2018_2019版高中物理第4章從原子核到夸克4.3讓射線造福人類課件滬科版.pptx

4.3 讓射線造福人類 第4章 從原子核到夸克 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.知道什么是放射性同位素以及獲得放射性同位素的方法. 2.了解探測(cè)射線的幾種儀器和方法. 3.知道放射性同位素的常見應(yīng)用. 內(nèi)容索引 知識(shí)探究 新知探究 點(diǎn)點(diǎn)落實(shí) 題型探究 重點(diǎn)難點(diǎn) 各個(gè)擊破 達(dá)標(biāo)檢測(cè) 當(dāng)堂檢測(cè) 鞏固反饋 知識(shí)探究 一、人工放射性同位素的發(fā)現(xiàn) 導(dǎo)學(xué)探究 第一種人工放射性同位素是如何發(fā)現(xiàn)的？常見的人工轉(zhuǎn)變 的核反應(yīng)有哪些？ 答案 答案 (1)1934年，約里奧居里夫婦在用粒子轟擊鋁箔時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一 種具有放射性的新元素 ，這種新元素能不斷地放射出正電子，核反應(yīng) 方程為： (2)常見的人工轉(zhuǎn)變的核反應(yīng)有： 知識(shí)梳理 1.放射性同位素的分類 (1)天然放射性同位素； (2) 同位素. 2.人工放射性同位素的發(fā)現(xiàn) (1)1934年， 發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)粒子轟擊的鋁片中含有放射性磷 . (2)發(fā)現(xiàn)磷同位素的方程 . 3.放射性同位素知多少 天然放射性同位素只有 種，而人們利用原子反應(yīng)堆和加速器生產(chǎn)的放 射性同位素已達(dá) 種. 人工放射性 約里奧居里夫婦 幾十 2 000多 即學(xué)即用 判斷下列說(shuō)法的正誤. (1)在核反應(yīng)中，質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒.( ) (2)放射性同位素 ，既可以通過(guò)核反應(yīng)人工獲得，也可以從自然界中獲得. ( ) 答案 導(dǎo)學(xué)探究 肉眼看不見射線，但是射線中的粒子與其他物質(zhì)作用時(shí)的 現(xiàn)象，會(huì)顯示射線的存在.閱讀課本，舉出一些探測(cè)射線的方法. 二、探測(cè)射線的儀器和方法 答案 答案 (1)射線使氣體發(fā)生電離，使計(jì)數(shù)管電路中出現(xiàn)脈沖電流. (2)射線使氣體分子電離產(chǎn)生離子，過(guò)飽和汽以這些離子為核心凝結(jié)成一 條霧跡. (3)射線中的粒子使照相底片感光. 知識(shí)梳理 1.計(jì)數(shù)器 (1)原理：計(jì)數(shù)器的主要部分是 .射線進(jìn)入管內(nèi)，使管內(nèi)氣體發(fā)生一連 串的 ，從而使計(jì)數(shù)管電路中出現(xiàn)一個(gè)相當(dāng)強(qiáng)的 . (2)作用：記錄粒子進(jìn)入管的 . 2.云室 (1)原理：射線使氣體分子 產(chǎn)生離子，過(guò)飽和汽以這些離子為核心凝結(jié) 成一條霧跡. (2)作用：顯示粒子的 . 計(jì)數(shù)管 電離脈沖電流 次數(shù) 電離 徑跡 3.乳膠照相 (1)原理：高速運(yùn)動(dòng)的帶電粒子能使照相底片 . (2)作用：記錄粒子 . 感光 徑跡 即學(xué)即用 判斷下列說(shuō)法的正誤. (1)計(jì)數(shù)器非常靈敏，不僅可以計(jì)數(shù)，還可以區(qū)分射線的種類.( ) (2)云室可以顯示粒子和粒子的徑跡.( ) (3)高速粒子在云室中的徑跡又短又粗而且是彎曲的.( ) 答案 知識(shí)梳理 1.射線的應(yīng)用 (1)作為射線源 檢查物體內(nèi)部情況，檢查產(chǎn)品的密度和厚度. 利用射線的 效應(yīng)，消滅害蟲、殺菌消毒、治療癌癥等. 利用射線的 效應(yīng)，促進(jìn)高分子化合物的聚合反應(yīng)，以制造各種塑料 或改善塑料的性能等. (2)作為示蹤原子 一種元素的各種同位素具有 的化學(xué)性質(zhì)，而用放射性同位素制成的化 合物，經(jīng)歷各種過(guò)程時(shí)會(huì)不斷地 ，由此可以掌握它的蹤跡. 生物 化學(xué) 相同 放出射線 三、射線的應(yīng)用及防護(hù) 2.放射性污染及其防護(hù) (1)危害： 的射線(包括電磁輻射)會(huì)對(duì)生物體造成危害. (2)防護(hù) 使用放射性物質(zhì)時(shí)必須嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，不準(zhǔn)用手接觸； 廢棄不用的放射性物質(zhì)，應(yīng) ，或者在_ _，并 .特別要注意防止放射性物質(zhì)對(duì) 、水源和 的 污染. 過(guò)強(qiáng) 交有關(guān)部門處理 地下遠(yuǎn)離水源空氣食品 指定地點(diǎn)深埋于 即學(xué)即用 判斷下列說(shuō)法的正誤. (1)現(xiàn)在用到射線時(shí)，既可以用人工放射性同位素，也可以用天然放射性 物質(zhì).( ) (2)用射線照射食品可以殺死使食物腐敗的細(xì)菌，抑制蔬菜發(fā)芽，延長(zhǎng) 保存期.( ) 答案 題型探究 例1 完成下列核反應(yīng)方程，并說(shuō)明哪些屬于人工轉(zhuǎn)變核反應(yīng)，哪些屬于衰變 ，及人工轉(zhuǎn)變核反應(yīng)和衰變有什么不同. 答案 一、對(duì)核反應(yīng)方程的再認(rèn)識(shí) 人工轉(zhuǎn)變核反應(yīng)和衰變的比較見總結(jié)提升 人工轉(zhuǎn)變核反應(yīng)與衰變的比較 1.不同點(diǎn)：原子核的人工轉(zhuǎn)變，是一種核反應(yīng)，是其他粒子與原子核相碰 撞的結(jié)果，需要一定的裝置和條件才能發(fā)生；而衰變是原子核的自發(fā)變 化，它不受物理、化學(xué)條件的影響. 2.相同點(diǎn)：人工轉(zhuǎn)變核反應(yīng)與衰變過(guò)程一樣，在發(fā)生的過(guò)程中質(zhì)量數(shù)與電 荷數(shù)都守恒；反應(yīng)前后粒子總動(dòng)量守恒. 總結(jié)提升 1.計(jì)數(shù)器 當(dāng)某種粒子經(jīng)過(guò)管中時(shí)，管內(nèi)氣體分子電離，產(chǎn)生電子和正離子，這些電 子到達(dá)陽(yáng)極，正離子到達(dá)陰極，在外電路中產(chǎn)生一次脈沖放電，利用電子 儀器可以把放電次數(shù)記錄下來(lái). 2.云室 (1)粒子顯示的徑跡直而清晰 因?yàn)榱Ｗ訋щ姾闪慷?，它的電離本領(lǐng)強(qiáng)，穿越云室時(shí)，在1 cm路程上能使 104對(duì)氣體分子產(chǎn)生電離，過(guò)飽和酒精蒸氣凝結(jié)在這些離子上，形成很清晰 的徑跡.且由于粒子質(zhì)量大，穿越云室時(shí)不易改變方向，所以顯示的徑跡很直. 二、探測(cè)射線的儀器和方法 (2)粒子顯示的徑跡 粒子的質(zhì)量小，跟氣體碰撞時(shí)容易改變方向，并且電離本領(lǐng)小，沿途產(chǎn)生 的離子少，所以高速粒子的徑跡又細(xì)又直，低速粒子的徑跡又短又粗而 且是彎曲的. (3)射線的電離本領(lǐng)很小，在云室中一般看不到它的徑跡. 3.乳膠照相 高速粒子從膠片的乳膠層中通過(guò)時(shí)，會(huì)使其中的溴化銀晶粒電離形成潛像 ，經(jīng)顯影和定影，便可顯出粒子的徑跡. 例2 (多選)用計(jì)數(shù)器測(cè)定放射源的放射強(qiáng)度為每分鐘404次，若將一張 厚紙板放在計(jì)數(shù)器與放射源之間，計(jì)數(shù)器幾乎測(cè)不到射線.10天后再次測(cè) 量，測(cè)得該放射源的放射強(qiáng)度為每分鐘101次，則下列關(guān)于射線性質(zhì)及 它的半衰期的說(shuō)法正確的是 A.放射源射出的是射線 B.放射源射出的是射線 C.這種放射性元素的半衰期是5天 D.這種放射性元素的半衰期是2.5天 答案解析 解析 因厚紙板能擋住這種射線，可知這種射線是穿透能力最差的射 線，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤； 10天后測(cè)出放射強(qiáng)度為原來(lái)的四分之一，說(shuō)明10天后放射性元素的原 子核個(gè)數(shù)只有原來(lái)的四分之一，由半衰期公式知，經(jīng)過(guò)了兩個(gè)半衰期 ，故半衰期是5天. 針對(duì)訓(xùn)練 在云室中，關(guān)于放射源產(chǎn)生的射線徑跡，下列說(shuō)法中正確的是 A.由于射線的能量大，容易顯示其徑跡 B.由于粒子的速度大，其徑跡粗而且長(zhǎng) C.由于粒子的速度小，不易顯示其徑跡 D.由于粒子的電離作用強(qiáng)，其徑跡直而清晰 答案解析 解析 在云室中顯示粒子的徑跡是由于粒子引起氣體分子電離，電離作 用強(qiáng)的粒子容易顯示其徑跡，因粒子質(zhì)量較大，飛行時(shí)不易改變方向， 所以粒子的徑跡直而清晰，故只有D正確. 1.工業(yè)部門使用射線測(cè)厚度利用射線的穿透特性. 2.農(nóng)業(yè)應(yīng)用射線使種子的遺傳基因發(fā)生變異，殺死使食物腐敗的細(xì) 菌、抑制蔬菜發(fā)芽、延長(zhǎng)保存期等. 3.做示蹤原子利用放射性同位素與非放射性同位素有相同的化學(xué)性質(zhì). 4.醫(yī)學(xué)上利用射線的高能量治療癌癥. 三、放射性同位素的應(yīng)用 例3 正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像(PET)的基本原理是：將放射性同位素 15O注入人體，參與人體的代謝過(guò)程.15O在人體內(nèi)衰變放出正電子，正電 子與人體內(nèi)負(fù)電子相遇而湮滅轉(zhuǎn)化為一對(duì)光子，被探測(cè)器探測(cè)到，經(jīng)計(jì)算 機(jī)處理后產(chǎn)生清晰的圖像.根據(jù)PET原理，回答下列問(wèn)題： (1)寫出15O的衰變和正負(fù)電子湮滅的方程式. 答案解析 (2)將放射性同位素15O注入人體，15O的主要用途是 A.利用它的射線 B.作為示蹤原子 C.參與人體的代謝過(guò)程 D.有氧呼吸 答案解析 解析 將放射性同位素15O注入人體后，由于它能放出正電子，并能與人 體內(nèi)的負(fù)電子產(chǎn)生一對(duì)光子，從而被探測(cè)器探測(cè)到，所以它的用途是作 為示蹤原子，B正確. (3)PET中所選的放射性同位素的半衰期應(yīng)_.(填“長(zhǎng)”“短”或“長(zhǎng)短 均可”) 答案解析 短 解析 根據(jù)同位素的用途，為了減小對(duì)人體的傷害，半衰期應(yīng)該短. 1.用射線來(lái)測(cè)量厚度，一般不選取射線是因?yàn)槠浯┩改芰μ?，更多?是選取射線，也有部分是選取射線的. 2.給病人治療癌癥、培育優(yōu)良品種、延長(zhǎng)食物保存期一般選取射線. 3.使用射線時(shí)安全是第一位的. 總結(jié)提升 達(dá)標(biāo)檢測(cè) A.A是粒子的徑跡，B是質(zhì)子的徑跡，C是新核的徑跡 B.B是粒子的徑跡，A是質(zhì)子的徑跡，C是新核的徑跡 C.C是粒子的徑跡，A是質(zhì)子的徑跡，B是新核的徑跡 D.B是粒子的徑跡，C是質(zhì)子的徑跡，A是新核的徑跡 1.(探測(cè)射線的方法)用粒子照射充氮的云室，攝得 如圖1所示的照片，下列說(shuō)法中正確的是 1234 答案解析 圖1 解析 粒子的徑跡是沿入射方向的.生成的新核徑跡的特點(diǎn)是粗而短，根 據(jù)以上特點(diǎn)可判斷D正確. 2.(放射性同位素的應(yīng)用)(多選)下列應(yīng)用中把放射性同位素作為示蹤原子 的是 A.射線探傷儀 B.利用含有放射性 的油，檢測(cè)地下輸油管的漏油情況 C.利用 治療腫瘤等疾病 D.把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物，用以檢測(cè)確定農(nóng)作物吸收養(yǎng)分 的規(guī)律 1234 答案解析 解析 射線探傷儀利用了射線的穿透能力，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤. 利用含有放射性 的油，可以記錄油的運(yùn)動(dòng)蹤跡，可以檢查管道是否漏 油，所以選項(xiàng)B正確. 利用 治療腫瘤等疾病，利用了射線的穿透能力和高能量，所以選項(xiàng) C錯(cuò)誤. 把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物，可以記錄放射性元素的蹤跡，用 以檢測(cè)確定農(nóng)作物吸收養(yǎng)分的規(guī)律，所以選項(xiàng)D正確. 1234 3.(核反應(yīng)方程)以下是物理學(xué)史上3個(gè)著名的核反應(yīng)方程： x、y和z是3種不同的粒子，其中z是 A.粒子 B.質(zhì)子 C.中子 D.電子 1234 答案解析 解析 把前兩個(gè)方程化簡(jiǎn)，消去x，可知y是 ，結(jié)合第三個(gè)方程，根據(jù) 電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒可知z是中子 .因此選項(xiàng)C正確. 4.(放射性同位素的應(yīng)用)用人工方法得到放射性同位素，這是一個(gè)很重要 的發(fā)現(xiàn)，天然的放射性同位素只不過(guò)幾十種，而今天人工制造的放射性 同位素已達(dá)2 000多種，每種元素都有放射性同位素.放射性同位素在工 業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生和科學(xué)研究等許多方面得到了廣泛的應(yīng)用. (1)帶電的驗(yàn)電器在放射線的照射下電荷會(huì)很快消失，其原因是 A.射線的穿透作用 B.射線的電離作用 C.射線的物理、化學(xué)作用 D.以上三個(gè)選項(xiàng)都不是 答案解析 1234 解析 因放射線的電離作用，空氣中與驗(yàn)電器所帶電性相反的離子與之 中和，從而使驗(yàn)電器所帶電荷消失. (2)圖2是工廠利用放射線自動(dòng)控制鋁板厚度的裝置 示意圖.如果工廠生產(chǎn)的是厚度為1毫米的鋁板，在 、三種射線中，你認(rèn)為對(duì)鋁板的厚度控制起 主要作用的是_射線. 答案解析 1234 解析 射線穿透物質(zhì)的本領(lǐng)弱，不能穿透厚度為1毫米的鋁板，因而探 測(cè)器不能探測(cè)，射線穿透物質(zhì)的本領(lǐng)極強(qiáng)，穿透1毫米厚的鋁板和幾毫 米厚的鋁板打在探測(cè)器上很難分辨.射線也能夠穿透1毫米甚至幾毫米厚 的鋁板，但厚度不同，穿透后射線中的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同，探測(cè)器容 易分辨. 圖2 解析 把摻入14C的人工合成的牛胰島素與天然牛胰島素混合在一起，經(jīng) 過(guò)多次重新結(jié)晶后，得到了放射性14C分布均勻的牛胰島素的結(jié)晶，這就 證明了人工合成的牛胰島