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(共30張PPT)
第二節(jié) 原子核衰變及半衰期
教學課件
Teaching Courseware
20XX.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
PART.1
PART.2
PART.3
PART.4
素養(yǎng)目標
新課講解
新課導入
經(jīng)典例題
目錄
CONTENTS
PART.2
PART.4
課堂練習
課堂小結(jié)
新課導入
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)，他們試圖利用化學方法將一些普通的礦石變成黃金。當然，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
New lesson explanation
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雍恕Ｎ覀儼堰@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。
　　放射性的原子核在發(fā)生衰變、衰變時，往往蘊藏在核內(nèi)的能量會釋放出來，使產(chǎn)生的新核處于高能級，這時它要向低能級躍遷，能量以光子的形式輻射出來，因此，射線經(jīng)常是伴隨射線和射線產(chǎn)生的，當放射性物質(zhì)連續(xù)發(fā)生衰變時，原子核中有的發(fā)生衰變，有的發(fā)生衰變，同時就會伴隨著輻射（沒有衰變）。這時，放射性物質(zhì)發(fā)出的射線中就會同時具有、和三種射線。
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)? 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
Classic Example
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)量相等，那么它們原來的質(zhì)量之比為　(　　)
A.3∶1　　　B.48∶63　　　C.1∶16　　　D.16∶1
D
課堂練習
Classroom Practice
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