导学案 191 原子核的组成 192 放射性元素的衰变

导学案 191 原子核的组成 192 放射性元素的衰变 泗阳县众兴中学 物理导学案 高二物理组 19.1 原子核的组成 19.2 放射性元素的衰变 主备人:赵研 审核人:蒋守雷 班级 姓名 学号 [学习目标] (1)了解天然放射现象、规律;(2)知道三种射线的本质;(3)知道原子核的组成，知道核子和同位素的概念。 (4)知道放射现象的实质是原子核的衰变;(5)知道两种衰变的基本性质、衰变规律;(6)理解半衰期的概念。 [学习重点]天然放射现象及其规律，原子核的组成;原子核的衰变规律及半衰期。 [学习难点]知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们;原子核的衰变规律及半衰期。 19.1 原子核的组成 (一)新课导学 本章主要介绍了核物理的一些初步知识，核物理研究的是原子核的组成及其变化规律，是微观世界的现象。让我们走进微观世界，一起探索其中的奥秘～我们已经知道原子由原子核与核外电子组成。那原子核内部又是什么结构呢,原子核是否可以再分呢,它是由什么微粒组成,用什么方法来研究原子核呢, (二)新课学习 1、天然放射现象 (1) 的性质称为放射性(radioactivity)。元素这种自发的放出射线的现象叫做天然放射现象，具有放射性的元素称为放射性元素。 (2)放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数大于82的所有元素，都能自发的放出射线，原子序数小于83的元素，有的也具有放射性。 2、射线到底是什么 那这些射线到底是什么呢,把放射源放入由铅做成的容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束。在射线经过的空间施加磁场，发现射线如图所示: 思考与讨论: ?你观察到了什么现象,为什么会有这样的现象, ,, ?如果射线，射线都是带电粒子流的话，根据图判断，他们分别带什么电荷。 ?如果不用磁场判断，还可以用什么方法判断三种射线的带电性质, ?射线分成三束，射线在磁场中发生偏转，是受到力的作用。这个力是洛伦兹力，说明其中的两束射线是带电粒子。 ,,?根据左手定则，可以判断射线都是 电荷，射线是 电荷。 ?带电粒子在电场中要受电场力作用，可以加一偏转电场，也能判断三种射线的带电性质，如图: 1 泗阳县众兴中学 物理导学案 高二物理组 小结: ?实验发现:元素具有放射性是由 本身的因素决定的，跟原子所处的物理或化学状态无关。不管该元素是以单质的形式存在，还是和其他元素形成化合物，或者对它施加压力，或者升高它的温度，它都具有放射性。 ?三种射线都是高速运动的粒子，能量很高，都来自于原子核内部，这也使我们认识到原子核蕴藏有巨大的核能，原子核内也有其 的结构。 3、原子核的组成 ,问题:质子:由谁发现的,怎样发现的, 中子:发现的原因是什么,由谁发现的,(卢瑟福用粒子轰击氮核，发现质子。查德威克发现中子。发现原因是什么, 小结: ,27 ?质子(proton)带 电荷，电荷量与一个电子所带电荷量 ， 中子mkg,，1.672623110p ,27(nucleon) 带电， mkg,，1.674928610n ?数据显示:质子和中子的质量十分接近，统称为核子，组成原子核。 小结:?原子核的电荷数=质子数=核外电子数=原子序数 核子数=质子数+中子数 ?原子核的质量数= AX? 符号表示原子核，X:元素符号;A:核的质量数;Z:核电荷数 Z 4、同位素(isotope) (1)定义:具有相同质子数而中子数不同的原子，在元素周期表中处于同一位置，因而互称同位素。 (2)性质:原子核的质子数决定了核外电子数目，也决定了电子在核外的分布情况，进而决定了这种元素的化学性质，因而同种元素的同位素具有相同的化学性质。 例1:如图所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔水平射出，在小孔和荧光屏之间有垂直纸面向里的匀强磁场，则下列说法正确的是 ( ) A(打在图中a、b、c三点的分别是α射线、γ 射线和β射线 a B(α射线和β射线的轨迹是抛物线 C(α射线和β射线的轨迹是圆 D(若在铅盒和荧光屏之间再加一个竖直向下的场强 A b 适当的匀强电场，可能使屏上的亮斑只有一处 c 例2:已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226，求: (1)镭原子核中有几个质子，几个中子, (2)镭核所带的电量为多少, (3)若镭原子呈中性时，它核外有几个电子, 2 泗阳县众兴中学 物理导学案 高二物理组 19.2 放射性元素的衰变 (一)新课导学 同学们有没有听说过点石成金的传说，或者将一种物质变成另一种物质。那有没有真的(科学的)能将一种物质变成另一种物质呢,这就是我们今天要学习的放射性元素的衰变。 (二)新课学习 1、原子核的衰变 (1)原子核的衰变 原子核放出α或β粒子，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种原子核。我们把这种变化称为 的衰变。一种物质变成另一种物质。 (2)α衰变 铀238核放出一个α粒子后，核的质量数减少4，核电荷数减少2，变成新核--钍234核。那这种放出 的衰变叫做α衰变。这个过程可以用衰变方程式来表示: 2382344U?Th+He 92902 (3)衰变方程式遵守的规律 第一、 守恒 第二、 守恒 AA-44α衰变规律:X?Y+He ZZ-22 (4)β衰变 234 钍234核也具有放射性，它能放出一个β粒子而变成Pa(镤)，那它进行的是β衰变，请同学们写910出钍234核的衰变方程式,β粒子用e表示。 -12342340 钍234核的衰变方程式: Th?Pa+e 9091-1 衰变前后核电荷数、质量数都守恒，新核的质量数不会改变但核电荷数应加1 AA0 β衰变规律:X?Y+e ZZ+1-1 提问:β衰变如果按衰变方程式的规律来写的话应该没有问题，但并不象α衰变那样容易理解，因为核电荷数要增加，学生会问为什么会增加,哪来的电子, 原子核内虽然没有电子，但核内的的质子和中子是可以相互转化的。当核内的中子转化为质子时同时 110要产生一个电子:n?H，e 这个电子从核内释放出来，就形成了β衰变。可以看出新核少了一个中01-1 子，却增加了一个质子，并放出一个电子。 (5)γ射线 是由于原子核在发生α衰变和β衰变时原子核受激发而产生的光(能量)辐射，通常是伴随α射线和β射线而产生。γ射线的本质是能量。理解γ射线的本质，不能单独发生。 2、半衰期 提问:阅读教材半衰期部分放射性元素的衰变的快慢有什么规律,用什么物理量描述,这种描述的对象是谁, 氡的衰变图的投影: n m/m,(1/2)0 总结:半衰期表示放射性元素的衰变的快慢;放射性元素的原子核，有半数发生衰变所需的时间，叫做这 的原子核，不是个别原子核，这是一个统计规律。 种元素的半衰期;半衰期描述的对象是 说明:一种元素的半衰期与这种元素是以单质形式还是以化合物形式存在，或者加压，增温均 改变。 3 泗阳县众兴中学 物理导学案 高二物理组 例1:配平下列衰变方程 234230 U?Th+( )9290 234234 U?Pa+( ) 9091 232208例2:钍232(Th)经过________次α衰变和________次β衰变，最后成为铅208(Pb) 9082 【练习巩固】 19.1 原子核的组成 1、物质发射射线的性质叫_____________，具有这种性质的元素的原子序号大于或等于_______________。能够_____________地放出射线的现象叫天然放射现象。 2、在射线经过的空间施加磁场，射线会分成三束，其中有两束发生了不同的偏转，说明这两束_____________，另一束则_____________，说明_____________。这三种射线叫_____________、_____________、_____________。 3、___________________说明原子核具有复杂结构。原子核由___________和___________组成，其中质子和中子统称为_______________。原子核所带的电量总是质子电量的_________倍，所以通常用质子数表示原子核的电量，叫原子核的_______________;而质子和中子的总数目叫原子核的_______________。具有相同_______________而不同_______________的原子核，在元素周期表中处于同一位置，它们互称为_______________。 4、现在，科学家正在设法寻找“反物质”。所谓的“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电量，但电荷的符号相反，据此，反, 粒子的质量数为___________，电荷数为___________。 5、天然放射现象揭示了 ( ) A(原子不可再分 B(原子的核式结构 C(原子核还可以再分 D(原子核由质子和中子组成 6、下列关于三种射线的说法正确的是( ) A(α射线就是α粒子流 B(β 射线就是高速中子流 C(β射线就是高速电子流 D(γ 射线就是光子 247、关于X，下列说法正确的是 ( ) 12 A(它表示一个原子 B(它表示一个原子核 C(它表示原子核中有个12质子 D(它表示原子核中有个12核子 A8、某种元素的原子核符号为X，则 ( ) Z A(原子核的质子数为Z，中子数为A-Z B(原子核的质子数为Z，核子数为A C(原子核的质子数为A，中子数为Z D(原子核的质子数为A，中子数为A-Z 9、关于质子和中子，下列说法正确的是 ( ) A(原子核由质子和中子组成 B(质子和中子统称为核子 C(质子带正电，中子不带电 D(质子和中子都是卢瑟福用实验发现的 4 泗阳县众兴中学 物理导学案 高二物理组 10、同位素是指 ( ) A(具有相同的质子数和不同的中子数 B(具有相同的中子数和不同的质子数 C(具有相同的核子数和不同的中子数 D(具有相同的核子数和不同的质子数 411、α粒子可表示为He，则下列说法正确的是 ( ) 2 A(α粒子有4个质子 B(α粒子有2个中子 C(α粒子的质量数为4 D(α粒子实际就是He原子核 19.2 放射性元素的衰变 1、原子核放出________粒子或_______粒子，变成一种新的原子核，这种变化叫原子核的__________。这种变化自发进行时主要有两种，一种叫____________，另一种叫___________。 2、放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫这种元素的____________，它是___________________________决定的，与原子核所处的物理或化学状态无关。 3、放射性元素的衰变时遵守两个守恒:分别为____________守恒，____________守恒。 4、下列关于三种射线的说法正确的是 ( ) (β 粒子就是电子 B(α粒子就是氦原子核 A C(γ 就是光子 D(以上说法都不正确 、下列关于三种射线的本领和主要作用，说法正确的是( ) 5 A(α射线的穿透本领很强，电离作用很弱 B(β 射线是高速电子流，电离作用较强，穿透本领也较强 C(γ射线是波长很短的电磁波，穿透本领很强 D(以上说法都不正确 6、对天然放射现象，下列说法中正确的是 ( ) A(α粒子带正电，所以α射线一定是从原子核中射出的 B(β 粒子带负电，所以β射线有可能是核外电子 C(γ是光子，所以γ射线是可能是原子发光产生的 D(α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的 7、一放射源放射出某种或多种射线，当用一张簿纸放在放射源前面时，射线的强度减为原来的三分之一，而当用1cm厚的铝板放在放射源前面时，射线的强度几乎减为零，由此可知该放射源所放射出的 ( ) A(只有α射线 B(只有β射线 C(是α射线和β射线 D(是α射线和γ射线 A8、某放射性元素的原子核X连续经过三次α衰变和两次β衰变，若最后变成另一种元素的原子核Z Y，则该新核的符号是 ( ) A,14A,12A,14A,12A(Y B(Y C(Y D(Y Z,6Z,6Z,2Z,4 9、原子核X经过一次β衰变后变成原子核Y，原子核Y再经过一次α衰变后变成原子核Z，则下列关于这三种原子核的说法正确的是 ( ) A(X的中子数比Z的中子数多3个 B(X的质子数比Z的质子数多2个 C(Z的核子数比Y的核子数少3个 D(X的中性原子的核外电子数比Y的中性原子的核外电子数少5个 10、下列关于半衰期的理解正确的是 ( ) A(放射性元素的半衰期越短，表明有半数原子核发生衰变所需的时间越短，衰变速度越快 5 泗阳县众兴中学 物理导学案 高二物理组 B(放射性元素的样品不断衰变，随着剩下未衰变的原子核的减少，元素的半衰期也变短 C(把放射性元素放到密闭的容器中，可以减慢它的衰变速度 D(降低温度或增大压强，可以让放射性元素的半衰期变长 ,,,11、某两种放射性元素A和E分别发生了如下的系列衰变:ABCD，,,,,,,,,, ,,,EFGH，已知B和E是同位素，则 ( ) ,,,,,,,,, A(C和F是同位素，D和G是同位素 B(A和G是同位素 B和H是同位素 C(C和G是同位素 D和H是同位素 D(A和F是同位素 B和G是同位素 12、如图所示，在匀强磁场中，一个原来静止的原子核发生衰变，得到两圆轨迹，不计放出光子的能量，则下列说法正确的是 ( ) A(发生的是α衰变 a B(发生的是β衰变 b C(a是β粒子的运动轨迹 D(衰变后的新核是逆时针运动的 13、测得某矿石中铀、铅质量比为1.16?1，假设开始时矿石中只含有铀238，发生衰变的铀2389，已知铀238的半衰期为4.5×10年，求矿石的年龄。 都变成了铅206 22814、静止的镭原子核Ra经一次α衰变后变成一个新核Rn， 88 (1)写出衰变方程; (2)若测得放出的α粒子的动能为E，求新核的动能; 1 (3)镭核衰变时放出的能量。(不考虑γ衰变) 6