发布时间 : 星期一 文章2016-2017学年高中物理第4章从原子核到夸克4.3让射线造福人类教师用书沪科版选修3-5更新完毕开始阅读200e78d302d8ce2f0066f5335a8102d277a26109
4.3 让射线造福人类
学 习 目 标 1.了解放射性粒子与其他物质作用时产生的一些现象. 2.知道什么是核反应，会写出人工转变方程.(重点、难点) 3.了解探测射线的仪器和方法.(重点) 4.知道什么是放射性同位素.(重点) 5.了解放射性在生产和科学领域的应用，知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害，了解防范放射性物质的措施，建立防范意识.(重点) 知 识 脉 络 人工放射性元素的发现 探测射线的仪器和方法
[先填空]
1.人工放射性元素的发现 (1)人工放射性的发现
约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝箔时，意外地探测到了正电子.停止轰击后，仍能测到正电子，物质放射正电子的性能也随时间衰减，有一定的半衰期.
(2)核反应方程
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He＋13Al→15P＋0n P→14Si＋1e
P有放射性，衰变时放出正电子.
30
0
27301
30153015
2.探测射线的仪器和方法 (1)计数器
计数器结构示意图
图4-3-1
计数器的主要部分是计数管，结构如图4-3-1所示.外面是玻璃管，里面有一个接在电源负极上的导电圆筒，中间有一根接电源正极的钨丝，里面充入低压惰性气体，工作时在两极间加上的电压略低于管内气体的击穿电压.当射线进入管内时，会使气体电离，产生的电子和正离子在强电场中加速，再与气体分子碰撞.又使气体电离，产生电子……这样，一个粒子进入玻璃管内就会产生大量的电子，这些电子到达阳极，就形成一次瞬间导电，电路中形成一个脉冲电流，电子仪器把这次脉冲记录下来.
(2)云室：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.
(3)乳胶照相
利用高速运动的带电粒子能使照相底片感光的特性，可以直接用照相胶片来得到粒子的径迹.
[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.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]
在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.
[核心点击]
1.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：
14 7
N＋2He→ 8O＋1H
4171
(2)1932年查德威克发现中子的核反应：
94
Be＋2He→ 6C＋0n
27
4
30
1
4121
(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：13Al＋2He→15P＋0n；
30
15
P→14Si＋1e.
2.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
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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.
3.三种射线在云室中的径迹比较
(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. 4.不同探测方法的对比
云室是依据径迹探测射线的性质和种类，而计数器只能计数，不能区分射线的种类.
1.在云室中，关于放射源产生的射线径迹，下列说法中正确的是( ) A.由于γ射线的能量大，容易显示其径迹
B.γ射线的电离本领很小，在云室中一般看不到它的径迹 C.由于β粒子的速度大，其径迹细而且长 D.由于α粒子的速度小，不易显示其径迹 E.由于α粒子的电离作用强，其径迹直而粗
【解析】 在云室中显示粒子径迹是由于引起气体电离，电离作用强的α粒子容易显示其径迹，因质量较大，飞行时不易改变方向，所以径迹直而粗，故只有B、C、E正确.
【答案】 BCE
2.利用云室探测射线时能观察到细长而弯曲的径迹，则可知是________射线射入云室中，观察到的是射线粒子在运动路径上的________.
【解析】 α射线质量较大，在气体中飞行时不易改变方向，在云室中的径迹直而粗，β射线质量较小，在云室中的径迹细而弯曲，因此观察到云室中细长而弯曲的径迹是β射线的径迹，射线粒子的运动肉眼是观察不到的，观察到的是酒精的过饱和蒸气在射线粒子运动路径上形成的雾滴.
【答案】 β 酒精雾滴
3.用计数器测定放射源的放射强度为每分钟405次，若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间，计数器几乎测不到射线.10天后再次测量，测得该放射源的放射强度为每分钟101次，则该放射性元素的半衰期是________天，放出的射线是________射线.
【解析】 因厚纸板能挡住这种射线，可知这种射线是穿透能力最差的α射线；因放射性元素原子核个数与单位时间内衰变的次数成正比，10天后测出放射强度为原来的四分之一，说明10天后放射性元素的原子核个数只有原来的四分之一，由半衰期公式知，已经过了两个半衰期，故半衰期是5天.
【答案】 5 α
三种射线肉眼都看不见，探测射线的方法都是利用它们和其他物质发生作用时产生的现象，来显示射线的存在.
射线的应用 放射性污染及防护
[先填空] 1.射线的应用 (1)作为射线源
利用γ射线的穿透能力强的特点，可以检查物体工件内部有无砂眼或裂缝.
利用透过物体的射线的强度跟物体的密度和厚度有关，可以检查产品的厚度，密封容器中液面的高度等；
利用射线的生物效应，可以消灭害虫、杀菌消毒、治疗癌症.储藏肉类、水产、谷物和水果等.利用射线的化学效应，可以制造各种塑料或改善塑料性能.
(2)作为示踪原子
利用放射性同位素放出的射线，可以掌握它的踪迹，研究它所经历的变化，作这种用途的放射性同位素通常叫做示踪原子.
2.放射性污染及其防护
人类一直生活在放射性的环境中，过强的辐射，会对生物体造成危害.要防止放射性物质对空气、水源和食品的污染.
[再判断]
1.利用放射性同位素放出的γ射线可以给金属探伤.(√)
2.用放射性同位素代替非放射性的同位素来制成各种化合物做“示踪原子”.(√) 3.医疗照射是利用放射性，对人和环境没有影响.(×) 4.密封保存放射性物质是常用的防护方法.(√) [后思考]
1.医学上做射线治疗用的放射性元素，使用一段时间后当射线强度降低到一定程度时就需要更换放射材料，原来的材料成为核废料，这些放射治疗选用的放射性元素的半衰期应该很长还是较短？为什么？
【提示】 应选用半衰期较短的.因为半衰期短的放射性废料容易处理.当然也不能选用太短的，否则就需要频繁更换放射原料了.
2.放射性污染危害很大，放射性穿透力很强，是否无法防护？
【提示】 放射线危害很难防护，但是通过屏蔽、隔离等措施可以进行有效防护，但防