選修3-5放射性的應(yīng)用與防護(hù)

高中物理新人教版

選修３-5系列課件1.19.4?放射性的

應(yīng)用與防護(hù)?2.教學(xué)目標(biāo)

1、知識(shí)與技能〔1〕知道什么是核反響，會(huì)寫出人工轉(zhuǎn)變方程；〔2〕知道什么是放射性同位素，人造和天然放射性物質(zhì)的主要不同點(diǎn)；〔3〕了解放射性在生產(chǎn)和科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用；〔4〕知道放射性污染及其對(duì)人類和自然產(chǎn)生的嚴(yán)重危害，了解防范放射線的措施，建立防范意識(shí)。2、過程與方法：滲透和平安地開發(fā)利用自然資源的教育。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：培養(yǎng)學(xué)生收集信息、應(yīng)用已有知識(shí)、處理加工信息、探求新知識(shí)的能力。教學(xué)重點(diǎn)：人工轉(zhuǎn)變的兩個(gè)核反響方程及反響過程中遵循的規(guī)律。教學(xué)難點(diǎn)：人工轉(zhuǎn)變的兩個(gè)核反響方程及反響過程中遵循的規(guī)律教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。教學(xué)用具：〔1〕掛圖，實(shí)驗(yàn)器材模型，課件等；〔2〕多媒體教學(xué)設(shè)備一套：可供實(shí)物投影、放像、課件播放等。3.盧瑟福在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，往容器Ｃ中通入氮?dú)夂?，在熒光屏Ｓ上出現(xiàn)了閃光，這說明，有一種新的能量比α粒子大的粒子穿過鋁箔，撞擊在Ｓ屏上，這種粒子肯定是在α粒子擊中某個(gè)氮核而使該核發(fā)生變化時(shí)放出的。這樣，盧瑟福通過人工方法實(shí)現(xiàn)了原子核的轉(zhuǎn)變，人類第一次翻開了原子核的大門。一、核反響α粒子鋁箔熒光屏氮?dú)怙@微鏡4.

為了認(rèn)定新粒子，把新粒子引進(jìn)電場(chǎng)和磁場(chǎng)，測(cè)出了它的質(zhì)量和電量，確認(rèn)與氫核相同：帶有一個(gè)單位的正電量，質(zhì)量是電子質(zhì)量的1800多倍。盧瑟福把它叫做質(zhì)子．質(zhì)子的符號(hào)是H

或P在云室里做盧瑟福實(shí)驗(yàn)，還可以根據(jù)徑跡了解整個(gè)人工轉(zhuǎn)變的過程．英國(guó)物理學(xué)家布拉凱特在所拍攝的兩萬多張照片的40多萬條α粒子徑跡中，發(fā)現(xiàn)了８條產(chǎn)生分叉的記錄．

5.分叉情況說明，α粒子擊中氮核后，生成一個(gè)新核，同時(shí)放出質(zhì)子。新核的電量較大速度較慢，徑跡短而粗；質(zhì)子速度大，電量小，故徑跡細(xì)而長(zhǎng)．根據(jù)核反響中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可以寫出這個(gè)發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反響方程并得知氮核放出質(zhì)子后變成了氧核．6.用α粒子、質(zhì)子、中子等去轟擊其它元素的原子核，也都產(chǎn)生類似的轉(zhuǎn)變，并產(chǎn)生質(zhì)子，說明質(zhì)子是各種原子核里都有的成分，質(zhì)子是人類繼電子、光子后發(fā)現(xiàn)的第三個(gè)根本粒子。原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程，------------核反響在核反響中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒7.核反響：原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程。注意：１．核反響中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒２．核反響是原子核的變化，化學(xué)反響是核外電子的變化8.例１：指出以下核反響中的錯(cuò)誤并更正：（1）N+α

=O+質(zhì)子（2）C+He→O+H（3）Be+He→C+γ（4）H+n→H+γ147177147421781194421361101129.二、人工放射性同位素1934年，約里奧·居里和伊麗芙·居里發(fā)現(xiàn)經(jīng)過α粒子轟擊的鋁片中含有放射性磷反應(yīng)生成物P是磷的一種同位素，自然界沒有天然的，它是通過核反應(yīng)生成的人工放射性同位素。有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素10.與天然的放射性物質(zhì)相比，人造放射性同位素：1、放射強(qiáng)度容易控制2、可以制成各種需要的形狀3、半衰期更短4、放射性廢料容易處理11.〔1〕利用它的射線三、放射性同位素的應(yīng)用A、由于γ射線貫穿本領(lǐng)強(qiáng)，可以用來γ射線檢查金屬內(nèi)部有沒有砂眼或裂紋，所用的設(shè)備叫γ射線探傷儀．B、利用射線的穿透本領(lǐng)與物質(zhì)厚度密度的關(guān)系，來檢查各種產(chǎn)品的厚度和密封容器中液體的高度等，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制C、利用射線使空氣電離而把空氣變成導(dǎo)電氣體，以消除化纖、紡織品上的靜電D、利用射線照射植物，引起植物變異而培育良種，也可以利用它殺菌、治病等12.γ射線探傷儀鈷6013.14.利用鈷60的γ射線治療癌癥〔放療〕15.食物保鮮〔延緩發(fā)芽，生長(zhǎng)，長(zhǎng)期保存〕棉花育種食品保鮮糧食保存16.〔2〕作為示蹤原子：用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生物研究等.棉花在結(jié)桃、開花的時(shí)候需要較多的磷肥，把磷肥噴在棉花葉子上，磷肥也能被吸收．但是，什么時(shí)候的吸收率最高、磷在作物體內(nèi)能存留多長(zhǎng)時(shí)間、磷在作物體內(nèi)的分布情況等，用通常的方法很難研究．如果用磷的放射性同位素制成肥料噴在棉花葉面上，然后每隔一定時(shí)間用探測(cè)器測(cè)量棉株各部位的放射性強(qiáng)度，上面的問題就很容易解決．17.人體甲狀腺的工作需要碘．碘被吸收后會(huì)聚集在甲狀腺內(nèi)．給人注射碘的放射性同位素碘131，然后定時(shí)用探測(cè)器測(cè)量甲狀腺及鄰近組織的放射強(qiáng)度，有助于診斷甲狀腺的器質(zhì)性和功能性疾?。?8.檢漏、研究機(jī)件磨損、診斷疾病、分析生物分子結(jié)構(gòu)等。19.原子彈爆炸、核電站泄露會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的污染，在利用放射性同位素給病人做“放療〞時(shí)，如果放射性的劑量過大，皮膚和肉就會(huì)潰爛不愈，導(dǎo)致病人因放射性損害而死去。有些礦石中含有過量的放射性物質(zhì)，如果不注意也會(huì)對(duì)人體造成巨大的危害。四、輻射與平安20.

過量的放射性會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，對(duì)人類和自然界產(chǎn)生破壞作用．20世紀(jì)人們?cè)诤翢o防范的情況下研究放射性遭原子彈炸后的廣島21.

為了防止有害的放射線對(duì)人類和自然的破壞，人們采取了有效的防范措施：檢測(cè)輻射裝置全身污染檢測(cè)儀輻射檢測(cè)系統(tǒng)輻射源的存放鈾22.〔1〕在核電站的核反響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(shí)，盡可能遠(yuǎn)離放射源放射性的防護(hù)23.核反響堆外層的厚厚的水泥建筑24.防護(hù)操作放射性物質(zhì)的設(shè)備在防護(hù)狀態(tài)下操作放射性物質(zhì)25.1930年，德國(guó)科學(xué)家玻特和貝克用α粒子轟擊輕元素鈹核，發(fā)現(xiàn)并未發(fā)射出質(zhì)子，而放出了一種新的射線．這種射線幾乎不能使氣體電離，在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中也不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，是不帶電的，射線的貫穿能力強(qiáng)，他們認(rèn)為這是γ射線．經(jīng)檢測(cè)，射線的能量在10ＭeV左右，遠(yuǎn)大于天然放射物質(zhì)衰變時(shí)發(fā)出的γ射線的能量．26.1931年，約里奧夫婦重復(fù)了玻特和貝克的實(shí)驗(yàn)，并用這種未知射線去轟擊石蠟。結(jié)果竟從中打出能量約5.7MeV的質(zhì)子．這是異常驚人的新發(fā)現(xiàn)，因?yàn)槠湫袨橥耆煌讦蒙渚€，γ射線只能打出電子而打不出質(zhì)子，γ光子的質(zhì)量近乎０，電子也很輕，光子撞擊電子，使它動(dòng)起來是符合常理的，但質(zhì)子質(zhì)量是電子的1800倍，一顆子彈怎么能撞動(dòng)一輛汽車呢？如果認(rèn)為轟擊石蠟的射線是γ射線，那么光子的能量應(yīng)達(dá)55MeV，這與實(shí)際測(cè)得的射線能量10MeV相去甚遠(yuǎn)．這射線在向約里奧夫婦招手呼喊：我不是γ射線……！可惜的是，他們擦肩而過，無緣相識(shí)。面對(duì)55eV與10eV的矛盾，他們還是十分牽強(qiáng)地解釋為其它的原因，并于1932年１月11日向巴黎科學(xué)院提交了實(shí)驗(yàn)情況和對(duì)未知射線判定為γ射線的結(jié)論。27.

1932年１月底，查得威克得到這一論文，約里奧夫婦的實(shí)驗(yàn)使他心跳，他認(rèn)為約里奧夫婦的結(jié)論肯定有誤，違反能量守恒??！他敏感到這很可能是導(dǎo)師盧瑟福預(yù)言、自己苦苦尋找了12年的中子。他決定用云室的方法探測(cè)射線的速度和質(zhì)量。28.他先測(cè)出射線的速度不到光速的十分之一，排除了是γ射線的可能，又用彈性碰撞動(dòng)量守恒的方法測(cè)出不帶電粒子的質(zhì)量與質(zhì)子質(zhì)量差不多。他還根據(jù)自旋確定不帶電的粒子不可能是由質(zhì)子和電子組合而成，只能是另一種新的獨(dú)立粒子，他稱之為中子。就這樣，僅用了十天時(shí)間，成功地證實(shí)了這種中性射線就是中子流。他當(dāng)之無愧地成為“中子之父〞，并因此獲1935年諾貝爾物理獎(jiǎng)。29.“機(jī)遇只偏愛有準(zhǔn)備的頭腦〞中子的發(fā)現(xiàn)，有重大的意義，中子不帶電，用它去轟擊原子核，不受庫(kù)侖力的影響，是研究原子核的強(qiáng)有力的“炮彈〞。在此以前，可供研究用的“炮彈〞只有天然放射元素發(fā)出的α、β、γ三種射線，中子流那么是穿透本領(lǐng)更大，轟擊原子核更有效的“炮彈〞，人們用它轟擊各種原子核，獲得許許多多人工放射性同位素，用它轟開鈾核，實(shí)現(xiàn)了原子能的利用。30.問題情景：為了使水果、蔬菜或其它