高中物理第十九章原子核第三節(jié)探測(cè)射線的方法第四節(jié)放射性的應(yīng)用與防護(hù)課件新人教版選修3-

第十九章原子核第三節(jié)探測(cè)射線的方法第四節(jié)放射性的應(yīng)用與防護(hù)【素養(yǎng)目標(biāo)定位】※理解原子核的人工轉(zhuǎn)變及人工放射性同位素※了解探測(cè)射線的儀器和方法※了解放射性的應(yīng)用和防護(hù)【素養(yǎng)思維脈絡(luò)】課前預(yù)習(xí)反饋

探測(cè)射線的基本方法探測(cè)射線的原理利用射線粒子與其他物質(zhì)作用時(shí)產(chǎn)生的一些現(xiàn)象來(lái)探知放射線的存在。(1)粒子使氣體或液體電離，以這些離子為核心，過(guò)飽和汽會(huì)產(chǎn)生________，過(guò)熱液體會(huì)產(chǎn)生________。(2)使照相底片________。(3)使熒光物質(zhì)產(chǎn)生________。云霧知識(shí)點(diǎn)1氣泡感光熒光

幾種常用的探測(cè)器1．威爾遜云室(1)結(jié)構(gòu)見教材。(2)工作原理：粒子從室內(nèi)氣體中飛過(guò)，就會(huì)使沿途的氣體分子________產(chǎn)生離子，過(guò)飽和汽便以這些離子為核心凝成________，于是顯示出射線的徑跡。根據(jù)徑跡的長(zhǎng)短和粗細(xì)，可以知道粒子的________；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，還可以知道粒子所帶電荷的________。知識(shí)點(diǎn)2電離霧滴性質(zhì)正負(fù)2．氣泡室(1)原理：當(dāng)高能粒子穿過(guò)室內(nèi)________液體時(shí)，形成一串________而顯示粒子徑跡。(2)作用：可以分析粒子的帶電、動(dòng)量、能量等情況。過(guò)熱氣泡3．蓋革—米勒計(jì)數(shù)器(1)結(jié)構(gòu)見課本(2)原理：當(dāng)某種射線粒子進(jìn)入管內(nèi)時(shí)，它使管內(nèi)的氣體________，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________時(shí)，又使氣體分子電離，產(chǎn)生________……這樣，一個(gè)射線粒子進(jìn)入管中后可以產(chǎn)生大量________。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________記錄下來(lái)。(3)特點(diǎn)：檢測(cè)射線十分方便，但只能用來(lái)________，不能區(qū)分射線的種類。此外如果同時(shí)有大量粒子或兩個(gè)粒子射來(lái)的間隔時(shí)間小于200μs，G－M計(jì)數(shù)器也不能區(qū)分它們。電離碰撞電子電子次數(shù)計(jì)數(shù)

核反應(yīng)1．定義原子核在其他粒子的__________產(chǎn)生新原子核的過(guò)程，稱為核反應(yīng)。知識(shí)點(diǎn)3轟擊下質(zhì)量數(shù)電荷數(shù)

人工放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù)1．放射性同位素的定義有些同位素具有__________，叫做放射性同位素。知識(shí)點(diǎn)4放射性3．放射性同位素的應(yīng)用(1)利用射線：利用α射線具有很強(qiáng)的________作用，消除有害________；利用γ射線很強(qiáng)的________本領(lǐng)，工業(yè)用來(lái)________。(2)作示蹤原子：同位素具有相同的________性質(zhì)，可用放射性同位素代替非放射性同位素做________原子。電離靜電貫穿探傷化學(xué)示蹤4．放射性的污染和防護(hù)(1)放射性污染過(guò)量的放射會(huì)對(duì)________造成污染，對(duì)人類和自然界產(chǎn)生________作用。(2)防護(hù)輻射防護(hù)的基本方法有________防護(hù)、距離、________防護(hù)。要防止放射性物質(zhì)對(duì)________、________、用具、____________的污染，要防止射線________地__________照射人體。環(huán)境破壞時(shí)間屏蔽水源空氣工作場(chǎng)所過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間思考辨析√

×

√×

√×

C

解析：設(shè)x、y、z的電荷數(shù)分別為Zx、Zy、Zz，質(zhì)量數(shù)分別為Ax、Ay、Az。由前兩個(gè)核反應(yīng)方程中的電荷數(shù)守恒，Zx＋3＝2Zy，Zy＋7＝Zx＋8，可得Zy＝2；質(zhì)量數(shù)守恒Ax＋7＝2Ay，Ay＋14＝Ax＋17，可得Ay＝4；由第三個(gè)核反應(yīng)方程中的電荷數(shù)守恒2＋4＝Zz＋6，得Zz＝0，質(zhì)量數(shù)守恒4＋9＝Az＋12，Az＝1。即z是電荷數(shù)為零，質(zhì)量數(shù)為1的粒子，也就是中子，C正確。『想一想』放射性同位素的放射強(qiáng)度易于控制，它的半衰期比天然放射性物質(zhì)短得多，因此在生產(chǎn)和科學(xué)領(lǐng)域得以廣泛的應(yīng)用。(1)能用α射線來(lái)測(cè)量金屬板的厚度嗎？(2)γ射線照射食品延長(zhǎng)保存期的原理是什么？提示：(1)不能(2)用γ射線照射食品可以殺死使食物腐敗的細(xì)菌，抑制蔬菜發(fā)芽，延長(zhǎng)保存期。課內(nèi)互動(dòng)探究探測(cè)射線的方法和儀器下圖為α粒子和β粒子在威爾遜云室中的徑跡示意圖。(1)如何根據(jù)徑跡的情況，分析判斷粒子的性質(zhì)？(2)如何判斷粒子所帶電荷的正負(fù)？探究一

思考討論1提示：(1)α粒子質(zhì)量比較大，在氣體中飛行時(shí)不易改變方向，軌跡為直線；β粒子質(zhì)量小，原氣體碰撞易改變方向，故軌跡常常彎曲。(2)根據(jù)軌跡的彎曲方向來(lái)判斷帶電的性質(zhì)。1．威爾遜云室原理：實(shí)驗(yàn)時(shí)先往云室里加入少量的酒精，使室內(nèi)充滿酒精的飽和蒸汽，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)讓射線粒子從室內(nèi)的氣體中飛過(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，可用照相機(jī)拍攝下其運(yùn)動(dòng)的徑跡進(jìn)行觀察分析。歸納總結(jié)2．氣泡室(1)原理：氣泡室的原理同云室的原理類似，所不同的是氣泡室里裝的是液體，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)突然降低時(shí)，液體的沸點(diǎn)變低，使液體過(guò)熱，此時(shí)讓射線粒子射入室內(nèi)，粒子周圍就有氣泡形成。用照相機(jī)拍攝出徑跡照片，根據(jù)照片上記錄的情況，可以分析粒子的性質(zhì)。(2)氣泡室和云室的比較：氣泡室的工作原理與云室相類似，云室內(nèi)裝有氣體，而氣泡室內(nèi)裝的是液體。相同之處在于都可以形成射線粒子的運(yùn)動(dòng)徑跡，通過(guò)研究徑跡，研究射線的性質(zhì)。3．蓋革——米勒計(jì)數(shù)器(1)原理：在金屬絲和圓筒間加上一定的電壓，這個(gè)電壓稍低于管內(nèi)氣體的電離電壓，當(dāng)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，正離子到達(dá)陰極，在外電路中產(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)。(2)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：放大倍數(shù)很大，非常靈敏，用它檢測(cè)射線十分方便。缺點(diǎn)：a.不同射線產(chǎn)生的脈沖現(xiàn)象相同，只能用來(lái)計(jì)數(shù)，不能區(qū)分射線種類。b.如果同時(shí)有大量粒子或兩個(gè)粒子射來(lái)的時(shí)間間隔小于200μs，則計(jì)數(shù)器不能區(qū)分它們。(1)探測(cè)原理方面：探測(cè)原理都是利用射線中的粒子與其他物質(zhì)作用時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象，來(lái)顯示射線的存在。(2)G－M計(jì)數(shù)器區(qū)分粒子方面：G－M計(jì)數(shù)器不能區(qū)分時(shí)間間隔小于200μs的兩個(gè)粒子。

特別提醒

(多選)下列關(guān)于放射線的探測(cè)說(shuō)法正確的是 (

)A．氣泡室探測(cè)射線的原理與云室探測(cè)射線的原理類似B．由氣泡室內(nèi)射線徑跡不能分析粒子的帶電、動(dòng)量、能量等情況C．蓋革—米勒計(jì)數(shù)器探測(cè)射線的原理中也利用射線的電離本領(lǐng)D．蓋革—米勒計(jì)數(shù)器不僅能計(jì)數(shù)，還能用來(lái)分析射線的性質(zhì)解題指導(dǎo)：認(rèn)真閱讀教材，掌握探測(cè)三種射線的方法與實(shí)驗(yàn)原理。AC

典例1典例剖析解析：氣泡室探測(cè)射線原理與云室類似，不同的是氣泡室中是在射線經(jīng)過(guò)時(shí)產(chǎn)生氣泡來(lái)顯示射線徑跡的，故A選項(xiàng)正確；由氣泡室內(nèi)徑跡中氣泡的多少及徑跡在磁場(chǎng)中的彎曲方向等，可分析射線的帶電、動(dòng)量、能量等情況，故B選項(xiàng)不正確；蓋革—米勒計(jì)數(shù)器利用射線電離作用，產(chǎn)生電脈沖進(jìn)而計(jì)數(shù)，所以C選項(xiàng)正確；由于對(duì)于不同射線產(chǎn)生的脈沖現(xiàn)象相同，因此計(jì)數(shù)器只能用來(lái)計(jì)數(shù)，不能區(qū)分射線的種類，所以D選項(xiàng)錯(cuò)誤。1．現(xiàn)代建筑使用的花崗巖石材和家庭裝修使用的花崗巖板材中也存在不同程度的放射性，某同學(xué)要測(cè)定附近建筑材料廠生產(chǎn)的花崗巖板材的放射性輻射是否超標(biāo)，他選用哪種儀器較好 (

)A．威耳遜云室 B．氣泡室C．蓋革—米勒計(jì)數(shù)器 D．以上三種效果都很好解析：花崗巖板材的放射性都比較弱，用云室、氣泡室很難測(cè)出，而計(jì)數(shù)器非常靈敏，用它檢測(cè)射線十分方便。C

對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練原子核的人工轉(zhuǎn)變和核反應(yīng)方程如圖所示為α粒子轟擊氮原子核示意圖。探究二

思考討論2(1)充入氮?dú)馇盁晒馄辽峡床坏介W光，充入氮?dú)夂鬅晒馄辽峡吹搅碎W光，說(shuō)明了什么問(wèn)題？(2)原子核的人工轉(zhuǎn)變與原子核的衰變有什么相同規(guī)律？提示：(1)產(chǎn)生了新粒子(2)質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)都守恒，動(dòng)量守恒1．核反應(yīng)的條件用α粒子、質(zhì)子、中子，甚至用γ光子轟擊原子核使原子核發(fā)生轉(zhuǎn)變。2．核反應(yīng)的實(shí)質(zhì)用粒子轟擊原子核并不是粒子與核碰撞將原子核打開，而是粒子打入原子核內(nèi)部使核發(fā)生了轉(zhuǎn)變。歸納總結(jié)4．人工轉(zhuǎn)變核反應(yīng)與衰變的比較(1)不同點(diǎn)：原子核的人工轉(zhuǎn)變，是一種核反應(yīng)，是其他粒子與原子核相碰撞的結(jié)果，需要一定的裝置和條件才能發(fā)生，而衰變是原子核的自發(fā)變化，它不受物理化學(xué)條件的影響。(2)相同點(diǎn)：人工轉(zhuǎn)變與衰變過(guò)程一樣，在發(fā)生過(guò)程中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)都守恒，反應(yīng)前后粒子總動(dòng)量守恒。(1)核反應(yīng)過(guò)程一般都是不可逆的，核反應(yīng)方程不能用等號(hào)連接，只能用單向箭頭表示反應(yīng)方向。(2)核反應(yīng)方程應(yīng)以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)，不能憑空杜撰。

特別提醒典例2典例剖析解題指導(dǎo)：此題只要嚴(yán)格按照寫核反應(yīng)方程的原則進(jìn)行，一般是不會(huì)出錯(cuò)的，寫核反應(yīng)方程的原則是：(1)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒；(2)中間用箭頭，不能寫成等號(hào)。因兩端僅僅是質(zhì)量數(shù)守恒，沒有體現(xiàn)質(zhì)量相等；也不能僅畫一橫線，因箭頭的方向還表示反應(yīng)進(jìn)行的方向；(3)能量守恒，但中學(xué)階段不作要求；(4)核反應(yīng)必須是實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虬l(fā)生的，不能毫無(wú)根據(jù)地寫未經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)的核反應(yīng)方程。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練A

放射性的應(yīng)用及防護(hù)射線在人們心里是一個(gè)惡魔，談核色變，怎樣進(jìn)行有效的防護(hù)呢？探究三

思考討論3提示：其實(shí)射線并不可怕，可怕的是無(wú)知，只要熟知各種射線的特點(diǎn)，就可以避開射線對(duì)我們的危害，如圖所示，從圖中你可能有所體會(huì)。1．放射性同位素及其應(yīng)用(1)放射性同位素的分類①天然放射性同位素②人工放射性同位素(2)人工放射性同位素的優(yōu)勢(shì)①放射強(qiáng)度容易控制②可制成各種所需的形狀③半衰期短，廢料易處理歸納總結(jié)(3)放射性同位素的主要應(yīng)用①利用它的射線a．利用放出的γ射線檢查金屬部件是否存在砂眼、裂痕等，即利用γ射線進(jìn)行探傷。b．利用放射線的貫穿本領(lǐng)與物質(zhì)的厚度和密度的關(guān)系，可用它來(lái)檢查各種產(chǎn)品的厚度和密封容器中的液體的高度等，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。c．利用放射線使空氣電離而把空氣變成導(dǎo)電氣體，以除去化纖、紡織品上的靜電。d．用射線照射植物，引起植物的變異，也可以利用它殺菌、治病等。②做示蹤原子把放射性同位素原子通過(guò)物理或化學(xué)反應(yīng)的方式摻到其他物質(zhì)中，然后用探測(cè)儀進(jìn)行追蹤，這種使物質(zhì)帶有“放射性標(biāo)記”的放射性同位素原子就是示蹤原子。例如：a．在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，探測(cè)農(nóng)作物在不同的季節(jié)對(duì)元素的需求。b．在工業(yè)上，檢查輸油管道上的漏油位置。c．在生物醫(yī)療上，可以檢查人體對(duì)某元素的吸收情況，也可以幫助確定腫瘤的部位和范圍。2．放射性的污染與防護(hù)污染與防護(hù)舉例與措施說(shuō)明污染核爆炸核爆炸的最初幾秒鐘輻射出來(lái)的主要是強(qiáng)烈的γ射線與中子流核泄漏核工業(yè)生產(chǎn)和核科學(xué)研究中使用放射性原材料，一旦泄漏就會(huì)造成嚴(yán)重污染醫(yī)療照射醫(yī)療中如果放射線的劑量過(guò)大，也會(huì)導(dǎo)致病人受到損害，甚至造成病人的死亡污染與防護(hù)舉例與措施說(shuō)明防護(hù)密封防護(hù)把放射源密封在特殊的包殼里，或者用特殊的方法覆蓋，以防止射線泄漏距離防護(hù)距放射源越遠(yuǎn)，人體吸收的劑量就越少，受到的危害就越輕時(shí)間防護(hù)盡量減少受輻射的時(shí)間屏蔽防護(hù)在放射源與人體之間加屏蔽物能起到防護(hù)作用。鉛的屏蔽作用最好

下列說(shuō)法正確的是 (

)A．給農(nóng)作物施肥時(shí)，在肥料里放一些放射性同位素，是因?yàn)檗r(nóng)作物吸收放射性同位素后生長(zhǎng)更好B．輸油管道漏油時(shí)，可以在輸?shù)挠椭蟹乓恍┓派湫酝凰靥綔y(cè)其射線，確定漏油位置C．天然放射元素也可以作為示蹤原子加以利用，只是較少，經(jīng)濟(jì)上不劃算D．放射性元素被植物吸收，其放射性將發(fā)生改變B

典例3典例剖析解題指導(dǎo)：掌握放射性同位素在我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)、生活中的應(yīng)用是解題關(guān)鍵。解析：放射性元素與它的同位素的化學(xué)性質(zhì)相同，但是利用放射性元素可以確定農(nóng)作物在各季節(jié)吸收含有哪種元素的肥料。無(wú)論植物吸收含放射性元素的肥料，還是無(wú)放射性肥料，植物生長(zhǎng)是相同的，A錯(cuò)誤；放射性同位素，含量易控制，衰變周期短，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成永久污染，而天然放射性元素，劑量不易控制、衰變周期長(zhǎng)，會(huì)污染環(huán)境，所以不用天然放射元素，C錯(cuò)誤；放射性是原子核的本身性質(zhì)，與元素的狀態(tài)、組成等無(wú)關(guān)，D錯(cuò)誤。放射性同位素可作為示蹤原子，故B正確。3．放射性在技術(shù)上有很多應(yīng)用，不同的放射源可用于不同目的。下表列出了一些放射性元素的半衰期和可供