线、γ射线，其实质分别是高速α粒子流、高速电子流、频率很高的电磁波．2．三种射线的特点(1)α射线：速度可达光速的110，电离作用强，贯穿本领很小．(2)β射线：速度可达光速的99%，电离作用较弱，贯穿本领较强．(3)γ射线：是频率很高的电磁波，波长很短，电离作用最小，贯穿本领最强． 3．原子核的衰变(1)衰变定义：一种元素经放射过程，变成另一种元素的现象，称为原子核的衰变． (2)衰变分类①α衰变：放出α粒子的衰变． ②β衰变：放出β粒子的衰变． (3)衰变方程238 92U→234 90Th ＋42He 234 90Th→23491Pa ＋ 0－1e(4)衰变规律①原子核衰变时电荷数和质量数都守恒．②任何一种放射性元素只有一种放射性，不能同时既有α放射性又有β放射性，而γ射线伴随α衰变或β衰变产生．4．γ射线的产生：放射性的原子核在发生α衰变或者β衰变后，产生的新核往往处于高能级，它要向低能级跃迁，并辐射γ光子，故γ射线是伴随α射线或β射线产生的．二、半衰期1．定义：原子核数目因衰变减少到原来的一半所经过的时间，叫做半衰期．记为T 1/2. 2．衰变规律m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12tT 1/2 (其中m 0为衰变前的质量，m 为t 时间后剩余的放射性元素的质量)．3．放射性元素的平均存活时间称为平均寿命．1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)三种射线都是从原子外层电子激发出来的．(×) (2)原子核发生α衰变时，核的质子数减少2，而质量数减少4. (√) (3)原子核发生衰变时，质量数和电荷数都守恒． (√) (4)半衰期的大小反映了放射性元素衰变的快慢．(√)(5)放射性元素衰变的速率，与原子所处的物理状态和化学状态有关．(×) 2．如图所示为研究某未知元素放射性的实验装置，实验开始时在薄铝片和荧光屏之间有图示方向的匀强电场E，通过显微镜可以观察到，在荧光屏的某一位置上每分钟闪烁的亮点数．若撤去电场后继续观察，发现每分钟闪烁的亮点数没有变化；如果再将薄铝片移开，观察到每分钟闪烁的亮点数大大增加，由此可以判断，放射源发出的射线可能为( )A ．β射线和γ射线B ．α射线和β射线C ．β射线和X 射线D ．α射线和γ射线D [α射线本质是高速氦核流，β射线是高速电子流，γ射线是电磁波，三者通过电场时，发生偏转的是α射线和β射线，不偏转的是γ射线，撤去电场后，发现每分钟闪烁的亮点数没有变化，则射线中含有γ射线；γ射线的穿透能力最强，α射线穿透能力最弱，薄铝片可以挡住α射线，不能挡住β射线和γ射线，由此判断，放射源发出的射线可能为α射线和γ射线，D 选项正确．]3．(多选)已知钚的一种同位素的半衰期为24 100年，其衰变方程为23994Pu→X＋42He ＋γ，下列有关说法正确的是( )A ．X 原子核中含有92个质子B ．100个23994Pu 经过24 100年后一定还剩余50个 C ．由于衰变时释放巨大能量，衰变过程质量数不再守恒D ．衰变发出的γ放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力AD [根据电荷数守恒和质量数守恒可知，质量数等于质子数和中子数之和，X 的电荷数为92，质量数为235，质子数是92，中子数为143，A 选项正确；半衰期是统计规律，对大量的原子核适用，对个别的原子核没有意义，B 选项错误；由于衰变时释放巨大能量，衰变过程总质量减小，但质量数仍旧守恒，C 选项错误；衰变发出的γ放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力，D 选项正确．](1)不论在电场还是磁场中，γ射线总是做匀速直线运动，不发生偏转．(2)在匀强电场中，α和β粒子沿相反方向做类平抛运动，且在同样的条件下，β粒子的偏移较大．如图所示．(3)在匀强磁场中，在同样的条件下，α和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动，且在同样条件下，β粒子的轨道半径较小，偏转较大．如图所示．【例1】 如图所示，R 是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场，LL ′是厚纸板，MN 是荧光屏，实验时，发现在荧光屏的O 、P 两点处有亮斑，由此可知磁场的方向、到达O点的射线种类、到达P点的射线种类应属于下表中的( )(1)能够穿过厚纸板的只有β和γ射线，α射线无法穿过．(2)γ射线不偏转，β射线在磁场中的偏转情况符合左手定则．C [R放射出来的射线共有α、β、γ三种，其中α、β射线垂直于磁场方向进入磁场区域时将受到洛伦兹力作用，γ射线不偏转，故打在O点的应为γ射线；由于α射线贯穿本领弱，不能射穿厚纸板，故到达P点的应是β射线；依据β射线的偏转方向及左手定则可知磁场方向垂直纸面向里．]三种射线的比较方法(1)知道三种射线带电的性质，α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电．α、β是实物粒子，而γ射线是光子流，属于电磁波的一种．(2)在电场或磁场中，通过其受力及运动轨迹半径的大小来判断α和β射线，由于γ射线不带电，故运动轨迹仍为直线．(3)α射线穿透能力较弱，β射线穿透能力较强，γ射线穿透能力最强．训练角度1：三种射线特性比较1．如图所示，x为未知的放射源，L为薄铝片，若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x可能是( )A．α和β的混合放射源B．纯α放射源C．α和γ的混合放射源D．纯γ放射源C [在放射源和计数器之间加上铝片后，计数器的计数率大幅度减小，说明射线中有穿透力很弱的粒子，即α粒子；在铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明穿过铝片的粒子中无带电粒子，故只有γ射线．因此放射源可能是α和γ的混合放射源．]训练角度2：三种射线在电、磁场中的偏转2．(多选)如图所示，铅盒A 中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法正确的有( )A ．打在图中a 、b 、c 三点的依次是α射线、γ射线和β射线B ．α射线和β射线的轨迹是抛物线C ．α射线和β射线的轨迹是圆弧D ．如果在铅盒和荧光屏间再加一个竖直向下的场强适当的匀强电场，可能使屏上的亮斑只剩下bAC [由左手定则可知粒子向右射出后，在匀强磁场中α粒子受的洛伦兹力向上，β粒子受的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧．由于α粒子速度约是光速的110，而β粒子速度接近光速，所以在同样的混合场中不可能都做直线运动．]α衰变：原子核内两个质子和两个中子结合成一个α粒子，210n ＋211H→42He β衰变：原子核内的一个中子变成质子，同时放出一个电子，10n→11H ＋0－1e 2．衰变方程通式 (1)α衰变：A Z X→A －4Z －2Y ＋42He (2)β衰变：AZ X→ AZ ＋1Y ＋0－1e3．确定原子核衰变次数的方法与技巧(1)方法：设放射性元素AZ 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 ，则衰变方程为：A ZX→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 .以上两式联立解得：n ＝A －A ′4，m ＝A －A ′2＋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．【例2】23892U 经一系列的衰变后变为20682Pb.(1)求一共经过几次α衰变和几次β衰变？ (2) 20682Pb 与23892U 相比，求质子数和中子数各少多少？(3)写出这一衰变过程的方程．思路点拨：可依据衰变过程中质量数和电荷数守恒求解衰变次数，再根据α衰变、β衰变的实质推算质子数、中子数的变化．[解析] (1)设23892U衰变为20682Pb经过x次α衰变和y次β衰变．由质量数和电荷数守恒可得238＝206＋4x①92＝82＋2x－y②联立①②解得x＝8，y＝6，即一共经过8次α衰变和6次β衰变．(2)由于每发生一次α衰变，质子数和中子数均减少2，每发生一次β衰变，中子数减少1，而质子数增加1，故20682Pb较23892U质子数少10，中子数少22.(3)核反应方程为23892U→20682Pb＋842He＋60－1e.[答案] (1)8 6 (2)10 22(3) 23892U→20682Pb＋842He＋60－1e放射性元素衰变的三条规律1．遵循质量数守恒和电荷数守恒．2．一次α衰变使原子核中质子数、中子数均减少2个，即核子数减少4个．3．一次β衰变使原子核中中子数减少1，质子数增加1，核子数(质量数)不变．训练角度1：衰变的实质3．关于天然放射现象，下列说法正确的是( )A．α射线是由氦原子核衰变产生B．β射线是由原子核外电子电离产生C．γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生D．通过化学反应不能改变物质的放射性D [ α、β射线是放射性的原子核衰变时产生的．放射性的原子核发生α衰变和β衰变时蕴藏在核内的能量会释放出来，使产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，能量以γ光子的形式辐射出来，形成γ射线，故A、B、C三项错误．放射性是核本身的一种性质，元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，故D项正确．]训练角度2：衰变次数的计算4．由于放射性元素23793Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现．已知23793Np经过一系列α衰变和β衰变后变成20983Bi，下列说法中正确的是( )A. 20983Bi 的原子核比23793Np 的原子核少28个中子 B ．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变 C ．衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变 D ．衰变前比衰变后所有物质的质量数少B [23793Np 与20983Bi 的中子数分别为237－93＝144,209－83＝126，故中子数之差为144－126＝18，即20983Bi 的原子核比23793Np 的原子核少18个中子，A 错误. 23793Np 衰变成20983Bi 的衰变方程为23793Np→20983Bi ＋x 42He ＋y 0－1e ，式中x 、y 分别为α和β的衰变次数，由质量数守恒和电荷数守恒得4x ＋209＝237,2x －y ＋83＝93，解得x ＝7，y ＝4.即衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变，选项B 正确，C 错误．根据衰变规律可知，反应前后质量数守恒，D 错误．]2．决定因素：半衰期的长短由原子核自身因素决定，与原子核所处的物理、化学状态以及周围环境、温度无关．3．适用条件：半衰期是一个统计概念，是对大量的原子核衰变规律的总结，对于一个特定的原子核，无法确定其何时发生衰变，半衰期只适用于大量的原子核．【例3】 放射性同位素14C 被考古学家称为“碳钟”，它可以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，会形成不稳定的146C ，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14C 的衰变方程．(2)若测得一古生物遗骸中的146C 含量只有活体中的25%，则此遗骸距今约有多少年？ [解析] (1)146C 的β衰变方程为：146C→0－1e ＋147N.(2) 146C 的半衰期τ＝5 730年．生物死亡后，遗骸中的146C 按其半衰期变化，设活体中146C 的含量为N 0，遗骸中的146C 含量为N ，则N ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12tτN 0， 即0.25N 0＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12t5730N 0，故t 5 730＝2，t ＝11 460年．[答案] (1) 146C→0－1e ＋147N (2)11 460年1．半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，而不是样本质量减少一半的时间．2．经过n 个半衰期，剩余核N 剩＝12n N 原．5．(多选)目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些材料都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性元素的说法正确的是( )A ．β射线与γ射线一样都是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱B ．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下1个氡原子核 C. 23892U 衰变成20682Pb 要经过8次α衰变和6次β衰变D ．放射性元素发生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 CD [β射线的实质是电子流，γ射线的实质是电磁波，γ射线的穿透本领比较强，故A 错误；半衰期对大量的原子核适用，对少量的原子核不适用，故B 错误；因为β衰变的质量数不变，所以α衰变的次数n ＝238－2064＝8，在α衰变的过程中电荷数总共少16，则β衰变的次数m ＝16－101＝6，所以选项C 正确；β衰变时，原子核中的一个中子，转变为一个质子和一个电子，电子以β射线的形式释放出来，所以选项D 正确．]1．天然放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法不正确的是 ( ) A ．一张厚的黑纸能挡住α射线，但不能挡住β射线和γ射线 B ．某原子核在放出γ射线后会变成另一种元素的原子核 C ．三种射线中对气体电离作用最强的是α射线D ．β粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子B [由三种射线的本质和特点可知，α射线穿透本领最弱，一张黑纸都能挡住，而挡不住β射线和γ射线，故A 正确；γ射线是一种波长很短的光子，不会使原核变成新核，选项B 错误；三种射线中α射线电离作用最强，故C 正确；β粒子是电子，来源于原子核，故D 正确．]2．新发现的一种放射性元素X ，它的氧化物X 2O 半衰期为8天，X 2O 与F 2能发生如下反应：2X 2O ＋2F 2===4XF ＋O 2，XF 的半衰期为( )A ．2天B ．4天C ．8天D ．16天C [根据半衰期由原子核内部因素决定，而跟其所处的物理状态和化学状态无关，所以X 2O 、XF 、X 的半衰期相同，均为8天．正确选项为C.]3．如图所示，天然放射性元素，放出的α、β、γ三种射线同时射入互相垂直的匀强电场和匀强磁场中，射入时速度方向和电场、磁场方向都垂直，进入场区后发现β射线和γ射线都沿直线前进，则α射线( )A ．向右偏B ．向左偏C ．直线前进D ．无法判定A [γ射线在电场、磁场中不受力，所以沿直线前进，β射线在电场、磁场中受到一对平衡力而沿直线运动，即向左的电场力和向右的洛伦兹力大小相等、方向相反．即Bqv ＝Eq ，所以v ＝EB.而α粒子的速度远小于β射线中电子的速度，所以向右的电场力远大于向左的洛伦兹力，α粒子向右偏，A 正确．]4．原子核23892U 经放射性衰变①变为原子核23490Th ，继而经放射性衰变②变为原子核23491Pa ，再经放射性衰变③变为原子核23492U.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A [根据核反应过程中的质量数守恒和电荷数守恒分析，23892U 核与23490Th 核比较可知，核反应的另一产物为42He ，所以衰变①为α衰变，可排除B 、C 项. 23491Pa 核与23492U 核比较可知，核反应的另一产物为0－1e ，所以衰变③为β衰变，可排除D 项，则A 项正确．]5．完成下列衰变方程．(1)β衰变：24483Bi→______＋0－1e ，21084Po→21085Al ＋______________，23490Ph→23491Pa ＋________.(2)α衰变：23490Th→______＋42He ，23892U→23490Th ＋______________，6629Cu→6227Co ＋________.(3)其中23490Th 衰变成23491Pa 的半衰期为1.2 min ，则64 g 23490Th 经过6 min 还有________g 未衰变．[解析] (1)24483Bi→24484Po ＋0－1e ，21084Po→21085Al ＋0－1e ， 23490Ph→23491Pa ＋0－1e.(2) 23490Th→23088Ra ＋42He ，238 92U→23490Th ＋42He ，6629Cu→6227Co ＋42He.(3)由半衰期公式得m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12t T得m ＝64×⎝ ⎛⎭⎪⎫1261.2g ＝2 g.[答案] (1)见解析 (2)见解析 (3)2。

《放射性 衰变》本节内容对学生来说是全新的，知识点多，有些问题的分析还要用到前面学过的电磁学知识，是本章节的重点，也是难点。

但考虑到高考的要求低，所以在教学中仍侧重以讲授为主，让学生加强记忆。

1、知识与技能（1）知道什么是放射性及放射性元素．（2）知道三种射线的本质和特性．（3）知道原子核的衰变和衰变规律．（4）知道什么是半衰期．2、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）。

（3）通过观察，思考，讨论，初步学会探究的方法；（4）通过对知识的理解，培养自学和归纳能力。

3、情感、态度与价值观（1）树立正确的，严谨的科学研究态度；[来源:学科网ZXXK]（2）树立辨证唯物主义的科学观和世界观。

重点：天然放射现象及其规律，原子核的衰变规律及半衰期。

难点：知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们及半衰期描述的对象。

多媒体课件及相关教材[先填空]1．天然放射现象的发现 (1)天然放射现象：物质能自发地放出射线的现象．(2)放射性：物质放出射线的性质，叫做放射性．(3)放射性元素：具有放射性的元素，叫做放射性元素．(4)天然放射现象的发现：1896年，法国物理学家贝克勒尔发现了天然放射现象． 1895年9月8日这一天，伦琴正在做阴极射线实验。

伦琴接通阴极射线管的电路时，他惊奇地发现在附近一条长凳上的一个荧光屏（镀有一种荧光物质氰亚铂酸钡）上开始发光，恰好象受一盏灯的感应激发出来似的。

他断开阴极射线管的电流，荧光屏即停止发光。

由于阴极射线管完全被覆盖，伦琴很快就认识到当电流接通时，一定有某种不可见的辐射线自阴极发出。

由于这种辐射线的神密性质，他称之为“X 射线1895年12月伦琴写出了他的第一篇X 射线的论文。