3　探测射线的方法教案设计（一等奖）

高三物理选修3-5第十九章原子核第三节探测射线的方法导学案

【教学目标】

1．知道探测射线的粒子能使气体或液体电离、使照相底片感光、使荧光物质产生荧光。

2．了解云室、气泡室和计数器的简单构造和基本原理。

【教学重点】

云室、气泡室和计数器的简单构造和基本原理

【教学难点】

盖革—米勒计数器的工作原理

【自主学习】

探测射线的方法有：

1．粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和气体会产生____，过热液体会产生气泡。

2．射线中的粒子会使照相乳胶感光。

3．射线中的粒子会使_________产生荧光。

一、威耳逊云室

1．如图所示是威尔逊云室结构图，其主要部分是一个圆筒状容器，底部可以上下移动，相当于活塞，上盖是透明的，可以通过它观察粒子运动的径迹。云室里面是干净的空气。实验时，先往容器内加入少量的酒精，使容器内形成饱和蒸汽，然后迅速下拉活塞，气体迅速膨胀，温度降低，酒精蒸气达到_______状态。这时如果有粒子在室内气体中飞过，使沿途使气体分子

，过饱和蒸气就会以这些离子为核心__________，于是显示出射线的径迹。这种云室是英国物理学家威尔逊在1912年发现的叫做

。

2．如图所示，甲乙两图分别是α射线和β射线在云室中的径迹。α粒子的质量比较大，在气体中飞行时不易改变方向。由于α粒子的

本领大，沿途产生的离子多，所以α粒子在云室中的径迹

。高速β粒子的径迹

，低速β粒子的径迹

。γ粒子的

本领很小，在云室中一般看不到径迹。

二、气泡室

气泡室的原理同云室的原理类似，所不同的是气泡室里装的是液体，如液态氢。控制气泡室内液体的温度和压强，使温度略低于液体的沸点。当气泡室内的_____突然降低时，液体的_____变低，因此液体过热，粒子通过液体时在它周围有气泡形成，显示出粒子的径迹来。如图所示为气泡室中粒子径迹的照片。根据照片可以分析粒子的动量、能量及带电情况等。

三、盖革－米勒计数器

1．它的主要部分是盖革—米勒计数管，如图所示。外面是玻璃管，里面有一个接在电源负极上的________，筒的中间有一根接电源正极的_______。玻璃管中装有低压的惰性气体以及少量_________蒸气，管内的压强约为10-20kPa。金属丝和圆筒间的电压约为100V，这个电压稍低于管内气体电离电压。

2．当射线粒子进入管内时，会使气体______，产生的_____在电场中加速，再与气体分子碰撞，又使气体电离，产生电子……这样，一个粒子进入玻璃管内就会产生大量的电子。这些电子到达阳极，正离子到达阴极，在电路中就产生一次_________，利用电子仪器可以把放电次数记录下来。

3．这种装置又称为G-M计数器。它非常灵敏，用它检测射线十分方便。但是不同的射线在盖革—米勒计数器中产生的脉冲现象相同，因此只能用来计数，不能区分射线的种类。此外，如果同时有大量粒子，或两个粒子射来的时间间隔小于200us，盖革—米勒计数器也不能区分它们。

【课堂练习】

1．下列说法正确的是（

）

A．根据轨迹的长短粗细可以知道离子的性质

B．α粒子径迹细且直，β粒子径迹较粗且弯曲程度大

C．α粒子穿过威尔逊云室时偏转角比β粒子的大

D．γ粒子在威尔逊云室中一般看不见其径迹

2．下列关于放射线的探测说法正确的是（

）

A．气泡室探测射线的原理与云室探测射线的原理类似

B．由气泡室内射线径迹可以分析粒子的带电、动量、能量等情况

C．盖革一米勒计数器探测射线的原理中也利用射线的电离本领

D．盖革一米勒计数器不仅能计数，还能用来分析射线的性质

3．用盖革一米勒计数器测定放射线源的放射强度为每分钟405次，若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间，计数器几乎测不到射线。10天后再次测量，测得该放射源的放射强度为每分钟101次，则下列关于射线性质及它的半衰期的说法正确的是（

）

A．

放射源射出的是α射线

B．放射源射出的是β射线

C．这种放射性元素的半衰期是5天

D．这种放射性元素的半衰期是2.5天

4．关于射线探测及放射性的应用，下列说法正确的是（

）

A．α粒子在威尔逊云室的径迹直而粗，是因为α粒子的质量大，电离本领强

B．β粒子在威尔逊云室中，几乎看不到它的径迹

C．用放射治疗癌症，是利用“细胞分裂越快的组织，对射线的耐受能力就越弱”这一特点

D．用γ射线照射食品，可以杀死使食物腐败的细菌，延长保存期

5．为了说明用α粒子轰击氮，打出了质子是怎样的一个物理过程，布拉凯特在充氮云室中，用α粒子轰击氮，在他拍摄的二万多张照片中，终于从四十多万条α粒子径迹中发现了8条产生分叉，这一实验数据说明了（

）

A．α粒子的数目很少，与氮发生相互作用的机会很少

B．氮气的密度很小，α粒子与氮接触的机会很少

C．氮核很小，α粒子接近氮核的机会很少

D．氮气和α粒子的密度都很小，致使它们接近的机会很少

6．下图为α粒子穿过充满氮气的云室时拍摄的照片，在许多α粒子的径迹中有一条发生了分叉，分叉后有一条细而长的径迹和一条粗而短的径迹，则（

）

A．细而长的径迹是α粒子

B．细而长的径迹是氧核

C．粗而短的径迹是氧核

D．粗而短的径迹是质子

7．放射线中的粒子会使气体或液体电离，以这些粒子为核心，过饱和蒸气会产生_________，过热液体会产生_________。

8．威尔逊云室、气泡室、盖革－米勒计数器是探测放射线的三种装置．关于这三种装置，下列说法正确的是（

）

A．三种装置都能区分射线的种类

B．三种装置都能记录射线粒子的数量

C．把气泡室放在磁场中，能从粒子径迹的弯曲情况判断粒子的电性

D．盖革－米勒计数器可用来记录射线粒子的数量，也能区分射线的种类

9．用α粒子照射充氮的云室，摄得如图所示的照片，下列说法中正确的是（

）

A．A是α粒子的径迹，B是质子的径迹，C是新核的径迹

B．B是α粒子的径迹，A是质子的径迹，C是新核的径迹

C．C是α粒子的径迹，A是质子的径迹，B是新核的径迹

D．B是α粒子的径迹，C是质子的径迹，A是新核的径

10．在粒子物理的研究中,可以让粒子通过叫“云室”“气泡室”的装置，以显示它们的径迹。如图所示的是在液氢气泡室中拍摄到的带电粒子的径迹，气泡室中加有匀强磁场。关于粒子的径迹是一对紧绕的螺旋线的说法正确的是（

）

A．进入气泡室的粒子的比荷一定不同

B．粒子的径迹是螺旋线是因为粒子在运动过程中能量减少

C．粒子的径迹是螺旋线,是因为粒子的带电荷量越来越少

D．进入气泡室的是一对带相反电荷的粒子在同一个磁场中它们所受的洛伦兹力方向相反

11．下列说法中正确的是（

）

A．康普顿效应说明光子具有动量

B．量子力学的提出否定了经典力学

C．盖革-米勒计数器检测射线时能计数，不可以区分射线种类

D．光电效应表明光具有波动性

【课后反思】

参考答案：

【课堂练习】

1．AD 2．ABC 3．AC 4．ACD 5．C 6．C 7．雾滴，气泡

8．C 9．D 10．BD 11．AC