《高中物理 19.3.4 探测射线的方法 放射性的应用与防护课件 新人教版选修35》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 19.3.4 探测射线的方法 放射性的应用与防护课件 新人教版选修35（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、3、4探测射线的方法放射性的应用与防护1.1.了解探测射线的几种方法，熟悉探测射线的几种仪器了解探测射线的几种方法，熟悉探测射线的几种仪器. .2.2.知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素. .3.3.了解放射性在生产和科学领域的应用了解放射性在生产和科学领域的应用. .4.4.知道核反应及其遵从的规律，会正确书写核反应方程知道核反应及其遵从的规律，会正确书写核反应方程. . 重点：重点：1.1.了解几种探测射线的方法了解几种探测射线的方法. .2.2.知道原子核的人工转变和人工放射性同位素知道原子核的人工转变和人工放射性同位素, ,熟练熟练掌握几种
2、核反应方程的书写掌握几种核反应方程的书写. .难点：探测射线的原理和放射性同位素的应用难点：探测射线的原理和放射性同位素的应用. .一、探测射线的方法一、探测射线的方法1.1.探测方法探测方法(1)(1)组成射线的粒子会使气体或液体组成射线的粒子会使气体或液体_，以这些离子为核，以这些离子为核心，过饱和的蒸气会产生心，过饱和的蒸气会产生_,_,过热液体会产生过热液体会产生_._.(2)(2)射线能使照相乳胶射线能使照相乳胶_._.(3)(3)射线能使荧光物质产生射线能使荧光物质产生_._.电离电离雾滴雾滴气泡气泡感光感光荧光荧光2.2.探测仪器探测仪器(1)(1)威耳逊云室：威耳逊云室：原理：
3、粒子在云室内气体中飞过，使沿途原理：粒子在云室内气体中飞过，使沿途的气体分子的气体分子_，过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝，过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成结成_，于是显示出射线的径迹，于是显示出射线的径迹. .电离电离雾滴雾滴粒粒子子径径迹迹形形状状粒子的径迹粒子的径迹直而粗直而粗. .粒子的径迹比较细，而且常常粒子的径迹比较细，而且常常弯曲弯曲. .粒子的电离本领很小，在云室中一般粒子的电离本领很小，在云室中一般看不到它的径迹看不到它的径迹. .(2)(2)气泡室：气泡室的原理同云室的原理类似，所不同的是气气泡室：气泡室的原理同云室的原理类似，所不同的是气泡室里装的是泡室里装的
4、是_，如液态氢，如液态氢. .粒子通过粒子通过_液体时，在它的周围产生液体时，在它的周围产生_而形成粒子的径而形成粒子的径迹迹. .(3)(3)盖革盖革米勒计数器米勒计数器优点：优点：G-MG-M计数器非常计数器非常_，使用方便，使用方便. .缺点：只能用来缺点：只能用来_，不能区分，不能区分_._. 液体液体过热过热气泡气泡灵敏灵敏计数计数射线的种类射线的种类【判一判【判一判】(1)(1)射线中的粒子与其他物质作用时射线中的粒子与其他物质作用时, ,产生一些现象产生一些现象, ,可以显示可以显示射线的存在射线的存在.( ).( )(2)(2)云室和气泡室都是应用射线的穿透能力研究射线的轨迹云
5、室和气泡室都是应用射线的穿透能力研究射线的轨迹.( .( ) )(3)(3)盖革盖革米勒计数器既可以统计粒子的数量米勒计数器既可以统计粒子的数量, ,也可以区分射线也可以区分射线的种类的种类.( ).( )提示：提示：(1)(1)应用粒子的电离作用、感光作用等现象可以显示射应用粒子的电离作用、感光作用等现象可以显示射线的存在线的存在,(1),(1)正确正确. .(2)(2)云室和气泡室应用的是粒子的电离作用，云室和气泡室应用的是粒子的电离作用，(2)(2)错误错误. .(3)(3)盖革盖革米勒计数器只能用来计数米勒计数器只能用来计数, ,不能区分射线的种类，不能区分射线的种类，(3)(3)错误
6、错误. .二、核反应和人工放射性同位素二、核反应和人工放射性同位素1.1.核反应核反应(1)(1)定义：原子核在其他粒子的轰击下产生定义：原子核在其他粒子的轰击下产生_的过程的过程. .(2)(2)原子核的人工转变原子核的人工转变19191919年年_用用粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素，同时产生一个质子位素，同时产生一个质子. .卢瑟福发现质子的核反应方程：卢瑟福发现质子的核反应方程：14147 7N+N+4 42 2He He _._.(3)(3)遵循规律：遵循规律：_守恒，守恒，_守恒守恒. . 新原子核新原子核卢瑟福卢瑟福17178 8O+O+1
7、 11 1H H质量数质量数电荷数电荷数2.2.人工放射性同位素人工放射性同位素(1)(1)放射性同位素的定义：有些同位素具有放射性同位素的定义：有些同位素具有_，叫做放射，叫做放射性同位素性同位素. .(2)(2)人工放射性同位素的发现：人工放射性同位素的发现：19341934年，约里奥居里夫妇发现经过年，约里奥居里夫妇发现经过粒子轰击的铝片中含粒子轰击的铝片中含有放射性磷有放射性磷30301515P.P.发现磷同位素的方程：发现磷同位素的方程：4 42 2He+He+27271313AlAl_._.放射性放射性30301515P+P+1 10 0n n【想一想【想一想】衰变和原子核的人工转
8、变有什么不同？衰变和原子核的人工转变有什么不同？提示：提示：衰变是放射性元素自发的现象，原子核的人工转变是能衰变是放射性元素自发的现象，原子核的人工转变是能够人工控制的核反应够人工控制的核反应. .其核反应方程的书写也有区别其核反应方程的书写也有区别. .三、放射性同位素的应用三、放射性同位素的应用1.1.应用射线：应用射线可以测厚度、医疗方面的应用射线：应用射线可以测厚度、医疗方面的_、照射种子培育优良品种等照射种子培育优良品种等. .2.2.示踪原子：有关生物大分子的结构及其功能的研究，要借助示踪原子：有关生物大分子的结构及其功能的研究，要借助于于_._.3.3.辐射与安全：人类一直生活在
9、放射性的环境中，辐射与安全：人类一直生活在放射性的环境中，_的射的射线对人体组织有破坏作用线对人体组织有破坏作用. .要防止要防止_对水源、空气、对水源、空气、用具等的污染用具等的污染. .放射治疗放射治疗示踪原子示踪原子过量过量放射性物质放射性物质【想一想【想一想】医学上做射线治疗用的放射性元素，应用半衰期长医学上做射线治疗用的放射性元素，应用半衰期长的还是短的？为什么？的还是短的？为什么？提示：提示：半衰期短的半衰期短的. .因为半衰期短的放射性废料容易处理因为半衰期短的放射性废料容易处理. . 探究威耳逊云室和盖革探究威耳逊云室和盖革米勒计数器米勒计数器【探究导引【探究导引】云室的主要结
10、构如图所示云室的主要结构如图所示. .圆筒形容器的下底是一个可在小范围圆筒形容器的下底是一个可在小范围活动的活塞；上盖是透明的，通过它可观察云室内发生的现象活动的活塞；上盖是透明的，通过它可观察云室内发生的现象或进行照相或进行照相. .放射源可放在室内侧壁附近，也可放在室外侧壁的放射源可放在室内侧壁附近，也可放在室外侧壁的窗口窗口. .思考以下问题：思考以下问题： (1)(1)怎样使云室内的气体达到过饱和状态怎样使云室内的气体达到过饱和状态? ?(2)(2)过饱和气体为什么能显示出射线中粒子的轨迹？过饱和气体为什么能显示出射线中粒子的轨迹？ 【要点整合【要点整合】 1.1.三种射线在云室中径迹
11、的不同三种射线在云室中径迹的不同(1)(1)粒子的质量比较大，在气体中飞行时不易改变方向粒子的质量比较大，在气体中飞行时不易改变方向. .由于由于它的电离本领大，沿途产生的离子多，所以它在云室中的径迹它的电离本领大，沿途产生的离子多，所以它在云室中的径迹直而粗直而粗. .(2)(2)粒子的质量小，跟气体碰撞时容易改变方向，并且电离本粒子的质量小，跟气体碰撞时容易改变方向，并且电离本领小，沿途产生的离子少，所以它在云室中的径迹比较细，而领小，沿途产生的离子少，所以它在云室中的径迹比较细，而且常常弯曲且常常弯曲. .(3)(3)粒子的电离本领更小，在云室中一般看不到它的径迹粒子的电离本领更小，在云
12、室中一般看不到它的径迹. .2.2.盖革盖革米勒计数器的原理米勒计数器的原理(1)(1)某种射线进入计数管内，使管内的气体电离，产生电子某种射线进入计数管内，使管内的气体电离，产生电子. .(2)(2)电子被电场加速，与管中气体分子碰撞，产生大量电子电子被电场加速，与管中气体分子碰撞，产生大量电子. .(3)(3)电路中产生脉冲放电，电子仪器记录放电次数电路中产生脉冲放电，电子仪器记录放电次数. .【特别提醒【特别提醒】(1)(1)云室可以显示放射线中粒子的径迹，根据径云室可以显示放射线中粒子的径迹，根据径迹的特点可以确定射线中粒子的种类迹的特点可以确定射线中粒子的种类. .(2)(2)计数器
13、检测放射性的强度很方便，但只能用来计数，不能计数器检测放射性的强度很方便，但只能用来计数，不能区分射线的种类区分射线的种类. . 【典例【典例1 1】用盖革】用盖革米勒计数器测定放射源的放射强度为每分米勒计数器测定放射源的放射强度为每分钟钟405405次，若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间，计数器次，若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间，计数器几乎测不到射线几乎测不到射线.10.10天后再次测量，测得该放射源的放射强度天后再次测量，测得该放射源的放射强度为每分钟为每分钟101101次，则下列关于射线性质及它的半衰期的说法正次，则下列关于射线性质及它的半衰期的说法正确的是确的是( )( )A.
14、A.放射源射出的是放射源射出的是射线射线B.B.放射源射出的是放射源射出的是射线射线C.C.这种放射性元素的半衰期是这种放射性元素的半衰期是5 5天天D.D.这种放射性元素的半衰期是这种放射性元素的半衰期是2.52.5天天【思路点拨【思路点拨】解答该题时要关注以下两点：解答该题时要关注以下两点：关键点关键点(1)(1)根据根据射线、射线、射线的穿透能力确定射线的种类射线的穿透能力确定射线的种类. .(2)(2)由半衰期的定义求出该元素的半衰期由半衰期的定义求出该元素的半衰期. .【规范解答【规范解答】选选A A、C.C.因厚纸板能挡住这种射线，可知这种射因厚纸板能挡住这种射线，可知这种射线是穿
15、透能力最差的线是穿透能力最差的射线，选项射线，选项A A正确，正确，B B错误；因放射性元错误；因放射性元素原子核个数与单位时间内衰变的次数成正比，素原子核个数与单位时间内衰变的次数成正比，1010天后测出放天后测出放射强度为原来的四分之一，说明射强度为原来的四分之一，说明1010天后放射性元素的原子核个天后放射性元素的原子核个数只有原来的四分之一，由半衰期公式知，已经过了两个半衰数只有原来的四分之一，由半衰期公式知，已经过了两个半衰期，故半衰期是期，故半衰期是5 5天天. . 原子核的人工转变和核反应方程原子核的人工转变和核反应方程【探究导引【探究导引】放射性同位素有多方面的应用，如医学上的
16、放射治疗及示踪原放射性同位素有多方面的应用，如医学上的放射治疗及示踪原子等，请思考下列问题：子等，请思考下列问题：(1)(1)原子核的人工转变需要什么条件？原子核的人工转变需要什么条件？(2)(2)人工放射性同位素的优点是什么？人工放射性同位素的优点是什么？【要点整合【要点整合】 1.1.核反应的条件核反应的条件: :用用粒子、质子、中子，甚至用粒子、质子、中子，甚至用光子轰击光子轰击原子核使原子核发生转变原子核使原子核发生转变. .2.2.核反应的实质：用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原核反应的实质：用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变子核
17、打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变. .3.3.原子核人工转变的三大发现原子核人工转变的三大发现(1)1919(1)1919年卢瑟福发现质子的核反应：年卢瑟福发现质子的核反应：14147 7N+N+4 42 2He He 17178 8O+O+1 11 1H H(2)1932(2)1932年查德威克发现中子的核反应：年查德威克发现中子的核反应：9 94 4Be+Be+4 42 2He He 12126 6C+C+1 10 0n n(3)1934(3)1934年约里奥年约里奥居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应：反应：27271313Al+Al+4
18、 42 2He He 30301515P+P+1 10 0n;n;30301515P P 30301414Si+Si+0 01 1e.e.4.4.人工转变核反应与衰变的比较人工转变核反应与衰变的比较(1)(1)不同点：原子核的人工转变是一种核反应，是其他粒子与不同点：原子核的人工转变是一种核反应，是其他粒子与原子核相碰撞的结果，需要一定的装置和条件才能发生，而衰原子核相碰撞的结果，需要一定的装置和条件才能发生，而衰变是原子核的自发变化，它不受物理和化学条件的影响变是原子核的自发变化，它不受物理和化学条件的影响. .(2)(2)相同点：人工转变与衰变过程一样，在发生过程中质量数相同点：人工转变与
19、衰变过程一样，在发生过程中质量数与电荷数都守恒，反应前后粒子总动量守恒与电荷数都守恒，反应前后粒子总动量守恒. .【特别提醒【特别提醒】(1)(1)核反应过程一般都是不可逆的核反应过程一般都是不可逆的, ,核反应方程不核反应方程不能用等号连接，只能用单向箭头表示反应方向能用等号连接，只能用单向箭头表示反应方向. .(2)(2)核反应方程遵守质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程核反应方程遵守质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中，一般会发生质量的变化中，一般会发生质量的变化. . 【典例【典例2 2】(2012(2012杭州高二检测杭州高二检测) )完成下列核反应方程，并指完成下列核反应方程，并
20、指出其中哪个是发现质子的核反应方程，哪个是发现中子的核反出其中哪个是发现质子的核反应方程，哪个是发现中子的核反应方程应方程. .(1)(1)14147 7N+N+1 10 0n n 14146 6C+_C+_(2)(2)14147 7N+N+4 42 2He He 17178 8O+_O+_(3)(3)10105 5B+B+1 10 0n n _+_+4 42 2HeHe(4)(4)9 94 4Be+Be+4 42 2He He _+_+1 10 0n n(5)(5)56562626Fe+Fe+2 21 1H H 57572727Co+_Co+_【思路点拨【思路点拨】书写核反应方程要注意以下两
21、点：书写核反应方程要注意以下两点：关键点关键点(1)(1)分清反应的种类，是衰变还是人工核反应分清反应的种类，是衰变还是人工核反应. .(2)(2)根据电荷数守恒和质量数守恒确定出新原子核和放出的粒根据电荷数守恒和质量数守恒确定出新原子核和放出的粒子子. .【规范解答【规范解答】(1)(1)14147 7N+N+1 10 0n n 14146 6C+C+1 11 1H H(2)(2)14147 7N+N+4 42 2He He 17178 8O+O+1 11 1H H(3)(3)10105 5B+B+1 10 0n n 7 73 3Li+Li+4 42 2HeHe(4)(4)9 94 4Be+
22、Be+4 42 2He He 12126 6C+C+1 10 0n n(5)(5)56562626Fe+Fe+2 21 1H H 57572727Co+Co+1 10 0n n其中发现质子的核反应方程是其中发现质子的核反应方程是(2).(2).发现中子的核反应方程是发现中子的核反应方程是(4).(4).【总结提升【总结提升】书写核反应方程四条重要原则书写核反应方程四条重要原则(1)(1)质量数守恒和电荷数守恒；质量数守恒和电荷数守恒；(2)(2)中间用箭头，不能写成等号；中间用箭头，不能写成等号；(3)(3)能量守恒能量守恒( (中学阶段不做要求中学阶段不做要求) )；(4)(4)核反应必须是
23、实验中能核反应必须是实验中能够发生的够发生的. .【温馨提示【温馨提示】放射性同位素在生产、科技和医疗等方面有广泛放射性同位素在生产、科技和医疗等方面有广泛的应用，高考以放射性同位素为背景的命题不断出现，考查的的应用，高考以放射性同位素为背景的命题不断出现，考查的知识点有射线的性质、放射性元素的半衰期等知识点有射线的性质、放射性元素的半衰期等. .【典例】【典例】(2012(2012南京高二检测南京高二检测) )放射性同位素钴放射性同位素钴6060能放出较强的能放出较强的射线，其强度容易控制，这使得射线，其强度容易控制，这使得射线得到广泛应用射线得到广泛应用. .下列选下列选项中，属于项中，属
24、于射线的应用的是射线的应用的是( )( )A.A.医学上制成医学上制成刀，无需开颅即可治疗脑肿瘤刀，无需开颅即可治疗脑肿瘤B.B.机器运转时常产生很多静电，用机器运转时常产生很多静电，用射线照射机器可将电荷导入射线照射机器可将电荷导入大地大地C.C.铝加工厂将接收到的铝加工厂将接收到的射线信号输入计算机，可对薄铝板的厚射线信号输入计算机，可对薄铝板的厚度进行自动控制度进行自动控制D.D.用用射线照射草莓、荔枝等水果，可延长保存期射线照射草莓、荔枝等水果，可延长保存期考查内容考查内容 放射性同位素的应用放射性同位素的应用【思路点拨【思路点拨】解答此题要知道解答此题要知道射线的特性，即电离作用很弱
25、，射线的特性，即电离作用很弱，穿透能力很强，对细胞有很强的杀伤力，且能量很大，可以杀穿透能力很强，对细胞有很强的杀伤力，且能量很大，可以杀菌、消毒等菌、消毒等. .【规范解答【规范解答】选选A A、D.D.射线的电离作用很弱，不能使空气电射线的电离作用很弱，不能使空气电离成为导体，离成为导体，B B错误；错误；射线的穿透能力很强，薄铝板的厚度射线的穿透能力很强，薄铝板的厚度变化时，接收到的信号强度变化很小，不能控制铝板厚度，变化时，接收到的信号强度变化很小，不能控制铝板厚度，C C错误；错误；射线能量很大，可以杀菌，延长水果的保存期，对肿射线能量很大，可以杀菌，延长水果的保存期，对肿瘤细胞有很
26、强的杀伤作用，故瘤细胞有很强的杀伤作用，故A A、D D正确正确. .衰变和人工核反应辨析衰变和人工核反应辨析衰变方程和人工核反应方程既遵循相同的规律，又存在不同的衰变方程和人工核反应方程既遵循相同的规律，又存在不同的特点，书写核反应方程应注意以下三点：特点，书写核反应方程应注意以下三点：(1)(1)衰变不需要条件，而人工核反应需要用衰变不需要条件，而人工核反应需要用粒子、质子、中粒子、质子、中子等去轰击其他原子核才能发生，因此反应方程的左边有区别子等去轰击其他原子核才能发生，因此反应方程的左边有区别. .(2)(2)不论是衰变还是人工核反应，书写方程时都依据电荷数、不论是衰变还是人工核反应，
27、书写方程时都依据电荷数、质量数守恒质量数守恒. .(3)(3)牢记牢记粒子、质子、中子、电子、正电子等粒子的符号，粒子、质子、中子、电子、正电子等粒子的符号，对正确书写核反应方程很有帮助对正确书写核反应方程很有帮助. .【案例展示】在中子、质子、电子、正电子、【案例展示】在中子、质子、电子、正电子、粒子中选出一粒子中选出一个适当的粒子，分别填在下列核反应式的横线上个适当的粒子，分别填在下列核反应式的横线上. .(1)(1)2382389292U U 2342349090Th+_;Th+_;(2)(2)9 94 4Be+Be+4 42 2He He 12126 6C+_;C+_;(3)(3)23
28、42349090Th Th 2342349191Pa+_;Pa+_;(4)(4)30301515P P 30301414Si+_Si+_; ;(5)(5)2352359292U+U+_ _ 90903838Sr+Sr+1361365454Xe+10Xe+101 10 0n;n;(6)(6)14147 7N+N+4 42 2He He 17178 8O+O+_. .【规范解答【规范解答】在核反应过程中，遵循反应前后电荷数守恒、质在核反应过程中，遵循反应前后电荷数守恒、质量数守恒规律量数守恒规律. .对参与反应的所有基本粒子来用左下角对参与反应的所有基本粒子来用左下角( (电荷数电荷数) )配平，
29、左上角配平，左上角( (质量数质量数) )配平配平. .未知粒子可根据其电荷数和质量未知粒子可根据其电荷数和质量数确定数确定. .如如(1)(1)电荷数为电荷数为92-90=292-90=2，质量数为，质量数为238-234=4238-234=4，由此可，由此可知为知为粒子粒子( (4 42 2He)He)，同理确定其他粒子分别为：中子，同理确定其他粒子分别为：中子( (1 10 0n)n)，电，电子子( (0 0-1-1e)e)，正电子，正电子( (0 0+1+1e)e)，中子，中子( (1 10 0n),n),质子质子( (1 11 1H).H).答案答案: :(1)(1)4 42 2He
30、 (2)He (2)1 10 0n (3)n (3)0 0-1-1e e(4)(4)0 0+1+1e (5)e (5)1 10 0n (6)n (6)1 11 1H H【易错分析【易错分析】本题易错角度及错误原因分析如下：本题易错角度及错误原因分析如下：易错选项易错选项错误原因错误原因不能正确确定不能正确确定粒子粒子 (1)(1)不能根据核反应方程的质量数、电荷不能根据核反应方程的质量数、电荷数守恒确定出待求粒子；数守恒确定出待求粒子；(2)(2)不会书写粒子的符号不会书写粒子的符号. . 本题易发生的错误是不能根据电荷数、质量数守恒确定方本题易发生的错误是不能根据电荷数、质量数守恒确定方程左、右两边粒子的种类或粒子符号书写错误程左、右两边粒子的种类或粒子符号书写错误. .
