教科版必修放射性的應(yīng)用危害與防護(hù)

第3節(jié)放射性的應(yīng)用、危害與防護(hù)

第4節(jié)原子核的結(jié)合能1精選ppt

核心要點(diǎn)突破課堂互動(dòng)講練知能優(yōu)化訓(xùn)練第4節(jié)課前自主學(xué)案課標(biāo)定位2精選ppt1.了解放射性的應(yīng)用、危害，知道如何防護(hù)放射性．2．認(rèn)識(shí)原子核的結(jié)合能，理解愛因斯坦的質(zhì)能方程．3．能根據(jù)質(zhì)量虧損利用質(zhì)能方程計(jì)算結(jié)合能．課標(biāo)定位3精選ppt課前自主學(xué)案一、放射性的應(yīng)用1．利用射線的特性(1)利用α射線電離放射源周圍的空氣，或利用α射線消除因摩擦而積累的靜電．(2)利用β射線測(cè)定薄物的厚度與密度．(3)利用γ射線進(jìn)行無損探傷，或者利用γ射線育種、殺滅害蟲、保鮮食品、殺死癌細(xì)胞．4精選ppt2．把放射性同位素作為__________來了解機(jī)件的磨損情況、對(duì)農(nóng)作物合理施肥等．3．利用衰變特性進(jìn)行考古和探礦等．示蹤原子5精選ppt二、放射性的危害與防護(hù)1．放射線的來源：________和____________的兩種．2．放射線的危害：對(duì)人體組織造成傷害，導(dǎo)致細(xì)胞損傷，破壞人體DNA的分子結(jié)構(gòu)等．3．放射性防護(hù)的根本方法：_______防護(hù)、_____防護(hù)、_______防護(hù)、__________等．天然的人工產(chǎn)生距離時(shí)間屏蔽儀器監(jiān)測(cè)6精選ppt思考感悟醫(yī)學(xué)上做射線治療用的放射性元素，應(yīng)選半衰期長(zhǎng)的還是短的？為什么？提示：應(yīng)選擇半衰期較短、衰變較快的放射性元素．由于放射性同位素跟同種元素的非放射性同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì)，故可作為示蹤原子．但由于放射線對(duì)人體有傷害，一旦研究結(jié)束，就希望放射性同位素放出的射線量大大減小，因此，應(yīng)選擇半衰期較短、衰變較快的放射性元素做示蹤原子．7精選ppt釋放出的能量三、原子核的結(jié)合能及其計(jì)算1．結(jié)合能：由分散的核子結(jié)合成原子核的過程中所______________稱為原子核的結(jié)合能，它也等于把原子核中的各個(gè)核子拆開時(shí)______________所需做的功．2．結(jié)合能的計(jì)算(1)質(zhì)量虧損：原子核的靜質(zhì)量與構(gòu)成它的所有核子單獨(dú)存在的總靜質(zhì)量的差．(2)愛因斯坦質(zhì)能方程：____________，由此式也可得出ΔE＝Δmc2.克服核力E＝mc28精選ppt四、比結(jié)合能曲線平均結(jié)合能曲線圖3－3－19精選ppt困難1．比結(jié)合能越大，取出一個(gè)核子就越______，核就越_____，比結(jié)合能是原子核穩(wěn)定程度的_________．2．曲線中間高兩頭低，說明中等原子核(A＝40～120)的比結(jié)合能最大，近似于一個(gè)常數(shù)(8.6MeV)，說明中等核最_______．3．質(zhì)量較大的重核(A>120)和質(zhì)量較小的輕核(A<40)比結(jié)合能都_______，且輕核的比結(jié)合能還有些________．穩(wěn)定量度穩(wěn)定較小起伏10精選ppt核心要點(diǎn)突破11精選ppt2．結(jié)合能和比結(jié)合能由于核力的存在，核子結(jié)合成原子核時(shí)要放出一定的能量，原子核分解成核子時(shí)，要吸收同樣多的能量．核反響中放出或吸收的能量稱為核結(jié)合能．12精選ppt比結(jié)合能(又叫平均結(jié)合能)：原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比．比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定．3．結(jié)合能與電離能要使基態(tài)氫原子電離，也就是要從氫原子中把電子剝離，需要通過碰撞、施加電場(chǎng)、賦予光子等途徑讓它得到13.6eV的能量．這個(gè)能量實(shí)際上就是電子與氫原子核的結(jié)合能，不過通常把它叫做氫原子的電離能，而結(jié)合能一詞只用在原子核中．13精選ppt即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)1．對(duì)結(jié)合能、比結(jié)合能的認(rèn)識(shí)，以下正確的選項(xiàng)是()A．一切原子核均具有結(jié)合能B．自由核子結(jié)合為原子核時(shí)，可能吸收能量C．結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定D．比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定14精選ppt解析：選AD.由自由核子結(jié)合成原子核的過程中，核力做正功，釋放出能量．反之，將原子核分開變?yōu)樽杂珊俗铀枰x予相應(yīng)的能量，該能量即為結(jié)合能，故A正確，B錯(cuò)誤；對(duì)核子較多的原子核的結(jié)合能越大，但它的比結(jié)合能不一定大，比結(jié)合能的大小反映了原子核的穩(wěn)定性，故C錯(cuò)誤，D正確．15精選ppt二、質(zhì)量虧損與核能的計(jì)算1．正確認(rèn)識(shí)質(zhì)量虧損在談到結(jié)合能和質(zhì)量虧損時(shí)，有的人誤認(rèn)為，當(dāng)核子組成原子核時(shí)，有質(zhì)量虧損，放出結(jié)合能的過程中，是質(zhì)量變成能量．這是對(duì)質(zhì)能方程的一種誤解．按相對(duì)論，物體的質(zhì)量是與速度有關(guān)的量，當(dāng)物體的速度越大時(shí)，物體的質(zhì)量越大．物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量與物體靜止時(shí)的靜止質(zhì)量間存在一定關(guān)系．當(dāng)物體以遠(yuǎn)小于光速運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量的這一變化很不明顯．上述所說的質(zhì)子、中子、原子核的質(zhì)量都是指靜質(zhì)量．質(zhì)量虧損，是靜質(zhì)量發(fā)生了變化．16精選ppt如一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核的這一過程中，2.22MeV的能量是以輻射光子形式放出的，光子的靜質(zhì)量為零，但這個(gè)光子的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量為：hν/c2.由此可見，當(dāng)計(jì)算進(jìn)光子的質(zhì)量后，雖說反響前后發(fā)生了質(zhì)量虧損，這局部虧損恰好與光子的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量是相同的．反響前后的質(zhì)量仍是守恒量，質(zhì)量虧損并非這局部質(zhì)量消失．當(dāng)然，也就不存在質(zhì)量轉(zhuǎn)變成能量的問題．17精選ppt2．核能的計(jì)算方法核能的計(jì)算是原子物理的重要方面和高考的熱點(diǎn)問題，其根本方法是：(1)根據(jù)核反響方程，計(jì)算核反響前與核反響后的質(zhì)量虧損Δm.(2)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程E＝mc2或ΔE＝Δmc2計(jì)算核能．(3)計(jì)算過程中Δm的單位是千克，ΔE的單位是焦耳．18精選ppt19精選ppt解析：兩個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子的總量是m1＝2mn＋mp＝3.0246u，mH＝3.0180uΔm＝m1－mH＝0.0066u而1u相當(dāng)于931.5MeV,故ΔE＝0.0066×931.5MeV＝6.15MeV.答案：0.0066u

6.15MeV20精選ppt課堂互動(dòng)講練放射性同位素的應(yīng)用

用人工方法得到放射性同位素，這是一個(gè)很重要的發(fā)現(xiàn)．天然放射性同位素只不過40幾種，而今天人工制造的放射性同位素已達(dá)1000多種，每種元素都有放射性同位素．放射性同位素在農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生和科學(xué)研究的許多方面得到了廣泛的應(yīng)用．例121精選ppt(1)帶電的驗(yàn)電器在放射線照射下電荷會(huì)很快消失．其原因是(

)A．射線的貫穿作用B．射線的電離作用C．射線的物理、化學(xué)作用D．以上三個(gè)選項(xiàng)都不是22精選ppt(2)圖3－3－2是工廠利用放射線自動(dòng)控制鋁板厚度的裝置示意圖．如工廠生產(chǎn)的是厚度為1mm的鋁板，在α、β、γ三種射線中，你認(rèn)為對(duì)鋁板的厚度起主要作用的是________射線．圖3－3－223精選ppt(3)在我國(guó)首先用人工方法合成牛胰島素時(shí)，需要證明人工合成的牛胰島素結(jié)晶跟天然牛胰島素的結(jié)晶是同一種物質(zhì)，為此曾采用放射性同位素14C作________．【精講精析】

(1)選B.因放射線的電離作用，空氣中與驗(yàn)電器所帶電荷電性相反的離子與之中和，從而使驗(yàn)電器所帶電荷消失．24精選ppt(2)α射線穿透物質(zhì)的本領(lǐng)弱，不能穿透厚度為1mm的鋁板，因而探測(cè)器不能探測(cè)，γ射線穿透物質(zhì)的本領(lǐng)極強(qiáng)，穿透1mm厚的鋁板和幾mm厚的鋁板打在探測(cè)器上很難分辨，β射線也能夠穿透1mm甚至幾毫米厚的鋁板，但厚度不同，穿透后β射線的強(qiáng)度明顯不同，探測(cè)器容易分辨．25精選ppt(3)把摻入14C的人工合成的牛胰島素與天然牛胰島素混合到一起，經(jīng)過屢次重新結(jié)晶后，得到了放射性14C分布均勻的牛胰島素結(jié)晶，這就證明了人工合成的牛胰島素與天然牛胰島素完全融為一體，它們是同一種物質(zhì)．這種把放射性同位素的原子摻到其他物質(zhì)中去，讓它們一起運(yùn)動(dòng)、遷移，再用放射性探測(cè)儀器進(jìn)行追蹤，就可以知道放射性原子通過什么路徑，運(yùn)動(dòng)到哪里了，是怎樣分布的，從而可以了解某些不容易察明的情況或規(guī)律，人們把作這種用途的放射性同位素叫做示蹤原子．26精選ppt【答案】見精講精析【題后反思】這是一道運(yùn)用放射線的特性解決實(shí)際問題的試題．要求同學(xué)們對(duì)這三種射線的穿透性有所了解，并具有一定的表達(dá)能力．放射源放出的三種射線的貫穿本領(lǐng)不同，如果遮擋物的厚度不同，會(huì)引起貫穿后射線的強(qiáng)度發(fā)生變化，利用這一特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制．27精選ppt變式訓(xùn)練1在放射性同位素的應(yīng)用中，以下做法正確的選項(xiàng)是()A．應(yīng)該用α射線探測(cè)物體的厚度B．應(yīng)該用γ粒子放射源制成“煙霧報(bào)警器〞C．醫(yī)院在利用放射線診斷疾病時(shí)用半衰期較長(zhǎng)的放射性同位素D．放射育種利用γ射線照射種子使遺傳基因發(fā)生變異28精選ppt解析：選D.由于α粒子的穿透能力很弱，無法用其探測(cè)物體的厚度，故A錯(cuò)誤；煙霧報(bào)警器是利用射線的電離作用，而γ粒子的電離作用很弱，故B錯(cuò)誤；由于人體長(zhǎng)期接觸放射性元素會(huì)影響健康，因此診斷疾病時(shí)應(yīng)該利用半衰期短的同位素，故C錯(cuò)誤；放射育種是利用γ射線照射種子改變遺傳基因，故D正確．29精選ppt對(duì)質(zhì)能方程的理解為紀(jì)念愛因斯坦對(duì)物理學(xué)的巨大奉獻(xiàn)，聯(lián)合國(guó)將2005年定為“國(guó)際物理年〞．對(duì)于愛因斯坦提出的質(zhì)能方程E＝mc2，以下說法中不正確的選項(xiàng)是()例230精選pptA．E＝mc2說明物體具有的能量與其質(zhì)量成正比B．根據(jù)ΔE＝Δmc2可以計(jì)算核反響中釋放的核能C．一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí)，釋放出核能，說明此過程中出現(xiàn)了質(zhì)量虧損D．E＝mc2中的E是發(fā)生核反響中釋放的核能31精選ppt【精講精析】E＝mc2中的E表示物體具有的總能量，m表示物體的質(zhì)量，故A說法正確；對(duì)于ΔE＝Δmc2表示的意義是當(dāng)物體的能量增加或減小ΔE時(shí)，它的質(zhì)量也會(huì)相應(yīng)地增加或減少Δm，故B說法正確，只有當(dāng)出現(xiàn)質(zhì)量虧損時(shí)，才能釋放核能，故C說法正確；公式E＝mc2中，E的質(zhì)量為m的物體所對(duì)應(yīng)的能量，而非核反響中釋放的能量，D錯(cuò)誤，應(yīng)選D.【答案】D32精選ppt變式訓(xùn)練2關(guān)于質(zhì)能方程，以下哪些說法是正確的()A．質(zhì)量減少，能量就會(huì)增加，在一定條件下質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量B．物體獲得一定的能量，它的質(zhì)量也相應(yīng)地增加一定值C．物體一定有質(zhì)量，但不一定有能量，所以質(zhì)能方程僅是某種特殊條件下的數(shù)量關(guān)系D．某一定量的質(zhì)量總是與一定量的能量相聯(lián)系的33精選ppt解析：選BD.質(zhì)能方程E＝mc2說明某一定量的質(zhì)量與一定量的能量是相聯(lián)系的，當(dāng)物體獲得一定的能量，即能量增加某一定值時(shí)，它的質(zhì)量也相應(yīng)增加一定值，并可根據(jù)ΔE＝Δmc2進(jìn)行計(jì)算，所以B、D正確．34精選ppt核能的計(jì)算例335精選ppt【思路點(diǎn)撥】解答此題的前提是首先必須判斷核反響過程中，反響前后質(zhì)量是增加還是減少，再根據(jù)質(zhì)能方程進(jìn)行計(jì)算．【自主解答】反響前總質(zhì)量MN＋MHe＝18.01140u，反響后總質(zhì)量MO＋MH＝18.01305u，可以看出，反響后總質(zhì)量增加，故該反響是吸收能量的反響．36精選ppt【答案】吸收能量1.5MeV吸收的能量利用ΔE＝Δmc2來計(jì)算，假設(shè)反響過程中質(zhì)量虧損1u，就會(huì)釋放931.5MeV的能量，故：ΔE＝(18.01305－18.01140)×931.5MeV≈1.5MeV.37精選ppt變式訓(xùn)練3質(zhì)子、中子和氦核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3，真空中的光速為c，當(dāng)質(zhì)子和中子結(jié)合成氦核時(shí)，釋放的能量是(

)A．(2m1＋2m2)c2

B．m3c