讲学案：5.2放射性元素的衰变（第一课时）.docxVIP

学而优教有方

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第五章原子核

第2节放射性元素的衰变

第1课时原子核的衰变半衰期

【核心素养目标】

物理观念

知道什么是α衰变和β衰变，能运用衰变规律写出衰变方程.

科学思维

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简单计算．

科学探究

经历探究质量数守恒和电荷守恒的衰变方程的写法。

科学态度与责任

通过原子核的衰变半衰期，知识应用的实例，感受物理中科学技术与社会的紧密联系，体会科学知识的应用价值，进一步增强学生的学习动力和科学意识。

知识点一原子核的衰变

【情境导入】

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变化了多少？新核在元素周期表中的位置怎样变化？

【知识梳理】

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，eq\o\ar(238,92)U的α衰变方程：eq\o\ar(238,92)U→eq\o\ar(234,90)Th＋eq\o\ar(4,2)He.

(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，

eq\o\ar(234,90)Th的β衰变方程：eq\o\ar(234,90)Th→eq\o\ar(234,91)Pa＋eq\o\ar(0,－1)e.

3．衰变规律：守恒，守恒．

【重难诠释】

原子核衰变的理解

衰变类型

α衰变

β衰变

衰变方程

eq\o\ar(A,Z)X→eq\o\ar(A－4,Z－2)Y＋eq\o\ar(4,2)He

eq\o\ar(A,Z)X→eq\o\ar(A,Z＋1)Y＋eq\o\ar(0,-1)e

衰变实质

2个质子和2个中子结合成氦核2eq\o\ar(1,1)H＋2eq\o\ar(1,0)n→eq\o\ar(4,2)He

1个中子转化为1个质子和1个电子eq\o\ar(1,0)n→eq\o\ar(1,1)H＋eq\o\ar(0,－1)e

典型方程

eq\o\ar(238,92)U→eq\o\ar(234,90)Th＋eq\o\ar(4,2)He

eq\o\ar(234,90)Th→eq\o\ar(234,91)Pa＋eq\o\ar(0,－1)e

衰变规律

电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒

【典例精析】

例1．eq\o\ar(238,92)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

例2．由于放射性元素eq\o\ar(237,93)Np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eq\o\ar(237,93)Np经过一系列α衰变和β衰变后变成eq\o\ar(209,83)Bi，下列判断中正确的是()

A.eq\o\ar(209,83)Bi的原子核比eq\o\ar(237,93)Np的原子核少28个中子

B.eq\o\ar(209,83)Bi的原子核比eq\o\ar(237,93)Np的原子核少8个中子

C．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变

D．衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变

【规律方法】衰变次数的计算

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eq\o\ar(A,Z)X经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素eq\o\ar(A′,Z′)Y，则衰变方程为：eq\o\ar(A,Z)X→eq\o\ar(A′,Z′)Y＋neq\o\ar(4,2)He＋meq\o\ar(0,－1)e

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．

知识点二半衰期

【情境导入】

如图为始祖鸟的化石，美国科学家威拉得·利比运用了半衰期的原理发明“碳－14年代测定法”，并因此荣获了1960年的诺贝尔奖．利用“碳－14年代测定法”可以估算出始祖鸟的年龄．

(1)为什么能够运用半衰期来