4　放射性的应用与防护第二课时教案

课时19. 4

放射性的应用与防护

1. 知道什么是核反应，会写人工转变的核反应方程。

2. 知道什么是放射性同位素，了解人造和天然放射性物质的主要不同点。

3. 了解放射性同位素在生产和科学领域的应用。

4. 知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害，了解防范放射性的措施，建立防范意识。

1. 核反应

(1)原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程叫核反应。在核反应中①质量数守恒和②电荷数守恒。

(2)发现质子的核反应方程：

N

He→③

O

H，发现者：④卢瑟福

。 2. 人工放射性同位素

(1)放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫作放射性同位素。放射性同位素有天然和人造两种，它们的⑤化学性质相同。

(2)人工放射性同位素的发现：发现磷同位素的核反应方程：

He

Al→⑥

P

n，发

现者约里奥—居里夫妇。

(3)人工放射性同位素的优点：放射强度容易控制；形状容易控制；半衰期短，废料容易处理。

3. 放射性同位素的应用

(1)利用射线来测量金属的⑦厚度，实行生产的自动控制。

(2)利用射线破坏⑧癌细胞。

(3)利用射线照射种子会使种子的遗传基因发生⑨变异，从而培育优良品种，还可以延长食物的保存期。

(4)放射性元素与其同位素具有相同的化学性质，放射性元素还可以做“⑩示踪原子”，用于生物研究。

4. 辐射与安全

安全剂量之内的辐射对人体没有危害，过量的射线对人体组织有破坏作用，因此，在使用放射性同位素时，必须严格遵守操作规程，同时要防止放射性物质对空气、水源、用具等的污染。

主题1：核反应

情景：阅读教材中“核反应”内容，思考下面的问题。

问题：什么是核反应?核反应与衰变有何异同?书写核反应方程遵循什么原则?

主题2：人工放射性同位素

情景：人工放射性同位素主要利用裂变反应堆和粒子加速器制备。通过反应堆制备有以下两个途径。①利用反应堆中产生的强中子流照射靶核，靶核俘获中子而成为放射性核；②利用中子引起重核裂变，从裂变产物中提取放射性同位素。用加速器制备的途径主要是带电粒子引起的核反应产生放射性核。利用反应堆生产的产量高、成本低，是人工放射性同位素的主要来源。用反应堆生产的是丰中子同位素，因此它们通常具有β-放射性。用加速器生产的则相反，往往是缺中子同位素，因而一般具有β+放射性，而且多数的半衰期短。在目前所知的大约2000种同位素中，

绝大多数是人工放射性同位素。它们在科学研究和生产实践中起着重要作用，如核电站的核燃料钚239和常用的医疗用γ放射源钴60。阅读教材中“人工放射性同位素”部分的内容，回答下列问题。

问题：什么是人工放射性同位素?它有何特点?

主题3：放射性同位素的应用

情景：阅读教材中“放射性同位素的应用”内容，思考下列问题。

问题：放射性同位素有哪些应用?

1. (考查核反应方程)完成下列核反应方程，指出核反应的类型。

N+ U→

He→

O+

，核反应类型：

。 Th+

，核反应类型：

。 2. (考查放射性同位素)放射性同位素被用作示踪原子，主要是因为(

) A. 放射性同位素不改变其化学性质

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. 半衰期与元素所处的物理、化学状态无关

D. 放射性同位素容易制造

3. (考查放射性同位素的应用)关于放射性同位素的说法正确的是(

) A. 给农作物施肥时，在肥料里放一些放射性同位素，是因为农作物吸收放射性同位素后生长更好

B. 输油管道漏油时，可以在输的油中放一些放射性同位素探测其射线，确定漏油位置

C. 天然放射元素也可以作为示踪原子加以利用，只是较少，经济上不划算

D. 放射性元素被植物吸收，其放射性将发生改变

4. (考查示踪原子的应用)放射性同位素可作为示踪原子，例如，在医学上可以确定肿瘤的位置。今有四种不同的放射性同位素R、P、Q、S，它们的半衰期分别为半年、38天、15天和2天，则应选用的同位素是(

) A. S

B. Q

C. P

D. R

拓展一：核反应

1. 核反应方程

N

关于这个方程，下列说法

He→

O

H是发现质子的核反应方程。 正确的是(

) A. 这个核反应方程是人类首次实现的原子核的人工转变

B. 完成这个核反应方程实验的科学家是卢瑟福

C. 这个核反应方程利用了放射源放出的β射线

D. 这个核反应方程利用了放射源放出的α射线

2. 图示为云室内用α粒子轰击氮核生成一个新核放出一个质子的示意图，则发生核反应前α粒子的径迹是

，核反应后生成的新核是

，新核的径迹是

，质子的径迹是

，核反应方程是

。

拓展二：核反应中的动能与动量

3. 一静止的硼核(

B)吸收一个慢中子(速度可忽略)后，转变成锂核(

Li)并发出一个粒子。已知该粒子的动能为1. 8 MeV，求锂核的动能。

参考答案

知识体系梳理

①质量数

②电荷数

③

O

H

④卢瑟福

⑤化学性质

⑥ P

n

⑦厚度

⑧癌

⑨变异

⑩示踪原子

重点难点探究

主题1：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程叫核反应，也叫原子核的人工转变。用一些微观粒子，如质子、中子、α粒子甚至γ光子等，可使一些原子核实现转变。衰变是指原子核自发放出射线，变成新的原子核。核反应方程和衰变方程一样，也遵循两个守恒，质量数守恒和电荷数守恒。

主题2：有些同位素具有放射性，叫作放射性同位素。放射性同位素有天然和人造两种，它们的化学性质相同。用某种粒子轰击一些原子核，会生成自然界没有的、具有放射性的元素，这种元素就叫人工放射性同位素。例如，居里夫妇用α粒子轰击铝，得到人工放射性同位素磷 P，核反应方程是

Al

He→

P

n。

破坏

操作规程

人工放射性同位素与天然放射性物质相比，具有的优点是放射强度容易控制；容易制成所需形状；半衰期短；废料容易处理。

主题3：放射性同位素主要应用有以下两点。

一是利用它的射线。例如，利用γ射线进行探伤，医疗上用于放疗，培育新品种，延长保质期，等等。

二是作为示踪原子。

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1.

H

人工转变

He

α衰变

2. ABC

3. B

4. A 全新视角拓展

1. ABD

【解析】1911年，卢瑟福利用放射源放出的α射线轰击氮原子核，产生了氧17和一个新发现的粒子——质子，这是人类首次实现的原子核的人工转变。故正确选项是A、B、D。

2. b

氧核

a

c

N+

He→

O+

H 【解析】本题考查α粒子轰击氮核生成一个氧核并放出一个质子的实验。

b是核反应前α粒子的径迹；a是核反应后生成的新核的径迹，新核是氧核；c是质子的径迹。核反应方程是：3. 1. 03 MeV 【解析】核反应方程：

B+

n→

Li

He，发生核反应时动量守恒。设

N+

He→

O+

H。

α粒子和锂核的质量、速度、动能分别为：m1，m2；v1，v2；Ek1，Ek2

则有m1v1=m2v2

所以Ek2=

m2

=

=

Ek1=

×1. 8 MeV=1. 03 MeV。