人教版(新教材)高中物理選擇性必修3學(xué)案1：5 2 第2課時(shí) 核反應(yīng) 放射性同位素及其應(yīng)用

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊(cè)PAGEPAGE15.2第2課時(shí)核反應(yīng)放射性同位素及其應(yīng)用〖學(xué)習(xí)目標(biāo)〗1.了解核反應(yīng)及放射性同位素應(yīng)用的基本觀念和相關(guān)實(shí)驗(yàn)證據(jù)。2.掌握核反應(yīng)方程的寫法與放射性同位素的應(yīng)用，培養(yǎng)分析、推理能力?！贾R(shí)梳理〗一、核反應(yīng)1．人工核轉(zhuǎn)變：eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H。2．定義：原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生的過(guò)程。3．特點(diǎn)：在核反應(yīng)中，守恒、守恒。說(shuō)明：半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，只對(duì)大量原子核有意義，對(duì)少數(shù)原子核沒(méi)有意義。二、放射性同位素的應(yīng)用與安全1．放射性同位素：很多元素都存在一些具有的同位素，它們被稱為放射性同位素。2．放射性同位素的應(yīng)用：(1)射線測(cè)厚儀。(2)放射治療。(3)培優(yōu)、保鮮。(4)示蹤原子：一種元素的各種同位素具有化學(xué)性質(zhì)，用放射性同位素替換非放射性的同位素后，可以探測(cè)出原子到達(dá)的位置。3．輻射與安全：人類一直生活在放射性的環(huán)境中，過(guò)量的射線對(duì)人體組織。要防止放射性物質(zhì)對(duì)水源、空氣、用具等的污染。說(shuō)明：一般放射性同位素半衰期短，而且強(qiáng)度容易控制，使用更廣泛?！颊n堂探究〗一、核反應(yīng)與放射性同位素的應(yīng)用思考1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(guò)40幾種，而今天人工制造的放射性同位素已達(dá)1000多種。放射性同位素在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生和科學(xué)研究的許多方面都得到了廣泛的應(yīng)用。試探究：(1)帶電的驗(yàn)電器在放射線照射下電荷會(huì)很快消失，這是什么原因？(2)在我國(guó)首次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)晶跟天然牛胰島素結(jié)晶是同一種，為此采用放射性同位素14C的作用是什么？1．核反應(yīng)(1)原子核人工轉(zhuǎn)變的三大發(fā)現(xiàn)①1919年盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)：eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H。②1932年查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)：eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n。③1934年約里奧—居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素和正電子的核反應(yīng)：eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n；eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,＋1)e。(2)人工轉(zhuǎn)變核反應(yīng)與衰變的比較①不同點(diǎn)：原子核的人工轉(zhuǎn)變是一種核反應(yīng)，是其他粒子與原子核相碰撞的結(jié)果，需要一定的裝置和條件才能發(fā)生，而衰變是原子核的自發(fā)變化，它不受物理和化學(xué)條件的影響。②相同點(diǎn)：人工轉(zhuǎn)變與衰變過(guò)程一樣，在發(fā)生過(guò)程中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)都守恒，反應(yīng)前后粒子總動(dòng)量守恒。2．放射性同位素的應(yīng)用(1)放射性同位素的分類可分為天然放射性同位素和人工放射性同位素兩種，天然放射性同位素不過(guò)40多種，而人工放射性同位素已達(dá)1000多種，每種元素都有自己的放射性同位素。(2)人工放射性同位素的優(yōu)點(diǎn)①放射強(qiáng)度容易控制。②可以制成各種所需的形狀。③半衰期比天然放射性物質(zhì)短得多，放射性廢料容易處理。因此，凡是用到射線時(shí)，用的都是人工放射性同位素。(3)放射性同位素的主要應(yīng)用①利用它的射線。a.工業(yè)部門使用射線測(cè)厚度——利用γ射線的穿透特性；b.農(nóng)業(yè)應(yīng)用——利用γ射線使種子的遺傳基因發(fā)生變異，殺死使食物腐敗的細(xì)菌，抑制蔬菜發(fā)芽，延長(zhǎng)保存期等；c.醫(yī)療上——利用γ射線的高能量治療癌癥。②作為示蹤原子：放射性同位素與非放射性同位素有相同的化學(xué)性質(zhì)，通過(guò)探測(cè)放射性同位素的射線確定其位置。例1完成下列各核反應(yīng)方程，并指出哪個(gè)核反應(yīng)是首次發(fā)現(xiàn)質(zhì)子、中子和正電子的。(1)eq\o\al(10,5)B＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(13,7)N＋()(2)eq\o\al(9,4)Be＋()→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n(3)eq\o\al(27,13)Al＋()→eq\o\al(27,12)Mg＋eq\o\al(1,1)H(4)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋()(5)eq\o\al(23,11)Na＋()→eq\o\al(24,11)Na＋eq\o\al(1,1)H(6)eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(1,0)n＋()；eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋()例2(多選)關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用下列說(shuō)法中正確的有()A．放射線改變了布料的性質(zhì)使其不再因摩擦而生電，因此達(dá)到了消除有害靜電的目的B．利用γ射線的貫穿性可以為金屬探傷C．用放射線照射作物種子能使其DNA發(fā)生變異，其結(jié)果一定是成為更優(yōu)秀的品種D．用γ射線治療腫瘤時(shí)一定要嚴(yán)格控制劑量，以免對(duì)人體正常組織造成太大的傷害規(guī)律歸納放射性同位素的兩類應(yīng)用(1)利用它的射線：α射線的電離作用，γ射線的貫穿本領(lǐng)和生物作用，β射線的貫穿本領(lǐng)。(2)作為示蹤原子：多數(shù)情況下用β射線，因?yàn)棣蒙渚€難以探測(cè)到?！颊n堂達(dá)標(biāo)〗1．(多選)以下是物理學(xué)史上3個(gè)著名的核反應(yīng)方程x＋eq\o\al(7,3)Li→2yy＋eq\o\al(14,7)N→x＋eq\o\al(17,8)Oy＋eq\o\al(9,4)Be→z＋eq\o\al(12,6)Cx、y和z是3種不同的粒子，下列說(shuō)法正確的是()A．x為α粒子B．x為質(zhì)子C．y為α粒子D．z為中子2．(多選)下列哪些應(yīng)用是把放射性同位素作為示蹤原子()A．γ射線探傷儀B．利用含有放射性碘131的油，檢測(cè)地下輸油管的漏油情況C．利用鈷60治療腫瘤等疾病D．把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物，用檢測(cè)放射性的辦法確定放射性元素在農(nóng)作物內(nèi)轉(zhuǎn)移和分布情況，找出合理施肥的規(guī)律3．(多選)關(guān)于放射性的應(yīng)用，下列說(shuō)法正確的是()A．利用α射線使空氣電離，把靜電荷導(dǎo)走B．利用β射線照射植物的種子，使產(chǎn)量顯著增加C．利用γ射線來(lái)治療肺癌、食道癌等疾病D．利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)相同，作為示蹤原子4．如圖所示是某著名物理實(shí)驗(yàn)裝置圖，科學(xué)家利用該裝置第一次實(shí)現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變。問(wèn)題探究：(1)請(qǐng)完成該核反應(yīng)方程；(2)請(qǐng)寫出這位科學(xué)家的名字及他發(fā)現(xiàn)了什么？

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁〖知識(shí)梳理〗一、新原子核質(zhì)量數(shù)電荷數(shù)放射性相同的有破壞作用〖課堂探究〗思考1(1)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，所以使驗(yàn)電器所帶電荷消失。(2)示蹤原子。例1〖解析〗(1)eq\o\al(10,5)B＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(13,7)N＋eq\o\al(1,0)n(2)eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n由此核反應(yīng)使查德威克首次發(fā)現(xiàn)了中子。(3)eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(27,12)Mg＋eq\o\al(1,1)H(4)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H此核反應(yīng)使盧瑟福首次發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。(5)eq\o\al(23,11)Na＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(24,11)Na＋eq\o\al(1,1)H(6)eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(30,15)P；eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,＋1)e(正電子)此核反應(yīng)使約里奧—居里夫婦首次發(fā)現(xiàn)了正電子?！即鸢浮揭?jiàn)〖解析〗例2〖答案〗BD〖解析〗利用放射線消除有害靜電是利用α射線的電離性，使空氣分子電離成導(dǎo)體，將靜電泄出，A錯(cuò)誤；利用γ射線的穿透性可以為金屬探傷，γ射線對(duì)人體細(xì)胞傷害太大，因此不能用來(lái)人體透視，在用于治療腫瘤時(shí)要嚴(yán)格控制劑量，B、D正確；DNA變異并不一定都是有益的，C錯(cuò)誤?！颊n堂達(dá)標(biāo)〗1.〖答案〗BCD〖解析〗根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可以確定x為質(zhì)子eq\o\al(1,1)H，y為eq\o\al(4,2)He核即α粒子，z為中子eq\o\al(1,0)n，故B、C、D正確。2.〖答案〗BD〖解析〗A是利用了γ射線的穿透性，A錯(cuò)誤；C利用了γ射線的生物作用，C錯(cuò)誤；B、D是利用示蹤原子。3.〖答案〗ACD〖解析〗α射線的電離作用很強(qiáng)，利用α射線的電離作用，A正確；γ射線對(duì)生物具有物