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19.4《放射性的應用與防護》,教學目標,1、知識與技能（1）知道什么是核反應，會寫出人工轉(zhuǎn)變方程；（2）知道什么是放射性同位素，人造和天然放射性物質(zhì)的主要不同點；（3）了解放射性在生產(chǎn)和科學領域的應用；（4）知道放射性污染及其對人類和自然產(chǎn)生的嚴重危害，了解防范放射線的措施，建立防范意識。2、過程與方法：滲透和安全地開發(fā)利用自然資源的教育。3、情感、態(tài)度與價值觀：培養(yǎng)學生收集信息、應用已有知識、處理加工信息、探求新知識的能力。教學重點：人工轉(zhuǎn)變的兩個核反應方程及反應過程中遵循的規(guī)律。教學難點：人工轉(zhuǎn)變的兩個核反應方程及反應過程中遵循的規(guī)律教學方法：教師啟發(fā)、引導，學生討論、交流。教學用具：（1）掛圖，實驗器材模型，課件等；（2）多媒體教學設備一套：可供實物投影、放像、課件播放等。,盧瑟福在實驗中發(fā)現(xiàn)，往容器Ｃ中通入氮氣后，在熒光屏Ｓ上出現(xiàn)了閃光，這表明，有一種新的能量比α粒子大的粒子穿過鋁箔，撞擊在Ｓ屏上，這種粒子肯定是在α粒子擊中某個氮核而使該核發(fā)生變化時放出的。這樣，盧瑟福通過人工方法實現(xiàn)了原子核的轉(zhuǎn)變，人類第一次打開了原子核的大門。,一、核反應,α粒子,鋁箔,熒光屏,氮氣,顯微鏡,為了認定新粒子，把新粒子引進電場和磁場，測出了它的質(zhì)量和電量，確認與氫核相同：帶有一個單位的正電量，質(zhì)量是電子質(zhì)量的1800多倍。盧瑟福把它叫做質(zhì)子．質(zhì)子的符號是H或P在云室里做盧瑟福實驗，還可以根據(jù)徑跡了解整個人工轉(zhuǎn)變的過程．英國物理學家布拉凱特在所拍攝的兩萬多張照片的40多萬條α粒子徑跡中，發(fā)現(xiàn)了８條產(chǎn)生分叉的記錄．,分叉情況表明，α粒子擊中氮核后，生成一個新核，同時放出質(zhì)子。新核的電量較大速度較慢，徑跡短而粗；質(zhì)子速度大，電量小，故徑跡細而長．根據(jù)核反應中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可以寫出這個發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應方程并得知氮核放出質(zhì)子后變成了氧核．,用α粒子、質(zhì)子、中子等去轟擊其它元素的原子核，也都產(chǎn)生類似的轉(zhuǎn)變，并產(chǎn)生質(zhì)子，說明質(zhì)子是各種原子核里都有的成分，質(zhì)子是人類繼電子、光子后發(fā)現(xiàn)的第三個基本粒子。,原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程，------------核反應,在核反應中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒,核反應：原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程。,注意：１．核反應中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒２．核反應是原子核的變化，化學反應是核外電子的變化,例１：,指出下列核反應中的錯誤并更正：,二、人工放射性同位素,1934年，約里奧居里和伊麗芙居里發(fā)現(xiàn)經(jīng)過α粒子轟擊的鋁片中含有放射性磷,反應生成物P是磷的一種同位素，自然界沒有天然的，它是通過核反應生成的人工放射性同位素。,有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素,與天然的放射性物質(zhì)相比，人造放射性同位素：,1、放射強度容易控制2、可以制成各種需要的形狀3、半衰期更短4、放射性廢料容易處理,（1）利用它的射線,三、放射性同位素的應用,A、由于γ射線貫穿本領強，可以用來γ射線檢查金屬內(nèi)部有沒有砂眼或裂紋，所用的設備叫γ射線探傷儀．,B、利用射線的穿透本領與物質(zhì)厚度密度的關系，來檢查各種產(chǎn)品的厚度和密封容器中液體的高度等，從而實現(xiàn)自動控制,C、利用射線使空氣電離而把空氣變成導電氣體，以消除化纖、紡織品上的靜電,D、利用射線照射植物，引起植物變異而培育良種，也可以利用它殺菌、治病等,γ射線探傷儀,鈷60,,,利用鈷60的γ射線治療癌癥（放療）,,,食物保鮮（延緩發(fā)芽，生長，長期保存）,棉花育種,食品保鮮,糧食保存,,,（2）作為示蹤原子：用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生物研究等.棉花在結桃、開花的時候需要較多的磷肥，把磷肥噴在棉花葉子上，磷肥也能被吸收．但是，什么時候的吸收率最高、磷在作物體內(nèi)能存留多長時間、磷在作物體內(nèi)的分布情況等，用通常的方法很難研究．如果用磷的放射性同位素制成肥料噴在棉花葉面上，然后每隔一定時間用探測器測量棉株各部位的放射性強度，上面的問題就很容易解決．,人體甲狀腺的工作需要碘．碘被吸收后會聚集在甲狀腺內(nèi)．給人注射碘的放射性同位素碘131，然后定時用探測器測量甲狀腺及鄰近組織的放射強度，有助于診斷甲狀腺的器質(zhì)性和功能性疾病．,,,檢漏、研究機件磨損、診斷疾病、分析生物分子結構等。,原子彈爆炸、核電站泄露會產(chǎn)生嚴重的污染，在利用放射性同位素給病人做“放療”時，如果放射性的劑量過大，皮膚和肉就會潰爛不愈，導致病人因放射性損害而死去。有些礦石中含有過量的放射性物質(zhì)，如果不注意也會對人體造成巨大的危害。,四、輻射與安全,過量的放射性會對環(huán)境造成污染，對人類和自然界產(chǎn)生破壞作用．,20世紀人們在毫無防備的情況下研究放射性,,遭原子彈炸后的廣島,,,,,,為了防止有害的放射線對人類和自然的破壞，人們采取了有效的防范措施：,檢測輻射裝置,,,,全身污染檢測儀,,輻射檢測系統(tǒng),輻射源的存放,鈾,（1）在核電站的核反應堆外層用厚厚的水泥來防止放射線的外泄（2）用過的核廢料要放在很厚很厚的重金屬箱內(nèi)，并埋在深海里（3）在生活中要有防范意識，盡可能遠離放射源,放射性的防護,核反應堆外層的厚厚的水泥建筑,防護,操作放射性物質(zhì)的設備,在防護狀態(tài)下操作放射性物質(zhì),1930年，德國科學家玻特和貝克用α粒子轟擊輕元素鈹核，發(fā)現(xiàn)并未發(fā)射出質(zhì)子，而放出了一種新的射線．這種射線幾乎不能使氣體電離，在電場和磁場中也不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，是不帶電的，射線的貫穿能力強，他們認為這是γ射線．經(jīng)檢測，射線的能量在10ＭeV左右，遠大于天然放射物質(zhì)衰變時發(fā)出的γ射線的能量．,1931年，約里奧夫婦重復了玻特和貝克的實驗，并用這種未知射線去轟擊石蠟。結果竟從中打出能量約5.7MeV的質(zhì)子．這是異常驚人的新發(fā)現(xiàn)，因為其行為完全不同于γ射線，γ射線只能打出電子而打不出質(zhì)子，γ光子的質(zhì)量近乎０，電子也很輕，光子撞擊電子，使它動起來是合乎常理的，但質(zhì)子質(zhì)量是電子的1800倍，一顆子彈怎么能撞動一輛汽車呢？如果認為轟擊石蠟的射線是γ射線，那么光子的能量應達55MeV，這與實際測得的射線能量10MeV相去甚遠．這射線在向約里奧夫婦招手呼喊：我不是γ射線……！可惜的是，他們擦肩而過，無緣相識。面對55eV與10eV的矛盾，他們還是十分牽強地解釋為其它的原因，并于1932年１月11日向巴黎科學院提交了實驗情況和對未知射線判定為γ射線的結論。,1932年１月底，查得威克得到這一論文，約里奧夫婦的實驗使他心跳，他認為約里奧夫婦的結論肯定有誤，違反能量守恒啊！他敏感到這很可能是導師盧瑟福預言、自己苦苦尋找了12年的中子。他決定用云室的方法探測射線的速度和質(zhì)量。,他先測出射線的速度不到光速的十分之一，排除了是γ射線的可能，又用彈性碰撞動量守恒的方法測出不帶電粒子的質(zhì)量與質(zhì)子質(zhì)量差不多。他還根據(jù)自旋確定不帶電的粒子不可能是由質(zhì)子和電子組合而成，只能是另一種新的獨立粒子，他稱之為中子。就這樣，僅用了十天時間，成功地證實了這種中性射線就是中子流。他當之無愧地成為“中子之父”，并因此獲1935年諾貝爾物理獎。,,“機遇只偏愛有準備的頭腦”中子的發(fā)現(xiàn)，有重大的意義，中子不帶電，用它去轟擊原子核，不受庫侖力的影響，是研究原子核的強有力的“炮彈”。在此以前，可供研究用的“炮彈”只有天然放射元素發(fā)出的α、β、γ三種射線，中子流則是穿透本領更大，轟擊原子核更有效的“炮彈”，人們用它轟擊各種原子核，獲得許許多多人工放射性同位素，用它轟開鈾核，實現(xiàn)了原子能的利用。,問題情景：,為了使水果、蔬菜或其它的食物能存放的時間長一些，能在長時間保持新鮮，你有什么辦法？,輻射方法處理糧食,復習回顧：,1、什么是原子核的衰變？,2、原子核的衰變有什么樣的規(guī)律,原子核放出a粒子或粒子，由于核電荷數(shù)變了，而變成另一種原子核。,1）、衰變時電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒2）、衰變過程不可逆，所以用箭頭，不用等號3）、由實驗決定，不憑空編造,