人教版高中物理选修3-5课件：-19.4放射性的应用与防护-(共24张PPT)
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理选修3-5课件：-19.4放射性的应用与防护-(共24张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 7.3MB | ||
| 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 | 2020-04-22 00:40:37 | ||
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文档简介
(共24张PPT)
19.4放射性的应用与防护
为了使水果、蔬菜或其它的食物能存放的时间长一些，能在长时间保持新鲜，除了冷藏以外，你有什么办法？
核衰变是自发的，就像我们高温物体自发的向低温物体传热一样，不能阻止。但是我们更希望能够利用这种衰变所释放的能量。
高温热库
低温热库
W
在这里卡住一个东西把这热量引出来为我所用。
核反应衰变是原子核的自发变化，科学家更希望人工控制原予核的变化。
一、核反应
当初卢福用α粒子轰击原子核，产生了氧的一种同位素一一氧17和一个质子，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γ光子去击一些原子核、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。
自此人类实现了可控核反应。
核自发衰变。（不可控）
核反应：
③没有单独的γ衰变：γ射线是一种电磁波（光子）。
①α衰变：α射线的实质就是高速运动的氦核流
②β衰变：β射线的实质就是高速运动的电子流。
原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。（人工转变）
α粒子、质子、中子，光子
在核反应中，质量数守恒、电荷数守恒。
二、人工放射性同位素
具有相同质子数而中子数不同的原子核、在元素周期表中处于同一位置。
同位素
有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。
1934年，约里奥·居里夫妇发现经过α粒子轰击的铝片中含有放射性磷3015P
自然界没有天然的3015P，它是通过核反应生成的人工放射性同位素。在这之前人们只知道有铺、钍，镭，钋等天然存在的放射性元素，这些元素都是位于元素周期表末尾的重核元素。
天然放射性同位素不过40多种，而今天人工制造的放射性同位素已达1000多种，每种元素都有了自己的放射性同位素。丰富的放射性同位素资源，使它在国民经济和科学研究的各个领城得到了广泛的应用。
与天然的放射性物质相比，人造放射性同位素的优点：
1、放射强度容易控制
2、可以制成各种需要的形状
3、半衰期更短
4、放射性废料容易处理
凡是用到射线时，都用人造放射性同位素。
三、放射性同位素的应用
例如轧钢厂的热轧机探器上可以安装射线测厚仪，仪器探测到的Y射线强度与钢板的厚度有关，轧出的钢板或金属板越厚，透过的射线越弱。因此，将射线测放射性厚仪接收到的信号输入计算机，就可以对同位秦钢板的厚度进行自动控制。
①工业部门可以使用射线来测厚度。
—利用γ射线的穿透性强
钴60的γ射线治疗癌症。
②放疗：
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，它对射线的时受能力就越弱。像细胞那样，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。
—利用细胞对射线承受力不同
③选种和保鲜。
利用γ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γ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。
一种放射性元素的原子核、跟这种元素其他同位素的原子核具有相同数量的质子，因此核外电子的数量也相同。由此可知，一种元素的各种同位素都有相同的化学性质。这样，我们可以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，这种化合物的原子跟通常的化合物一样参与所有化学反应，但却带有“”放射性标记＂，可以用仪器探测出来。这种原子就是示踪原子。
示踪原子
④作为示踪原子： 棉花对磷肥的吸收、甲状腺疾病的诊断和生物研究
植物被吸收了放射性磷后的照片
棉花在开花、结桃的时候需要较多的磷肥，把磷肥喷在棉花叶子上，磷肥也能被吸收。但是，什么时候的吸收率最高，磷在作物内能存留多长时间、磷在作物体内的分布情况等，用通常的方法很难研究。如果用磷的放射性同位素制成肥料喷在棉花的叶面上，然后每隔一定时间用探测器量棉株各部位的放射性强度，上面的问题就解决了。
人体甲状腺的工作需要碘，碘被吸收后聚集在甲状腺内。给人注射碘的放射性同位素碘131，然后定时用探测器测量甲状腺及邻近组织的放射强度，有助于诊断甲状腺的疾病。
四、辐射与安全
人类一直生活在放射性的环境中。例如，地球上的每个角落都有来自宇宙的射线，我们周围的岩石，其中也有放射性物质。
体检时还会做X射线透视，这更是剂量比较大的照射。不过这些射的强度都在安全剂量之内，对我们没有伤害。
香烟中含有针210
食盐和有些水晶眼镜片中含有钾40
我们的食物和日常用品中，有的也具有放射性
然而过量的射线对人体组织有破坏作用，这种破坏往往是对细胞核的破坏，有时不会马上察觉。因此，在使用放射性同位素时，必须严格遵守操作规程，注意人身安全，同时要防上放射性物质对空气、水源、用具等的污染。
贫铀弹
STS
在1909年的科索沃战争中。贫轴被用于战场。以美国为首的北约军队共发射了31000多枚贫铀弹。贫轴弹的使用及其带来的严重后果，引起了世人的高度关注。
所谓“贫铀”是从天然轴中提取轴235后的废料，99％以上是铀238、由于它具有低水平的放射性，故称贫铀。贫轴合金具有高密度、高强度，性的特点，用它做弹芯可以报坚固的建筑物基至坦克等装甲目标。铀弹炸后的残留物会产生一定的放射性，对人体造成危害。由于残留物分布广泛，清理困难，所以贫铀弹的使用造成了环境灾难。
问题与练习解答：
解：
1、原子核的人工转变与放射性无素的农变有什么区別?
原子核的人工转变是指核在其它粒子的轰击下变成新核的过程，而放射性元素的衰变是指核自动转化成新核的变化过程。
2、写出下列原子核人工转变的反应方程。
(1)2311Na(钠核)俘获1个α粒子后放出1个质子；
(2)2713Al(铝)俘获1个α粒子后放出1个中子；
3)168O(氧核)俘获1个中子后放出1个质子；
(4)147Si(吐核)存1个质子后放出1个中子。
解：
（1）2311Na+42He→11H＋2612Mg
（2） 2713Al+42He→10n＋3015P
（3） 168O+10n→11H＋167N
（4） 3014Si+（42He）→10n＋3015P
3、究成下列核反应方控
(1)199F+42He→11H+():
(2)115B+()→10n+147N
(3)147N+10n→()+11H
（1）199F+42He→11H＋（2211Ne）
解：
（2）115B+（42He）→10n＋147N
（3） 147N + 10n →（146C)＋11H
4、在人体中，破占甡个身体质量的18％。生物体的每克碳内含有大的500亿个碳14原子，其中每分钟大约有10个碳14原子表变。请根据这些数据佶计，我们身体中1s内我变的破原子的个数是多少?
设某同学的身体质量为50kg。该同学体内含碳质量为50×18%kg=9kg，
则他体内碳14为9000×500亿个，
每秒钟衰变六分之一个碳14，
该同学身体中1s内衰变的碳原子的个数为1500。
解：
5、存在射线危险的地方，常能看到知19.4-4所示的标志。你在什么地方见过这个标志?为了保护人身安全，在有这样的标志的场所，应汪意什么?
解：
在医院的放射室看到过这个标志，一般情况要远离这些地方。特殊情况下要在医生的指导下进出这些场所。
课堂小结
一、核反应
1、核反应分两种
（1）核自发衰变。（不可控）
（2）人工转变：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。（可控）
③没有单独的γ衰变：γ射线是一种电磁波（光子）。
①α衰变：α射线的实质就是高速运动的氦核流
②β衰变：β射线的实质就是高速运动的电子流。
①其他粒子指：α粒子、质子、中子，光子等
2、在核反应中，质量数守恒、电荷数守恒。
二、人工放射性同位素
1、同位素：具有相同质子数而中子数不同的原子核、在元素周期表中处于同一位置。有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。放射性同位素又分为天然和人工放射性同位素。
2、与天然的放射性物质相比，人造放射性同位素的优点：
①放射强度容易控制
③可以制成各种需要的形状
④半衰期更短
⑤放射性废料容易处理
三、放射性同位素的应用
①使用射线来测厚度。—利用γ射线的穿透性强的特点
②放疗：—利用细胞对射线承受力不同
③选种和保鲜。
示踪原子：一种元素的各种同位素都有相同的化学性质。这样，我们可以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，这种化合物的原子跟通常的化合物一样参与所有化学反应，但却带有“”放射性标记＂，可以用仪器探测出来。这种原子就是示踪原子。
④作为示踪原子： 棉花对磷肥的吸收、甲状腺疾病的诊断和生物研究
四、辐射与安全
人类一直生活在放射性的环境中。不过这些射的强度都在安全剂量之内，对我们没有伤害。
然而过量的射线对人体组织有破坏作用，这种破坏往往是对细胞核的破坏，有时不会马上察觉。
19.4放射性的应用与防护
为了使水果、蔬菜或其它的食物能存放的时间长一些，能在长时间保持新鲜，除了冷藏以外，你有什么办法？
核衰变是自发的，就像我们高温物体自发的向低温物体传热一样，不能阻止。但是我们更希望能够利用这种衰变所释放的能量。
高温热库
低温热库
W
在这里卡住一个东西把这热量引出来为我所用。
核反应衰变是原子核的自发变化，科学家更希望人工控制原予核的变化。
一、核反应
当初卢福用α粒子轰击原子核，产生了氧的一种同位素一一氧17和一个质子，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γ光子去击一些原子核、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。
自此人类实现了可控核反应。
核自发衰变。（不可控）
核反应：
③没有单独的γ衰变：γ射线是一种电磁波（光子）。
①α衰变：α射线的实质就是高速运动的氦核流
②β衰变：β射线的实质就是高速运动的电子流。
原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。（人工转变）
α粒子、质子、中子，光子
在核反应中，质量数守恒、电荷数守恒。
二、人工放射性同位素
具有相同质子数而中子数不同的原子核、在元素周期表中处于同一位置。
同位素
有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。
1934年，约里奥·居里夫妇发现经过α粒子轰击的铝片中含有放射性磷3015P
自然界没有天然的3015P，它是通过核反应生成的人工放射性同位素。在这之前人们只知道有铺、钍，镭，钋等天然存在的放射性元素，这些元素都是位于元素周期表末尾的重核元素。
天然放射性同位素不过40多种，而今天人工制造的放射性同位素已达1000多种，每种元素都有了自己的放射性同位素。丰富的放射性同位素资源，使它在国民经济和科学研究的各个领城得到了广泛的应用。
与天然的放射性物质相比，人造放射性同位素的优点：
1、放射强度容易控制
2、可以制成各种需要的形状
3、半衰期更短
4、放射性废料容易处理
凡是用到射线时，都用人造放射性同位素。
三、放射性同位素的应用
例如轧钢厂的热轧机探器上可以安装射线测厚仪，仪器探测到的Y射线强度与钢板的厚度有关，轧出的钢板或金属板越厚，透过的射线越弱。因此，将射线测放射性厚仪接收到的信号输入计算机，就可以对同位秦钢板的厚度进行自动控制。
①工业部门可以使用射线来测厚度。
—利用γ射线的穿透性强
钴60的γ射线治疗癌症。
②放疗：
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，它对射线的时受能力就越弱。像细胞那样，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。
—利用细胞对射线承受力不同
③选种和保鲜。
利用γ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γ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。
一种放射性元素的原子核、跟这种元素其他同位素的原子核具有相同数量的质子，因此核外电子的数量也相同。由此可知，一种元素的各种同位素都有相同的化学性质。这样，我们可以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，这种化合物的原子跟通常的化合物一样参与所有化学反应，但却带有“”放射性标记＂，可以用仪器探测出来。这种原子就是示踪原子。
示踪原子
④作为示踪原子： 棉花对磷肥的吸收、甲状腺疾病的诊断和生物研究
植物被吸收了放射性磷后的照片
棉花在开花、结桃的时候需要较多的磷肥，把磷肥喷在棉花叶子上，磷肥也能被吸收。但是，什么时候的吸收率最高，磷在作物内能存留多长时间、磷在作物体内的分布情况等，用通常的方法很难研究。如果用磷的放射性同位素制成肥料喷在棉花的叶面上，然后每隔一定时间用探测器量棉株各部位的放射性强度，上面的问题就解决了。
人体甲状腺的工作需要碘，碘被吸收后聚集在甲状腺内。给人注射碘的放射性同位素碘131，然后定时用探测器测量甲状腺及邻近组织的放射强度，有助于诊断甲状腺的疾病。
四、辐射与安全
人类一直生活在放射性的环境中。例如，地球上的每个角落都有来自宇宙的射线，我们周围的岩石，其中也有放射性物质。
体检时还会做X射线透视，这更是剂量比较大的照射。不过这些射的强度都在安全剂量之内，对我们没有伤害。
香烟中含有针210
食盐和有些水晶眼镜片中含有钾40
我们的食物和日常用品中，有的也具有放射性
然而过量的射线对人体组织有破坏作用，这种破坏往往是对细胞核的破坏，有时不会马上察觉。因此，在使用放射性同位素时，必须严格遵守操作规程，注意人身安全，同时要防上放射性物质对空气、水源、用具等的污染。
贫铀弹
STS
在1909年的科索沃战争中。贫轴被用于战场。以美国为首的北约军队共发射了31000多枚贫铀弹。贫轴弹的使用及其带来的严重后果，引起了世人的高度关注。
所谓“贫铀”是从天然轴中提取轴235后的废料，99％以上是铀238、由于它具有低水平的放射性，故称贫铀。贫轴合金具有高密度、高强度，性的特点，用它做弹芯可以报坚固的建筑物基至坦克等装甲目标。铀弹炸后的残留物会产生一定的放射性，对人体造成危害。由于残留物分布广泛，清理困难，所以贫铀弹的使用造成了环境灾难。
问题与练习解答：
解：
1、原子核的人工转变与放射性无素的农变有什么区別?
原子核的人工转变是指核在其它粒子的轰击下变成新核的过程，而放射性元素的衰变是指核自动转化成新核的变化过程。
2、写出下列原子核人工转变的反应方程。
(1)2311Na(钠核)俘获1个α粒子后放出1个质子；
(2)2713Al(铝)俘获1个α粒子后放出1个中子；
3)168O(氧核)俘获1个中子后放出1个质子；
(4)147Si(吐核)存1个质子后放出1个中子。
解：
（1）2311Na+42He→11H＋2612Mg
（2） 2713Al+42He→10n＋3015P
（3） 168O+10n→11H＋167N
（4） 3014Si+（42He）→10n＋3015P
3、究成下列核反应方控
(1)199F+42He→11H+():
(2)115B+()→10n+147N
(3)147N+10n→()+11H
（1）199F+42He→11H＋（2211Ne）
解：
（2）115B+（42He）→10n＋147N
（3） 147N + 10n →（146C)＋11H
4、在人体中，破占甡个身体质量的18％。生物体的每克碳内含有大的500亿个碳14原子，其中每分钟大约有10个碳14原子表变。请根据这些数据佶计，我们身体中1s内我变的破原子的个数是多少?
设某同学的身体质量为50kg。该同学体内含碳质量为50×18%kg=9kg，
则他体内碳14为9000×500亿个，
每秒钟衰变六分之一个碳14，
该同学身体中1s内衰变的碳原子的个数为1500。
解：
5、存在射线危险的地方，常能看到知19.4-4所示的标志。你在什么地方见过这个标志?为了保护人身安全，在有这样的标志的场所，应汪意什么?
解：
在医院的放射室看到过这个标志，一般情况要远离这些地方。特殊情况下要在医生的指导下进出这些场所。
课堂小结
一、核反应
1、核反应分两种
（1）核自发衰变。（不可控）
（2）人工转变：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。（可控）
③没有单独的γ衰变：γ射线是一种电磁波（光子）。
①α衰变：α射线的实质就是高速运动的氦核流
②β衰变：β射线的实质就是高速运动的电子流。
①其他粒子指：α粒子、质子、中子，光子等
2、在核反应中，质量数守恒、电荷数守恒。
二、人工放射性同位素
1、同位素：具有相同质子数而中子数不同的原子核、在元素周期表中处于同一位置。有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。放射性同位素又分为天然和人工放射性同位素。
2、与天然的放射性物质相比，人造放射性同位素的优点：
①放射强度容易控制
③可以制成各种需要的形状
④半衰期更短
⑤放射性废料容易处理
三、放射性同位素的应用
①使用射线来测厚度。—利用γ射线的穿透性强的特点
②放疗：—利用细胞对射线承受力不同
③选种和保鲜。
示踪原子：一种元素的各种同位素都有相同的化学性质。这样，我们可以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，这种化合物的原子跟通常的化合物一样参与所有化学反应，但却带有“”放射性标记＂，可以用仪器探测出来。这种原子就是示踪原子。
④作为示踪原子： 棉花对磷肥的吸收、甲状腺疾病的诊断和生物研究
四、辐射与安全
人类一直生活在放射性的环境中。不过这些射的强度都在安全剂量之内，对我们没有伤害。
然而过量的射线对人体组织有破坏作用，这种破坏往往是对细胞核的破坏，有时不会马上察觉。