人教版物理选修3-5同步课件：第19章 第3、4节 探测射线的方法、放射性的应用与防护59张PPT
文档属性
| 名称 | 人教版物理选修3-5同步课件：第19章 第3、4节 探测射线的方法、放射性的应用与防护59张PPT |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2017-01-03 13:52:28 | ||
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文档简介
课件59张PPT。原子核第十九章第三节 探测射线的方法
第四节 放射性的应用与防护第十九章放射性同位素的放射强度易于控制，它的半衰期比天然放射性物质短得多，因此在生产和科学领域得以广泛的应用。你知道探测射线的方法和射线有哪些应用吗？探测射线的原理
利用射线粒子与其他物质作用时产生的一些现象来探知放射线的存在。
(1)粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和汽会产生______，过热液体会产生______。
(2)使照相底片______。
(3)使荧光物质产生______。探测射线的基本方法云雾气泡感光荧光1．威尔逊云室
(1)结构见教材。
(2)工作原理：粒子从室内气体中飞过，就会使沿途的气体分子______产生离子，过饱和汽便以这些离子为核心凝成__________，于是显示出射线的径迹。
根据径迹的长短和粗细，可以知道粒子的______；把云室放在磁场中，从带电粒子运动轨迹的弯曲方向，还可以知道粒子所带电荷的______。几种常用的探测器电离一条雾滴性质正负
2．气泡室
(1)原理：当高能粒子穿过室内______液体时，形成一串______而显示粒子行迹。
(2)作用：可以分析粒子的带电、动量、能量等情况。过热气泡3．盖革—米勒计数器
(1)结构见课本
(2)原理：
当某种射线粒子进入管内时，它使管内的气体______，产生的电子在电场中被加速，能量0越来越大，电子跟管中的气体分子______时，又使气体分子电离，产生______……这样，一个射线粒子进入管中后可以产生大量______。这些电子到达阳极，阳离子到达阴极，在外电路中就产生一次脉冲放电，利用电子仪器可以把放电______记录下来。电离碰撞电子电子次数
(3)特点：检测射线十分方便，但只能用来______，不能区分射线的种类。此外如果同时有大量粒子或两个粒子射来的间隔时间小于200μs，G－M计数器也不能区分它们。计数1．定义
原子核在其他粒子的_________产生新原子核的过程，称为核反应。
2．原子核的人工转变
(1)1919年，卢瑟福第一次实现了原子核的人工转变并发现了质子，核反应方程是核反应轰击下
3．遵循规律
_________守恒，________守恒。质量数电荷数人工放射性同位素的应用与防护放射性
3．放射性同位素的应用
(1)利用射线：利用α射线具有很强的______作用，消除有害______；利用γ射线很强的______本领，工业用来______。
(2)作示踪原子：同位素具有相同的______性质，可用放射性同位素代替非放射性同位素做______原子。电离静电贯穿探伤化学示踪4．放射性的污染和防护
(1)放射性污染
过量的放射会对______造成污染，对人类和自然界产生______作用。
(2)防护
辐射防护的基本方法有______防护、距离、______防护。要防止放射性物质对______、______、用具、____________的污染，要防止射线______地_________照射人体。环境破坏时间屏蔽水源空气工作场所过多长时间一、探测射线的三种仪器
1．威尔逊云室
(1)原理：实验时先往云室里加入少量的酒精，使室内充满酒精的饱和蒸气，然后使活塞迅速向下运动，室内气体由于迅速膨胀，温度降低，酒精蒸气达到过饱和状态。这时让射线粒子从室内的气体中飞过，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，这些雾滴沿射线经过的路线排列，于是就显示出了射线的径迹，可用照相机拍摄下其运动的径迹进行观察分析。(2)三种射线在云室中的径迹比较
a．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。
b．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。
c．γ粒子的电离本领更小，在云室中一般看不到它的径迹。2．气泡室
(1)原理：气泡室的原理同云室的原理类似，所不同的是气泡室里装的是液体，控制气泡室内液体的温度和压强，使室内温度略低于液体的沸点。当气泡室内压强突然降低时，液体的沸点变低，使液体过热，此时让射线粒子射入室内，粒子周围就有气泡形成。用照相机拍摄出径迹照片，根据照片上记录的情况，可以分析粒子的性质。
(2)气泡室和云室的比较：气泡室的工作原理与云室相类似，云室内装有气体，而气泡室内装的是液体。相同之处在于都可以形成射线粒子的运动径迹，通过研究径迹，研究射线的性质。
3．盖革——米勒计数器
(1)原理：在金属丝和圆筒间加上一定的电压，这个电压稍低于管内气体的电离电压，当某种射线粒子进入管内时，它使管内的气体电离，产生电子……这样，一个射线粒子进入管中后可以产生大量电子，这些电子到达阳极，正离子到达阴极，在外电路中产生一次脉冲放电，利用电子仪器可以把放电次数记录下来。
(2)优缺点
优点：放大倍数很大，非常灵敏，用它检测射线十分方便。
缺点：a.不同射线产生的脉冲现象相同，只能用来计数，不能区分射线种类。b.如果同时有大量粒子或两个粒子射来的时间间隔小于200μs，则计数器不能区分它们。特别提醒：
(1)探测原理方面：探测原理都是利用射线中的粒子与其他物质作用时产生的现象，来显示射线的存在。
(2)G－M计数器区分粒子方面：G－M计数器不能区分时间间隔小于200μs的两个粒子。答案：C
解析：花岗岩板材的放射性都比较弱，用云室、气泡室很难测出，而计数器非常灵敏，用它检测射线十分方便。
二、核反应及核反应方程
1．核反应的条件
用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变。
2．核反应的实质
用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变。
4．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，在发生过程中质量数与电荷数都守恒，反应前后粒子总动量守恒。特别提醒：
(1)核反应过程一般都是不可逆的，核反应方程不能用等号连接，只能用单向箭头表示反应方向。
(2)核反应方程应以实验事实为基础，不能凭空杜撰。解析：设x、y、z的电荷数分别为Zx、Zy、Zz，质量数分别为Ax、Ay、Az。由前两个核反应方程中的电荷数守恒，Zx＋3＝2Zy，Zy＋7＝Zx＋8，可得Zy＝2；质量数守恒Ax＋7＝2Ay，Ay＋14＝Ax＋17，可得Ay＝4；由第三个核反应方程中的电荷数守恒2＋4＝Zz＋6，得Zz＝0，质量数守恒4＋9＝Az＋12，Az＝1。即z是电荷数为零，质量数为1的粒子，也就是中子，选C。
三、放射性同位素及其应用
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)放射强度容易控制。
(2)可制成各种所需的形状。
(3)半衰期短，废料易处理。3．放射性同位素的主要应用
(1)利用它的射线
①利用放出的γ射线检查金属部件是否存在砂眼、裂痕等，即利用γ射线进行探伤。
②利用放射线的贯穿本领与物质的厚度和密度的关系，可用它来检查各种产品的厚度和密封容器中的液体的高度等，从而实现自动控制。
③利用放射线使空气电离而把空气变成导电气体，以除去化纤、纺织品上的静电。
④用射线照射植物，引起植物的变异，也可以利用它杀菌、治病等。(2)做示踪原子
把放射性同位素原子通过物理或化学反应的方式掺到其他物质中，然后用探测仪进行追踪，这种使物质带有“放射性标记”的放射性同位素原子就是示踪原子。例如：
①在农业生产中，探测农作物在不同的季节对元素的需求。
②在工业上，检查输油管道上的漏油位置。
③在生物医疗上，可以检查人体对某元素的吸收情况，也可以帮助确定肿瘤的部位和范围。解析：放射性元素与它的同位素的化学性质相同，但是利用放射性元素可以确定农作物在各季节吸收含有哪种元素的肥料。无论植物吸收含放射性元素的肥料，还是无放射性肥料，植物生长是相同的，A错；放射性同位素，含量易控制，衰变周期短，不会对环境造成永久污染，而天然放射性元素，剂量不易控制、衰变周期长，会污染环境，所以不用天然放射元素，C错；放射性是原子核的本身性质，与元素的状态、组成等无关，D错。放射性同位素可作为示踪原子，故B正确。四、放射性的污染与防护答案：BCD探测射线的方法核反应方程
点评：此题只要严格按照写核反应方程的原则进行，一般是不会出错的，写核反应方程的原则是：(1)质量数守恒和电荷数守恒；(2)中间用箭头，不能写成等号。因两端仅仅是质量数守恒，没有体现质量相等；也不能仅画一横线，因箭头的方向还表示反应进行的方向；(3)能量守恒，但中学阶段不作要求；(4)核反应必须是实验能够发生的，不能毫无根据地写未经实验证实的核反应方程。
答案：A
解析：根据电荷数守恒、质量数守恒，知X的电荷数为1，质量数为0，为正电子，Y的电荷数为0，质量数为1，为中子，Z的电荷数为1，质量数为1，为质子，故A正确，B、C、D错误。放射性的应用与防护(1)带电的验电器在放射线照射下电荷会很快消失，其原因是( )
A．射线的贯穿作用
B．射线的电离作用
C．射线的物理、化学作用
D．以上三个选项都不是
(2)在我国首先用人工方法合成牛胰岛素时需要证明人工合成的牛胰岛素结晶跟天然牛胰岛素结晶是同一物质，为此曾采用放射性同位素14C作________。解析：(1)因放射性的电离作用，空气中与验电器所带电荷电性相反的离子与之中和，所以使验电器所带电荷中和。
(2)把掺入14C的人工合成牛胰岛素与天然牛胰岛素混合在一起，经多次重新结晶后，得到了放射性14C分布均匀的牛胰岛素结晶，这就证明了人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素合成一体，它们是同一物质。把这种放射性同位素的原子掺到其他物质中去，让它们一起运动迁移，再用放射性探测仪器进行追踪，就可以知道放射性原子通过什么路径，运动到哪里了，是怎样分布的，从而可了解某些不容易察明的情况或规律，人们把这种用途的放射性同位素叫做示踪原子。
答案：(1)B (2)示踪原子
答案：BCD
解析：放射线对所有细胞都有杀伤作用。选项B、C、D正是人类在合理利用放射性物质过程中必须注意防护的。
易错分析：对盖革—米勒计数器的工作原理理解不准确，认为米勒计数器既能计数又能分析射线的性质，而错选D选项。认为气泡室只能显示射线的径迹，不能分析射线的性质，而错选B选项。正确解答：气泡室探测射线原理与云室类似，不同的是气泡室中是在射线经过时产生气泡来显示射线径迹的，故A选项正确；由气泡室内径迹中气泡的多少及径迹在磁场中的弯曲方向等，可分析射线的带电、动量、能量等情况，故B选项不正确；盖革—米勒计数器利用射线电离作用，产生电脉冲进而计数，所以C选项正确；由于对于不同射线产生的脉冲现象相同，因此计数器只能用来计数，不能区分射线的种类，所以D选项错误。
正确答案：AC
第四节 放射性的应用与防护第十九章放射性同位素的放射强度易于控制，它的半衰期比天然放射性物质短得多，因此在生产和科学领域得以广泛的应用。你知道探测射线的方法和射线有哪些应用吗？探测射线的原理
利用射线粒子与其他物质作用时产生的一些现象来探知放射线的存在。
(1)粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和汽会产生______，过热液体会产生______。
(2)使照相底片______。
(3)使荧光物质产生______。探测射线的基本方法云雾气泡感光荧光1．威尔逊云室
(1)结构见教材。
(2)工作原理：粒子从室内气体中飞过，就会使沿途的气体分子______产生离子，过饱和汽便以这些离子为核心凝成__________，于是显示出射线的径迹。
根据径迹的长短和粗细，可以知道粒子的______；把云室放在磁场中，从带电粒子运动轨迹的弯曲方向，还可以知道粒子所带电荷的______。几种常用的探测器电离一条雾滴性质正负
2．气泡室
(1)原理：当高能粒子穿过室内______液体时，形成一串______而显示粒子行迹。
(2)作用：可以分析粒子的带电、动量、能量等情况。过热气泡3．盖革—米勒计数器
(1)结构见课本
(2)原理：
当某种射线粒子进入管内时，它使管内的气体______，产生的电子在电场中被加速，能量0越来越大，电子跟管中的气体分子______时，又使气体分子电离，产生______……这样，一个射线粒子进入管中后可以产生大量______。这些电子到达阳极，阳离子到达阴极，在外电路中就产生一次脉冲放电，利用电子仪器可以把放电______记录下来。电离碰撞电子电子次数
(3)特点：检测射线十分方便，但只能用来______，不能区分射线的种类。此外如果同时有大量粒子或两个粒子射来的间隔时间小于200μs，G－M计数器也不能区分它们。计数1．定义
原子核在其他粒子的_________产生新原子核的过程，称为核反应。
2．原子核的人工转变
(1)1919年，卢瑟福第一次实现了原子核的人工转变并发现了质子，核反应方程是核反应轰击下
3．遵循规律
_________守恒，________守恒。质量数电荷数人工放射性同位素的应用与防护放射性
3．放射性同位素的应用
(1)利用射线：利用α射线具有很强的______作用，消除有害______；利用γ射线很强的______本领，工业用来______。
(2)作示踪原子：同位素具有相同的______性质，可用放射性同位素代替非放射性同位素做______原子。电离静电贯穿探伤化学示踪4．放射性的污染和防护
(1)放射性污染
过量的放射会对______造成污染，对人类和自然界产生______作用。
(2)防护
辐射防护的基本方法有______防护、距离、______防护。要防止放射性物质对______、______、用具、____________的污染，要防止射线______地_________照射人体。环境破坏时间屏蔽水源空气工作场所过多长时间一、探测射线的三种仪器
1．威尔逊云室
(1)原理：实验时先往云室里加入少量的酒精，使室内充满酒精的饱和蒸气，然后使活塞迅速向下运动，室内气体由于迅速膨胀，温度降低，酒精蒸气达到过饱和状态。这时让射线粒子从室内的气体中飞过，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，这些雾滴沿射线经过的路线排列，于是就显示出了射线的径迹，可用照相机拍摄下其运动的径迹进行观察分析。(2)三种射线在云室中的径迹比较
a．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。
b．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。
c．γ粒子的电离本领更小，在云室中一般看不到它的径迹。2．气泡室
(1)原理：气泡室的原理同云室的原理类似，所不同的是气泡室里装的是液体，控制气泡室内液体的温度和压强，使室内温度略低于液体的沸点。当气泡室内压强突然降低时，液体的沸点变低，使液体过热，此时让射线粒子射入室内，粒子周围就有气泡形成。用照相机拍摄出径迹照片，根据照片上记录的情况，可以分析粒子的性质。
(2)气泡室和云室的比较：气泡室的工作原理与云室相类似，云室内装有气体，而气泡室内装的是液体。相同之处在于都可以形成射线粒子的运动径迹，通过研究径迹，研究射线的性质。
3．盖革——米勒计数器
(1)原理：在金属丝和圆筒间加上一定的电压，这个电压稍低于管内气体的电离电压，当某种射线粒子进入管内时，它使管内的气体电离，产生电子……这样，一个射线粒子进入管中后可以产生大量电子，这些电子到达阳极，正离子到达阴极，在外电路中产生一次脉冲放电，利用电子仪器可以把放电次数记录下来。
(2)优缺点
优点：放大倍数很大，非常灵敏，用它检测射线十分方便。
缺点：a.不同射线产生的脉冲现象相同，只能用来计数，不能区分射线种类。b.如果同时有大量粒子或两个粒子射来的时间间隔小于200μs，则计数器不能区分它们。特别提醒：
(1)探测原理方面：探测原理都是利用射线中的粒子与其他物质作用时产生的现象，来显示射线的存在。
(2)G－M计数器区分粒子方面：G－M计数器不能区分时间间隔小于200μs的两个粒子。答案：C
解析：花岗岩板材的放射性都比较弱，用云室、气泡室很难测出，而计数器非常灵敏，用它检测射线十分方便。
二、核反应及核反应方程
1．核反应的条件
用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变。
2．核反应的实质
用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变。
4．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，在发生过程中质量数与电荷数都守恒，反应前后粒子总动量守恒。特别提醒：
(1)核反应过程一般都是不可逆的，核反应方程不能用等号连接，只能用单向箭头表示反应方向。
(2)核反应方程应以实验事实为基础，不能凭空杜撰。解析：设x、y、z的电荷数分别为Zx、Zy、Zz，质量数分别为Ax、Ay、Az。由前两个核反应方程中的电荷数守恒，Zx＋3＝2Zy，Zy＋7＝Zx＋8，可得Zy＝2；质量数守恒Ax＋7＝2Ay，Ay＋14＝Ax＋17，可得Ay＝4；由第三个核反应方程中的电荷数守恒2＋4＝Zz＋6，得Zz＝0，质量数守恒4＋9＝Az＋12，Az＝1。即z是电荷数为零，质量数为1的粒子，也就是中子，选C。
三、放射性同位素及其应用
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)放射强度容易控制。
(2)可制成各种所需的形状。
(3)半衰期短，废料易处理。3．放射性同位素的主要应用
(1)利用它的射线
①利用放出的γ射线检查金属部件是否存在砂眼、裂痕等，即利用γ射线进行探伤。
②利用放射线的贯穿本领与物质的厚度和密度的关系，可用它来检查各种产品的厚度和密封容器中的液体的高度等，从而实现自动控制。
③利用放射线使空气电离而把空气变成导电气体，以除去化纤、纺织品上的静电。
④用射线照射植物，引起植物的变异，也可以利用它杀菌、治病等。(2)做示踪原子
把放射性同位素原子通过物理或化学反应的方式掺到其他物质中，然后用探测仪进行追踪，这种使物质带有“放射性标记”的放射性同位素原子就是示踪原子。例如：
①在农业生产中，探测农作物在不同的季节对元素的需求。
②在工业上，检查输油管道上的漏油位置。
③在生物医疗上，可以检查人体对某元素的吸收情况，也可以帮助确定肿瘤的部位和范围。解析：放射性元素与它的同位素的化学性质相同，但是利用放射性元素可以确定农作物在各季节吸收含有哪种元素的肥料。无论植物吸收含放射性元素的肥料，还是无放射性肥料，植物生长是相同的，A错；放射性同位素，含量易控制，衰变周期短，不会对环境造成永久污染，而天然放射性元素，剂量不易控制、衰变周期长，会污染环境，所以不用天然放射元素，C错；放射性是原子核的本身性质，与元素的状态、组成等无关，D错。放射性同位素可作为示踪原子，故B正确。四、放射性的污染与防护答案：BCD探测射线的方法核反应方程
点评：此题只要严格按照写核反应方程的原则进行，一般是不会出错的，写核反应方程的原则是：(1)质量数守恒和电荷数守恒；(2)中间用箭头，不能写成等号。因两端仅仅是质量数守恒，没有体现质量相等；也不能仅画一横线，因箭头的方向还表示反应进行的方向；(3)能量守恒，但中学阶段不作要求；(4)核反应必须是实验能够发生的，不能毫无根据地写未经实验证实的核反应方程。
答案：A
解析：根据电荷数守恒、质量数守恒，知X的电荷数为1，质量数为0，为正电子，Y的电荷数为0，质量数为1，为中子，Z的电荷数为1，质量数为1，为质子，故A正确，B、C、D错误。放射性的应用与防护(1)带电的验电器在放射线照射下电荷会很快消失，其原因是( )
A．射线的贯穿作用
B．射线的电离作用
C．射线的物理、化学作用
D．以上三个选项都不是
(2)在我国首先用人工方法合成牛胰岛素时需要证明人工合成的牛胰岛素结晶跟天然牛胰岛素结晶是同一物质，为此曾采用放射性同位素14C作________。解析：(1)因放射性的电离作用，空气中与验电器所带电荷电性相反的离子与之中和，所以使验电器所带电荷中和。
(2)把掺入14C的人工合成牛胰岛素与天然牛胰岛素混合在一起，经多次重新结晶后，得到了放射性14C分布均匀的牛胰岛素结晶，这就证明了人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素合成一体，它们是同一物质。把这种放射性同位素的原子掺到其他物质中去，让它们一起运动迁移，再用放射性探测仪器进行追踪，就可以知道放射性原子通过什么路径，运动到哪里了，是怎样分布的，从而可了解某些不容易察明的情况或规律，人们把这种用途的放射性同位素叫做示踪原子。
答案：(1)B (2)示踪原子
答案：BCD
解析：放射线对所有细胞都有杀伤作用。选项B、C、D正是人类在合理利用放射性物质过程中必须注意防护的。
易错分析：对盖革—米勒计数器的工作原理理解不准确，认为米勒计数器既能计数又能分析射线的性质，而错选D选项。认为气泡室只能显示射线的径迹，不能分析射线的性质，而错选B选项。正确解答：气泡室探测射线原理与云室类似，不同的是气泡室中是在射线经过时产生气泡来显示射线径迹的，故A选项正确；由气泡室内径迹中气泡的多少及径迹在磁场中的弯曲方向等，可分析射线的带电、动量、能量等情况，故B选项不正确；盖革—米勒计数器利用射线电离作用，产生电脉冲进而计数，所以C选项正确；由于对于不同射线产生的脉冲现象相同，因此计数器只能用来计数，不能区分射线的种类，所以D选项错误。
正确答案：AC