高中物理：第19章《原子核》课件(新人教 选修35).ppt

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1、高中物理新人教版选修-5系列课件2021/8/11 星期三1第十九章原子核2021/8/11 星期三219.1原子核的组成2021/8/11 星期三3教学目标教学目标1、知识与技能、知识与技能（1）了解天然放射现象及其规律；（）了解天然放射现象及其规律；（2）知道三种射线的本）知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们；（质，以及如何利用磁场区分它们；（3）知道原子核的组）知道原子核的组成，知道核子和同位素的概念。成，知道核子和同位素的概念。2、过程与方法、过程与方法 （1）通过观察，思考，讨论，初步学会探究的方法；）通过观察，思考，讨论，初步学会探究的方法；（2）通过对知识的理解，培养自学

2、和归纳能力。）通过对知识的理解，培养自学和归纳能力。3、情感、态度与价值观、情感、态度与价值观 （1）树立正确的，严谨的科学研究态度；）树立正确的，严谨的科学研究态度；（2）树立辨证唯物主义的科学观和世界观。）树立辨证唯物主义的科学观和世界观。教学重点：天然放射现象及其规律，原子核的组成。教学重点：天然放射现象及其规律，原子核的组成。教学难点：知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它教学难点：知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们们教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备

3、2021/8/11 星期三41.1.放射性和放射性元素放射性和放射性元素:18961896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，这种射含铀的矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光，物质发射线可以穿透黑纸使照相底片感光，物质发射射线的性质称为放射性具有发射性的元素射线的性质称为放射性具有发射性的元素称为放射性元素称为放射性元素2.2.天然放射性现象天然放射性现象:元素这种自发的放出射线的现象叫做天然放元素这种自发的放出射线的现象叫做天然放射现象射现象一、天然放射现象一、天然放射现象2021/8/11 星期三5钡铀

4、云母钡铀云母翠砷铜铀矿翠砷铜铀矿斜水钼铀矿斜水钼铀矿铀钙石矿铀钙石矿2021/8/11 星期三6 放射性不是少数几种元素才有的，研放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数大于究发现，原子序数大于8282的所有元素，都的所有元素，都能自发的放出射线，原子序数小于能自发的放出射线，原子序数小于8383的元的元素，有的也具有放射性素，有的也具有放射性放大了放大了10001000倍的铀矿石倍的铀矿石天然放射现象天然放射现象天然放射现象天然放射现象2021/8/11 星期三72021/8/11 星期三8天然放射现象天然放射现象天然放射现象天然放射现象射线射线射线射线射线射线电离能力电离能力贯穿能

5、力贯穿能力速度速度成分成分氦原子核氦原子核高速高速电子流电子流高能量高能量电磁波电磁波1/101/10光速光速接近光速接近光速光速光速弱弱较强较强很强很强很容易很容易较弱较弱更小更小阅读课文填写表格：阅读课文填写表格：2021/8/11 星期三9三三.质子和中子的发现质子和中子的发现1.质子的发现质子的发现v1919年年，卢卢瑟瑟福福用用粒粒子子轰轰击击氮氮核核，得得到到了了质质子子。经经过过研研究究证证明明，质质子子带带正正电电荷荷，其其电电量量和和一一个个电电子子的的电电量量相相同同，它它的的质质量量等等于于一一个个电电子子质质量量的的1836倍倍.进进一一步步研研究究表表明明，质质子子的

6、的性性质质和和氢氢原原子子核核的的性性质质完完全全相相同，所以质子就是氢原子核同，所以质子就是氢原子核.2021/8/11 星期三10 同样的方法，从氟、钠、铝的原子核中打同样的方法，从氟、钠、铝的原子核中打出了质子。出了质子。-质子是原子核的组成部分。质子是原子核的组成部分。原子核是否只是由质子组成呢？原子核是否只是由质子组成呢？核的质量核的质量质子质量质子质量核的电量核的电量质子电量质子电量？卢瑟福进而猜想原子核内存在不带电的中子，这一卢瑟福进而猜想原子核内存在不带电的中子，这一猜想被他的学生查德威克用实验证实，并得到公认猜想被他的学生查德威克用实验证实，并得到公认2021/8/11 星期

7、三112.中子的发现中子的发现1.卢瑟福的预言卢瑟福的预言2.1932年英国物理学家查德威克又发现了中子年英国物理学家查德威克又发现了中子3.2021/8/11 星期三12四四.原子核的组成原子核的组成1.1.原子核的组成原子核的组成:质子和中子质子和中子2.2.原子核中的三个整数原子核中的三个整数:(1)(1)核子数核子数:质子和中子质量相差很小质子和中子质量相差很小,统称为核子统称为核子.质子数质子数和中子数之和叫核子数和中子数之和叫核子数.(2)(2)电荷数电荷数(z):(z):原子核所带的电核总是质子数的整数倍原子核所带的电核总是质子数的整数倍,用用这个整数表示电荷量这个整数表示电荷量

8、.(3)(3)质量数质量数(A):(A):原子核的质量等于质子和中子的质量和原子核的质量等于质子和中子的质量和,所所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍,这个整数这个整数,叫质量数叫质量数.3.3.原子核中的两个等式原子核中的两个等式:(1)(1)核电荷数核电荷数=质子数质子数=元素的原子序数元素的原子序数=荷外电子数荷外电子数(2)(2)质量数质量数=核子数核子数=质子数质子数+中子数中子数2021/8/11 星期三13X表示表示元素符号元素符号Z表示表示质子数质子数A表示表示质量数质量数2021/8/11 星期三144.同位素同位素:如质子数

9、相同，中子数不同，如质子数相同，中子数不同，（质量数当然不同），则互为同位素。（质量数当然不同），则互为同位素。2021/8/11 星期三15氘和氚是氢的同位素，关于氢、氘、氚的原子，氘和氚是氢的同位素，关于氢、氘、氚的原子，下列说法哪个正确？下列说法哪个正确？（1）具有相同的质子数、相同的中子数、相同的）具有相同的质子数、相同的中子数、相同的电子数；电子数；（2）具有不同的质子数、相同的中子数、相同的）具有不同的质子数、相同的中子数、相同的电子数；电子数；（3）具有相同的质子数、不同的中子数、相同的）具有相同的质子数、不同的中子数、相同的电子数；电子数；（4）具有相同的质子数、相同的中子数、

10、不同的）具有相同的质子数、相同的中子数、不同的电子数电子数2021/8/11 星期三1619.2放射性元素的衰变2021/8/11 星期三17教学目标教学目标 v1、知识与技能、知识与技能v（1）知道放射现象的实质是原子核的衰变；）知道放射现象的实质是原子核的衰变；v（2）知道两种衰变的基本性质，并掌握原子核的衰）知道两种衰变的基本性质，并掌握原子核的衰变规律；变规律；v（3）理解半衰期的概念。）理解半衰期的概念。v2、过程与方法、过程与方法v（1）能够熟练运用核衰变的规律写出核的衰变方程）能够熟练运用核衰变的规律写出核的衰变方程式；式；v（2）能够利用半衰期来进行简单计算（课后自学）。）能够

11、利用半衰期来进行简单计算（课后自学）。2021/8/11 星期三18v3、情感、态度与价值观：、情感、态度与价值观：v通过传说的引入，对学生进行科学精神与唯物史通过传说的引入，对学生进行科学精神与唯物史观的教育，不断的设疑培养学生对科学孜孜不倦观的教育，不断的设疑培养学生对科学孜孜不倦的追求，从而引领学生进入一个美妙的微观世界。的追求，从而引领学生进入一个美妙的微观世界。v教学重点：原子核的衰变规律及半衰期。教学重点：原子核的衰变规律及半衰期。v教学难点：半衰期描述的对象。教学难点：半衰期描述的对象。v教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。v教学用

12、具：投影片，多媒体辅助教学设备。教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备。2021/8/11 星期三19回顾：三种放射性射线的性质回顾：三种放射性射线的性质三种射线、三种射线的性质：最弱最强c光子较弱较弱接近c电离本领贯穿本领速率组成物质射线射线种类氦核电子最强最弱2021/8/11 星期三20一、原子核的衰变一、原子核的衰变2.2.衰变遵循的原则：衰变遵循的原则：质量数守恒，电荷数守恒。质量数守恒，电荷数守恒。原子核放出原子核放出粒子或粒子或粒子，由于核粒子，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种原子核。了，变成另一种原子核。1.1.原子核的衰变

13、：我们把原子核由于放出某原子核的衰变：我们把原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变（变（decaydecay）2021/8/11 星期三21（1 1）衰变衰变:原子核放出原子核放出 粒子的衰变叫做粒子的衰变叫做 衰衰变变 3.3.原子核衰变的分类原子核衰变的分类:2021/8/11 星期三22（1 1）衰变衰变:原子核放出原子核放出 粒子的衰变叫做粒子的衰变叫做 衰衰变变 3.3.原子核衰变的分类原子核衰变的分类:（2 2）衰变衰变:原子核放出原子核放出粒子的衰变叫做粒子的衰变叫做衰衰变变 2021/8/11 星期三23思考与讨论思考与讨

14、论v原子核里没有电子，原子核里没有电子，衰变中的电子来自哪里衰变中的电子来自哪里？2021/8/11 星期三24（1 1）衰变衰变:原子核放出原子核放出 粒子的衰变叫做粒子的衰变叫做 衰衰变变 3.3.原子核衰变的分类原子核衰变的分类:（2 2）衰变衰变:原子核放出原子核放出粒子的衰变叫做粒子的衰变叫做衰衰变变 （3 3）衰变衰变:伴随伴随射线或射线或射线产生射线产生.2021/8/11 星期三25注意：注意：v1、放射性元素衰变不可能有单独的放射性元素衰变不可能有单独的衰变！衰变！v2、衰变后元素的化学性质发生了变化，即：、衰变后元素的化学性质发生了变化，即：生成了新的原子核！生成了新的原子

15、核！2021/8/11 星期三26例：例：经过一系列经过一系列衰变和衰变和衰变后，可衰变后，可以变成稳定的元素铅以变成稳定的元素铅206 206 ，问这一过程，问这一过程衰变和衰变和衰变次数？衰变次数？解：设经过解：设经过x x次次衰变，衰变，y y次次衰衰变变2382064x92=82+2x-yx8y62021/8/11 星期三27钍钍232经过经过6次次衰变和衰变和4次次衰变后变成一衰变后变成一种稳定的元素，这种元素是什么？它的质量种稳定的元素，这种元素是什么？它的质量数是多少？它的原子序数是多少？数是多少？它的原子序数是多少？练习：2021/8/11 星期三28二、半衰期二、半衰期v 1

16、 1、半衰期、半衰期v 放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期。时间，叫做这种元素的半衰期。放射性元素的剩余质量放射性元素的剩余质量与原有质量的关系：与原有质量的关系：2021/8/11 星期三292 2、不同的放射性元素，半衰期、不同的放射性元素，半衰期不同不同v例如：例如：v 氡氡222222衰变为钋衰变为钋218218的半衰期为的半衰期为3.83.8天天v 镭镭226226衰变为氡衰变为氡222222的半衰期为的半衰期为16201620年年v 铀铀238238衰变为钍衰变为钍234234的半衰期长达的半衰期长达4.51094

17、.5109年年2021/8/11 星期三303 3、半衰期的计算、半衰期的计算v例：已知钍例：已知钍234234的半衰期是的半衰期是2424天，天，1g1g钍经过钍经过120120天后还剩多少？天后还剩多少？计算表达式计算表达式:放射性元素的剩余质量放射性元素的剩余质量与原有质量的关系：与原有质量的关系：2021/8/11 星期三31练习练习v1.1.铋铋210210的半衰期是的半衰期是5 5天，经过多少天后，天，经过多少天后，20g20g铋还剩铋还剩1.25g?1.25g?2.10克镭克镭226变为氡变为氡222的半衰期为的半衰期为1620年，有年，有人说：经过人说：经过1620年有一半镭发

18、生衰变，还有镭年有一半镭发生衰变，还有镭（226）5克，再经过克，再经过1620年另一半镭也发生了年另一半镭也发生了衰变，镭衰变，镭226就没有了，对吗？为什么？就没有了，对吗？为什么？2021/8/11 星期三32v(1)“单个的微观事件是不可预测的单个的微观事件是不可预测的”，所以，放射，所以，放射性元素的半衰期，描述的是统计规律。性元素的半衰期，描述的是统计规律。v(2)半衰期的长短由核内部自身的因素决定，跟所处半衰期的长短由核内部自身的因素决定，跟所处的化学状态和外部条件都没有关系。的化学状态和外部条件都没有关系。4 4、注意：、注意：2021/8/11 星期三33五、应用五、应用v1

19、 1、人们利用地壳岩石中存在的微量的放射性元素、人们利用地壳岩石中存在的微量的放射性元素的衰变规律，测定地球的年龄为的衰变规律，测定地球的年龄为4646亿年。地壳有一亿年。地壳有一部漫长的演变历史，一部不断变化、不断发展的历部漫长的演变历史，一部不断变化、不断发展的历史。史。v2 2、碳、碳1414测年技术，测年技术，14C14C是具有放射性的碳的同位素，是具有放射性的碳的同位素，能够自发的进行能够自发的进行 衰变，变成氮。衰变，变成氮。2021/8/11 星期三34一、原子核的衰变一、原子核的衰变2.2.衰变原则：衰变原则：质量数守恒，电荷数守恒。质量数守恒，电荷数守恒。1.1.原子核的衰变

20、：我们把原子核由于放出某种粒子而转变为原子核的衰变：我们把原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变（新核的变化叫做原子核的衰变（decaydecay）（1 1）衰变衰变:原子核放出原子核放出 粒子的衰变叫做粒子的衰变叫做 衰变衰变 （2 2）衰变衰变:原子核放出原子核放出粒子的衰变叫做粒子的衰变叫做衰变衰变 （3 3）衰变衰变:总是伴随总是伴随 射线或射线或 射线产生射线产生.二、半衰期二、半衰期v 1 1、半衰期、半衰期:放射性元素的原子核有半数发生放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期。衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期。2 2、不同的放射性元素

21、，半衰期不同、不同的放射性元素，半衰期不同放射性元素衰变的快慢是核内部自身因素放射性元素衰变的快慢是核内部自身因素决定。决定。课堂总结课堂总结放射性元素半衰变是一个统计规律。放射性元素半衰变是一个统计规律。2021/8/11 星期三35v判断古生物年代常用判断古生物年代常用14C定年法。若干万年以定年法。若干万年以前，始祖鸟通过摄食，吸收了植物中含有前，始祖鸟通过摄食，吸收了植物中含有14C的的营养物质，死亡后不再吸收。随着年代的推移，营养物质，死亡后不再吸收。随着年代的推移，其体内其体内14C的含量为现代鸟的的含量为现代鸟的 ，已知地表，已知地表中中14C的含量基本不变，的含量基本不变，14

22、C的半衰期为的半衰期为T年，年，试判断始祖鸟距今年代为：试判断始祖鸟距今年代为：v A B C D 2高考题回顾：2021/8/11 星期三36高考题回顾：v1图中图中P为放在匀强电场中的天然放射源，为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线其放出的射线在电在电场的作用下分成场的作用下分成a、b、c三束，以下判断正确的是三束，以下判断正确的是vAa为为射线、射线、b为为射线射线vBa为为射线、射线、b为为射线射线vCb为为射线、射线、C为为射线射线vDb为为射线、射线、C为为射线射线BC2021/8/11 星期三372002年 上海v10完成核反应方程：完成核反应方程：Th Pa 。v 衰变为

23、衰变为 的半衰期是的半衰期是1.2分钟，则分钟，则64克克 经过经过6分钟还有分钟还有 克尚未衰变。克尚未衰变。v2 高考题回顾：2021/8/11 星期三38例题分析v为测定某水库的存水量，将一瓶放射性同位素溶液为测定某水库的存水量，将一瓶放射性同位素溶液倒入水库中，已知这杯溶液每分钟衰变倒入水库中，已知这杯溶液每分钟衰变8 107次，这次，这种同位素半衰期为种同位素半衰期为2天，该放射性同位素溶液在较短时天，该放射性同位素溶液在较短时间内与水库中水混合均匀间内与水库中水混合均匀.10天后从水库取出天后从水库取出1m3的水，的水，并测得每分钟衰变并测得每分钟衰变10次，求水库的存水量为多少？

24、次，求水库的存水量为多少？v2.5 105m32021/8/11 星期三39例题分析v例题：本题中用大写字母代表原子核，例题：本题中用大写字母代表原子核，E经经衰变成衰变成为为F，再经，再经衰变成为衰变成为G，再经，再经衰变成为衰变成为H。上述系列。上述系列衰变可记为下式：衰变可记为下式：v另一系列衰变如下：另一系列衰变如下：v已知已知P和和F是同位素，则（是同位素，则（）vA.Q和和G是同位素，是同位素，R和和H是同位素是同位素vB.R和和E是同位素，是同位素，S和和F是同位素是同位素vC.R和和G是同位素，是同位素，S和和H是同位素是同位素vD.Q和和E是同位素，是同位素，R和和F是同位素

25、是同位素B2021/8/11 星期三40例题分析v例题：在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来例题：在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别如图中和反冲核的运动轨迹分别如图中a、b所示，由所示，由图可以知（图可以知（）vA.该核发生的该核发生的衰变衰变vB.该核发生的该核发生的衰变衰变vC.磁场方向一定垂直纸面向里磁场方向一定垂直纸面向里vD.磁场方向向里还是向外不能判定磁场方向向里还是向外不能判定BDab2021/8/11 星期三4119.3探测射线的方法2021/8/11 星期三42教学目标教学目标

26、 v1、知识与技能、知识与技能v（1）知道放射线的粒子与其他物质作用时产生的一）知道放射线的粒子与其他物质作用时产生的一些现象；些现象；v（2）知道用肉眼不能直接看到的放射线可以用适当）知道用肉眼不能直接看到的放射线可以用适当的仪器探测到；的仪器探测到；v（3）了解云室、气泡室和计数器的简单构造和基本）了解云室、气泡室和计数器的简单构造和基本原理。原理。v2、过程与方法、过程与方法v（1）能分析探测射线过程中的现象；）能分析探测射线过程中的现象；v（2）培养学生运用已知结论正确类比推理的能力。）培养学生运用已知结论正确类比推理的能力。2021/8/11 星期三43v3、情感、态度与价值观、情感

27、、态度与价值观v（1）培养学生认真严谨的科学分析问题的品质；）培养学生认真严谨的科学分析问题的品质；v（2）从知识是相互关联、相互补充的思想中，培养学生建）从知识是相互关联、相互补充的思想中，培养学生建立事物是相互联系的唯物主义观点；立事物是相互联系的唯物主义观点；v（3）培养学生应用物理知识解决实际问题的能力。）培养学生应用物理知识解决实际问题的能力。v教学重点：根据探测器探测到的现象分析、探知各种运动教学重点：根据探测器探测到的现象分析、探知各种运动粒子。粒子。v教学难点教学难点v（1）探测器的结构与基本原理。）探测器的结构与基本原理。v（2）如何观察实验现象）如何观察实验现象,并根据实验

28、现象，分析粒子的带电、并根据实验现象，分析粒子的带电、动量、能量等特性，从而判断是何种射线，区分射线的本动量、能量等特性，从而判断是何种射线，区分射线的本质是何种粒子。质是何种粒子。v教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。v教学用具：教学用具：v（1）挂图，实验器材模型，课件等；）挂图，实验器材模型，课件等；v（2）多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播）多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。放等。2021/8/11 星期三44天然放射现象天然放射现象射线射线射线射线射线射线电离能力电离能力贯穿能力贯穿能力速度速度成分成分氦原

29、子核氦原子核高速高速电子流电子流高能量高能量电磁波电磁波1/101/10光速光速接近光速接近光速光速光速弱弱较强较强很强很强很容易很容易较弱较弱更小更小2021/8/11 星期三451、粒子使气体或液体电离，以这些、粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和汽会产生云雾，离子为核心，过饱和汽会产生云雾，过热液体会产生气泡过热液体会产生气泡2、使照相底片感光、使照相底片感光3、使荧光物质产生荧光、使荧光物质产生荧光射线中的粒子与其它物质作用会产生的现象：射线中的粒子与其它物质作用会产生的现象：2021/8/11 星期三46一、威尔逊云室：一、威尔逊云室：构造：一个圆筒状容器，构造：一个圆筒状

30、容器，低部可以上下移动，上盖低部可以上下移动，上盖是透明的，内有干净空气是透明的，内有干净空气实验时，加入少量酒精，实验时，加入少量酒精，使酒精蒸汽达到过饱和使酒精蒸汽达到过饱和状态。状态。利用射线的电离本领利用射线的电离本领2021/8/11 星期三47a射射线在云室中的径迹：直而粗在云室中的径迹：直而粗原因：原因：a粒子粒子质量大，不易改量大，不易改变方向，方向，电离离本本领大，沿涂大，沿涂产生的粒子多生的粒子多射射线在云室中的径迹：比在云室中的径迹：比较细，而且常，而且常常弯曲常弯曲原因：粒子原因：粒子质量小，跟气体碰撞易改量小，跟气体碰撞易改变方向，方向，电离本离本领小，沿途小，沿途产

31、生的离子少生的离子少2021/8/11 星期三48二、气泡室二、气泡室-高能物理实验的最风行的高能物理实验的最风行的探测设备探测设备 气泡室是由一密闭容器气泡室是由一密闭容器组成，容器中盛有工作组成，容器中盛有工作液体液体 2021/8/11 星期三49液体在特定的温度和压力下进行绝热膨胀，由于在液体在特定的温度和压力下进行绝热膨胀，由于在一定的时间间隔内（例如一定的时间间隔内（例如50ms）处于过热状态，液）处于过热状态，液体不会马上沸腾，这时如果有高速带电粒子通过液体不会马上沸腾，这时如果有高速带电粒子通过液体，在带电粒子所经轨迹上不断与液体原子发生碰体，在带电粒子所经轨迹上不断与液体原子

32、发生碰撞而产生低能电子，因而形成离子对，这些离子在撞而产生低能电子，因而形成离子对，这些离子在复合时会引起局部发热，从而以这些离子为核心形复合时会引起局部发热，从而以这些离子为核心形成胚胎气泡，经过很短的时间后，胚胎气泡逐渐长成胚胎气泡，经过很短的时间后，胚胎气泡逐渐长大，就沿粒子所经路径留下痕迹。如果这时对其进大，就沿粒子所经路径留下痕迹。如果这时对其进行拍照，就可以把一连串的气泡拍摄下来，从而得行拍照，就可以把一连串的气泡拍摄下来，从而得到记录有高能带电粒子轨迹的底片。到记录有高能带电粒子轨迹的底片。照相结束后，在液体沸腾之前，立即压缩工作液照相结束后，在液体沸腾之前，立即压缩工作液体，气

33、泡随之消失，整个系统就很快回到初始状体，气泡随之消失，整个系统就很快回到初始状态，准备作下一次探测。态，准备作下一次探测。2021/8/11 星期三50气气泡泡室室中中带带电电粒粒子子的的径径迹迹气泡室的优点：气泡室的优点：它的空间和时间分它的空间和时间分辨率高；辨率高；工作循环周期短，工作循环周期短，本底干净、径迹清本底干净、径迹清晰，可反复操作。晰，可反复操作。但也有不足之处：但也有不足之处：那就是扫描和测量那就是扫描和测量时间还嫌太长；时间还嫌太长；体积有限，而且甚体积有限，而且甚为昂贵，为昂贵，2021/8/11 星期三51三、盖革三、盖革-米勒计数器米勒计数器一种能自动把放一种能自动

34、把放射微粒计数出来射微粒计数出来的仪器，利用了的仪器，利用了射线的电离本领射线的电离本领2021/8/11 星期三5219.4放射性的应用与防护2021/8/11 星期三53教学目标教学目标 v1、知识与技能、知识与技能v（1）知道什么是核反应，会写出人工转变方程；（）知道什么是核反应，会写出人工转变方程；（2）知）知道什么是放射性同位素，人造和天然放射性物质的主要不道什么是放射性同位素，人造和天然放射性物质的主要不同点；（同点；（3）了解放射性在生产和科学领域的应用；（）了解放射性在生产和科学领域的应用；（4）知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害，了解知道放射性污染及其对人类和自然产

35、生的严重危害，了解防范放射线的措施，建立防范意识。防范放射线的措施，建立防范意识。v2、过程与方法：渗透和安全地开发利用自然资源的教育。、过程与方法：渗透和安全地开发利用自然资源的教育。v3、情感、态度与价值观：培养学生收集信息、应用已有知、情感、态度与价值观：培养学生收集信息、应用已有知识、处理加工信息、探求新知识的能力。识、处理加工信息、探求新知识的能力。v教学重点：人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循教学重点：人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律。的规律。v教学难点：人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循教学难点：人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律的规律v教学

36、方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。v教学用具：（教学用具：（1）挂图，实验器材模型，课件等；（）挂图，实验器材模型，课件等；（2）多）多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。2021/8/11 星期三54 虽然放射线看不见，但是我们可以根据一些虽然放射线看不见，但是我们可以根据一些现象来探知放射线的存在，这些现象主要是：现象来探知放射线的存在，这些现象主要是：探测射线的方法1 1、使气体电离、使气体电离2 2、使照相底片感光、使照相底片感光3 3、使荧光物质产生荧光、使荧光物质产生荧光2

37、021/8/11 星期三55威耳孙云室观察威耳孙云室的结构，研究射线在云室中的径迹：观察威耳孙云室的结构，研究射线在云室中的径迹：射线径迹 径迹的长短和粗细可以知道粒子的性质；粒子轨迹的弯曲方向可以知道粒子带电的正负 射线径迹2021/8/11 星期三56 气泡室里装的是液体，控制室内的温度和压气泡室里装的是液体，控制室内的温度和压强，使室内的温度略低于液体的沸点，当气泡强，使室内的温度略低于液体的沸点，当气泡室的压强突然降低时，液体的沸点降低因此液室的压强突然降低时，液体的沸点降低因此液体过热，在通过室内射线粒子周围就有气泡形体过热，在通过室内射线粒子周围就有气泡形成通过照片上记录的情况，可

38、以分析粒子的成通过照片上记录的情况，可以分析粒子的带电、动量、能量等情况带电、动量、能量等情况气泡室2021/8/11 星期三57 德国物理学家盖革在德国物理学家盖革在19281928年与弥勒合作研制年与弥勒合作研制出的计数器用来检测放射性是非常方便的，盖出的计数器用来检测放射性是非常方便的，盖革管的结构如图所示：革管的结构如图所示：盖革弥勒计数器窗口阴极阳极接放大器粒子2021/8/11 星期三58盖革弥勒计数器2021/8/11 星期三59四、放射性的应用与防护2021/8/11 星期三601932年，居里夫妇用年，居里夫妇用粒子轰击铍，粒子轰击铍，铝，硼等元素，发现了前所未有的穿透性铝，

39、硼等元素，发现了前所未有的穿透性强的辐射，后来被确定为中子流。强的辐射，后来被确定为中子流。1934年，查德威克在用年，查德威克在用粒子轰击铍，铝，硼等元粒子轰击铍，铝，硼等元素，除了测到中子流外，还探测到了正电子。素，除了测到中子流外，还探测到了正电子。有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素注意：注意：1 1、放射性同位素与放放射性元素一样，都有一定的半衰期，衰变规律一样。、放射性同位素与放放射性元素一样，都有一定的半衰期，衰变规律一样。2、放射性同位素衰变可生成另一种新元素。3

40、 3、可以用人工的方法得到放射性同位素。、可以用人工的方法得到放射性同位素。4、放射性同位素跟同种元素的非放射性同位素具有相同的化、放射性同位素跟同种元素的非放射性同位素具有相同的化学性质。学性质。2021/8/11 星期三61(二二)、放射性同位素的应用、放射性同位素的应用放射性同位素在农业、医疗卫生、和科学研究等许多方面得到了广泛的应用其应用是沿着利用它的射线和作为示踪原子两个方向展开的放射性的应用射线应用示踪原子探伤仪培育新种保存食物消除有害静电消灭害虫治疗恶性肿瘤农作物检测诊断器质性和功能性疾病生物大分子结构及功能研究2021/8/11 星期三62放射性放射性放射性放射性的的的的应应用

41、用用用食品保鲜棉花育种放射性同位素造影术粮食保存“放疗”治疗放射线测厚仪2021/8/11 星期三63放射性污染和防护过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界产生破坏作用产生破坏作用 20世纪人们在毫无防备的情况下研究放射性遭原子弹炸后的广岛2021/8/11 星期三64放射性污染和防护为了防止有害的放射线对人类和自然的破坏，人们为了防止有害的放射线对人类和自然的破坏，人们采取了有效的防范措施：采取了有效的防范措施：检测辐射装置全身污染检测仪辐射检测系统辐射源的存放铀2021/8/11 星期三65放射性污染和防护核电站的核反应堆外层用厚厚的水泥来

42、防止放射线核电站的核反应堆外层用厚厚的水泥来防止放射线的外泄：的外泄：2021/8/11 星期三661：下列关于放射线的说法中不正确的是()A、放射线可以用来进行工业探伤B、放射线可以使细胞发生变异C、放射同位素可以用来做示踪原子D、放射线对人体无害2021/8/11 星期三6719.5核力与结合能2021/8/11 星期三68教学目标教学目标 v1、知识与技能、知识与技能v（1）知道核力的概念、特点及自然界存在的四种基本相互）知道核力的概念、特点及自然界存在的四种基本相互作用；作用；v（2）知道稳定原子核中质子与中子的比例随着原子序数的）知道稳定原子核中质子与中子的比例随着原子序数的增大而减

43、小；增大而减小；v（3）理解结合能的概念，知道核反应中的质量亏损；）理解结合能的概念，知道核反应中的质量亏损；v（4）知道爱因斯坦的质能方程，理解质量与能量的关系。）知道爱因斯坦的质能方程，理解质量与能量的关系。v2、过程与方法、过程与方法v（1）会根据质能方程和质量亏损的概念计算核反应中释放）会根据质能方程和质量亏损的概念计算核反应中释放的核能；的核能；v（2）培养学生的理解能力、推理能力、及数学计算能力。）培养学生的理解能力、推理能力、及数学计算能力。2021/8/11 星期三69v3、情感、态度与价值观、情感、态度与价值观v（1）使学生树立起实践是检验真理的标准、科学）使学生树立起实践是

44、检验真理的标准、科学理论对实践有着指导和预见作用的能力；理论对实践有着指导和预见作用的能力；v（2）认识开发和利用核能对解决人类能源危机的）认识开发和利用核能对解决人类能源危机的重要意义。重要意义。v教学重点：质量亏损及爱因斯坦的质能方程的理教学重点：质量亏损及爱因斯坦的质能方程的理解。解。v教学难点：结合能的概念、爱因斯坦的质能方程、教学难点：结合能的概念、爱因斯坦的质能方程、质量与能量的关系。质量与能量的关系。v教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。v教学用具：多媒体教学设备一套：可供实物投影、教学用具：多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、

45、课件播放等。放像、课件播放等。2021/8/11 星期三70原子核的组成原子核的组成 原子核是由质子和中子组成的，质子和中子原子核是由质子和中子组成的，质子和中子统称为核子统称为核子电荷数电荷数=质子数质子数质量数质量数=质子数质子数+中子数中子数=核子数核子数2021/8/11 星期三71原原子子核核的的半半径径约约为为10-15m,只只相相当当原原子子半半径径的的万万分分之之一一。在在这这么么小小的的空空间间里里带带正正电电的的质质子子与与质质子子间间的的库库仑仑斥斥力力是是很很大大，万万有有引引力力太太小小，只只有有库库仑仑力力的的10-36。而而通通常常原原子子核核是是稳稳定定的的,于

46、于是是核核内内还还应应有有另另一一种种力力把把各各种种核核子子紧紧紧紧拉拉在一起在一起,此力称为核力。此力称为核力。核力核力mpmp库仑力库仑力库仑力库仑力万有万有引力引力万有万有引力引力核力核力核子靠什么力结合成原子核？核子靠什么力结合成原子核？2021/8/11 星期三72核力：能够把核中的各种核子联系在一起的核力：能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力强大的力叫做核力核力具有怎样的特点呢？核力具有怎样的特点呢？一、核力：一、核力：2021/8/11 星期三732.核核力力是是短短程程力力。约约在在10-15m量量级级时时起起作作用用，距距离离大大于于0.810-15m时时为为引

47、引力力,距距离离为为1010-15m时时核核力力几几乎乎消消失失，距距离离小小于于0.810-15m时为斥力。时为斥力。3.核核力力具具有有饱饱和和性性。核核子子只只对对相相邻邻的的少少数数核核子子产产生较强的引力，而不是与核内所有核子发生作用。生较强的引力，而不是与核内所有核子发生作用。4.核核力力具具有有电电荷荷无无关关性性。对对给给定定的的相相对对运运动动状状态态，核力与核子电荷无关。核力与核子电荷无关。要真正了解核子间的相互作用还要考虑核子的组成物夸克的相互作用。1.核核力力是是四四种种相相互互作作用用中中的的强强相相互互作作用用（强强力力）的的一种表现。一种表现。2021/8/11

48、星期三74除核力外原子核内还存在除核力外原子核内还存在弱相互作用（弱力）弱相互作用（弱力）弱力是引起中子质子转变的原因弱力是引起中子质子转变的原因弱相互作用也是短程力，力程比强力更短，为弱相互作用也是短程力，力程比强力更短，为1018m，作用强度则比电磁力小。，作用强度则比电磁力小。2021/8/11 星期三75二、原子核中质子与中子的比例二、原子核中质子与中子的比例自然界中较轻的原子自然界中较轻的原子核，质子数与中子数核，质子数与中子数大致相等，但对于较大致相等，但对于较重的原子核，中子数重的原子核，中子数大于质子数，越重的大于质子数，越重的元素，两者相差越多。元素，两者相差越多。为什么会这

49、样呢？为什么会这样呢？2021/8/11 星期三77核越来越大，有些核子间的距离越来越远。核越来越大，有些核子间的距离越来越远。随着距离的增加，核力与电磁力都会减小，随着距离的增加，核力与电磁力都会减小，但核力减小得更快。所以，原子核大到一定但核力减小得更快。所以，原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核力不足以平程度时，相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了。这时，如果不再成对地增加核子，而只了。这时，如果不再成对地增加核子，而只增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核

50、力，有助于维系原子核的但有相互吸引的核力，有助于维系原子核的稳定。由于这个原因，稳定的重原子核里，稳定。由于这个原因，稳定的重原子核里，中子数要比质子数多。中子数要比质子数多。2021/8/11 星期三78由于核力的作用范围是有限的，如果继由于核力的作用范围是有限的，如果继续增大原子核，一些核子间的距离会大到其续增大原子核，一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用，这时即使再增加中间根本没有核力的作用，这时即使再增加中子也无济于事，这样的核必然是不稳定的。子也无济于事，这样的核必然是不稳定的。在宇宙演化的进程中，各种粒子有机会在宇宙演化的进程中，各种粒子有机会进行各种组合，但那些不稳定的组