3　探测射线的方法教案和课堂实录

高中物理第十九章原子核19.3探测射线的方法

教学设计

【学习目标】

1.知道射线粒子使气体或者液体电离、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。

3.知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素。

4.知道核反应及其遵循的规律。

【教学重点】

探测射线的基本方法和基本原理。

【教学难点】

云室、气泡室和计数器的简单构造和基本原理。

【教学方法和手段】

1．教学方法：合作讨论、相互改错、相互讲解。

2．教学手段：计算机多媒体教学，PPT课件

【教学过程】

一、知识回顾，导入课题

二、新课教学

1、探测射线的方法：

（1）探测基本原理：

①组成射线的粒子会使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和的蒸汽会产生雾滴，过热液体会产生气泡。

②射线能使照相乳胶感光。

③射线能使荧光物质产生荧光。

（2）探测仪器：

①威耳逊云室: 当酒精蒸汽达到过饱和状态，粒子在云室内气体中飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸汽就会以这些离子为核心凝结成雾滴，于是显示出射线的径迹。

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②气泡室：气泡室里装的是液体，如液态氢。粒子通过过热液体时，在它的周围产生气泡而形成粒子的径迹。

③盖革—米勒计数器: a.优点：G－M计数器非常灵敏，用它检测射线十分方便。

b.缺点：只能用来计数，不能区分射线的种类。

思考判断: (1)威尔逊云室可以显示α粒子和β粒子的径迹。(

) (2)高速β粒子在威尔逊云室中的径迹又短又粗而且是弯曲的。(

) (3)G－M计数器非常灵敏，不仅可以计数，还可以区分射线的种类。(

) 2、探测射线的方法探究：

（1）威尔逊云室

①α粒子显示的径迹直而清晰：

因为α粒子带电荷量多，它的电离本领强，穿越云室时，在1 cm路程上能使104对气体分子产生电离，过饱和酒精蒸汽凝结在这些离子上，形成很清晰的径迹。且由于α粒子质量大，穿越云室时不易改变方向，所以显示的径迹很直。

②β粒子显示的径迹

β粒子的质量小，跟气体碰撞时容易改变方向，并且电离本领小，沿途产生的离子少，所以高速β粒子的径迹又细又直，低速β粒子的径迹又短又粗而且是弯曲的。

③γ射线的电离本领很小，在云室中一般看不到它的径迹。

（2）气泡室：

气泡室装的是过热液体，粒子通过液体时在它的周围有气泡形成，显示粒子的径迹。

（3）盖革—米勒计数器

当某种粒子经过管中时，管内气体分子电离，产生电子，这些电子到达阳极，正离子到达阴极，在外电路中产生一次脉冲放电，利用电子仪器可以把放电次数记录下来。

三、基础巩固，讲练结合

例1、(多选)利用威耳逊云室探测射线时若观察到细长、弯曲的径迹，则下列说

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法正确的是(

) A.可知有α射线射入云室

B.可知有β射线射入云室

C.观察到的是射线粒子的运动

D.观察到的是射线粒子运动路径上的酒精雾滴

思路点拨：解答本题时应注意以下两点：

(1)α粒子带电量较多，质量大，它的电离本领强，穿越云室时，径迹粗而直。

(2)β粒子带电量少，质量小，电离本领较小，穿越云室时，径迹细而弯曲。

解析：因为观察到威耳逊云室中存在细长、弯曲的径迹，可知是β射线的径迹，选项A错误，B正确；射线粒子的运动是观察不到的，观察到的是酒精过饱和蒸汽在射线粒子运动路径上形成的雾滴，选项C错误，D正确。

答案

BD 练习1、

下列说法中错误的是(

) A.威耳逊云室和盖革—米勒计数器都是利用了放射线使气体电离的性质

B.盖革—米勒计数器除了用来计数，还能区分射线的种类

C.用威耳逊云室探测射线时，径迹比较细且常常弯曲的是β粒子的径迹

D.根据气泡室中粒子径迹的照片上记录的情况，可以分析粒子的带电、动量、能量等情况

解析：盖革—米勒计数器只能用来计数，不能区分射线的种类，因为不同的射线在盖革—米勒计数器中产生的脉冲现象相同。气泡室探测射线的原理与云室类似，根据粒子的径迹照片，可以分析粒子的动量、能量和带电情况，选项B错误。

答案

B

例2、用α粒子照射充氮的云室，摄得如图所示的照片，下列说法正确的是(

)

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

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D.B是α粒子的径迹，C是质子的径迹，A是新核的径迹

解析：α粒子的径迹是沿入射方向的。生成的新核径迹的特点是粗而短，根据以上特点可判断选项D正确。

答案

D 练习2、(多选)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

B.进入气泡室的粒子的比荷一定不同

C.粒子的径迹是螺旋线，是因为粒子在运动过程中能量减少

D.粒子的径迹是螺旋线，是因为粒子的带电荷量越来越少

解析：根据粒子进入气泡室后沿相反的方向运动，说明粒子所受的洛伦兹力方向mv相反，粒子带相反电性的电荷，选项A正确；由R＝知，R不同，因为速度vqBmm的大小关系不确定，的大小关系也不确定，即可能相同，选项B错误；因为粒qq子在运动过程中电荷量不变，但要受到阻力作用，能量减少，速度减小，故半径减小，所以粒子的径迹是螺旋线，选项C正确，D错误。

答案

AC 四、课堂小结：

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