【教案】粤教版高中物理选修（3-5）第四章《放射性同位素》学案.docVIP

学案3　放射性同位素 [学习目标定位] 1.知道什么是核反应，能够熟练写出核反应方程.2.知道什么是同位素、放射性同位素和人工放射性同位素.3.了解放射性同位素在生产和科学领域的应用.4.知道射线的危害及防护． 1．三种射线 (1)α射线是氦核流； (2)β射线是高速运动的电子流； (3)γ射线是频率很高的电磁波． 2．半衰期：原子核数目因衰变减少到原来的一半所经过的时间，叫做半衰期．半衰期只与核内部自身的因素有关． 3．核反应 (1)利用天然放射性的高速粒子或利用人工加速的粒子去轰击原子核，以产生新的原子核，这个过程叫做核反应． (2)反应能 在核反应过程中，原子核的质量数和电荷数会发生变化，同时伴随着能量的释放或吸收，所放出或吸收的能量叫做反应能． (3)遵循规律：质量数和电荷数总是守恒的． (4)两个常见的核反应方程 ①卢瑟福用α粒子轰击氮核而发现质子的核反应方程 7N＋He→O＋H ②用α粒子轰击铍从而发现中子的核反应方程 Be＋He→C＋n 4．放射性同位素 (1)同位素：具有相同质子数而中子数不同的原子，互称同位素． (2)放射性同位素：具有放射性的同位素，叫做放射性同位素． (3)约里奥·居里夫妇在用α粒子轰击铝箔时发现正电子的核反应方程为：Al＋He→P＋n，P→Si＋e＋ν，其中P是P的一种放射性同位素． 5．放射性同位素的应用 (1)利用放射性同位素放出的射线可进行γ探伤、消除静电、培育良种、治疗癌症． (2)放射性同位素可以作为示踪原子． (3)利用元素的半衰期可推断地层或古代文物的年代． 6．放射线的危害及防护 (1)α射线具有很强的电离作用，但穿透能力很弱； (2)β射线有较强的穿透能力，但电离作用较弱； (3)γ射线电离作用最小，穿透能力很强． 辐射防护的基本方法有：时间防护、距离防护和屏蔽防护． 一、核反应与核反应方程 [问题设计] 1．阅读课本“核反应”，说明什么是核反应？核反应的条件和实质是什么？ 答案　见[要点提炼] 2．卢瑟福用α粒子轰击氮原子核打出了质子；查德威克用α粒子轰击铍原子核打出了中子；约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝原子核打出了中子，得到了放射性元素磷，磷发生β衰变放出正电子．试写出上述三个典型的核反应方程． 答案　见[要点提炼] [要点提炼] 1．核反应的条件：用α粒子、质子、中子甚至用光子去轰击原子核． 2．核反应的实质：以基本粒子(α粒子、质子、中子等)为“炮弹”去轰击原子核(靶核X)，从而促使原子核发生变化，生成了新原子核(Y)，并放出某一粒子． 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： 7N＋He→8O＋H (2)1932年查德威克发现中子的核反应： Be＋He→C＋n (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： Al＋He→P＋n；P→Si＋e＋ν. 4．原子核的人工转变与衰变的比较 (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、化学条件的影响． (2)相同点：人工转变与衰变过程一样，在发生的过程中质量数与电荷数都守恒；反应前后粒子总动量守恒． 二、放射性同位素 1．放射性同位素的分类 (1)天然放射性同位素； (2)人工放射性同位素． 2．人工放射性同位素的优势 (1)种类多．天然放射性同位素只有60多种，而人工放射性同位素有1 000多种． (2)放射强度容易控制． (3)可制成各种所需的形状． (4)半衰期短，废料易处理． 3．对放射性同位素应用的理解 (1)射线的应用：例如利用γ射线的穿透能力进行无损γ射线探伤；利用α射线的电离作用消除静电等． (2)示踪原子的应用：利用放射性元素能放出某种射线，可用探测器对它们进行追踪，因而可利用它们进行踪迹显示． (3)半衰期的应用：在地质和考古工作中，利用放射性衰变的半衰期，来推断地层或古代文物的年代． 一、核反应和核反应方程 例1　完成下列各核反应方程，并指出哪个核反应是首次发现质子、中子和正电子的． (1)B＋He→N＋(　　) (2)Be＋(　　)→C＋n (3)Al＋(　　)→Mg＋H (4)N＋He→O＋(　　) (5)Na＋(　　)→Na＋H (6)Al＋He→n＋(　　)；P→Si＋(　　) 解析　(1)B＋He→N＋n (2)Be＋He→C＋n 此核反应使查德威克首次发现了中子． (3)Al＋n→Mg＋H (4)N＋He→O＋H 此核反应使卢瑟福首次发现了质子． (5)Na＋H→Na＋H (6)Al＋He→n＋P；P→Si＋e(正电子) 此核反应使约里奥—居里夫妇首次发现了正电子． 答案　见解析 针对训练1　1993年，中国科学院上海原子核研究所制得了