第五章　2　第1课时　原子核的衰变　半衰期 学案（学生版+教师版）—2024年春高中物理人教版选择性必修三

2　放射性元素的衰变 第1课时　原子核的衰变　半衰期 [学习目标]　 1.知道什么是衰变，知道α衰变和β衰变，能运用衰变规律写出衰变方程(重点)。 2.知道半衰期的概念和半衰期的统计意义，能利用半衰期公式进行计算(重难点)。 一、原子核的衰变 1．定义：原子核自发地放出_____或_____，而变成另一种原子核的变化。 2．衰变类型 (1)α衰变： 原子核放出α粒子的衰变。进行α衰变时，质量数_____，电荷数_____，U的α衰变方程：U→Th＋_____。 (2)β衰变： 原子核放出β粒子的衰变。进行β 衰变时，质量数_____，电荷数_____，Th的β衰变方程：Th→Pa＋_____。 3．衰变规律：原子核衰变时_____和_____都守恒。 如图为α衰变、β衰变示意图。 (1)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？ (2)当发生β衰变时，新核的核电荷数相对原来的原子核在元素周期表中的位置怎样变化？ _____ _____ _____ _____ (1)原子核在衰变时，它在元素周期表中的位置不变。(　　) (2)β衰变是原子核外电子的电离。(　　) (3)某原子发生β核衰变时，放出一个β粒子后，原子核的中子数少1，原子序数加1。(　　) (4)原子核发生α衰变时，原子核的质量数减少2。(　　) 例1　U是一种放射性元素，能够自发地进行一系列放射性衰变，如图所示，则下列说法正确的是(　　) A．图中a是208 B．Y和Z都是β衰变 C．X衰变放出的电子是中子转变为质子时产生的 D．X衰变中放出的射线电离能力最强 原子核衰变的理解 衰变类型 α衰变 β衰变 衰变方程 X→Y＋He X→Y＋e 衰变实质 2个质子和2个中子结合成氦核2H＋2n→He 1个中子转化为1个质子和1个电子n→H＋e 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒 例2　放射性元素镎237(Np)是用人工的方法发现的，镎237不稳定，它经过一系列α衰变、β衰变后变成铋209(Bi)，这些衰变是(　　) A．7次α衰变和4次β衰变 B．4次α衰变和4次β衰变 C．7次α衰变和5次β衰变 D．6次α衰变和4次β衰变 1．衰变方程的书写：衰变方程用“→”，而不用“＝”表示，因为衰变方程表示的是原子核的变化，而不是原子的变化。 2．衰变次数的判断技巧 (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。 (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3　(2022·镇江市高二期末)在足够大的匀强磁场中，静止的钠的同位素Na发生衰变，沿与磁场垂直的方向释放出一个粒子后，变为一个新核，新核与放出的粒子在磁场中运动的轨迹均为圆，如图所示。下列说法正确的是(　　) A．轨迹1是新核的径迹 B．轨迹2是新核的径迹 C.Na发生的是α衰变 D．新核沿顺时针方向旋转 二、半衰期 放射性同位素衰变的快慢有一定的规律。例如氡222经过α衰变成为钋218。如图所示，横坐标表示时间，纵坐标表示任意时刻氡的质量m与t＝0时的质量m0的比值。 通过观察，你发现了什么规律？ _____ _____ _____ _____ 1．定义：放射性元素的原子核有_____发生衰变所需的时间。 2．特点： (1)不同的放射性元素，半衰期_____，甚至差别非常大。 (2)放射性元素衰变的快慢是由_____决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。 3．适用条件：半衰期描述的是_____，不适用于少数原子核的衰变。 4．衰变规律 N余＝，m余＝ 式中N原、m0表示衰变前的原子数和质量，N余、m余表示衰变后的尚未发生衰变的原子数和质量，t表示衰变时间，T1/2表示半衰期。 1．放射性元素衰变有一定的速率。镭226衰变为氡222的半衰期为1 620年，有人说：20 g镭226经过1 620年 ... ...