【學(xué)考優(yōu)化指導(dǎo)】2016-2017學(xué)年高二物理人教版選修3-5課件19.3-19.4-探測射線的方法-放射性的應(yīng)用與防護(hù)

1、3　探測射線的方法　4　放射性的應(yīng)用與防護(hù),情 景 導(dǎo) 入,人工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)域得以廣泛地應(yīng)用。你知道探測射線的方法和射線有哪些應(yīng)用嗎?,思 維 導(dǎo) 圖,一,二,三,填一填,練一練,四,一、探測射線的方法(見課本第73頁)1.探測方法(1)組成射線的粒子會使氣體或液體電離,以這些離子為核心,過飽和的蒸氣會產(chǎn)生霧滴,過熱液體會產(chǎn)生氣泡。(2)射線能使照相乳膠感光

2、。(3)射線能使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光。2.探測儀器(1)威耳遜云室a.原理:粒子在云室內(nèi)氣體中飛過,使沿途的氣體分子電離,過飽和酒精蒸氣就會以這些離子為核心凝結(jié)成霧滴,于是顯示出射線的徑跡。,,,,,,,,一,二,三,填一填,練一練,四,b.(2)氣泡室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,如液態(tài)氫。粒子通過過熱液體時,在它的周圍產(chǎn)生氣泡而形成粒子的徑跡。(3)蓋革-米勒計數(shù)器a.優(yōu)點(diǎn):G

3、-M計數(shù)器非常靈敏,使用方便。b.缺點(diǎn):只能用來計數(shù),不能區(qū)分射線的種類。,,,,,,,,,一,二,三,填一填,練一練,四,二、核反應(yīng)(見課本第76頁)1.定義原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程。2.原子核的人工轉(zhuǎn)變(1)1919年盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核,產(chǎn)生了氧的一種同位素,同時產(chǎn)生一個質(zhì)子。(2)盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程:3.遵循規(guī)律質(zhì)量數(shù)守恒,電荷數(shù)守恒。,,,,,,一,二,三,填一填,練一練,四

4、,三、人工放射性同位素(見課本第76頁)1.同位素是指質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的原子核。 2.約里奧-居里夫婦發(fā)現(xiàn)人工放射性同位素的方程,,,一,二,三,填一填,練一練,四,四、放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù)(見課本第77頁)1.應(yīng)用射線應(yīng)用射線可以測厚度、醫(yī)療方面的放射治療、照射種子培育優(yōu)良品種等。2.示蹤原子有關(guān)生物大分子的結(jié)構(gòu)及其功能的研究,要借助于示蹤原子。3.輻射與安全人類一直生活在放射性的環(huán)境中,過量的射線對人

5、體組織有破壞作用。要防止放射性物質(zhì)對水源、空氣、用具等的污染。,,,,,填一填,練一練,填一填,練一練,,探究一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,探究三,典例剖析,探究一探測射線的方法和儀器 如圖,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,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,探究三,典例剖析,探究一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,探究三

6、,典例剖析,1.方法探測射線的方法主要是利用放射線粒子與其他物質(zhì)作用時產(chǎn)生的一些現(xiàn)象來探知放射線的存在,這些現(xiàn)象主要是(1)使氣體電離,這些離子可使飽和蒸汽產(chǎn)生云霧或使過熱液體產(chǎn)生氣泡;(2)使照相底片感光;(3)使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光。,探究一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,探究三,典例剖析,2.儀器(1)威耳遜云室構(gòu)造:主要部分是一個塑料或玻璃制成的容器,它的下部是一個可以上下移動的活塞,上蓋是透明的,可以通過它來觀察和拍攝粒

7、子的運(yùn)動徑跡,云室里面有干凈的空氣。如圖所示。,探究一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,探究三,典例剖析,(2)氣泡室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,如液態(tài)氫?？刂茪馀菔覂?nèi)液體的溫度和壓強(qiáng),使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,液體的沸點(diǎn)變低,因此液體過熱,粒子通過液體時在它的周圍就有氣泡形成,從而顯示粒子徑跡。(3)蓋革-米勒計數(shù)器構(gòu)造:主要部分是蓋革-米勒計數(shù)管,里面是一個接在電源負(fù)極的導(dǎo)電

8、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和少量的酒精蒸氣或溴蒸氣,如圖所示。,探究一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,探究三,典例剖析,3.不同探測方法的對比威耳遜云室和氣泡室都是依據(jù)徑跡探測射線的性質(zhì)和種類,而蓋革-米勒計數(shù)器只能計數(shù),不能區(qū)分射線的種類。,探究一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,探究三,典例剖析,【例題1】關(guān)于威耳遜云室探測射線,下列說法正確的是(　　)A.威耳遜云室內(nèi)充滿過飽和蒸汽,射線經(jīng)過時可顯示出

9、射線運(yùn)動的徑跡B.威耳遜云室中徑跡直而粗的是α射線C.威耳遜云室中徑跡細(xì)而彎曲的是γ射線D.威耳遜云室中顯示粒子徑跡的原因是電離,所以無法由徑跡判斷射線所帶電荷的正負(fù),探究一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,探究三,典例剖析,解析:云室內(nèi)充滿過飽和蒸汽,射線經(jīng)過時把氣體電離,過飽和蒸汽以離子為核心凝結(jié)成霧滴,霧滴沿射線的路徑排列,顯示出射線的徑跡,故A正確;由于α粒子質(zhì)量大、電離本領(lǐng)大、貫穿本領(lǐng)小,故α粒子在云室中的徑跡直而粗,即B正

10、確;γ射線的電離本領(lǐng)很弱,所以在云室中一般看不到它的徑跡,細(xì)而彎曲的是β射線,所以C錯誤;把云室放到磁場中,由射線徑跡的彎曲方向就可以判斷射線所帶電荷的正負(fù),故D錯誤。答案:AB,,探究一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,探究三,典例剖析,變式訓(xùn)練1　關(guān)于射線的探測,下列說法正確的是(　　) A.氣泡室探測射線的原理與云室探測射線的原理類似 B.由氣泡室內(nèi)射線徑跡可以分析粒子的帶電情況、動量、能量等C.蓋革-米勒計數(shù)器探測

11、射線的原理中也利用射線的電離本領(lǐng)D.蓋革-米勒計數(shù)器不僅能計數(shù),還能用來分析射線的性質(zhì),探究一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,探究三,典例剖析,解析:氣泡室探測射線的原理與云室的類似,不同的是氣泡室中是在射線經(jīng)過時產(chǎn)生氣泡來顯示射線徑跡的,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中的彎曲方向等,可分析射線的帶電情況、動量、能量等,故B選項(xiàng)正確;蓋革-米勒計數(shù)器利用射線電離作用,產(chǎn)生電脈沖進(jìn)而計數(shù),故C選項(xiàng)正確;由于對于不同射

12、線產(chǎn)生的脈沖現(xiàn)象相同,因此計數(shù)器只能用來計數(shù),不能區(qū)分射線的種類,所以D選項(xiàng)錯誤。答案:ABC,,探究一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,探究三,典例剖析,探究一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,探究三,典例剖析,探究二原子核的人工轉(zhuǎn)變及核反應(yīng)方程 生產(chǎn)和生活中所用的射線為什么都是人造放射性同位素?,探究一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,探究三,典例剖析,1.原子核的人工轉(zhuǎn)變(1)條件:用α粒子、質(zhì)子、中子,甚至用γ光子轟擊原子核

13、使原子核發(fā)生轉(zhuǎn)變。(2)實(shí)質(zhì):用粒子轟擊原子核并不是粒子與原子核碰撞,將原子核打開,而是粒子打入原子核內(nèi)部使原子核發(fā)生了轉(zhuǎn)變。(3)規(guī)律:反應(yīng)前、后電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒。2.三個重要的原子核的人工轉(zhuǎn)變方程,探究一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,探究三,典例剖析,探究一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,探究三,典例剖析,,,探究一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,探究三,典例剖析,,探究一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,探究三,典例剖析,探究

14、一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,探究三,典例剖析,變式訓(xùn)練3　一質(zhì)子以107 m/s的速度撞擊一個靜止的鋁原子核后被俘獲,鋁原子核變成硅原子核。已知鋁原子核的質(zhì)量是質(zhì)子的27倍,硅原子核的質(zhì)量是質(zhì)子的28倍,則(　　) C.硅原子核速度的數(shù)量級為107 m/s,方向與質(zhì)子的初速度方向一致D.硅原子核速度的數(shù)量級為105 m/s,方向與質(zhì)子的初速度方向一致,探究一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,探究三,典例剖析,,探究一,

15、探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,探究三,典例剖析,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究三放射性的應(yīng)用及防護(hù) 射線在人們心里是一個惡魔,談核色變,怎樣進(jìn)行有效的防護(hù)呢?,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,1.放射性同位素具有放射性的同位素,叫作放射性同位素。天然存在的放射性元素只有四十多種,但用人工方法得到的放射性同位素有一千多種。與

16、天然放射性物質(zhì)相比,人造放射性同位素的放射強(qiáng)度容易控制,還可以制成各種所需的形狀。2.放射性同位素的應(yīng)用(1)利用放射性同位素放出的射線:①探傷:射線穿透金屬部件時,如果遇到砂眼、裂痕等傷痕,接收到的射線將與正常處不同,因此可利用放射性同位素放出射線探傷。②測厚:射線穿透某些物質(zhì)的本領(lǐng)與物質(zhì)的厚度、密度有關(guān),因此可用射線來檢查某些產(chǎn)品的厚度,技術(shù)上可用作自動控制。,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,③利用射線

17、電離能力,可以使空氣電離,除去紡織車間的靜電,或制成報警器。輻照:利用射線照射,可以殺死癌細(xì)胞,用以治病;用射線照射植物,引起植物變異,用以育種等。(2)做示蹤原子:由于放射性同位素跟同種元素的非放射性同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì),如果在某種元素里摻進(jìn)一些放射性同位素,那么元素?zé)o論走到哪里,它的放射性同位素也經(jīng)過同樣的過程。而放射性元素不斷地放出射線,再用儀器探測這些射線,即可知道元素的行蹤,這種用途的放射性同位素叫示蹤原子。,探究一

18、,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,3.人工放射性同位素的優(yōu)點(diǎn)(1)資源豐富,天然放射性元素不過40多種,但人工放射性同位素已達(dá)1 000多種,目前每種元素都有了自己的放射性同位素。(2)和天然放射性物質(zhì)相比,人工放射性同位素的放射強(qiáng)度容易控制,還可以制成各種所需的不同形狀,特別是,它的半衰期比天然放射性物質(zhì)短得多,因此放射性廢料容易處理。由于這些優(yōu)點(diǎn),所以在生產(chǎn)和科研中凡是用到射線時,用的都是人工放射性同位素,而不用天

19、然放射性物質(zhì)。,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,4.輻射與安全,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,【例題3】關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用,下列說法中正確的是(　　)A.放射線改變了布料的性質(zhì)使其不再因摩擦而生電,從而達(dá)到消除有害靜電的目的B.利用γ射線的貫穿性可以為金屬探傷,也能進(jìn)行人體透視C.用放射線照射作物種子使其DNA發(fā)生變異,其結(jié)果一

20、定是更優(yōu)良的品種D.用γ射線治療腫瘤時一定要嚴(yán)格控制劑量,以免對人體正常組織造成太大的傷害,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,解析:利用放射線消除有害靜電是利用放射線的電離性,使空氣分子電離成為導(dǎo)體,將靜電導(dǎo)出,A錯誤;γ射線對人體細(xì)胞傷害太大,不能用來進(jìn)行人體透視,B錯誤;作物種子發(fā)生的DNA突變不一定都是有益的,還要經(jīng)過篩選才能培育出優(yōu)秀品種,C錯誤;用γ射線治療腫瘤對人體肯定有副作用,因此要科學(xué)地控制劑量,D

21、正確。答案:D,,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,變式訓(xùn)練4　下列說法正確的是(　　) A.給農(nóng)作物施肥時,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更好B.輸油管道漏油時,可以在輸?shù)挠椭蟹乓恍┓派湫酝凰靥綔y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,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名

22、師精講,典例剖析,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。無論植物吸收含放射性元素的肥料,還是無放射性肥料,植物生長是相同的,A錯;放射性同位素,含量易控制,衰變周期短,不會對環(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、會污染環(huán)境,所以不用天然放射元素,C錯;放射性是原子核本身的性質(zhì),與元素的狀態(tài)、組成等無關(guān),D錯;放射性同位素可作為示蹤原子,故B正確

23、。答案:B,,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,1,2,3,4,5,1.用中子轟擊 發(fā)生的核反應(yīng)是 。其中的X粒子應(yīng)是(　　)A.α粒子B.β粒子C.質(zhì)子D.中子解析:由核反應(yīng)規(guī)律可知,X的質(zhì)量數(shù)為4,核電荷數(shù)為2,所以X為α粒子。答案:A,,,1,2,3,4,5,2.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

24、不同程度的放射性,某同學(xué)要測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、氣泡室很難測出,而計數(shù)器非常靈敏,用它檢測射線十分方便。答案:C,,,1,2,3,4,5,3.關(guān)于國際通用的放射性標(biāo)志,下列說法正確的是(　　)A.國際通用的放射性標(biāo)志是毒性標(biāo)志的骷髏B.國際通用的放射性標(biāo)志

25、是以黃色圓形為背景的黑色的圓形中心和三個黑色葉瓣的圖形C.有此項(xiàng)標(biāo)志的地方是有放射性危險的地方D.沒有特別的極其特殊的需要要遠(yuǎn)離有國際通用的放射性標(biāo)志的地方,1,2,3,4,5,解析:國際通用的放射性標(biāo)志如圖所示。答案:BCD,,1,2,3,4,5,4.人工放射性同位素被用作示蹤原子,主要是因?yàn)?　　)A.放射性同位素不改變其化學(xué)性質(zhì)B.人工放射性同位素的半衰期比天然放射性元素的半衰期短得多C.半衰期與元素所處的

26、物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)D.放射性同位素容易制造解析:放射性同位素用作示蹤原子,主要是用放射性同位素代替沒有放射性的同位素參與正常的物理、化學(xué)、生物過程,既要利用化學(xué)性質(zhì)相同,也要利用衰變規(guī)律不受物理、化學(xué)變化的影響,同時還要考慮放射性廢料容易處理,因此選項(xiàng)A、B、C正確,選項(xiàng)D不正確。答案:ABC,,,1,2,3,4,5,5. (選做題)將一計數(shù)器放在實(shí)驗(yàn)桌上,打開開關(guān),在連續(xù)3 min內(nèi),計數(shù)器的示數(shù)是每分鐘11、9和16。將一放射

27、源放在計數(shù)器附近,在連續(xù)3 min內(nèi),計數(shù)器的示數(shù)變?yōu)槊糠昼? 310、1 270和1 296?，F(xiàn)將一塊厚紙板放在放射源和計數(shù)器之間,示數(shù)降為每分鐘1 250、1 242 和1 236;將一塊厚為2 mm的鉛板代替厚紙板,示數(shù)降為每分鐘13、12和11。問:(1)為什么沒有放射源時,計數(shù)器會有示數(shù)?(2)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),確定該射線是何種射線?為什么?,1,2,3,4,5,解析:α、β、γ三種射線中,貫穿本領(lǐng)依次增強(qiáng),厚紙板放在放射