4　放射性的应用与防护教学设计实例

第十九章

原子核

4、《放射性的应用与防护》教学设计

授课教师：罗家伟

科 目：高中物理

单 位：广西浦北县第二中学

一、教学目标：

（一）知识与技能

1．了解什么叫核反应，知道核反应中，质量数守恒、电荷数守恒．

2．知道人工放射性同位素．

3．了解放射性同位素在生产和科学领域中的应用．

4．了解生活中辐射与安全．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。

（二）过程与方法

渗透和安全地开发利用自然资源的教育。

（三）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。

二、教学重点

人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律。

三、教学难点

人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律

四、教学方法

教师启发、引导，学生讨论、交流。

五、教学用具：

1．挂图，实验器材模型，课件等。

2．多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。

六、教学过程：

（一）引入新课

教师：前面已经学习了核反应的一种形式：衰变。本节课我们要学习核反应的另一种形式：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。

1

学生：回忆前面学习的衰变方程以及衰变过程中遵循的规律。同时学生说出三种衰变物质的性质。

通过复习巩固上节课的知识，对本节的教学是有帮助的，有利于学生对人工转变的理解。

（二）进行新课

回顾历史：1919年，卢瑟福用加速了的高能α粒子轰击氮原子，结果发现有质子从氮原子核中被打出，而氮原子也变成了氧原子。这可能是人类第一次真正将一种元素变成另一种元素，几千年来炼金术士的梦想第一次成为现实。但是，这种元素的嬗变暂时还没有实用价值，因为几十万个粒子中才有一个被高能粒子打中。到1924年，卢瑟福已经从许多种轻元素的原子核中打出了质子，进一步证实了质子的存在从而进一步证实了质子的存在。

（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。

卢瑟福发现质子核反应方程：14

7NHeOH4217811

这是人类第一次实现了原子核的人工转变。

不仅用α粒子，还用质子、中子甚至γ光子等去轰击其它元素的原子核，也都产生类似的转变，并打出了质子，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。

注意：

１．核反应中质量数与电荷数守恒

２．核反应是原子核的变化，化学反应是核外电子的变化

（2）．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、人工放射性同位素：

1934年，约里奥·居里和伊丽芙·居里

，

发现经过α粒子轰击的铝片中含有放射性磷

42HeAlPn2 2713301510

反应生成物P30是磷的一种同位素，自然界没有天然的

P30 ，它是通过核反应生成的人工放射性同位素。

3、人工放射性同位素的优点：

与天然的放射性物质相比，人造放射性同位素：

1/、放射强度容易控制；

2/、形状容易控制；

3/、半衰期短，

4/、废料容易处理。

4凡是用到射线时，都用人造放射性同位素

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。

（3）．放射性同位素的应用：

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

学生要能说出放射性物质射线的几种应用。对于书本的几种事例要能够讲清楚工作的原理。

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。

（4）．辐射与安全

原子弹爆炸、核电站泄露会产生严重的污染，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。

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学生通过看书和看课件上防护办法的图示，让学生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。

（三）例题：

通过例题讲解，让学生知道核反应中，质量数守恒、电荷数守恒．知道人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律。

4

（四）课堂练习：

【训练】

1．在下列4个核反应方程中，x表示质子的是(

) 30A.3015P―→14Si＋x 234B.238

92U―→

90Th＋x

12727430C.27Al＋n―→Mg＋x D.Al＋He―→1301213215P＋x

解析：由质量数守恒和电荷数守恒知，选项A中x为正电子01e，选项1B中x为42He，选项C中x为质子1H，选项D中x为中子10n. 答案：C











2．关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是(

) A．利用γ射线使空气电离，把静电荷除去

B．利用β射线照射植物的种子，使产量显著增加

C．利用α射线治疗肺癌、食道癌等

D．利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同作为示踪原子



解析：α射线电离作用强，能把静电荷迅速除去，一般利用γ射线治疗肿瘤或使种子发生生理变化，故选项D正确．



答案：D













3．(多选)人工放射性同位素被用做示踪原子，主要是因为(

) A．放射性同位素不改变其化学性质

B．人工放射性同位素的半衰期比天然放射性元素的半衰期短得多

C．半衰期与元素所处的物理、化学状态无关

D．放射性同位素容易制造

答案：ABC 

5

通过课堂练习，要求学生，理解、并会写核反应方程，并理解核反应中遵循的两个守恒规律。

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（五）课后作业：完成相应资料上练习和课本上的练习

2、写出下列原子核人工转变的核反应方程. 23（1）11

N

a

俘获1个α粒子后放出1个质子

27（2）13

Al

俘获1个α粒子后放出1个中子

（3）16

8O

俘获1个中子后放出1个质子

30（4）14

Si

俘获1个质子后放出1个中子

3.完成下列核反应方程。

(1) 1941F2He1H()9

114(2) 115B(?)0n7N

11(3) 14Nn(?)701H

通过练习要求学生：理解、并会写核反应方程，并理解核反应中遵循的两个守恒规律。

（六）课堂小结：

1、让学生自主学习能够掌握核反应的概念以及核反应方程；

2、了解两种放射性同位素的异同点以及人工放射性同位素的一些应用，并能从物理学的原理上进行解释；

3、还要了解核辐射的应用和防护。

4、能够掌握以下的两个核反应：

144171卢瑟福发现质子核反应方程：

7281

人工放射性同位素：

427301NHeOH2He13Al15P0n

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