3　探测射线的方法公开课教案

19.3 探测射线的方法

教学目标：

1.知道放射线的粒子能使气体液体电离、使照相底片感光、使荧光物质产生荧光；

2.知道用肉眼不能直接看到的放射线可以用适当的仪器探测到；

3.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：根据探测器探测到的现象分析、探知各种运动粒子。

教学难点：探测器的结构与基本原理。

学科核心素养：培养学生认真严谨的科学分析问题的品质；培养学生用物理观念去分析解决生活中的实际问题；培养学生应用物理知识解决实际问题的能力。

教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。

教学用具：视频资料，实验器材模型，课件等；

教学过程：

第三节 探测射线的方法

（一）引入新课

小游戏：蒙住一位学生的眼睛，另一位同学说一句话，猜猜是谁. 每位同学都有自己特有的音色，可以利用这一特点来与别人做区分。

提问：前面我们学习了天然放射现象，各有那些特征？

通过学生回忆三种放射线的本质以及三种粒子的基本特征，既用引导新课，也为后分析探测器探测到的现象提供理论依据。放射线是看不见的，我们是如何探知放射线的存在的呢？这节课，我们来学习几种常用的探测射线的方法。

（二）新课教学

阅读教材73页的第一部分，思考并讨论：放射线虽然看不见，但我们根据什么来探知放射线的存在呢？（使气体电离，这些离子可使过饱和汽产生云雾或使过热液体产生气泡；使照相底片感光；使荧光物质产生荧光）

下面学习三种核物理研究中常用的探测射线的方法。

1、威耳逊云室

阅读教材74页“威耳逊云室”部分的内容，完成下列问题：

（1）构造是什么？

（2）基本原理是什么？

（3）怎样才能观察到射线的径迹？

观看实验视频：用威尔逊云室观察α粒子的轨迹（腾讯视频）

在云室看到的只是成串的小液滴，它描述的是射线粒子运动的径迹，而不是射线本身。观察α、β射线在云室中的径迹，比较两种径迹的特点，并分析其原因。

一、探测射线的方法

1．云室中不同粒子径迹产生的原因

产生原因

α粒子的质量比较大，在气体中飞行时不易改变方向。由于它的电离本领大，沿途产生的离子多，所以它在云室中的径迹直而粗。

α粒子

的径迹

β粒子

的径迹

β粒子的质量小，跟气体分子碰撞时容易改变方向，并且电离本领小，沿途产生的离子少，所以它在云室中的径迹比较细，而且常常弯曲。

γ粒子

γ粒子的电离本领很小，在云室中一般看不到它的径的径迹

迹。

优点：威尔逊的云雾室在检测低能粒子时很有用，

缺点：不能探测和确定一些高能粒子，在技术上就要要求能在比威尔逊云室更快和更长的路径上做出记录。云雾室气体密度低是很大的缺陷，即单位体积中含有的物质非常少。

引入气泡室：据说美国物理学家格拉泽受啤酒壁上产生气泡的现象的启发，产生了设计气泡室的想法，于1952年发明了气泡室。当高能粒子穿过室内过热液体时，形成一串气泡而显示粒子行迹。

2、气泡室

学生阅读课文，学习气泡室的基本原理。

提问：比较气泡室的原理同云室的原理。

气泡室的优点：它的空间和时间分辨率高，工作循环周期短，本底干净、径迹清晰，可反复操作。

缺点：扫描和测量时间还嫌太长，体积有限，而且甚为昂贵，不适应现代粒子能量越来越高、作用截面越来越小的要求。

生活中常用的射线探测仪器：盖革-米勒计数器

3、盖革—

弥勒计数器

阅读教材“盖革—弥勒计数器”部分的内容，并组织学生对课文内容进行讨论。

提问：

（1）盖革—

弥勒计数管的构造如何？

（2）盖革—

弥勒计数管的基本原理是什么？

（3）G—M计数器的特点是什么？

另外，还有如闪烁计数器、乳胶照相、火花室和半导体探测器等探测器装置，利用这些装置能更精确地测定粒子的各种性质，感兴趣的同学可以查找这方面的资料阅读。

课堂小结：

当堂检测：

1.关于威耳逊云室探测射线，下列说法正确的是(

) A．威耳逊云室内充满过饱和蒸气，射线经过时可显示出射线运动的径迹

B．威耳逊云室中径迹直而粗的是α射线

C．威耳逊云室中径迹细而弯曲的是γ射线

D．威耳逊云室中显示粒子径迹的原因是电离，所以无法由径迹判断射线所带电

荷的正负

答案：AB 2.用连线把左边列出的实验设备和右边对应的仪器名称连结起来。

A．用于观察粒子径迹的设备

(a)示波器

B．用于记录粒子数的设备

(b)加速器

C．用于产生高速粒子的设备

(c)云室

D．用于观察波形图像的设备

(d)计数器

答案：A－c，B－d，C－b，D－a

课后作业：本节课后问题与练习1、2、3