4　放射性的应用与防护教学设计第一课时

第4节

放射性的应用和防护

教学目标：

（一）知识与技能

（1）知道什么是核反应，会写出人工转变方程。

（2）知道什么是放射性同位素，人工和天然放射性物质的主要不同点。

（3）了解放射性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环境产生的严重危害，了解防范放射线的措施，建立防范意识。

（二）过程与方法

（1）培养学生利用网络资源收集整理有用的信息，并简单加工为合适的学习资料。

（2）培养学生探究式学习、合作学习的意识，养成与他人合作学习的良好习惯。

（三）情感、态度与价值观

（1）通过知识的学习，培养学生学科学、爱科学、用科学的精神，树立起事物之间存在普遍联系的观点。通过学习核技术的发展前景，加强爱国主义教育。

（2）强调学生通过自主参与探究类的学习活动，获得亲身体验，激发学生自主学习，探究学习、合作学习的精神。

教学重点、难点

人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律。

教材分析和教学建议：

本节内容介绍了通过原子核的人工转变研究原子核结构（核反应）、发现和制造新元素的研究方法，比较了人工放射性同位素和天然放射性物质的区别，并列举了大量实例讲解放射性的应用。教师应该归纳利用射线的两个主要用途：一、是利用它的射线，二、是作为示踪原子，这部分内容可以让学生先阅读课本，然后利用网络、校园图书角和其他教育资源搜集相关知识和图片等。展示同学预习阶段的成果、讨论、交流、总结放射线各种应用和防护措施。

（1）、核反应

广义地讲,原子核的衰变和原子核的人工转变都属于核反应，但是两者各有特点，要注意它们的区别和联系。核反应的教学是本节和本章的重点，正确地书写核反应方程式是后续章节正确计算核能的前提，学生必须掌握。

需要特别强调的是，核子数发生变化导致元素种类发生变化，是一种质的变化，而一般的化学反应只是原子或离子的重新排列组合，元素本身并没有变化。

(2)人工放射性同位素

应使学生明白，同一元素的各种同位素中，有稳定的，有的可能不稳定，不稳定的同位素会自发地放出粒子而衰变为其他元素，这种不稳定的同位素叫做放射性同位素。

放射性同位素具有以下三个特性：A、能放出各种不同的射线。有的放出α射线，有的放出β射线，有的放出γ射线或者同时放出其中的两种射线。B、放出的射线由不同的原子核本身决定。例如钴60的原子核每次发生衰变时，都要放出三个粒子：一个β粒子和两个光

子，钴60最终变成了稳定的镍60。例如钴的半衰期大约是5年。

教材中介绍了天然放射性物质与人造放射性同位素的优劣对比，在课堂教学中，教师可以从放射强度的控制难度、半衰期的长短等角度出发，指出人造放射性同位素广阔应用的前景。

（3）放射性同位素的应用

在放射性同位素应用的教学时，主要应使学生回顾射线的穿透本领、电离作用以及射线的物理化学和生物作用以及在工农业生产、人们生活和医疗卫生等领域中广泛应用，同时注意介绍我国在这方面取得的成就。在教学中可以让学生通过课前查阅资料和阅读教材等方式来掌握本节的内容。对于放射性同位素放出的射线的利用，可以着重介绍下面的一些应用。A、利用人造放射性同位素放出的γ射线的穿透本领检查金属部件是否存在砂岩，裂痕等，即利用γ射线探伤。B、利用γ射线穿透本领与物质厚度和密度之间的关系，来检查各种产品的厚度和密封容器中溶液的高度等，从而实现自动控制。C、利用射线使空气电离而把空气变成导电气体，以消除化纤、纺织品上的静电。D、利用射线照射植物，引起植物变异而培育良种，也可以利用它杀菌、治病（如放疗）等。

了解示踪原子的原理。由于放射性同位素跟同种元素的非放射性同位素具有相同的化学性质，如在某种元素中渗进一些放射性同位素，那么元素无论走到哪里，它的放射性同位素也经过同样的路程。而放射性同位素不断地放出射线，再利用仪器探测这些射线，即可知元素的行踪。

在教学中，可以组织学生访问医院有关人员了解“放疗”和“γ刀”的基本原理以及相关应用，阅读有关放射性的课外材料或查阅相关的网站资料。可以让学生根据自己所学知识，通过有关资料的收集

整理学生自己完成课件，并在全班交流。通过这样的活动，成员互相交流，可以培养学生团队合作意识，并能发现学生在知识理解上存在的问题。

（4）辐射与安全

过量的放射线会对环境造成严重污染，对人类和自然界产生破坏作用。让学生事先查阅有关放射性污染和防护的资料、信息，在课堂上讨论，丰富这方面的知识，激发学生学习兴趣。老师可介绍几件放射性污染事件，如：A、1945年美国向日本广岛、长崎投了两枚原子弹，当日炸死了十多万人，另有无数平民受到核辐射后患有各种疾病，使无辜平民痛不欲生。B、1987年前苏联切尔诺贝利核电站的泄露造成了大量人员伤亡，至今大片土地仍然是生物活动的禁区。C、美国在近几年的两次地区冲突（海湾战争、科索沃地区）中大量使用了含有放射性物质的贫铀弹，使许多人患上了莫名其妙的疾病。

介绍常见的射线防护方法。为了防止有害的放射线对人类和自然的破坏，人们采取了有效的防范措施。例如，在核电站的核反应堆外层用厚厚的水泥来防止射线的外泄；用过的核废料要放在很厚重的金属箱内，并深埋。教育学生在生活中对那些有可能有放射性的物质要有防范意识，尽可能远离放射源。

学生学情分析：

原子核的基本知识和天然核反应的知识，前面已经有所接触。学生对原子核的结构、天然的放射现象，同位素的概念，也有一定的基础和了解。原子核毕竟是微观领域的概念，原子核不易观察，比较抽象，并且大部分学生比较熟悉化学反应，但对于原子核的反应理解上还不是很透彻。也没有一种自主的能力去用物理的思想推理实验事实

和理论的联系。学生对生活中的放射线现象和一些核炸弹、核电站、放射性同位素的放射性的应用和防护等与生产和生活相关的内容是比较感兴趣的，故通过课前预习、课堂展示、讨论、交流、答疑等多种课堂教学方法，利用多媒体等现代化教学技术手段，把课前搜集整理的丰富的学习资源展现在课堂上。让学生能更多地了解核反应以及人工方放射性同位素的应用和防护知识。把物理科学和生活联系起来，满足学生渴望获取新知识的需求，自主地探究交流、合作学习，从中体验到学习的快乐。

教学资源：

本节课教学资源主要来源于课本、教科书提供的文字、图片，以及从Internet网络资源上搜索下载多媒体资料。

教学过程设计

一、导入新课

教师：前面我们学习了原子核反应的一种形式——衰变。比如说：具有天然放射性的92号铀，可以发生α衰变，变成90号钍元素，同时放出一个质子。本节课我们要学习原子核反应的另外一种形式——原子核的人工转变，以及人工转变产生放射性同位素的应用和核辐射的防护。

二、新课教学：

（一）、人工放射性同位素教学

教师：1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核（14 N），通过人工方法实现了原子核的转变，人类第一次打开了原子核的大门。

14741N2He178O1H

1934年，约里奥——居里夫妇发现用α粒子金属铝片后，铝片

中含有放射性磷（

30 P ）元素。

Al

He

P

像这样人们用α粒子，质子、中子等去轰击其他元素的原子核时，都能产生类似的转变，这种用人工方法获得放射性同位素的过程，我们就叫做人工核反应，人工核反应产生的放射性同位素，我们叫做人工放射性同位素。伴随着人工转变核反应过程产生的射线，叫做人工放射性。

（二）、人工放射性同位素放射性教学

教师：原子核的转变，无论是天然自发的衰变，还是人工方式的转变，都伴随着产生各种不同的射线。这些射线主要包括：α射线、β射线、γ射线等等。

不同的射线具有不同的特点：比如：α射线的电离本领很强，可以用来消除机器在运转过程中产生的静电。γ射线贯穿本领强，可以用来检查金属内部有没有沙眼和裂纹。

我们知道，化学元素周期表中原子序数大于83号以后的元素，都能自发地发生原子核的衰变反应，同时产生天然射线。这些元素叫做天然放射性元素，这种现象叫做天然放射性现象。迄今为止，人们发现的天然放射性元素大约有40多种。而今天用人工方法制造的放射性同位素已经达到了1000多种，每种元素都有自己的放射性同位素。丰富的放射性同位素资源，使它在国民经济和科学研究的各个领域得到了广泛的应用。

（三）、人工放射性同位素应用教学

教师：与天然放射性物质相比较，人工放射性同位素的放射强度容易控制，还可以制成各种所需形状。特别是它的半衰期比天然放射性物质短得多，因此，放射性废料也容易处理。由于这些优点，凡使

用到射线时，现在用的都是人工放射性同位素，而不是天然放射性物质。

教师：那么。同学们知道人工放射性同位素在我们的生产，生活中有那些应用吗？

（让同学思考）

老师：放射性同位素的应用主要有两类。一类是放射性同位素产生的射线的应用。下面我们就请同学们把自己课前预习并完成的成果展示给大家，我们一起来学习。

（此时，课前预习的同学分别展示自己小组制作的演示文稿，并做出简要的说明和讲解，老师作简要的点评）

教师：放射性同位素的另一个应用，就是放射性同位素本身作为示踪原子的应用。

（接下来，课前预习的同学展示自己小组制作的演示文稿，并作出简要的说明和讲解，老师作简要的点评）

（四）、辐射与安全教学

教师：任何的物质都有其两面性，放射性同位素也不例外。上面同学们学学习了放射性同位素有利的一面。人类一直生活在放射性的环境中。例如，地球上的每个角落都有来自宇宙的射线，我们周围的岩石，其中也具有放射性物质。我们的食品和日常用品中，有的也具有放射性。而过量的射线对人体的组织有破坏作用，这种破坏往往是对细胞的破坏，有时候不能马上就觉察，因此，我们有必要学习一些辐射与安全的知识。下面就请同学们继续展示自己的预习成果。

（课前预习的同学展示自己小组制作的演示文稿，并做出简要的说明和讲解，老师作简要的点评）

（五）、课堂讨论与提问

老师：同学们，每个小组都按照课前预习的计划圆满完成了学习任务，刚才也都派代表将自己小组学习的成果展现出来。下面我们给几分钟的时间，各小组进行讨论，就刚才各小组的展示的内容，有没有需要补充

。

（同学们开始讨论，教师参与学生的讨论中，了解学生讨论的情况，并进行指导和答疑。讨论结束，同学们发言补充刚才学习的内容，也提问一些不清楚的问题）

（六）、课堂答疑

（学生问题，教师答疑）

（七）、课堂练习：

（完成课本：第78页

第2题，并请四位同学上黑板完成后当场点评）

（八）、课堂小结

1、两种核反应类型的比较

发生反应的原子核

原子核衰变

具有放射性的不稳定的原子核

原子核的人工衰变

所有的原子核

利用α粒子、质子、中子反应条件

自发进行，无条件

或者γ光子作“炮弹”轰击靶核

反应本质

典型反应

核反应方程式的特点

核反应的规律

书写方程的原则

核子数变化，形成新核

核子重组，形成新核

箭头左边有靶核和“炮弹”各一个

箭头左边只有一个放射性原子核

质量数守恒（注意质量不守恒），电荷数守恒

尊重实验事实，不能仅仅依据守恒定律主观臆造

2、放射性同位素放射性的应用与防护

放射性同位素射线的应用：

放射性同位素本身的应用：

（九）、作业布置

课本：第78页

第3、4题

（十）板书设计：

19.4 放射性的应用与防护

一、核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，叫做核反应。

二、人工放射性同位素

14741N2He178O1H

Al

He

P

三、放射性同位素的应用

（1）工农业上的应用

（2）医疗方面的应用

四、辐射与安全

结束语：

同学们，今天的课我们就上到这里。通过今天学习的内容，我们再一次地感受到物理科学与我们的生活密切相关。前不久，我国航天员王亚平在太空面向我国的广大学生授课，展示了一些我们在地面环境下无法完成的物理实验。有时候我们觉得物理很抽象，离我们的生活也很遥远，其实，物理就在我们的身边，就在我们的生活中。正如我们今天所学的核辐射。其实我们的生活中经常会受到核辐射污染。我们只有知道了核辐射产生的原因和特性，也掌握了核辐射的防护知

识，它就能为我们的生产、生活服务。我们青年学生只有树立了正确的人生观、世界观。立志学好科学文化知识，去建设我们幸福生活，开拓我们美好未来。