高中物理粵教版（2019）选择性必修第三册 第五章原子与原子核_第四节放射性同位素教案

第四课时
《放射性同位素》教学设计
学习目标
1. 知道同位素的概念，加深对物质结构的了解。
2. 知道放射性同位素在生产科技中的应用以及我国在这方面的成就。
3. 知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害，了解防范放射性的措
施，建立防范意识和社会责任意识。
一. 新课引入：
同位素：具有相同的质子数而中子数不同的同一类原子， 它们处在元素周期表中
的同一位置，因而互称同位素。
比如：氕，氘，氚。
再比如：碳的 3 种同位素-碳 12，碳 13，碳 14
放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素
一. 新课讲授：
回顾：
当卢瑟福用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，即
4
2
He 174N 17 O
1
1
H
8
那是人类第一次实现的原子核的人工转变。
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。
一.放射性同位素的发现
1934 年，约里奥·居里和伊丽芙·居里发现经过α粒子轰击的铝箔中含有放
射性磷 30
4
2
He 2173Al 30 P 0
1
n
30 P 30 Si 1
e
0
15
15
14
反应生成物磷 30 是磷的一种同位素，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。
用人工的方法得到放射性同位素，这是一个重要的发现。天然放射性同位素
只有六十几种，而今人工制造的放射性同位素已达一千多种。
1
放射性同位素在地质、治金、石油工业，农业、医学、考古等领域得到了广
泛的应用。
二、放射性同位素的应用
探伤仪
消除有害静电
消灭害虫
培育新种
1、射线应用
放
射
性
的
应
感应圈
保存食物
治疗恶性肿瘤
农作物检测
用
2、示踪原子
诊断器质性和功能性疾病
电源
生物大分子结构及功能研究
地质
考古
3、半衰期的应用
1．利用它的射线
（1）利用人工放射性同位素放出的 射线的穿透本领检查金属部件是否存在砂
眼、裂痕， 即利用射线探伤。
（2）在化纤，纺织等工业生产中，利用射线使空气电离而把空气变成导电气体，
以消除化纤、纺织品上的静电。
（3）在农业方面，利用 射线照射种子，会使种子的遗传基因发生变异，经过筛
选可以培育出优良品种。用 射线照射食品可以杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬
菜发芽，延长保存期。
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比如：射线的照射能延长草莓的保质期
用射线照射棉花的种子，可以棉花种子发生变异，培育出优良的品种，图中
棉花的新品咱结出的棉桃又大又白。
（4）在医疗方面，患了癌症的病人可以接受钴 60 的放射治疗。为什么射线能够
用于治疗癌症呢？原来人体组织对射线的耐受能力是不同的，细胞分裂越快的组
织，它对射线的耐受能力就越弱。像癌细胞那样，不断迅速繁殖的、无法控制的
细胞组织，在射线照射下破坏得比健康细胞快。
图中的患者正按受放射性治疗
3
2．作为示踪原子
（1）在农业上，把含有放射性元素（如磷 32）的肥料施给农作物，利用探测器
的测量，找出合理的施肥规律。
棉花在结桃、开花的时候需要较多的磷肥，利用磷的放射性同位素制成肥料
喷在棉花叶面上，被植物吸收，然后每隔一定时间用探测器测量棉株各部位的放
射性强度，就可知道什么时候磷的吸收率最高、磷在作物体内能存留多长时间、
磷在作物体内的分布情况等，
（2）在医学上，给怀疑患有甲状腺的病人注射碘 131，诊断甲状腺的器质性和功
能性疾病；也可用示踪原子帮助确定肿瘤的部位和范围。
（3）在工业上，可利用放射性同位素来检测机件的磨损情况，以便及时更换机件。
在半导体制造工艺中可利用示踪原子推测杂质在半导体内的扩散情况，以便控制
掺杂过程。
（4）利用含有放射性碘 131 的油，检测地下输油管的漏油情况。
3．半衰期的应用
在地质和考古的工作中，可利用放射性衰变的半衰期来推断地层或古代文物
的年代。
比如：铀系的最终产物是铅 206，便可根据目前岩石中铀 238 和铅 206 的含
量比，由铀的半衰期估算该地层的年龄；利用生物体残骸中同位素碳 14 和碳 12
的含量比可推断出生物死亡的年代等。
人工放射性同位素和天然放射性同位素相比有以下几个优点
1.放射强度容易控制 ；
2.可以制成各种所需形状 ；
3.半衰期短 ；
4.放射性废料容易处理
三.射线的危害及防护
射线有时是很可怕，但更可怕的是无知。只要熟知各种射线的特点，就可以
有效地避开射线对我们的危害。
除了上述三种射线，常见的还有 X 射线和中子射线。
1．放射性的污染与防护
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过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界产生破坏作用．
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20 世纪科学工作者在毫无防备的情况下研究放射性
遭原子弹炸后的广岛
动物变异
植物变异
切尔诺贝利核电站
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核反应堆外层的厚厚的水泥建筑
材料阅读：
广东省有四座核电站分别为：大亚湾核电厂、岭澳核电站、阳江核电厂、台
山核电厂。将来预算再建造 6 座核电厂，共计达 10 座。
根据国际原子能机构 2017 年发表的报告，全世界正在运行的核电站的有 438
座，发电量约占总发电量的 16%。2018 年我国核电机组发电量约占全国累计发电
量的 4.22%。
课堂小结
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