4　放射性的应用与防护公开课教案

放射性的应用与防护(导学案)

●课标要求

知识与技能

过程与方法

情感态度与价值观

1.了解放射性的应用．

2．知道放射线的危害与防护．

渗透安全地开发利用自然资源的教育．

培养学生收集信息、应用已有知识、处理加工信息、探求新知识的能力.

●新课导入

问题导入

放射性同位素的放射强度易于控制，它的半衰期比天然放射性物质短得多，因此在生产和科学领域得以广泛的应用．你知道放射性有哪些应用吗？

放射性的应用

1.基本知识

(1)利用放射线使细胞变异或损害的特点，辐射育种、食品辐射保存、放射性治疗等．

(2)放射性同位素电池：把放射性同位素衰变时释放的能量转换成电能的装置．

(3)γ射线探伤：利用了γ射线穿透能力强的特点．

(4)作为示踪原子对有关生物大分子结构及其功能进行研究．

2．思考判断

(1)利用放射性同位素放出的γ射线可以给金属探伤．(√) (2)利用放射性同位素放出的射线消除有害的静电积累．(√) (3)利用放射性同位素放出的射线保存食物．(√) 3．探究交流

放射性元素为什么能做示踪原子？

【提示】

由于放射性同位素不断发出辐射，无论它运动到哪里，都很容易用探测器探知它的下落，因此可以用作示踪物来辨别其他物质的运动情况和变化规律．这种放射性示踪物称为示踪原子或标记原子．

放射性污染和防护

1.基本知识

(1)放射性污染的主要来源

①核爆炸；②核泄漏；③医疗照射．

(2)为了防止放射线的破坏，人们主要采取以下措施

①密封防护；

②距离防护；

③时间防护；

④屏蔽防护．

2．思考判断

(1)核泄漏会造成严重的环境污染．(√) (2)医疗照射是利用放射性，对人和环境没有影响．(×) (3)密封保存放射性物质是常用的防护方法．(√) 3．探究交流

放射性污染危害很大，放射性穿透力很强，是否无法防护？

【提示】

放射线危害很难防护，但是通过屏蔽、隔离等措施可以进行有效防护，但防护的有效手段是提高防范意识.第1页

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放射性的应用

【问题导思】

1．利用γ射线可检查金属内部有无裂纹，这是利用γ射线的什么作用？

2．利用α、β射线可消除静电积累，是因为α、β射线有什么特性？

3．利用示踪原子的放射性元素其半衰期是长好还是短好？

1．放射出的射线的利用

(1)利用γ射线的贯穿本领：利用60Co放出的很强的γ射线来检查金属内部有没有砂眼和裂纹，这叫γ射线探伤．利用γ射线可以检查30 cm厚的钢铁部件．利用放射线的贯穿本领，可用来检查各种产品的厚度、密封容器中的液面高度等，从而自动控制生产过程．

(2)利用射线的电离作用：放射线能使空气电离，从而可以消除静电积累，防止静电产生的危害．

(3)利用γ射线对生物组织的物理、化学效应使种子发生变异，培育优良品种．

(4)利用放射性产生的能量轰击原子核，实现原子核的人工转变．

(5)在医疗上，常用来控制病变组织的扩大．

2．作为示踪原子

(1)在工业上，可用示踪原子检查地下输油管道的漏油情况．

(2)在农业生产中，可用示踪原子确定植物在生长过程中所需的肥料和合适的施肥时间．

(3)在医学上，可用示踪原子帮助确定肿瘤的部位和范围．

下列关于放射性同位素的一些应用的说法中正确的是(

) A．利用放射性消除静电是利用射线的穿透作用

B．利用射线探测机器部件内部的砂眼或裂纹是利用射线的穿透作用

C．利用射线改良品种是因为射线可使DNA发生变异

D．在研究农作物合理施肥中是以放射性同位素作为示踪原子

【解析】

消除静电是利用射线的电离作用使空气导电，A错误．探测机器部件内部的砂眼或裂纹和改良品种分别是利用它的穿透作用和射线可使DNA发生变异，B、C正确；研究农作物对肥料的吸收是利用其作示踪原子，D正确．

【答案】

BCD

应用放射线的特性解决问题时，首先应该熟练掌握放射线的各种特性，如射线的电离作用、穿透能力等特性；其次是应该明确所要解决的问题与射线的哪种特性有关，应该使用放射线的哪些特性才能达到目的.

1．在放射性同位素的应用中，下列做法正确的是(

) A．应该用α射线探测物体的厚度

B．应该用α粒子放射源制成“烟雾报警器”

C．医院在利用放射线诊断疾病时用半衰期较长的放射性同位素

D．作为示踪原子能研究农作物在各季节吸收肥料成分的规律

【解析】

由于α粒子的穿透能力很弱，所以无法用α射线探测物体的厚度，烟雾报警器是利用射线的电离作用，α粒子的电离作用很强，故A项错误，B项正确．人体长时间接触放射线会影响健康，所以诊断疾病时应该用半衰期较短的放射性同位素，利

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用示踪原子可确定植物在生长过程中所需要的肥料和合适的施肥时间，故C项错误，D项正确．

【答案】

BD

放射性的污染和防护

【问题导思】

1．放射性元素的污染主要体现在哪几方面？

2．如何才能有效防护放射性元素的污染？

污染与举例与措施

说明

防护

核爆炸的最初几秒钟辐射出来的主要是强烈的

γ射线和中子核爆炸

流，长期存在放射性污染

核工业生产和核科学研究中使用放射性原材料，一旦泄漏就会污染

核泄漏

造成严重污染

医疗中如果放射线的剂量过大，也会导致病人受到损害，甚至医疗照射

造成病人的死亡

把放射源密封在特殊的包壳里，或者用特殊的方法覆盖，以防密封防护

止射线泄漏

距离防护

距放射源越远，人体吸收的剂量就越少，受到的危害就越轻

防护

时间防护

尽量减少受辐射的时间

在放射源与人体之间加屏蔽物能起到防护作用．铅的屏蔽作用屏蔽防护

最好

联合国环境公署对科索沃地区的调查表明，北约对南联盟进行的轰炸中，大量使用了贫铀炸弹．贫铀是从金属中提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹贯穿力是常规炸弹的9倍，杀伤力极大，而且残留物可长期危害环境．下列关于其残留物长期危害环境的理由正确的是(

) ①由于爆炸后的弹片存在放射性，对环境产生长期危害

②爆炸后的弹片不会对人体产生危害

③铀238的衰变速率很快

④铀的半衰期很长

A．①②

B．③

C．①④

D．②④

【审题指导】

解答本题注意以下两点：

(1)放射性元素会对环境造成污染．

(2)“长期危害环境”说明铀半衰期长．

【解析】

贫铀炸弹爆炸后，长期存在放射性污染，铀的半衰期很长，则C正确，A、B、D错误．

【答案】

C

射线具有一定的能量，对物体具有不同的穿透能力和电离能力，从而使物体或机体发生一些物理和化学变化.如果人体受到长时间大剂量的射线照射，就会使细胞器官组织受到损伤，破坏人体DNA分子结构，有时甚至会引发癌症，或者造成下一代遗传上的缺陷.

2．对放射性的应用和防护，下列说法正确的是(

) A．放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，对人体的正常细胞不会有伤害作用

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B．核工业废料要放在厚厚的重金属箱内，沉于海底

C．γ射线探伤仪中的放射源必须存放在特制的容器里，而不能随意放置

D．对可能有放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的

【解析】

放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，但也会对人体的正常细胞有伤害，选项A错，正因为放射线具有伤害作用，选项B、C、D均是正确的．

【答案】

BCD

综合解题方略——γ射线的应用

(2013·宁德检测)近年来，γ刀已成为治疗脑肿瘤的最佳仪器，令人感叹的是，用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时内完成任务，无需住院，因而γ刀被誉为“神刀”．据报道，我国自己研制的螺旋式γ刀性能更好，即将进入各大医院为患者服务．则γ刀治疗脑肿瘤主要是利用了

(

) A．γ射线具有很强的贯穿本领

B．γ射线具有很强的电离本领

C．γ射线具有很高的能量

D．γ射线可以很容易地绕过阻碍物到达目的地

【规范解答】

γ射线是一种波长很短的电磁波，具有较高的能量，它的贯穿本领很强，甚至可以穿透几厘米厚的铅板，但它的电离作用很小．γ刀治疗脑肿瘤时，通常是同时用多束γ射线，使它们穿透脑颅和健康区域在病灶处会聚，利用γ射线的高能量杀死肿瘤细胞，故正确的选项为A、C. 【答案】

AC

γ射线特性及应用

1．γ射线的贯穿本领强．

2．γ射线可以对生物组织起物理和化学作用，能使种子发生变异、培育良种和灭菌消毒．

3．γ射线具有较高的能量，在医疗上，常用以拟制甚至杀死病变组织，还可以轰击原子核，诱发核反应．

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【备课资源】(教师用书独具)

放射线的危害

对于放射线的危害，人们既熟悉又陌生．在常人的印象里，它是与威力无比的原子弹、氢弹的爆炸联系在一起的，随着全世界和平利用核能呼声的高涨，核武器的禁止使用，核试验的大大减少，人们似乎已经远离放射线的危害．然而，近年来，随着放射性同位素及射线装置在工农业、医疗、科研等各个领域的广泛应用，放射线危害的可能性却在增大．

1999年9月30日，日本刺成县JCO公司的铀浓缩加工厂发生了一起严重的核泄漏事故，有三名工人遭受严重核辐射，当救援人员把他们送到当地医院时，他们已经昏迷不醒．同时这次事故致使工厂周围临近地区遭受不同程度的污染，辐射量是正常值的一万倍，放射线的危害再一次向人类敲响警钟．

什么是放射性同位素？它是怎样造成危害的呢？在元素周期表中，占据同一个位置，核电荷数相同，但是质量数不同的，称为同位素．铀有好几种同位素，比如说铀235、铀238、铀233、铀234、铀236都属于铀的同位素．什么是放射性同位素？就是能够自发地放出射线的同位素，叫放射性同位素．

放射性同位素放出的射线是一种特殊的、既看不见也摸不着的物质，因此有人把它比喻为“魔线”．如何对它进行防护，以减少射线的危害呢？使用电离辐射源的一切实践活动，都必须遵从放射防护的三原则，也就是：第一，实践正当化；第二，防护最优化；第三，个人剂量限制．

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辐射防护的基本方法有三条：第一，时间防护；第二，距离防护；第三，屏蔽防护．值得注意的是，医生使用射线装置给病人诊治病症时，要根据病人的实际需要，权衡利弊，做到安全合理地使用射线装置．并耐心劝导那些主动要求但不需要使用射线装置诊治的病人，引导他们走出误区，并非一定要使用先进的医疗设备才可以治疗百病．另外，随着人们对居室美化装修的升温，居室污染也在加剧．其原因之一就是某些建筑材料放出的污气作祟，但是只要我们的居室经常通风换气，污染就可以减少，趋利避害，让放射性同位素及射线装置造福人类.

1．在放射性同位素的应用中，下列做法正确的是(

) A．应该用α射线探测物体的厚度

B．应该用γ粒子放射源制成烟雾报警器

C．医院在利用放射线诊断疾病时用半衰期较长的放射性同位素

D．放射育种中利用γ射线照射种子使遗传基因发生变异

【解析】

由于α粒子的穿透能力很弱，无法用其探测物体的厚度，故A错误；烟雾报警器是利用射线的电离作用，而γ粒子的电离作用很弱，故B错误；人体长期接触放射线会影响健康，诊断疾病时应该利用半衰期短的同位素，故C错误；放射育种是利用γ射线照射种子改变遗传基因，故D正确．

【答案】

D 2．防止放射性污染的防护措施有(

) A．将废弃的放射性物质进行深埋

B．将废弃的放射性物质倒在下水道里

C．接触放射性物质的人员穿上铅防护服

D．严格和准确控制放射性物质的放射剂量

【解析】

因为放射性物质残存的时间太长，具有辐射性，故应将其深埋，A对、B错；铅具有一定的防止放射性的能力，接触放射性物质的人员穿上铅防护服，并要控制一定的放射剂量．故C、D对．

【答案】

ACD 3．下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的(

)

A．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况

B．把含有放射性元素的肥料施给农作物，利用探测器的测量，找出合理的施肥规律

C．利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹

D．给怀疑患有甲状腺病的病人注射碘131，以判断甲状腺的器质性和功能性疾病

【解析】

利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹是利用γ射线穿透能力强的特点，因此选项C不属于示踪原子的应用．

【答案】

ABD 4．核能是一种高效的能源．

(1)在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳、压力壳和安全壳．

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图3－3－1 结合图3－3－1甲可知，安全壳应当选用的材料是________．

(2)图乙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射．当胸章上1 mm铝片和3 mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，结合图甲分析可知工作人员一定受到了________射线的辐射；当所有照相底片被感光时，工作人员一定受到了________射线的辐射．

【解析】

(1)核反应堆最外层是厚厚的水泥防护层．防止射线外泄，所以安全壳应选用的材料是混凝土．

(2)β射线可穿透几毫米厚的铝片，而γ射线可穿透几厘米厚的铅板．

【答案】

(1)混凝土

(2)β

γ

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放射性的应用与防护（教学设计）

[教学目标] 1、知识与能力

⑴. 知道什么是放射性同位素，人造和天然放射性物质的主要不同点。

⑵. 了解放射性在生产和科学领域的应用。

⑶. 知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害，了解防范放射线的措施，建立防范意识。

2、过程与方法

渗透和安全地开发利用自然资源的教育。

3、情感态度与价值观

培养学生收集信息、应用已有知识、处理加工信息、探求新知识的能力。

教学重点、难点分析

重点：三种射线的应用。

难点：理解“示踪原子”的应用原理。

［教学过程］

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a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a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a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a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：a射线、β射线、γ射线等等。

不同的射线具有不同的特点：比如：a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。而今天用人工方法第8页

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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，并作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。

（五）、课堂答疑

（六）、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）

（七）、课堂小结

1、两种核反应类型的比较

原子核衰变

原子核的人工衰变

发生反应的原子核

具有放射性的不稳定的原所有的原子核

子核

反应条件

自发进行，无条件

利用a粒子、质子、中子或者伽马光子作“炮弹”轰击靶核

反应本质

核子数变化，形成新核

核子重组，形成新核

典型反应

核反应方程式的特点

箭头左边只有一个放射性箭头左边有靶核和“保单”原子核

各一个

核反应的规律

质量数守恒（注意质量不守恒），电荷数守恒

书写方程的原则

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：

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（八）、作业布置 课本：第78页

第3、4题

（九）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

147N4He17128O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

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