第二節(jié)

原子核衰變及半衰期教學(xué)課件TeachingCourseware20XX.XX.XX第五章原子核與核能高中物理魯科版（2019）選擇性必修第三冊新課導(dǎo)入在古代，不論是東方還是西方，都有一批人追求“點石成金”之術(shù)，他們試圖利用化學(xué)方法將一些普通的礦石變成黃金。當(dāng)然，這些煉金術(shù)士的希望都破滅了。那么，真的存在能讓一種元素變成另一種元素的過程嗎？類似于“點石成金”的事一直就在自然界中進行著，這就是伴隨著天然放射現(xiàn)象發(fā)生的原子核“衰變”過程。新課講解Newlessonexplanation新課講解一、原子核的衰變1.原子核自發(fā)釋放出射線，說明該原子核不穩(wěn)定，釋放出射線之后就會變?yōu)槠渌氐脑雍?。我們把這個變化稱為原子核衰變。天然放射現(xiàn)象中原子核自發(fā)地放出α射線或β射線，這樣由于核電荷數(shù)變了，它在元素周期表中的位置就變了，就變成另一種原子核。根據(jù)釋放出的粒子不同，衰變可分為：α衰變、β衰變、γ衰變。新課講解

α衰變：放出α粒子的衰變稱為α衰變。α衰變的規(guī)律：

實質(zhì)：原子核內(nèi)的兩個質(zhì)子和兩個中子結(jié)合成一個α粒子，并在一定的條件下作為一個整體從較大的原子核中拋射出來。新課講解β衰變：放出β

粒子的衰變稱為β

衰變。β

衰變的規(guī)律：υ為反中微子，不帶電，靜止質(zhì)量幾乎為0。實質(zhì)：原子核內(nèi)的一個中子變成一個質(zhì)子留在原子核內(nèi)，同時放出一個電子。新課講解

在原子核衰變過程中產(chǎn)生的新核，有些處于激發(fā)態(tài)，這些不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)會輻射出光子(γ射線)而變成穩(wěn)定的狀態(tài)。而在自然界中，放射性元素往往經(jīng)歷一系列的衰變直到變?yōu)橐环N穩(wěn)定的非放射性元素為止。

新課講解二、衰變的快慢——半衰期放射性元素的衰變都有一定的速率。例如：10g的

經(jīng)a衰變變?yōu)?/p>

的過程中，每經(jīng)過3.8天就有一半的

發(fā)生衰變，即

從10g減少到5g需要經(jīng)過3.8天，從5g減少到2.5g又需要經(jīng)過3.8天……

放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間，叫做這種元素的半衰期。新課講解放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間，叫做這種元素的半衰期。設(shè)某放射性元素的半衰期為T，原來的質(zhì)量為M，經(jīng)過時間t，該元素的剩余質(zhì)量m為:⑴元素的半衰期由原子核內(nèi)部的因素決定，只與元素的種類有關(guān)，跟元素所處的物理或化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。不同元素半衰期不同。⑵半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律，只對大量的原子核才適用，對少數(shù)原子核是不適用的。半衰期為1.6×103年半衰期為4.5×109年半衰期為5.27年半衰期為3.0×10-7秒新課講解三、放射性的應(yīng)用放射性在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生和科學(xué)研究等許多領(lǐng)域已得到了廣泛應(yīng)用。1、利用碳14檢測年代

來自宇宙的射線在大氣中能產(chǎn)生放射性14C，與氧結(jié)合形成二氧化碳后進入所有活體組織，先被植物吸收，后被動物納入。只要植物或動物生存著，14C在機體內(nèi)保持一定的水平。而當(dāng)有機體死亡后，即會停止吸收14C，其組織內(nèi)的14C便以5730年的半衰期開始衰變并逐漸消失。對于任何含碳物質(zhì)，只要測定剩余的放射性14C的含量，就可推斷其年代。例如：提取古樹木制成的碳樣品1g，放在射線粒子計數(shù)器上進行測量。如果測得該樣品每分鐘衰變的次數(shù)是等質(zhì)量現(xiàn)代樹木所制碳樣品的1/4就表明該古樹木經(jīng)過了14C的兩個半衰期，即古樹木距今約11460年。新課講解2、示蹤原子

如果在某種元素里摻進一些該元素的放射性同位素，用儀器探測它放出的射線，就可查明這種元素的行蹤。人們把具有這種用途的放射性同位素稱為示蹤原子。

在醫(yī)療上，醫(yī)生給病人口服或靜脈注射某種放射性示蹤劑，它們就會參與體內(nèi)特定組織器官的物質(zhì)循環(huán)和代謝，并不斷放出射線。用探測儀器追蹤探查，如通過正電子發(fā)射斷層攝影（簡稱PET掃描儀），就可顯示病人內(nèi)臟器官是否發(fā)生病變。新課講解3、放射性同位素電池

放射性同位素電池是一種把放射性同位素衰變時釋放的能量轉(zhuǎn)化成電能的裝置，它體積小、功率大、使用壽命長，可作為人造衛(wèi)星、宇宙飛船、海洋工程設(shè)施等的電源；4、培育出新的優(yōu)良品種

利用γ射線照射種子，可使種子內(nèi)的遺傳物質(zhì)發(fā)生變異，培育出新的優(yōu)良品種；5、γ射線探傷

利用γ射線穿透能力強的特點，可探查金屬內(nèi)部有沒有缺陷或裂紋，這種無損探傷技術(shù)已廣泛應(yīng)用于冶金和機械工業(yè)。新課講解新課講解四、放射性污染和防護

過量的放射線會對環(huán)境造成污染，對人類和自然界產(chǎn)生破壞作用。放射性污染主要來自核爆炸、核泄漏和醫(yī)療照射。在核電站、醫(yī)院等地方，都設(shè)有輻射警示標志。

核爆炸在最初幾秒鐘輻射出來的是強烈的γ射線和中子流，這些射線具有很強的穿透能力，對人體和其他生物體有很強的殺傷作用。核工業(yè)和核科學(xué)研究中的放射性原材料一旦泄漏，會對生物體和環(huán)境產(chǎn)生長期的輻射，重者使人當(dāng)場死亡，輕者使人患放射性疾病。遭原子彈炸后的廣島新課講解（1）在核電站的核反應(yīng)堆外層用厚厚的水泥來防止放射線的外泄（2）用過的核廢料要放在很厚很厚的重金屬箱內(nèi)，并埋在深海里（3）在生活中要有防范意識，盡可能遠離放射源，盡量減少受輻射的時間.核反應(yīng)堆外層的厚厚的水泥建筑鉛的屏蔽作用最好，水、水泥等也常用作屏蔽物。放射性的防護新課講解經(jīng)典例題ClassicExample經(jīng)典例題1、關(guān)于放射性元素的半衰期，下列說法正確的是（）A．半衰期是原子核全部衰變所需時間的一半。B．半衰期是原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間。C．半衰期是原子量減少一半所需的時間。D．半衰期是元素質(zhì)量減少一半所需的時間。B經(jīng)典例題2.A、B兩種放射性元素，它們的半衰期分別為tA=10天，tB=30天，經(jīng)60天后，測得兩種放射性元素的質(zhì)量相