高中物理 4.3 讓射線造福人類 滬科版選修3-5

1、第4章從原子核到夸克,4.3 讓射線造福人類,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(jiàn)應(yīng)用,學(xué)習(xí)目標(biāo)定位,知識(shí)儲(chǔ)備區(qū),3)能量很高的電磁波 很弱 很強(qiáng),知識(shí)鏈接,1(1)氦核流 電離 穿透 (2)高速運(yùn)動(dòng)的電子流 穿透 較弱,2半數(shù)發(fā)生衰變 核內(nèi)部自身,知識(shí)儲(chǔ)備區(qū),新知呈現(xiàn),3約里奧居里夫婦 正電子,4幾十 2 000多,5(1) 計(jì)數(shù)管 電離 脈沖電流 次數(shù),2) 電離 徑跡 (3) 感光 徑跡,知識(shí)儲(chǔ)備區(qū),6(1) 生物 化學(xué) (2)相同 放出射線,7(1)過(guò)強(qiáng) (2) 交有關(guān)部門處理 指定地點(diǎn)深埋于地下,遠(yuǎn)離水

2、源 空氣 食品,學(xué)習(xí)探究區(qū),一、對(duì)核反應(yīng)方程的再認(rèn)識(shí),二、放射性同位素的應(yīng)用,一、對(duì)核反應(yīng)方程的再認(rèn)識(shí),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,人工轉(zhuǎn)變核反應(yīng)和衰變的比較見(jiàn)要點(diǎn)提煉,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 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 變化，它不受物理、化學(xué)條件的影響 2相同點(diǎn)：人工轉(zhuǎn)變與衰變過(guò)程一樣，在發(fā)生的過(guò)程中 與 都守恒；反應(yīng)前后粒子總動(dòng)量守恒,要點(diǎn)提煉,原子核,自發(fā),質(zhì)量數(shù),電荷數(shù),返回,二、放射性同位素的應(yīng)用,要點(diǎn)提煉,1放

3、射性同位素的分類 (1)天然放射性同位素； (2) 同位素,人工放射性,2人工放射性同位素的優(yōu)勢(shì) (1)種類多天然放射性同位素只有幾十種，而人工放射性同位素有2 000多種 (2)放射強(qiáng)度 (3)可制成各種所需的形狀 (4)半衰期 ，廢料易處理,容易控制,短,3放射性同位素的應(yīng)用 (1)工業(yè)部門使用射線測(cè)厚度利用射線的 特性 (2)農(nóng)業(yè)應(yīng)用 使種子的遺傳基因發(fā)生變異，殺死腐敗細(xì)菌、抑制發(fā)芽等 (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,穿透,射線,化學(xué)性質(zhì),例2,近幾年來(lái)，我國(guó)北京、上海、山東、洛陽(yáng)、廣州等地引進(jìn)了十多臺(tái)刀，治療患者5 000余例，效果極好，成為治療腫瘤的最佳儀器

4、令人感嘆的是，用刀治療時(shí)不用麻醉，病人清醒，時(shí)間短，半小時(shí)內(nèi)完成手術(shù)，無(wú)需住院，因而刀被譽(yù)為“神刀”據(jù)報(bào)道，我國(guó)自己研制的旋轉(zhuǎn)式刀性能更好，其即將進(jìn)入各大醫(yī)院為患者服務(wù)刀治療腫瘤主要是利用(,A射線具有很強(qiáng)的穿透能力 B射線具有很強(qiáng)的電離作用 C射線波長(zhǎng)很短具有很高的能量 D射線很容易繞過(guò)阻礙物到達(dá)腦腫瘤位置,解析射線是一種波長(zhǎng)很短的電磁波，具有較高的能量，它的穿透本領(lǐng)很強(qiáng)，甚至可以穿透幾厘米厚的鉛板，但它的電離作用很弱 用刀治療腦腫瘤時(shí)，通常是同時(shí)用多束射線，使它們穿透腦顱和健康區(qū)域在腫瘤處會(huì)聚，利用射線的高能量殺死腫瘤細(xì)胞綜上所述，正確選項(xiàng)為A、C,答案AC,針對(duì)訓(xùn)練正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯

5、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，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,解析由題意得,答案,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,解析將放射性同位素15O注入人體后，由于它能放出正電子，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對(duì),B,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)該很短,3)PET中所選的

6、放射性同位素的半衰期應(yīng)_(填“長(zhǎng)”或“短”或“長(zhǎng)短均可”,答案 短,例3 如圖1所示是利用放射線自動(dòng)控制鋁板 厚度的裝置，假如放射源能放射出、 三種射線，而根據(jù)設(shè)計(jì)，該生產(chǎn)線壓制的是 3 mm厚的鋁板，那么是三種射線中的_射線對(duì)控制厚度起主要作用當(dāng)探測(cè)接收器單位時(shí)間內(nèi)接收到的放射性粒子的個(gè)數(shù)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，將會(huì)通過(guò)自動(dòng)裝置將M、N兩個(gè)軋輥間的距離調(diào)_一些,圖1,解析射線不能穿過(guò)3 mm厚的鋁板，射線又很容易穿過(guò)3 mm厚的鋁板，基本不受鋁板厚度的影響，而射線剛好能穿透幾毫米厚的鋁板，因此厚度的微小變化會(huì)使穿過(guò)鋁板的射線的強(qiáng)度發(fā)生較明顯變化所以應(yīng)是射線對(duì)控制厚度起主要作用若超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值，說(shuō)明鋁板太薄

7、了，應(yīng)該將兩個(gè)軋輥間的距離調(diào)大一些,答案 大,返回,課堂要點(diǎn)小結(jié),返回,自我檢測(cè)區(qū),1,2,3,4,1在工業(yè)生產(chǎn)中，某些金屬材料內(nèi)部出現(xiàn)的裂痕是無(wú)法直接觀察到的，如果不能夠發(fā)現(xiàn)它們，可能會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)極大的危害自從發(fā)現(xiàn)放射線后，則可以利用放射線進(jìn)行探測(cè)，這是利用了() A原子核在衰變中產(chǎn)生的 He B射線的帶電性質(zhì) C射線的穿透本領(lǐng) D放射性元素的示蹤本領(lǐng),1,2,3,4,1,2,3,4,解析射線的穿透本領(lǐng)較強(qiáng)，可以用來(lái)進(jìn)行金屬探傷，故正確答案為C,答案C,2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 I的油，檢測(cè)地下輸油管的漏油情況 C利用 Co治療腫瘤等疾病

8、 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,1,2,3,4,1,2,3,4,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 I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 Co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,答案BD,3關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用，下列說(shuō)法中正確的有() A放射線改變了布料的性質(zhì)使其不再因摩擦而生電，從而達(dá)到 消除有害靜電的目的 B利用射線的穿透性可以為金屬探傷，也能進(jìn)

9、行人體的透視 C用放射線照射作物種子使其DNA發(fā)生變異，其結(jié)果一定是 更優(yōu)秀的品種 D用射線治療腫瘤時(shí)一定要嚴(yán)格控制劑量，以免對(duì)人體正常 組織造成太大的傷害,1,2,3,4,1,2,3,4,解析利用放射線消除有害靜電是利用放射線的電離作用，使空氣分子電離成為導(dǎo)體，將靜電消除射線對(duì)人體細(xì)胞傷害太大，不能用來(lái)進(jìn)行人體透視作物種子發(fā)生的DNA突變不一定都是有益的，還要經(jīng)過(guò)篩選才能培育出優(yōu)良品種用射線治療腫瘤對(duì)人體肯定有副作用，因此要科學(xué)地控制劑量本題正確選項(xiàng)為D,答案D,4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)40多種，而今天人工制造的放射性同位素已達(dá)2 000多

10、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,1,2,3,4,1)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,1,2,3,4,解析因放射線的電離作用，空氣中的與驗(yàn)電器所帶電電性相反的離子與之中和，從而使驗(yàn)電器所帶電荷消失,B,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,1,2,3,4,圖2,1,2,3,4,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,答案,1,2,3,4,3)在我國(guó)首先用人工方法合成牛胰島素時(shí)，需要證明人工合成的牛胰島素的結(jié)晶跟天然牛胰島素的結(jié)晶是同一種物質(zhì)，為此曾采用放射性同位素14C做_,1,2,3,4,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