4　放射性的应用与防护教学实录及点评

教学设计

[来源:学*科*网Z*X*X *K]科目: 物

理 备课教师： 永州市第一中学奉淑云 课 题

19．4 放射性的应用与防护

第 1 课时

计划上课日期：

“放射性的应用与防护”是人教版高中物理选修3—5第19章第4节的内容。

本节是在学习了原子核的组成，衰变规律，探测射线方法以后，进一教材分析

步学习通过实验控制原子核的转变，以达到合理利用放射性同位素的射线方法，为以后学习原子核能利用的方法作准备。

本节课通过对控制原子核人工转变的方法的学习，让学生领略物理微观世界的魅力；通过对人工放射性同位素在生产、生活中应用的学习，让学生了解物理在科技，医疗，生物学，农业等各方面应用，体现了从生活走向物理，从物理走向社会的新课程理念，可以更好地激发学生学习物理的兴趣。

1.什么是核反应，会写人工转变方程。

2.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。

教学三维目标

知识与技能

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产生的严重危害，了解防范放射线的措施，建立防范意识。

1.通过复习引入，让学生领会“温故而知新”的学习理念。

过程与方法

2.通过对知识的归纳，总结，应用已有知识，提高学生处理加工信1

学情分析

息，探求新知识的能力。

1.通过阅读材料，体会科学家们曲折的科研之路，让学生学会努情感态度与价值观

力，学会坚持，学会质疑，学会思考。

2.通过学习放射性同位素的应用，让学生感受物理知识与日常生活的联系。

1. 人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律。

教学重难点

2. 放射性同位素的应用的知识归纳与总结。

多媒体课件

教学资源

提出问题，复习引入 → 阅读材料，分析过程，总结规律 → 实现应用，规律升华 → 回顾总结，作业巩固

教学流程

板书设计

一. 核反应

1、定义：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，------------核反应

2、规律：在核反应中，质量数和电荷数都守恒

3、两个人工核转变方程

4171（1）发现质子的核反应方程——卢瑟福 147N2He8O1H

（2）发现中子的核反应方程——查德威克 4Be2He6C0n

94121二、人工放射性同位素

2

1.约里奥夫妇发现人工放射性同位素的核反应方程

2713301Al4HeP2150n30150P30Si141e2.放射性同位素的优点

三．放射性同位素的应用：

（1）利用射线 （2）作为示踪原子

四．辐射与安全教学过程

教师：在本章的第二节我们已经已经学习了原子核的衰变，下面我们先来回顾一下与本节课相关的两个问题：

1. 什么是原子核的衰变？

学生回答：原子核自发放出a粒子或ß粒子，由于核电荷数变化，而变成另一种原子核。

2. 原子核的衰变有什么样的规律

学生回答： 1) 衰变时电荷数和质量数都守恒

2) 衰变过程不可逆，所以用箭头，不用等号

3) 由实验决定，不凭空编造

教师：衰变是原子核的自发变化，科学家更希望人工控制原子核的变化。本节课我们要学习核反应的另一种形式：原子核的人工转变以及人工转变产生的放射性同位素的应用和核辐射的防护。

[来源:学科网ZXXK]3

点评：开门见山引入本节课的课题，这能很快让学生知道本节课要做的事情，符合这一部分内容的教学。

通过复习巩固前面的知识，对这一部分内容的教学是有帮助的，有利于学生对人工转变的理解。

（二）进行新课

教师：介绍人类第一次实现原子核人工转变的装置、探测和测量新粒子的方法

卢瑟福在实验中发现，往容器C中通入氮气后，在荧光屏S上出现了闪光，这表明，有一种新的能量比α粒子大的粒子穿过铝箔，撞击在S屏上，这种粒子肯定是在α粒子击中某个氮核而使该核发生变化时放出的。为了认定新粒子，把新粒子引进电场和磁场，测出了它的质量和电量，

确认与氢核相同：带有一

个单位的正电量，质量是

电子质量的1800 多倍。

卢瑟福把它叫做质子。

质子的符号是 H 或 P

归纳总结核反应知识，引导学生书写核反应方程

一、核反应

1．核反应：原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程叫核反应。在核反应中质量数守恒、电荷数守恒。

引导学生完成：

4

4171人工转变核反应方程： 卢瑟福发现质子—— 14NHeO7281H

深入渗透

教师：继卢瑟福之后，还有很多科学家用α粒子、质子、中子等去轰击其它元素的原子核，也都产生类似的转变，并产生质子，说明质子是各种原子核里都有的成分，质子是人类继电子、光子后发现的第三个基本粒子。

教师：人类前进的脚步是永不停止的，让我们一起来看一下科学家们在以后的研究中还会有什么新的发现呢？

学生阅读，了解中子发现的过程

阅读材料 1： 1930年，德国科学家玻特和贝克用α粒子轰击元素

铍核，发现铍核没射出质子，而放出了一种新的射线（铍辐射）．这种射线几乎不能使气体电离，在电场和磁场中也不发生偏转，是不带电的，射线的贯穿能力强，他们认为这是γ线．经检测，射线的能量在10ＭeV左右，远大于天然放射物质衰变时发出的γ射线的能量．

阅读材料 2 1931年，约里奥夫妇重复了玻特和贝克的实验，并用这种未知射线（铍辐射）去轰击石蜡。结果竟从中打出能量约5.7 MeV的质子．这是异常惊人的新发现，因为其行为完全不同于γ射线，γ射线只能打出电子而打不出质子，γ光子的质量近乎０，电子也很轻，光子撞击电子，使它动起来是合乎常理的，但质子质量是电子的1800倍，一颗子弹怎么能撞动一辆汽车呢？如果认为轰击石蜡的射线是γ射线，那么光子的能量应达55 MeV，这与实际测得的射线能量10 MeV相去甚远．

可惜的是，他们擦肩而过，无缘相识。面对55eV与10eV的矛盾

，他们还是十分牵强地解释为其它的原因，并于1932年１月11日向巴黎科学院提交了实验情况和对未知射线5

判定为γ射线的结论。

阅读材料3——中子的发现：

1932年１月底，查得威克得到这一论文，约里奥夫妇的实验使他心跳，他认为约里奥夫妇的结论肯定有误，违反能量守恒啊！他敏感到这很可能是导师卢瑟福预言、自己苦苦寻找了12年的中子。他决定用云室的方法探测射线的速度和质量。

他先测出射线的速度不到光速的十分之一，排除了是γ射线的可能，又用弹性碰撞动量守恒的方法测出不带电粒子的质量与质子质量差不多。他还确定这不带电的粒子不可能是由质子和电子组合而成，只能是另一种新的独立粒子，他称之为中子。就这样，仅用了十天时间，成功地证实了这种中性射线就是中子流。他当之无愧地成为

“中子之父”，并因此获1935年诺贝尔物理奖。

引导学生书写：查德威克发现中子的方程——

教师介绍: 中子的发现，有重大的意义：

中子不带电，用它去轰击原子核，不受库仑力的影响，是研究原子核的强有力的“炮弹”。在此以前，可供研究用的“炮弹”只有天然放射元素发出的α、β、γ三种射线，中子流则是穿透本领更大，轰击原子核更有效的“炮弹”，人们用它轰击各种原子核，获得了许多人工放射性同位素，用它轰开铀核，实现了原子能的利用。 情感升华：学生讨论中子发现的过程，体会科研道路的曲折与艰辛，告诉学生在学习的过程中不但要努力，还要学会质疑、学会思考、学会坚持。

“机遇只偏爱有准备的头脑” 6

94121Be42He6C0n

问题与思考

1.原子核的人工转变与放射性元素的衰变有何区？

学生思考作答：原子核的人工转变是指核在其它粒子的轰击下变成新核的过程；而放射性元素的衰变是指原子核自发转化成新核的变化过程。

2.写出下列原子核人工转变的核反应方程。 （1）1123Na俘获1个α粒子后放出1个质子 （2）13Al俘获1个α粒子后放出1个中子

27（3）816O俘获1个中子后放出1个质子 （4）14Si俘获1个质子后放出1个中子 30一个学生上台书写，其余学生在下面书写，写完后其它学生评价是否正确

答案：（1）2311Na+42He→11H＋2612Mg （2）

2713Al+42He→10n＋3015P （3）

168O+10n→11H＋167N （4）

3014Si+（42He）→10n＋3015P 教师要求学生：理解并记住核反应方程，通过方程理解核反应中遵循的规律。

点评：这部分主要为老师讲解，学生通过前面已学的知识来掌握新的知识。最好把核反应与衰变的相同点、不同点进行对比，再通过例题进行巩固。

教师：让我们再来看一则材料，看看还会有什么惊喜

材料

：

1934年，约里奥·居里和伊丽芙·居里在a用粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子7

外，还探测到了正电子（10e），正电子的质量跟电子相同，所带电荷与电子相反，为一个单位的正电荷，更意外的是，拿走放射源后，铝箔虽不再发射中子，但仍继续发射正电子，而且这种放射性也有一定的半衰期．

二．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，叫做放射性同位素。放射性同位素有天然和人造两种，它们的化学性质相同。

（2）约里奥夫妇发现人工放射性同位素

30150P3014Si1eAl

He

P

学生阅读课本归纳：

（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。

（4）凡是用到射线时，都用人造放射性同位素

[来源:学*科*网Z*X*X*K]学生：从这部分开始主要为学生自习和上网查找资料，一方面要掌握书本的知识，另一方面要扩展自己的知识面，同时有问题的地方及时向老师提问，

点评：这一节大部分为陈述性的知识，教学难度不大，学生很容易掌握，如果让学生自习并上网查相关资料，他们一样可以掌握的很好，同时还能扩展他们的知识面，更能激发学生学习的热情。

四．放射性同位素的应用：

图片展示

（1）利用射线：射线测厚装置、烟雾报警器、放射治疗、培育新品种，延长保质期

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学生要能说出如何利用放射性物质的射线的。对于书本的几种事例要能够讲清楚工作的原理。对学生上网查找的有关射线的应用也要能说出原理。

点评：通过学生的自习与回答问题，培养学生搜索信息，加工信息的能力，同时培养学生的表达能力，规范应用物理术语的能力。

（2）作为示踪原子

棉花对磷肥的吸收

甲状腺疾病的诊断

学生要说出如何将放射性物质作为示踪原子的原理。

表格归纳总结放射性同位素的应用：

五．辐射与安全原子弹爆炸、核电站泄露会产生严重的污染. 1.介绍辐射来源

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在利用放射性同位素给病人做“放疗”时，如果放射性的剂量过大，皮肤和肉就会溃烂不愈，导致病人因放射性损害而死去。

有些矿石中含有过量的放射性物质，如果不注意也会对人体造成巨大的危害。 过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界产生破坏作用．2、介绍辐射的防护方法

（1）距离防护---就是要尽可能远离射线源；

(2) 时间防护---就是要尽量减少可能受到照射的时间；

(3) 屏蔽防护---就是在射线源的周围设置能够吸收或阻挡射线的屏蔽物体，以尽可能减弱射线的强度与能量. (4) 仪器监测---要配置适当的剂量测量设备，加强对环境的监测，特别是加强对核电站等有放射源的区域周边环境的监控. 鼓励学生课后：通过看书与上网查找资料，更多了解放射性辐射的用处以及危害，知道只要控制好辐射量，我们就可以利用它的射线，知道身边的一些放射性物质，以及如何防护一些有害的放射性物质。

点评：这部分内容同样通过学生的自主性学习获得知识，同时也让学生知道核辐射并不可怕，只要控制好量并注意防护，培养学生学科学，讲科学的意识。

作业

布置

教学

1.完成课本后的练习

2.查阅资料，更多的了解放射性同位素的应用

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心得

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