高中物理人教版5第十九章原子核3探測(cè)射線的方法

第三節(jié)探測(cè)射線的方法教學(xué)目標(biāo)：（一）知識(shí)與技能1、知道放射線的粒子與其他物質(zhì)作用時(shí)產(chǎn)生的一些現(xiàn)象。2、知道用肉眼不能直接看到的放射線可以用適當(dāng)?shù)膬x器探測(cè)到。3、了解云室、氣泡室和計(jì)數(shù)器的簡(jiǎn)單構(gòu)造和基本原理。（二）過(guò)程與方法1、能分析探測(cè)射線過(guò)程中的現(xiàn)象。2、培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用已知結(jié)論正確類比推理的能力。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀1、培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)分析問(wèn)題的品質(zhì)。2、從知識(shí)是相互關(guān)聯(lián)、相互補(bǔ)充的思想中，培養(yǎng)學(xué)生建立事物是相互聯(lián)系的唯物主義觀點(diǎn)。3、培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。教學(xué)重點(diǎn)：根據(jù)探測(cè)器探測(cè)到的現(xiàn)象分析、探知各種運(yùn)動(dòng)粒子。教學(xué)難點(diǎn)：1、探測(cè)器的結(jié)構(gòu)與基本原理。2、如何觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,并根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析粒子的帶電、動(dòng)量、能量等特性，從而判斷是何種射線，區(qū)分射線的本質(zhì)是何種粒子。教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。教學(xué)用具：掛圖，實(shí)驗(yàn)器材模型，課件，多媒體教學(xué)設(shè)備。教學(xué)過(guò)程：（一）引入新課前面我們學(xué)習(xí)了天然放射現(xiàn)象，知道了三種射線的本質(zhì)。但是放射線是看不見(jiàn)的，我們是如何探知放射線的存在的呢？這節(jié)課，我們來(lái)學(xué)習(xí)幾種常用的探測(cè)射線的方法。（二）新課教學(xué)教師引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材83頁(yè)的第一部分，思考并討論：放射線雖然看不見(jiàn)，但我們根據(jù)什么來(lái)探知放射線的存在呢？學(xué)生活動(dòng)：閱讀教材并討論后會(huì)回答：放射線雖然看不見(jiàn)，但我們可根據(jù)放射線的粒子與其他物質(zhì)作用時(shí)產(chǎn)生的一些現(xiàn)象來(lái)探知放射線的存在。追問(wèn)：這些現(xiàn)象主要有哪些呢？學(xué)生：這些現(xiàn)象主要有：（1）使氣體電離，這些離子可使過(guò)飽和汽產(chǎn)生云霧或使過(guò)熱液體產(chǎn)生氣泡。（2）使照相底片感光。（3）使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光。1、威耳遜云室教師引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材“威耳遜云室”部分的內(nèi)容，并組織學(xué)生對(duì)課文內(nèi)容進(jìn)行討論。提問(wèn)：（1）構(gòu)造是什么？（2）基本原理是什么？（3）怎樣才能觀察到射線的徑跡？學(xué)生活動(dòng)：討論并選出代表回答問(wèn)題（1）威耳遜云室主要部分是一個(gè)圓筒狀容器，下部是一個(gè)可以上下移動(dòng)的活塞，上蓋是透明的，可以通過(guò)它來(lái)觀察和拍攝粒子運(yùn)動(dòng)的徑跡。室內(nèi)由光源通過(guò)旁邊的窗子照明。少量放射性物質(zhì)（放射源）放在室內(nèi)側(cè)壁附近（或放在室外，讓放射線從側(cè)壁的窗口射入）。（2）學(xué)生對(duì)于這一問(wèn)題可能回答不明確，教師引導(dǎo)學(xué)生回答，講清云室實(shí)驗(yàn)的基本原理：我們知道，水蒸氣遇冷凝結(jié)，會(huì)形成很小的霧珠，這時(shí)它需要有凝結(jié)的核心。云和霧就是這樣形成的。如果空氣中沒(méi)有任何塵?；螂x子，水蒸氣就是達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)，也不能馬上凝結(jié)。但是如果這時(shí)由于某種原因在空氣中產(chǎn)生了離子，那么過(guò)飽和的水蒸氣就會(huì)以這些離子為核心立即凝結(jié)成霧珠。離子是看不見(jiàn)的，可是霧珠是看得見(jiàn)的，因此可以根據(jù)出現(xiàn)的霧珠來(lái)推測(cè)產(chǎn)生離子的情形。云室就是根據(jù)這個(gè)原理制成的。（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，先往云室里加少量的酒精，使室內(nèi)充滿酒精的飽和蒸氣，然后使活塞迅速向下運(yùn)動(dòng)，室內(nèi)氣體由于迅速膨脹，溫度降低，酒精蒸氣達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)。這時(shí)如果有射線粒子從室內(nèi)氣體中飛過(guò)，使沿途的氣體分子電離，過(guò)飽和酒精蒸氣就會(huì)以這些離子為核心凝結(jié)成霧滴，這些霧滴沿射線經(jīng)過(guò)的路線排列，于是就顯示出了射線的徑跡。強(qiáng)調(diào)：在云室看到的只是成串的小液滴，它描述的是射線粒子運(yùn)動(dòng)的徑跡，而不是射線本身。課件演示：α、β射線在云室中的徑跡，要求學(xué)生比較兩種徑跡的特點(diǎn)，并分析其原因。學(xué)生活動(dòng)：α粒子的質(zhì)量比較大，在氣體中飛行不易改變方向，并且電離本領(lǐng)大，沿途產(chǎn)生的離子多，所以它在云室中的徑跡直而粗。β粒子的質(zhì)量小，跟氣體碰撞時(shí)容易改變方向，并且電離本領(lǐng)小，沿途產(chǎn)生的離子少，所以它在云室中的徑跡比較細(xì)，且常常發(fā)生彎曲。γ粒子的電離本領(lǐng)更小，一般看不到它的徑跡。老師補(bǔ)充：我們根據(jù)徑跡的長(zhǎng)短和粗細(xì)，可以知道粒子的性質(zhì)。把云室放在磁場(chǎng)中，從帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的彎曲方向，可以知道粒子所帶電荷的正負(fù)；根據(jù)徑跡的曲率半徑的大小，還可以知道粒子的動(dòng)量的大小。2、氣泡室教師引導(dǎo)學(xué)生閱讀課文，學(xué)習(xí)氣泡室的基本原理。提問(wèn)：比較氣泡室的原理同云室的原理。學(xué)生討論并回答：控制氣泡室內(nèi)液體的溫度和壓強(qiáng)，使室內(nèi)溫度略低于液體的沸點(diǎn)。當(dāng)氣泡室內(nèi)壓強(qiáng)降低時(shí)，液體的沸點(diǎn)變低，因此液體過(guò)熱，在通過(guò)室內(nèi)射線粒子周圍就有氣泡形成。氣泡室在觀察比較稀少的碰撞事件時(shí)是有很大優(yōu)點(diǎn)的。液體中原子擠得很緊，可以發(fā)生比氣體中多得多的核碰撞，而我們將有比用云室好得多的機(jī)會(huì)來(lái)攝取所尋找的事件。出示掛圖：教材中圖－3為粒子經(jīng)過(guò)氣泡室時(shí)的徑跡照片，教師可向?qū)W生進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明，人們根據(jù)照片上記錄的情況，可以分析出粒子的帶電、動(dòng)量、能量等情況．3、蓋革—米勒計(jì)數(shù)器引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材“蓋革—米勒計(jì)數(shù)器”部分的內(nèi)容，并組織學(xué)生對(duì)課文內(nèi)容進(jìn)行討論，提出問(wèn)題：（1）蓋革—米勒計(jì)數(shù)管的構(gòu)造如何？（2）蓋革—米勒計(jì)數(shù)管的基本原理是什么？（3）G—M計(jì)數(shù)器的特點(diǎn)是什么？學(xué)生回答：（1）管外面是一根玻璃管，里面是一個(gè)接在電源負(fù)極的導(dǎo)電圓筒，筒的中間有一條接正極的金屬絲。管中裝有低壓的惰性氣體（如氬、氖等，壓強(qiáng)約為10kPa～20kPa）和少量的酒精蒸氣或溴蒸氣。在金屬絲和圓筒兩極間加上一定的電壓（約1000V），這個(gè)電壓稍低于管內(nèi)氣體的電離電壓。（2）蓋革管的原理是某種射線粒子進(jìn)入管內(nèi)時(shí)，它使管內(nèi)的氣體電離，產(chǎn)生的電子在電場(chǎng)中被加速，能量越來(lái)越大，電子跟管中的氣體分子碰撞時(shí)，又使氣體分子電離，產(chǎn)生電子……這樣，一個(gè)射線粒子進(jìn)入管中后可以產(chǎn)生大量電子。這些電子到達(dá)陽(yáng)極，陽(yáng)離子到達(dá)陰極，在外電路中就產(chǎn)生一次脈沖放電，利用電子儀器可以把放電次數(shù)記錄下來(lái)。（3）①G－M計(jì)數(shù)器放大倍數(shù)很大，非常靈敏，用它來(lái)檢測(cè)放射性是很方便的。②G－M計(jì)數(shù)器只能用來(lái)計(jì)數(shù)，而不能區(qū)分射線的種類。③G－M計(jì)數(shù)器不適合于極快速的計(jì)數(shù)。④G－M計(jì)數(shù)器較適合于對(duì)β、γ粒子進(jìn)行計(jì)數(shù)。教師補(bǔ)充：還有如閃爍計(jì)數(shù)器、乳膠照相、火花室和半導(dǎo)體探測(cè)器等探測(cè)器裝置，利用這些裝置能更精確地測(cè)定粒子的各種性質(zhì)，感興趣的同學(xué)可以查找這方面的資