6天然放射現(xiàn)象

1、第六節(jié)天然放射現(xiàn)象白景曦（西北師范大學(xué)第一附屬中學(xué)甘肅蘭州 730070730070）摘要自然界存在的物質(zhì)能夠自發(fā)的放出射線，這種性質(zhì)稱為放射性；具有放射性的元素稱為放射性元素。放射性元素的原子核能夠放出 a a 粒子、P P 粒子和粒子而變成新的原子核,這種現(xiàn)象稱為衰變。衰變遵循的規(guī)律是：質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒。發(fā)生衰變的原因是原子核本身的性質(zhì)決定的；衰變的快慢用半衰期來(lái)描述，半衰期由核內(nèi)部本身的因素決定，與壓力、溫度和其他元素的化合無(wú)關(guān)。放射性的應(yīng)用主要有：利用放射性同位素放出的射線；利用放射性元素做示蹤原子。放射性的防護(hù)措施主要有：加厚的保護(hù)層。關(guān)鍵詞：天然放射現(xiàn)象衰變放射性的應(yīng)用與防護(hù)

2、教學(xué)設(shè)計(jì)：天然放射現(xiàn)象天然放射現(xiàn)象衰變一什么是衰變，務(wù)旬 U U 質(zhì)吊數(shù)守恒或變的規(guī)律八 I I1一皿，一電向數(shù) H 恒發(fā)生衰變的原畝什么是睡期半衰期，公式?jīng)Q定 T T裒期的因素應(yīng)用射線應(yīng)用_嶼盾手4放射性的應(yīng)用與防護(hù)卜如小小放射性、I-1-1故事放射件引言復(fù)習(xí)：1 1 .原子核由什么組成？什么是核子？什么是核力？2 2 .原子核的表示方法什么？質(zhì)量數(shù)、質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)之間有什么關(guān)系？核電荷數(shù)、質(zhì)子數(shù)、原子序數(shù)、核外電子數(shù)之間有什么關(guān)系？引入：通過(guò)上節(jié)課的學(xué)習(xí)我們知道原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，原子核能發(fā)生變化嗎？如果能發(fā)生變化，變化的規(guī)律有哪些？本節(jié)課我們就來(lái)學(xué)習(xí)天然放射現(xiàn)象。新課教學(xué)：一、天然放射現(xiàn)

3、象1 1 . .天然放射現(xiàn)象18961896 年法國(guó)物物理學(xué)家貝克勒爾，在實(shí)驗(yàn)室無(wú)意把磷光物質(zhì)放在包有黑紙的照相底片上，后來(lái)在使用這包照相底片時(shí)，發(fā)現(xiàn)照相底片已經(jīng)感光，這一定是某種穿透能力很強(qiáng)的射線穿透黑紙式照相底片感光一一思維敏捷的貝克勒爾抓住這一意外“事件”進(jìn)一步探討，發(fā)現(xiàn)了放射現(xiàn)象。揭開(kāi)了探索原子核結(jié)構(gòu)的序幕。皮埃爾居里和瑪麗居里夫人在貝克勒爾的建議下，對(duì)鈾和鈾的各種礦石進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)了放射性極強(qiáng)的新元素：其中一種為了紀(jì)念她的祖國(guó)一一波蘭，而命名為針（PoPo）; ;另一種命名為鐳（RaRa）。物質(zhì)發(fā)射射線的性質(zhì)稱為放射性；具有放射性的元素稱為放射性元素；物質(zhì)自發(fā)地放射出射線的現(xiàn)象

4、，叫做天然放射現(xiàn)象；研究發(fā)現(xiàn)，原子序數(shù)大于8383的所有元素都能自發(fā)的放出射線；原子序數(shù)小于8383的有些元素，也具有放射性。2 2 . .放射線的研究閱讀課文 P64P64、P67,P67,并回答：研究三種射線的方法、三種射線的組成、性質(zhì)。小結(jié):(1)(1)研究三種射線的方法：利用電場(chǎng)和磁場(chǎng)、乳膠照相、威爾遜云室、氣泡室、蓋革一彌勒計(jì)數(shù)器等。(2)(2)三種射線的組成、性質(zhì)射線種類組成速度員身本領(lǐng)電離作用a a 射線氨的原子核約c c1010很小，一張薄紙就能擋住很強(qiáng)3 3 射線高速電子流接近 c c很大，能穿透幾毫米厚的鋁板較弱丫射線波長(zhǎng)很短的電磁波c c最大，能穿透幾毫米厚的鉛板很小3

5、3 . .說(shuō)明(1)(1)原子放出“射線或 3 3 射線后，就變成另一種元素的原子核一一發(fā)生了核反應(yīng),說(shuō)明原子核還有其內(nèi)部結(jié)構(gòu)；通常丫射線是伴隨著 a a 射線或 3 3 射線放出的。射線或 3 3 射線不一定同時(shí)放出。(2)(2)放射性與元素存在的狀態(tài)無(wú)關(guān)。如果一種元素具有放射性，那么不論它是以單質(zhì)形式存在，還是以某種化合物的形式存在，放射性都不受影響。放射性反映的是元素原子核的特性。二、衰變研究表明，原子序數(shù)大于 8383 的所有元素都能自發(fā)的放出射線，而變成另一種元素的原子核，這種現(xiàn)象叫衰變。1 1 . .概念：原子核由于放射出某種粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓?，叫做原子核的衰變。在衰變中電荷?shù)

6、和質(zhì)量數(shù)都守恒。2 2.a.a 衰變和 3 3 衰變?cè)雍朔懦?a a 粒子的衰變叫作 a a 衰變；原子核放出 3 3 粒子的衰變叫作 3 3 衰變。丫射線是伴隨著 a a 衰變或3 3 衰變而產(chǎn)生的能量很高的電磁波。3 3. .核衰變方程某種放射性元素的原子核衰變時(shí)，放出的是 a a 射線還是 3 3 射線，要通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察來(lái)確定，而衰變過(guò)程可用核反應(yīng)方程表示出來(lái)。如，鈾 238238 核放出一個(gè) a a 粒子后，變成新核社 234234 核，這種衰變叫 a a 衰變，這個(gè)過(guò)程可用下面的核反應(yīng)方程表示出來(lái)：熟,2 29494ThHe又如：社 234234 核具有放射性，它放射出一個(gè) 3 3

7、粒子，變成新核 H H234,234,這種衰變叫 3 3衰變。這個(gè)過(guò)程可用下面的核反應(yīng)方程表示出來(lái)：2 23030Tht2.+_0_0e小結(jié)：(1)(1)寫核反應(yīng)方程的基本原則：以事實(shí)為依據(jù)；質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒。(2)(2)a a 衰變方程和 3 3 衰變方程書(shū)寫通式：ZAZAXT鐮Y,HeZAZAXTZA AY0 0-ie-ie思考: 原子核內(nèi)沒(méi)有電子，在3 3 衰父中射出的電子從何叫來(lái)呢?3 3 衰變發(fā)射出來(lái)的電子，是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子后，把產(chǎn)生定的，這個(gè)時(shí)間較半衰期。1 1 . .概念：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時(shí)間，叫半衰期。如，氨 222222 經(jīng)

8、過(guò) a a 衰變變?yōu)獒?218,218,如果隔一段時(shí)間測(cè)量一次剩余氫的數(shù)量就會(huì)發(fā)現(xiàn),大約每經(jīng)過(guò) 3.83.8 天，就有一半的氫發(fā)生了衰變。2 2 . .公式t1.N=N(2)其中 N0N0 為放射性元素原子核樣品總數(shù)目，N N 為經(jīng)時(shí)間 t t 剩余的放射性元素的原子核數(shù)目，T為該放射性元素的半衰期。t1.M=M0 0()0:2，其中 M0M0 為放射性元素原子核樣品總質(zhì)量，M M 為經(jīng)時(shí)間 t t 剩余的放射性元素原子核的質(zhì)量，T為該放射性元素的半衰期。3 3 . .說(shuō)明(1)(1)半衰期表示放射性元素衰變的快慢，由核本身的因素決定，與核所處的物理和化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)。(2)(2)半衰期是對(duì)放射性

9、元素的大量的原子核的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，對(duì)只有少量原子核或幾個(gè)原子核不適用。的電子發(fā)射出來(lái)，這就是 3 3 衰變。三、半衰期放射性元素衰變有一個(gè)重要規(guī)律：即，放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時(shí)間對(duì)某種元素的原子核來(lái)說(shuō)是一原樣品量1/21/2經(jīng)一個(gè)半衰期的剩余量1/41/41/81/8經(jīng)兩個(gè)半衰期的剩余量經(jīng)三個(gè)半衰期的剩余量(3)(3)不同的放射性元素的半衰期不同，甚至差別非常大。如，氫 222222 衰變?yōu)獒?218218 的半衰期是 3.83.8 天；鐳 226226 衰變?yōu)榘?222222 的半衰期是 16201620 年；金由 238238 衰變?yōu)樯?234234 的半衰期長(zhǎng)達(dá) 4.5X10

10、4.5X109年。四、放射性的應(yīng)用和防止貝可勒爾為了試驗(yàn)放射線的性質(zhì)，用試管裝入含鈾的礦物插在上衣口袋中被射線灼傷；居里夫人也因?yàn)殚L(zhǎng)期從事放射性物質(zhì)的尋找和放射線的研究工作，而導(dǎo)致身體虛弱過(guò)早的逝世。據(jù)說(shuō)，早期核物理學(xué)家多死于白血?。ǚ派洳。?。但是，現(xiàn)在放射線在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生等方面都有重要的應(yīng)用。（一）學(xué)生閱讀 P69,P69,回答下列問(wèn)題：1 1 .什么是放射性同位素？為什么生產(chǎn)和科研中采用人造而非天然放射性物質(zhì)？2 2 . .“、田丫三種放射線對(duì)物質(zhì)的作用各自有何突出特點(diǎn)？3 3 . .利用實(shí)例分別介紹三種放射線的應(yīng)用并簡(jiǎn)要說(shuō)明應(yīng)用原理（或依據(jù)）。4 4 . .什么是示蹤原子，怎樣理

11、解示蹤原子的作用？5 5 . .什么是放射性污染及放射性污染有什么可怕后果？6 6 . .哪些事件或事物會(huì)導(dǎo)致放射性污染？并請(qǐng)舉出實(shí)例。7 7 . .對(duì)放射性物質(zhì)有哪些有效的防護(hù)措施？（二）組織課堂進(jìn)行討論和陳述1 1 . .放射性同位素有些元素的同位素具有放射性，叫做放射性同位素。人工放射性的優(yōu)點(diǎn)：半衰期短；放射性材料的放射強(qiáng)度容易控制等等。解釋：第一，人造放射性同位素可以通過(guò)核反應(yīng)獲得，下一節(jié)將學(xué)習(xí)“核反應(yīng)”；第二，雖然放射性元素衰變的快慢由核內(nèi)部因素決定，但可以控制材料中放射性同位素的含量。）2 2 . .放射線的應(yīng)用射線探傷儀可檢查金屬內(nèi)部的損傷。其物理依據(jù)是7射線有很強(qiáng)的慣穿本領(lǐng)。解

12、釋：在“探傷”這個(gè)問(wèn)題上，我們可能聯(lián)想到“X X 射線探傷”和“超聲波探傷”。丫射線的穿透能力比 X X 射線穿透能力更強(qiáng)，而且 X X 射線不是原子核的放射線，其設(shè)備復(fù)雜龐大不易于室外應(yīng)用，所以在探傷這方面的許多場(chǎng)合，現(xiàn)在多用丫射線探傷儀。丫射線和X X 射線都是電磁波，而超聲波則是機(jī)械波，在金屬和許多物質(zhì)中衰減很小，穿透能力甚至可達(dá)數(shù)米，探傷手段和前兩者不同，所以超聲波與丫射線應(yīng)用場(chǎng)合不同?！吧渚€帶電量和能量大，可使放射源周圍的空氣電離，變成導(dǎo)電氣體從而消除靜電積累。應(yīng)用時(shí)，可將a a 射線源安裝在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中會(huì)產(chǎn)生靜電的適當(dāng)部位。放射線能引起生物體內(nèi) DNADNA 的突變。這種作用可以應(yīng)用

13、在放射線育種、放射線滅害蟲(chóng)、放射作用保存食品以及醫(yī)學(xué)上的“放療”等等。解釋：放射線照射害蟲(chóng)會(huì)導(dǎo)致害蟲(chóng)不育，從而減少害蟲(chóng)數(shù)量，最終消滅害蟲(chóng)。教材圖 22-1022-10 說(shuō)明的是是放射線的作用抑制了馬鈴薯發(fā)芽生長(zhǎng)。而另外一種保存食品的原理是利用放射線可以殺死微生物的功能。在醫(yī)學(xué)上除了“放療”外，“丫刀”治療腫瘤上將其“燒死”。把放射性同位素通過(guò)物理或化學(xué)反應(yīng)的方式摻到其它物質(zhì)中，然后用探測(cè)儀器進(jìn)行追蹤，以了解這些物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)、遷移情況。這種使物質(zhì)帶有“放射性標(biāo)記”的放射性同位素就是示蹤原子。解釋：示蹤原子的獲得可用物理方法和化學(xué)方法?；瘜W(xué)方法的原理是同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì)。在制造化合物時(shí)用適量的

14、放射性同位素取代非放射性同位素，以后便可通過(guò)儀器探測(cè)跟蹤該元素的“去向”。示蹤原子應(yīng)用補(bǔ)充：除了課文中所講用于農(nóng)業(yè)科學(xué)和醫(yī)學(xué)研究外，在工業(yè)中可以用以測(cè)定輸油管中的流速，測(cè)定油管的漏油情況等；在生命科學(xué)中可用于環(huán)境監(jiān)測(cè)，比如用示蹤原子“跟蹤”污水對(duì)海洋的污染，以便提供防治污染的原始資料和依據(jù)。3 3 . .放射線的危害及防止危害：過(guò)量的放射線對(duì)人體內(nèi) DNADNA 作用使之發(fā)生突變，造成對(duì)人體的傷害?？蒲谢蛏a(chǎn)中使用的放射源物質(zhì)丟失、遺落，核爆炸、核電站泄露等都會(huì)導(dǎo)致放射性污染。防止：不讓射線輻射到空間。核電站的反應(yīng)堆外用厚厚的水泥包裹，防止射線外泄;正在使用的放射源放在很厚的重金屬（如鉛）盒（

15、箱）內(nèi)；在使用過(guò)程中，要用中金屬板擋住不需要射線的地方。生活中要盡量遠(yuǎn)離放射源。鞏固練習(xí)：1 1.天然放射性元素29090Th（牡）經(jīng)過(guò)一系列“衰變和3衰變之后，變成2808Pb（鉛）。下列論斷中正確的是（）A.A.鉛核比社核少 2424 個(gè)中子B.B.鉛核比社核少 8 8 個(gè)質(zhì)子C.C.衰變過(guò)程中共有 4 4 次a衰變和 8 8 次3衰變D.D.衰變過(guò)程中共有 6 6 次a衰變和 4 4 次3衰變解析：由和反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒電荷數(shù)守恒、且原子核的質(zhì)量數(shù)等于其中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)之和得：鉛核比社核少 8 8 個(gè)質(zhì)子，少 1616 個(gè)中子。設(shè)：發(fā)生了 n n 次“衰變 m m 次3衰變，則衰變方程可寫為

16、：23 32Th,208Pbn4Hem0e90829082“2 21ID111_1D每發(fā)生一次a衰變，質(zhì)量數(shù)減少 4,4,電荷數(shù)減少 2;2;每發(fā)生一次3衰變，質(zhì)量數(shù)減不變，電荷增加 1 1。則有：90=82+2n-m=232=2064n解得：n=6n=6, ,m=4m=4。選：B B、D D2 2 . .若元素 A A 的半衰期為 4 4 天，元素 B B 的半衰期為 5 5 天，則相同質(zhì)量的 A A 和 B,B,經(jīng)過(guò) 2020 天后，剩下的質(zhì)量之比 m mA：m mB= =（）A.A.30:3130:31B.B.31:3031:30C.C.1:21:2D.2:1D.2:13 3 .K.K

17、一介子衰變的方程為：一/+T?,其中介子和7介子帶負(fù)的基元電荷，兀介子不帶電。一個(gè) K K 介子沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入勻弓11磁場(chǎng)中，其軌跡為圓弧 APAP, ,衰變后產(chǎn)生的兀介子的軌跡為圓弧 PB,PB,兩軌跡在 P P 點(diǎn)相切，它們的半徑RK-與RB之比為 2 2：1 1。/介子的軌跡未畫出。由此可知兀的動(dòng)量大小與兀的動(dòng)量*大小之比為（）XxxX XM MX XA.A.1 1：1 1B.B.1 1：2 2VXXXX|X|XX XC.C.1 1：3 3D.D.1 1：6 6P PXXXxXXXx4 4 . .用哪種方法可以減緩放射性元素的衰變（）A.A.把該元素放在低溫處B B.把該元素密封在很厚的鉛盒里C.C.把該元素同其它的穩(wěn)定元素結(jié)合成化合物D.D.上述方法均不可以5 5 . .下列哪些應(yīng)用是把放射性同位素作為示蹤原子（）A.A.丫射線探傷儀B.B.利用含有放射性碘 131131 的油，檢測(cè)地下輸油管漏油情況C.C.利用鉆 6060 治療腫瘤等疾病D D.把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物，用以檢測(cè)確定農(nóng)作物吸收養(yǎng)分的規(guī)律結(jié)論本節(jié)課收獲如下：1 1 .知識(shí)：（1