三、放射性衰变优秀教学设计内容

教学目标

1.知道原子核的衰变

2.知道两种衰变，能写出衰变方程

3.会用半衰期描述衰变的速度，知道半衰期的统计意义

4.了解放射性在各个领域的应用

5.知道射线的危害及防护

情感目标

1.利用我国科学方面的成就对学生进行爱国主义教育

2.就放射性的防护对学生进行责任、安全教育

过程目标

1.通过半衰期的学习锻炼学生总结规律的能力

2.通过对放射性应用的资料收集增强学生的自主学习能力

教学重点

1. 知道两种衰变，能写出衰变方程

2. 会用半衰期描述衰变的速度，知道半衰期的统计意义

3．了解射线的应用及防护

（由于面向的是文科的同学，因此重点放在了解射线的应用及防护，让同学们感知物理离我们的生活很近，与我们的生活息息相关。）

新课导入

请同学们回顾三个问题

1.天然放射性的发现

2.三种放射线的本质及特点

3.原子核的组成、符号

（学生回答、老师点评）

知道了天然放射性、三种射线，这节课我们就来具体学习三种射线是如何产生的，以及它们对我们的“好处”和“坏处”。

新课讲授

（在放射现象中，原子核会放出α、β粒子，之后变成新的原子核，我们把这种现象叫做放射性衰变。）

一、放射性衰变

1.定义：原子核自发地放出α、β粒子后变成新的原子核，这种现象叫做放射性衰变。

（在衰变中原子核发生了变化，产生了新元素，这个过程满足什么规律呢？大量研究表明，在衰变过程中，满足质量数、电荷数守恒。）

2.规律：衰变前后质量数和电荷数都守恒

（按照，衰变中放出α粒子或β粒子，我们把衰变分为两类。）

3.分类

原子核放出

α粒子的衰变——α衰变

方程：

本质：原子核内两个中子、两个质子结合在一起被放射出来。

新产生的原子核与原来

的原子核相比：电荷数少了2个、质量数少了4个

原子核放出

β粒子的衰变——β衰变

方程：

本质：原子核内1个中子转化为1个质子和1个电子，电子被放射出来。

新产生的原子核与原来

的原子核相比：电荷数多了1个、质量数不变

（那么，γ射线从哪来呢？）

γ衰变是α衰变、β衰变的伴生物，

γ射线的发射只是使原子核的能量状态发生改变，而原子核的质量数和电荷数都保持不变，所以不发生元素种类的变化。

（γ射线是伴随α、β衰变释放出的能量）

（放射性原子核在衰变过程中变成了新原子核，原来的原子核就少了，那么，经过多长时间，放射性原子核减少多少呢？我们需要一个量来描述衰变的快慢。）

二、半衰期

1.物理意义：反映衰变快慢的物理量

2.定义：放射性元素的原子核有一半数量发生衰变所需要的时间。

（它是一总量作为1，一半一半的减少）

3.统计意义：对少量或个别的原子核无意义。

4.决定因素：由原子核本身的性质决定，与其化学性质、周围环境无关。

（学生讨论：质量为m的放射性原子核，半衰期为T ，经过一个半衰期？两个半衰期？……

经过时间t后，该放射性原子核剩余的质量？）

质量为m的放射性原子核，半衰期为T ，经过时间t后，该放射性原子核剩余的质量

（以上就是我们这节课的主要知识内容。大家知道核物理是从什么时候开始的吗？是上世纪初才开始的，不过100年出头的时间，但是已经飞速发展，取得了惊人的成就，也仍存在很多问题有待解决。大家会不会感觉这么高大上的科学会离我们很远，只出现在科学家的实验室中？答案自然是否定的。下面我们就请两位同学来给大家介绍一下放射性的应用。）

1.放射治疗——它是利用高能电磁辐射线作用于生命体，使生物分子结构改变，达到破坏癌细胞目的的一种治疗方法。放射能够治疗癌症是因为癌细胞对放射线敏感。目前临床上应用的放射线主要有X线和伽马射线（γ）两种。

（拓展：放疗时不使用X线和γ线，而是使用重离子束，即为重离子治疗。据介绍, 重离子癌症治疗是把碳离子加速到光速的70%, 将碳离子束

(=重离子束) 照射至「肿瘤病灶」从体外进行的放射线治疗。该项技术可高度吻合肿瘤病灶的位置、大小及形状, 将重离子束集中定点照射。重离子治疗相比传统放疗有何优势？

据悉,重离子束被国际上誉为

21 世纪最理想的放疗用射线,对癌细胞进行精准杀伤,对健

康组织损伤极小,几乎没有毒副作用,特别适宜于手术、化疗、常规放疗无效或易复发的难治病例。）

（适时对学生进行爱国主义教育：我国是世界上第四个开展重离子癌症治疗临床试验的国家，2016年利用重离子治疗癌症的医院已在上海建成使用。）

2.射线测厚仪原理是根据射线穿透被测物时的强度衰减来进行转换测量厚度的，即测量被测钢板所吸收的射线量，根据该射线的能量值，确定被测件的厚度。由射线探测头将接收到的信号转换为电信号，经过前置放大器放大，再由专用测厚仪操作系统转换为显示给人们以直观的实际厚度信号。

另外，利用γ射线的穿透能力还能进行探伤。

（对于一种射线特点，在给出第二种应用，拓展学生的思路、知识面）

3.水果保鲜：用一定剂量的射线照射食品，可以除虫、灭菌、抑制发芽、延缓成熟、防止腐烂和发霉变质，达到保鲜和延长保藏期的目的。

γ射线是一种穿透力极强的电磁射线，当其透过生活机体时，会使机体中的水和其他物质发生电磁作用，产生游离基或离子，从而影响到机体的新陈代射过程，严重时则杀死细胞。由于照射时的剂量不同，所起的作用也有差

别。低剂量：影响植物代射抑制块茎、鳞茎类发芽，杀死寄生虫。中剂量：抑制代射，延长果蔬贮期，阻止真菌活动，杀死沙门氏菌。高剂量：彻底灭菌。目前各国在辐射保藏食品上，主要是应用60钴或137铯为放射源。辐射食品所需的放射性剂量很小不会破坏食物营养和风味，也不会造成放射性污染，当然也不会危害人的健康和安全了。

另外，利用γ射线的照射还可以使基因突变，培育新品种。

4.烟雾报警器：二战期间极密的曼哈顿原子弹计划还带动了一个新产品的问世，这个室内装置已经挽救了无数人的生命，这就是烟雾探测报警器。曼哈顿计划的科学家们在秘密研究94号钚元素时创造了95号新元素

——镅-241。这是由中子轰击钚元素产生的。如今绝大多数烟雾报警器都是离子型的(也有部分是光电型)，探测器中的放射性元素镅可以释放出稳定的α粒子流(α射线)，从而使电离腔内的空气局部电离导电，允许一定电流在两个电极之间的空气中通过。当烟雾粒子进入电离腔时，它们会与带电离子相结合从而降低空气导电性，使通过电离腔的电流减少。当电流低于预定值时，探测器就会发出火灾警报。

另外，α射线的电离作用，还可以消除静电。

5.示踪原子

同位素的放射性原子与其同位素化学性质相同，可以代替其同位素在化合物中的位置，但其具有放射性，可以通过监测仪器检测到这种物质的变化，所以称为示踪原子。在工业上可以检查输油管道渗漏的情况；农业上可以了解植物吸收肥料后在体内转移、分布的情况；医疗上可以帮助医生检查肿瘤的部位和范围，还可以用来研究人体对药物的吸收、排泄等情况。

6.放射性测定年代法是根据放射性核素衰变的速度不随地球上的物理条件而变化的科学理据，应用现代放射性核素计时来测定年代的先进科学手法。

包括有三种测定方法：

1、利用碳-14测定年代法；

2、利用放射性衰变的母子体关系测定年代法；

3、热释光测定年代法。

另外，年代测定法可以用于考古年代确定，在地质勘探中确定地层形成的年代。

（看来，放射性真的与我们的生活息息相关。那么，同学们会不会有一个疑问：这么多射线安全吗？我们头顶的烟雾报警器就有放射性，我是不是得离它远点，它有放射性啊！我很负责任的告诉大家，这些射线都在安全范围内，烟雾报警器中γ射线的辐射量还不及我们空气中的百分之一。如果这也不安全，那我们就得把自己裹起来隔离空气了！

我们生活中接触到的食盐、香烟、水晶镜片、透视都有放射性，但都在安全范围内。

但是，的确有一些放射性是不安全的。下面我们就来看一下放射性的危害和防护。）

三、放射性的危害和防护

1.室内装修污染

（大家知道室内装修污染主要是什么吗？学生会回答——甲醛。还有什么呢？是天然石材的氡气。）

石材取之于自然，含有放射性物质是肯定的、正常的。石材放射性

主要是指石材中含有的镭、钍、钾三种放射性元素在衰变中产生的放射性物质，主要为“氡”气。一般情况下自然通风半小时或换气扇强制排风十分钟,室内氡222的浓度即可降低到与室外大气相同的极低浓度,对人体完全无害,这是减少对人体伤害的有效方式。

（家里新装修要注意两个问题，一是到正规的石材市场去买正规的石材，二是室内要勤通风。长时间处于氡气超标的房间会对健康产生危害，甚至是死亡。请同学们课后自行阅读“鬼屋”材料。）

在《天然石材产品放射性防护分类控制标准》按放射性高低，把天然石材分为3类：

•

A类产品使用范围不受限制。

•

B类产品不可用于室内饰面，可用于其他一切建筑物内外饰面。

•

C类产品可用于其他一切建筑物的外饰面。

•

放射性比活度大于C类控制的石材，可用于海堤、桥墩及碑石等其他用途。

•

不高于当地天然放射性水平的石材，可在当地使用，不受本标准控制。

2.小小“钥匙链”竟是放射源随手捡来害惨十三人

据介绍,9月2日上午10点,维修班副班长李师傅在维修现场捡到了一个“钥匙链”:铅灰色金属链的一端悬着一颗小铅疙瘩,他以为是个小玩意,就把它放进裤兜儿,中午休息的时候和几个同事把玩之后,随手放进了抽屉里。他们万万没想到,这个小玩意其实是个大“魔鬼”。

直到下午5点半的时候,有人打电话来问是否见到一段金属链。他们才知道,这个“钥匙链”其实是源:铱—192。原来燕山石化公司于9月2日凌晨开始对管线状况进行检查,使用了射线探伤仪,结果收工后把最关键的放射源落在了工作现场。

据一位年轻师傅讲,他并没有看见那个可怕的“钥匙链”,但那天下午总是莫名其妙地犯困,浑身没劲儿。现在他们的主要症状是发烧、恶心、呕吐、头晕、乏力等。

副主任医师朱大夫说,几名症状轻微的受害者估计一个月后体力就会恢复。据他介绍如果被过量的射线辐射,会造成人体内的细胞被杀死、染色体断裂等现象。

（大家还记得福岛核电站事件吧！看来工作时的规范操作、安全责任很重要啊！放射线很危险，大家请记住这个符号，这是国际上通用的，看到它，有放射性危险请远离！）

3.贫铀弹

其主要成分是铀238，具有放射性，但是放射性不强，主要是阿尔法射线，当它击中目标后会产生6000度以上的高温，穿透力极强。因此，多被用来毁伤以坦克为主的敌方装甲目标。

1943年8月，美国曼哈顿计划的研究小组曾经给五角大楼写过一个报告里面提及了”使用贫铀弹及铀238废料制成的弹药，能沾染敌方土地，削弱敌方的战争潜能

。

在海湾战争中，美军就曾经大量使用贫铀弹，直接撞毁了敌方T72主战坦克上千辆。

（美国在之后

的战争中也大量使用了贫铀弹，造成了很严重的环境污染。）

（因此，我们要学会对放射性的防护并要有责任心来保障安全，让自己及他人都远离放射性危险。）

小结

1.放射性衰变

规律

衰变方程

半衰期

2.放射性的利用

3.放射性的污染及防护

习题

1.关于放射性元素的半衰期，下列哪种说法是正确的？

A.半衰期是原子核全部发生衰变所需时间的一半

B.温度越高，质量越大的原子核半衰期越短

C.10个放射性原子核经过1个半衰期还剩5个未发生衰变

D.某放射性原子核在9天内衰变了3/4，其半衰期是4.5天

2.下列哪些应用是利用了放射性同位素的射线？

A.用X射线透视人体

B.肿瘤病人在医院接受放射治疗

C.利用α射线照射消除机器运转时产生的静电

D.用射线照射中子使其变异，培育新品种

3.在放射线的利用和防护中就你感兴趣的某一点进行了解，以小论文的形式汇报成果。

结束语

卢瑟福曾提出：我希望人类在学会和平相处之前不要释放镭的内部力量。皮埃尔居里提出人类从未来的发现中所得到的好处将比坏处更多。

老师希望同学们不论以后从事什么工作，都能把责任放在肩上，作出正确的选择！让科学为人类造福！