4　放射性的应用与防护优质课教案设计

第十九章 第四节 放射性的应用与防护

★教学目标：

（1）知道什么是核反应，会写出人工转变方程。

（2）知道什么是放射性同位素，人造和天然放射性物质的主要不同点。

（3）了解放射性在生产和科学领域的应用。

（4）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。

★着重培养的物理核心素养：

（1）通过图片、视频等素材引起学生的兴趣，激发学生的好奇心与求知欲。

（2）通过交流和合作等环节培养学生的科学探究能力。

（3）培养学生针对所研究的问题进行搜索信息，加工信息的能力

（4）通过对教材“STS”栏目的介绍，使学生增强热爱自然、珍爱生命、保护环境的责任意识！

★教学重点：

核反应及其反应过程中遵循的规律，放射性的应用及防护。

★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

★教学模式：

对分课堂

★教学方法：

教师启发、引导，学生讨论、交流。

★教学用具：

多媒体课件、图片、视频材料

★课时安排

1 课时 ★教学过程

（一）引入新课

教师：播放《无敌浩克》影片部分片段，请同学们回忆布鲁斯.班纳获得超强能力的原因。

学生：回忆并说出其原因，即冷战时期，布鲁斯·班纳的父亲是美军的一位科学家，致力于研究通过基因改造让人类获得超强的能力，想以此为美军打造超级士兵。可是他的项目没有获得美军的支持，不能进行人体试验，疯狂的父亲为了完成试验就在刚出生的班纳身上进行基因试验。多年后，班纳成为了出色的科学家，专职为军方开发新型的高能炸弹。在一次例行的试验中，由于操作失误，班纳为了保护同事，受到了一场伽马射线的强力辐射。常人如果在这场射

线爆炸下肯定必死无疑，可是班纳却活了下来。多年前，父亲在其身上做的试验也因这场核辐射生效。一旦班纳发怒时，就会诱发身体里的神秘力量，变为毫无意识的绿巨人，拥有超强的破坏力和反抗意识。

教师：布鲁斯.班纳受到了一场伽马射线的强力辐射，诱发其产生突变。那么人类是如何获取能够产生射线的放射性元素的呢？放射性对人类是有益还是有害呢？我们如何去利用放射性的益处，又该如何去防止其对我们的伤害呢？下面通过本节课的学习我们就能找到这些问题的答案！

落实核心素养的方法：通过视频引出本节课的内容，有利于引起学生的兴趣。同时通过三个问题的提出，能够激发学生的好奇心与求知欲。进而促进对学生“科学思维”这一核心素养的培养。

（二）进行新课

教师：在本章第二节我们学习了原子核的衰变，衰变是原子核的自发变化，科学家更希望人工控制原子核的衰变。于是物理学家卢瑟福便用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素——氧17和一个质子，实现了原子核的第一次人工转变；1932年查德威克利用α粒子轰击得到碳12，并发现中子；1934年，约里奥-居里夫妇用粒子轰击铝片得到磷的一种新的同位素磷30和一个中子。

三个核反应方程：

14171

7N＋42He＝

8O＋1H 94121Be＋He→C＋42 60n 27301

42He＋13Al→15P＋0n

教师：不仅用α粒子，用质子、中子甚至用光子去轰击一些原子核，都可以实现原子核的转变，通过这种方式可以研究原子核的结构，还可以发现和制造新元素。

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。

教师：由于核反应往往是不可逆的所以核反应方程我们不用等于号，而是用箭头代表反应得方向。

教师：请同学们认真观察两个核反应方程，总结其遵循的规律并以小组为单位完成下面例题：

例1：1993年，中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素202 78Pt。制取过程如下：

(1)用质子轰击铍靶94Be产生快中子；

(2)用快中子轰击汞204 80Hg，反应过程可能有两种：

①生成202 78Pt，放出氦原子核；

②生成202 78Pt，同时放出质子、中子。

202(3)生成的202 78Pt发生两次衰变，变成稳定的原子核汞 80Hg。

写出上述核反应方程。

学生：通过观察、思考，总结出在核反应中质量数守恒、电荷数守恒。应用此规律完成上述例题。

落实核心素养的方法：通过提出问题、猜想与假设、制定计划、收集证据、分析与论证、评估、交流和合作等环节培养学生的科学探究能力。

2.人工放射性同位素

教师：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。天然放射性同位素不过40多种，而人工制造的放射性同位素已达1000多种，像之前所提到的磷30就是一种人工放射性同位素，自然界没有天然的磷30,，它是通过核反应生成的人工放射性同位素。

教师：人工放射性同位素的优点：放射强度容易控制；还可以制成各种所需的形状；半衰期短，废料容易处理。由于这些优点，人工放射性同位素再国民经济及科学研究等多领域得以广泛应用，而非天然放射性同位素。

3．放射性同位素的应用：

教师：昨天，老师给大家布置了一项家庭作业，要求全体同学利用课余时间在网上查找放射性同位素的应用案例，并让小组长将组员所找到的放射性的应用案例进行汇总。下面哪位组长来将你们小组收集到的案例跟大家分享一下，随后其他组长再加以补充。要求：对于所举案例要能够讲清楚工作的原理。

学生：组长代表进行展示，其他组长加以补充。

学生展示的部分案例：

（1）利用射线：

应用一：利用γ射线的穿透能力强这一特点，结合计算机的使用可以控制工件厚度等。

应用二：利用γ射线的穿透能力强，以及癌细胞对射线的耐受能力较弱这些特点可以进行放射治疗。

应用三：利用γ射线照射种子，会使种子的遗传基因发生变异这一特点，可以培育新品种。应用四：利用γ射线照射食品可以杀死食物腐败的细菌这一特点，可以抑制蔬菜发芽，延长保质期。

应用五：利用射线的电离作用，消除静电积累，防止静电产生的危害。

应用六：利用射线具有一定能量进行原子核的人工转变。

（2）作为示踪原子：同位素的放射性原子于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。

应用一：棉花对磷肥的吸收

应用二：甲状腺疾病的诊断

应用三：生物大分子的结构及其功能的研究

应用四：对输油管道漏油点进行查找、判断等。

落实核心素养的方法：通过本次活动，培养学生利用手机、电脑等工具对所研究的问题进行搜索信息，加工信息的能力，同时培养学生的归纳总结、表达能力，以及规范应用物理术语的能力。

例2：用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然放射性同位素只不过40几种，而今天人工制造的同位素已达1 000多种，每种元素都有放射性同位素，放射性同位素在农业、医疗卫生、科研等许多方面得到广泛应用。

(1)带电的验电器在放射线照射下电荷会很快消失，其原因是(

) A．射线的贯穿作 B．射线的电离作用

C．射线的物理、化学作用 D．以上三个选项都不是

(2)如图是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图，若工厂生产的是厚度为1 mm的铝板，在α、β、γ三种射线中，你认为对铝板的厚度起控制作用的是________射线。

4．辐射与安全

教师：通过刚才的学习，我们了解到放射性有很多重要应用，但万物皆有两面性。过量的射线对人体组织有破坏作用，这种破坏往往是对细胞核的破坏，有时不会马上察觉。例如：教材78页“STS”栏目中介绍了贫铀弹，贫铀弹爆炸后的残留物会产生一定的放射性，对人体有害。其残留物分布广泛、清理困难，它的使用造成了环境灾难！因此，在使用放射性同位素时，必须严格遵守操作规程，注意人身安全，同时要防止放射性物质对空气、水源、用具的污染。

落实核心素养的方法：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,。通过对

教材“STS”栏目中贫铀弹的介绍，使学生增强热爱自然、珍爱生命、保护环境的责任意识！

（三）课堂小结

本节课的内容相对比较简单，通过学生的自主学习学生要能够掌握核反应的概念以及核反应方程，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，还要了解对有害放射性的一些防护知识。

（四）课后作业：

存在射线危险的地方，常能见到如图所示的标志，各位同学在什么地方见过这个标志？这个标志所在的场所建筑材料与普通建筑物有何主要不同？为什么？为了保护自己免受射线伤害，在有这样标志的场所，应该注意什么？

落实核心素养的方法：通过此作业的布置，进一步增强学生对科学知识以及科学价值的认识。同时，使学生进一步认识到科学知识的应用既可以产生有利的影响，又可以产生不利的影响，进而培养学生正确、严谨的科学态度。