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预习导学第一节走进原子核第二节放射性元素的衰变预习导学课堂讲义高中物理·选修3-5·粤教版第四章原子核第一节走进原子核第二节放射性元素的衰变预习导学第一节走进原子核第二节放射性元素的衰变预习导学课堂讲义[目标定位]1.知道什么是放射性、放射性元素、天然放射现象.2.知道原子核的组成,会正确书写原子核符号.3.知道原子核的衰变及两种衰变的规律,掌握三种射线的特性.4.会用半衰期描述衰变的快慢,知道半衰期的统计意义.预习导学第一节走进原子核第二节放射性元素的衰变预习导学课堂讲义一、放射性的发现1.放射性1896年法国物理学家_____________发现,铀及含铀的矿物都能够发出看不见的射线,物质放射出_____的性质叫做放射性.2.放射性元素具有_______的元素叫放射性元素.玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更强的新元素,命名为______和______享利·贝克勒尔射线放射性钋(Po)镭(Ra)预习导学第一节走进原子核第二节放射性元素的衰变预习导学课堂讲义3.天然放射性元素能_____地放出射线的元素叫做天然放射性元素.原子序数大于___的所有元素,都有放射性.原子序数小于等于___的元素,有的也具有放射性.4.放射性发现的意义放射性的发现揭示了_______结构的复杂性.二、原子核的组成1.质子的发现:______用α粒子轰击________获得了质子.2.中子的发现:卢瑟福的学生________通过实验证实了____的存在.自发8383原子核卢瑟福氮原子核查德威克中子预习导学第一节走进原子核第二节放射性元素的衰变预习导学课堂讲义3.原子核的组成:由____和____组成,因此它们统称为____.4.原子核的电荷数:等于原子核的______即原子的__________.5.原子核的质量数:等于______和______的总和.6.原子核的符号:X,其中X为________,A为原子核的______,Z为原子核的_______.三、放射线的本质1.射线种类:放射性物质发出的射线有三种,分别为_____、_____、_____.质子中子核子质子数原子序质子数中子数元素符号质量数电荷数α射线β射线γ射线数预习导学第一节走进原子核第二节放射性元素的衰变预习导学课堂讲义2.放射线的本质(1)α射线是高速运动的________粒子流,符号为He,射出时的速度可达0.1c.(2)β射线是高速运动的_______,符号为_____,射出时速度可达0.99c.(3)γ射线是波长很短的_______.四、原子核的衰变1.衰变放射性元素的原子核放出某种粒子后变成新的原子核的变化.氦原子核电子流42电磁波预习导学第一节走进原子核第二节放射性元素的衰变预习导学课堂讲义2.衰变方程3.γ射线γ射线是伴随α衰变、β衰变____产生的,γ射线不改变原子核的电荷数和质量数.(1)α衰变的一般方程为MZX→____________,每发生一次α衰变,新元素与原元素相比较,核电荷数减2,质量数减4.M-4Z-2Y+42He(2)β衰变的一般方程为MZX→__________,每发生一次β衰变,新元素与原元素相比较,核电荷数加1,质量数不变.MZ+1Y+0-1e同时预习导学第一节走进原子核第二节放射性元素的衰变预习导学课堂讲义五、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.一半2.公式:m=_________,m0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.m012tT12课堂讲义预习导学课堂讲义第一节走进原子核第二节放射性元素的衰变一、原子核的组成1.原子核的组成:原子核是由质子、中子构成的,质子带正电,中子不带电.不同的原子核内质子和中子的个数并不相同.原子核的直径为10-15~10-14m.2.原子核的符号和数量关系:(1)符号:X.(2)基本关系:核电荷数=质子数(Z)=元素的原子序数=核外电子数.质量数(A)=核子数=质子数+中子数.AZ课堂讲义预习导学课堂讲义第一节走进原子核第二节放射性元素的衰变【例1】已知镭的原子序数是88,原子核的质量数是226.试问:(1)镭核中有几个质子?几个中子?(2)镭核所带电量是多少?(3)若镭原子呈现中性,它核外有几个电子?答案(1)88138(2)1.41×10-17C(3)88(4)113∶114(4)22888Ra是镭的一种同位素,让22688Ra和22888Ra以相同速度垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中,它们运动的轨迹半径之比是多少?课堂讲义预习导学课堂讲义第一节走进原子核第二节放射性元素的衰变解析因为原子序数与核内质子数、核电荷数、中性原子的核外电子数都是相等的,原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和.由此可得:(1)镭核中的质子数等于其原子序数,故质子数为88,中子数N等于原子核的质量数A与质子数Z之差,即N=A-Z=226-88=138.(2)镭核所带电荷量Q=Ze=88×1.6×10-19C≈1.41×10-17C.(3)镭原子呈中性,则核外电子数等于质子数,故核外电子数为88.课堂讲义预习导学课堂讲义第一节走进原子核第二节放射性元素的衰变借题发挥对核子数、电荷数、质量数的理解(1)核子数:质子和中子质量差别非常微小,二者统称为核子,所以质子数和中子数之和叫核子数.(2)电荷数(Z):原子核所带的电荷等于质子电荷的整数倍,通常用这个数表示原子核的电量,叫做原子核的电荷数.(4)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹力,故有Bqv=mv2r,两种同位素具有相同的核电荷数,但质量数不同,故r226r228=226228=113114.课堂讲义预习导学课堂讲义第一节走进原子核第二节放射性元素的衰变(3)质量数(A):原子核的质量等于核内质子和中子的质量总和,而质子与中子质量几乎相等,所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍,这个倍数叫做原子核的质量数.课堂讲义预习导学课堂讲义第一节走进原子核第二节放射性元素的衰变针对训练1(单选)在α粒子轰击金箔的散射实验中,α粒子可以表示为He,He中的4和2分别表示()A.4为核子数,2为中子数B.4为质子数和中子数之和,2为质子数C.4为核外电子数,2为中子数D.4为中子数,2为质子数答案B解析根据He所表示的物理意义,原子核的质子数决定核外电子数,原子核的电荷数就是核内的质子数,也就是这种元素的原子序数.原子核的质量数就是核内质子数和中子数之和,即为核内的核子数.He符号的左下角表示的是质子数或相应中性原子核外电子数,即为2,He符号左上角表示的是核子数,即为4,故选项B正确.课堂讲义预习导学课堂讲义第一节走进原子核第二节放射性元素的衰变二、三种射线的本质及特点1.α、β、γ三种射线的性质、特征比较种类α射线β射线γ射线组成高速氦核流高速电子流光子流(高频电磁波)带电荷量2e-e0质量4mp(mp=1.67×10-27kg)静止质量为零速率0.1c0.99cc贯穿本领最弱用一张纸就能挡住较强能穿透几毫米的铝板最强能穿透几厘米的铅板电离作用很强较弱很弱mp1836课堂讲义预习导学课堂讲义第一节走进原子核第二节放射性元素的衰变2.在电场、磁场中偏转情况的比较(1)在匀强电场中,α射线偏转较小,β射线偏转较大,γ射线不偏转,如图4-1、2-1甲所示.图4-1、2-1(2)在匀强磁场中,α射线偏转半径较大,β射线偏转半径较小,γ射线不偏转,如图乙所示.课堂讲义预习导学课堂讲义第一节走进原子核第二节放射性元素的衰变【例2】一置于铅盒中的放射源发射出的α、β和γ射线,由铅盒的小孔射出,在小孔外放一铝箔,铝箔后的空间有一匀强电场.进入电场后,射线变为a、b两束,射线a沿原来方向行进,射线b发生了偏转,如图4-1、2-2所示,则图中的射线a为________射线,射线b为________射线.图4-1、2-2课堂讲义预习导学课堂讲义第一节走进原子核第二节放射性元素的衰变答案γβ解析在三种射线中,α射线带正电,穿透能力最弱,γ射线不带电,穿透能力最强;β射线带负电,穿透能力一般,综上所述,结合题意可知,a射线应为γ射线,b射线应为β射线.借题发挥三种射线的比较方法:(1)α射线是α、β、γ三种射线中贯穿本领最弱的一种,它穿不过白纸.(2)要知道三种射线的成分,贯穿本领和电离本领.(3)要知道α、β、γ三种射线的本质,α、β是实物粒子,γ射线是电磁波谱中的一员.课堂讲义预习导学课堂讲义第一节走进原子核第二节放射性元素的衰变针对训练2(单选)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答案B解析由三种射线的本质和特点可知,α射线贯穿本领最弱,一张黑纸都能挡住,而挡不住β射线和γ射线,故A正确;γ射线是伴随α、β衰变而产生的一种电磁波,不会使原核变成新核,故B错;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.课堂讲义预习导学课堂讲义第一节走进原子核第二节放射性元素的衰变三、原子核的衰变1.原子核放出α粒子或β粒子后,变成另一种原子核,这种现象称为原子核的衰变.(1)原子核进行α衰变时,质量数减少4,电荷数减少2.(2)α衰变的实质: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释放出来,这就是放射性元素发生的α衰变现象.2.α衰变:AZX―→A-4Z-2Y+42He课堂讲义预习导学课堂讲义第一节走进原子核第二节放射性元素的衰变(1)原子核进行β衰变时,质量数不变,电荷数增加1.4.衰变规律:衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒.5.γ射线是在发生α或β衰变过程中伴随而生,且γ粒子是不带电的粒子,因此γ射线并不影响原子核的核电荷数,故γ射线不会改变元素在周期表中的位置.3.β衰变:AZX―→AZ+1Y+0-1e(2)β衰变的实质: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,其转化方程为:10n―→11H+0-1e.课堂讲义预习导学课堂讲义第一节走进原子核第二节放射性元素的衰变6.确定衰变次数的方法根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程A=A′+4n,Z=Z′+2n-m.设放射性元素AZX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AZX―→A′Z′Y+n42He+m0-1e.课堂讲义预习导学课堂讲义第一节走进原子核第二节放射性元素的衰变答案(1)8次α衰变,6次β衰变(2)10个;22个(3)见解析【例3】23892U核经一系列的衰变后变为20682Pb核,问:(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变?(2)20682Pb与23892U相比,质子数和中子数各少了多少?(3)综合写出这一衰变过程的方程.解析(1)设23892U衰变为20682Pb经过x次α衰变和y次β衰变,由质量数守恒和电荷数守恒可得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.课堂讲义预习导学课堂讲义第一节走进原子核第二节放射性元素的衰变借题发挥衰变次数的判断方法(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、中子数均减少2.(3)每发生一次β衰变中子数减少1,质子数增加1.(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.课堂讲义预习导学课堂讲义第一节走进原子核第二节放射性元素的衰变A.m=7,n=3B.m=7,n=4C.m=14,n=9D.m=14,n=18答案B解析根据题意有:235-4m=20
本文标题:【创新设计】2014-2015学年高二物理粤教版选修3-5课件:4.1-4.2 走进原子核 放射性元
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