3　探测射线的方法优质教案设计

§19.3 探测射线的方法

一、课前预习单

【学习目标】

1.知道探测射线的方法．

2.知道放射线的粒子与其他物质作用时产生的现象，了解几种仪器的简单构造和基本原理．

3．了解放射性在生产和科学领域的应用．知道射线的危害及防护.．

【完成目标】

目标一、探测射线的方法

1．探测方法[先填空]

(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，过饱和的蒸气会产生雾滴，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：①原理：粒子在云室内气体中飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸气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．

②径迹特点

说明：

（1）α粒子的 比较大，在气体中飞行不易 ，并且 本领大，沿途产生的 ，所以它在云室中的 直而粗。

（2）β粒子的 小，跟气体碰撞时容易 ，并且 本领小，沿途产生的离子 ，所以它在云室中的 ，且常常发生 。

（3）γ粒子的电离本领 ，一般看不到它的 ．

注意：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 _ ，而不是 本身。

(2)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．

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

①优点：G—M计数器非常灵敏，使用方便．

②缺点：只能用来计数，不能区分射线的种类．

[再判断] 1．云室和气泡室都是应用射线的穿透能力研究射线的轨迹．(×) 2．盖革－米勒计数器既可以统计粒子的数量，也可以区分射线的种类．(×) 3．衰变和原子核的人工转变均满足质量数守恒和电荷数守恒．(√) [后思考]

如何利用云室区别射线的种类？

【提示】

利用射线在云室中的径迹区别，直而粗的为α射线，细而长的为β射线．

[合作探讨] 探讨1：过饱和气体为什么能显示出射线中粒子的径迹？

【提示】

射线粒子在云室中的过饱和气体中飞过，射线粒子具有电离作用，可以使沿途的过饱和气体分子电离，过饱和气体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．

探讨2：在威尔逊云室中如何判断放射线的性质和带电的正负？

【提示】

根据放射线在威尔逊云室中径迹的长短和粗细，可以知道粒子的性质，把云室放在磁场中，根据带电粒子运动径迹的弯曲方向，还可以知道粒子所带电荷的正负．

目标二、核反应

[先填空] 1．核反应

(1)定义：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．

(2)原子核的人工转变

1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素，同时产生一个质子．

441卢瑟福发现质子的核反应方程：1→177N＋2He―8O＋1H. 遵循规律：质量数守恒，电荷数守恒．

目标三、人工放射性同位素

[先填空]

2．人工放射性同位素

(1)放射性同位素的定义：具有放射性的同位素．

(2)人工放射性同位素的发现：1934年，约里奥·居里夫妇发现经过α粒子轰击的铝片中含有放射性磷3015P. 271发现磷同位素的方程：4→302He＋13Al―15P＋0n. (3)放射性同位素的应用

共有两个方面：一方面是应用它的_________，

如：___________________________________________________．

另一方面是作___________，如_____________________________ 3.辐射与安全

人类从来就生活在有放射性的环境之中，_____的射线对人体组织有破坏作用．要防

止_____________对水源、空气、用具等的污染．

[再判断] 1．卢瑟福发现质子的过程就是原子核的人工转变过程．(√) 2．衰变反应过程和原子核的人工转变过程都遵循质量守恒和电荷守恒规律．(×) 3．同位素都具有放射性．(×) [后思考]

衰变和原子核的人工转变有什么不同？

【提示】

衰变是具有放射性的不稳定核自发进行的变化，原子核的人工转变是利用α粒子、质子、中子或γ光子轰击靶核发生的变化．所有的原子核都可能发生人工转变．

[合作探讨] 探讨1：书写核反应方程时为什么不能用等号连接？

【提示】

核反应过程一般都是不可逆的，核反应方程不能用等号连接，只能用单箭头表示反应方向．

探讨2：原子核的衰变方程和原子核的人工转变方程有何区别？

【提示】

衰变方程的箭头左边只有一个放射性原子核，原子核的人工转变方程的箭头左边有靶核和轰击靶核的粒子各一个．

二、课中探究单

1、写出下列核反应方程，并注明对应的人名：

发现质子：_____________________________，____ ___；

发现中子：_____________________________，______________________；

发现正电子：___________________________，______________________。[来源:学科

2、重点难点

（1）原子核的人工转变．

（2）放射性同位素的特点和应用．

3、典例分析

写出下列原子核人工转变的核反应方程

23（1）

11Na(钠核)俘获1个α粒子后放出1个质子

27（2）

13Al(铝核)俘获1个α粒子后放出1个中子

（3）168O(氧核)俘获1个中子后放出1个质子

30（4）14Si(硅核)俘获1个质子后放出1个中子

【课堂总结】

1．三种射线在云室中的径迹比较

[来源:学.科.网Z.X.X.K](1)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．

(2)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，所以它在云室中的径迹比较细，而且速度减小后的轨迹常常弯曲．

(3)γ粒子的电离本领更小，在云室中一般看不到它的径迹．

2．不同探测方法的对比

威耳逊云室和气泡室都是依据径迹探测射线的性质和种类，而盖革－米勒计数器只能计数，不能区分射线的种类．

1．核反应的条件

用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变．

2．核反应的实质

用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变．

3．原子核人工转变的三大发现

(1)1919年卢瑟福发现质子的核反应：

144171

7N＋2He→

8O＋1H (2)1932年查德威克发现中子的核反应：

941214Be＋2He→

6C＋0n 4(3)1934年约里奥—居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应：2713Al＋2130300He→3015P＋0n；15P→14Si＋1e. 4．人工转变核反应与衰变的比较

(1)不同点：原子核的人工转变是一种核反应，是其他粒子与原子核相碰撞的结果，需要一定的装置和条件才能发生，而衰变是原子核的自发变化，它不受物理和化学条件的影响．

(2)相同点：人工转变与衰变过程一样，在发生过程中质量数与电荷数都守恒，反应前后粒子总动量守恒．

三、达标检测单

1．关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是

（ ）

A．做示踪原子是利用放射性同位素放出的射线可被仪器检测的特点

B．做示踪原子是利用放射性同位素贯穿能力很强的性质 C．γ射线探伤是利用了γ射线贯穿能力很强的性质

D．γ射线探伤是利用了γ射线电离能力很强的性质A．γ射线探伤仪

B．利用含有放射性碘131的油，检测地下油管的漏油情况

C．利用钴60治疗肿瘤等疾病

D．把含有放射性元素的肥料施给农作物，用检测放射性元素在农作物内转移和分布的情况，找出合理施肥的规律

3．原子核物理的知识可以应用到下列几项工作中，其中不是放射现象应用的是( ) A．检查金属板内部的砂眼 B．处理种子，使农作物增产

C．核能发电 D．检查和治疗恶性肿瘤

4．在医疗上，用放射性钴60放出的γ射线治疗肿瘤，其原理是利用了γ射线的[来源:学科网ZXXK]

2．下列应用中，把放射性同位素作为示踪原子的是（ ）

( ) A．电离作用，使肿瘤细胞转化 B．穿透本领，导致基因突变

C．高能量，杀死肿瘤细胞 D．热作用，减轻病人痛苦

5．贫铀炸弹是一种杀伤力很强的武器，贫铀是提炼铀235 以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹不仅有很强的穿甲能力，而且残留物可长期对环境起破坏作用，这种破坏作用的原因是（ ）

A．爆炸的弹片存在放射性 B．未爆炸的部分存在放射性

C．铀的衰变速率很快 D．铀的半衰期很长

6．关于放射性同位素，下列说法正确的是 (

)

A．放射性同位素与放射性元素一样，都具有一定的半衰期，衰变规律一样

B．放射性同位素衰变可以生成另一种新元素

C．放射性同位素只能是天然衰变时产生的，不能用人工方法测得

D．以上说法都不对

7．用中子轰击铝27，产生钠24和X粒子，钠24具有放射性，它衰变后生成镁24，则X粒子和钠的衰变过程分别是 ( )

A．质子，α衰变 B．电子，α衰变

C．α粒子，β衰变 D．正电子，β衰变

8．下列原子核反应式中,x代表α粒子的反应式是( ) 912234A.42342He4Be6Cx B.90Th91Pax

303031C.2 D.Pix

HHnx1514S1109．1965年我国科学家首次用人工方法合成了牛胰岛素，为确认合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素是同种物质，在人工合成的牛胰岛素中掺人放射性14C，然后将人工合成的和天然牛胰岛素混合，得到了放射性14C分布均匀的结晶物，从而证明了两者都是同一物质，为我国在国际上首先合成具有生物活性的牛胰岛素提供了有力证据．”

(1)在人工合成的牛胰岛素中掺人放射性14C的用途是 ( ) A．催化剂 B．媒介物 C．组成元素 D．

示踪原子 (2)以上所述人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素是同一种物质的依据是

（ ）

A．扩散作用 B．渗透作用

C．相似相溶作用 D．物质结构相同

(3)放射性14C可用中子轰击14N获得，生成的14C具有β放射性，试写出上述两个核反应方程式．

10.

如图所示，带电粒子在“云室”中运动时，可呈现运动径迹，将“云室”放在匀强电场中，通过观察带电粒子的径迹，可以研究原子核发生衰变的规律．现将一静止的放射性14C放入上述装置中，当它发生衰变时，可能放出α粒子或电子或正电子．所放射的粒子与反冲核经过相等的时间所形成的径迹如图所示(发生衰变后瞬间放射出的粒子和反冲核的速度方向与电场强度E垂直，a、b均表示长度)．则

(1)14C发生衰变时所放射出的粒子是________．

(2)14C发生衰变时所放射出的粒子的运动轨迹是 ________(填“①”或“②”)．

(3)14C的衰变方程是：

___________________________________________．(4)简要推导发生衰变后的瞬间放出的粒子与反冲核

的动能之比．