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2019-2020年高中物理 第3章 原子核與放射性 3.3 放射性的應(yīng)用與防護(hù)教案 魯科版選修3-5 ●課標(biāo)要求 知識(shí)與技能 1.了解放射性的應(yīng)用． 2．知道放射線的危害與防護(hù)． 過(guò)程與方法 滲透安全地開發(fā)利用自然資源的教育． 情感態(tài)度與價(jià)值觀 培養(yǎng)學(xué)生收集信息、應(yīng)用已有知識(shí)、處理加工信息、探求新知識(shí)的能力. ●課標(biāo)解讀 1．了解放射性在生產(chǎn)和科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，使學(xué)生了解射線的貫穿本領(lǐng)、電離作用，以及射線的物理、化學(xué)和生物作用． 2．知道放射性污染及其對(duì)人類和自然產(chǎn)生的嚴(yán)重危害，了解防范放射性的措施，建立防范意識(shí)． ●教學(xué)地位 教師應(yīng)首先使學(xué)生回顧放射性及放射線的概念、產(chǎn)生、特點(diǎn)．要讓學(xué)生知道，一方面，有的放射性物質(zhì)在地球誕生時(shí)就存在，如鈾、釷、鐳等，它們叫天然放射性物質(zhì)，另一方面，人類出于不同的目的制造了一些具有放射性的物質(zhì)，這種物質(zhì)叫人工放射性物質(zhì)． 此外，教師要緊緊圍繞放射線的特點(diǎn)說(shuō)明它們的作用、危害及防護(hù)措施．教學(xué)中可以讓學(xué)生在課前自己收集關(guān)于放射性的作用、危害及防護(hù)等方面的信息，讓學(xué)生在班上交流和討論，發(fā)表個(gè)人見解． ●新課導(dǎo)入建議 問(wèn)題導(dǎo)入 放射性同位素的放射強(qiáng)度易于控制，它的半衰期比天然放射性物質(zhì)短得多，因此在生產(chǎn)和科學(xué)領(lǐng)域得以廣泛的應(yīng)用．你知道放射性有哪些應(yīng)用嗎？ ●教學(xué)流程設(shè)計(jì) ??? ? ??? ? 步驟8：先由學(xué)生自己總結(jié)本節(jié)的主要知識(shí)，教師點(diǎn)評(píng)，安排學(xué)生課下完成【課后知能檢測(cè)】 課　標(biāo)　解　讀 重　點(diǎn)　難　點(diǎn) 1.知道放射性同位素，了解放射性在生產(chǎn)和科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用． 2．知道放射性污染及其對(duì)人類和自然產(chǎn)生的嚴(yán)重危害，了解防護(hù)放射性的措施，建立防范意識(shí). 1.了解放射性在生產(chǎn)和科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用．(重點(diǎn)) 2．知道射線的危害和防護(hù)．(重點(diǎn)) 3．放射性同位素在科技領(lǐng)域的應(yīng)用．(難點(diǎn)) 放射性的應(yīng)用 1.基本知識(shí) (1)利用放射線使細(xì)胞變異或損害的特點(diǎn)，輻射育種、食品輻射保存、放射性治療等． (2)放射性同位素電池：把放射性同位素衰變時(shí)釋放的能量轉(zhuǎn)換成電能的裝置． (3)γ射線探傷：利用了γ射線穿透能力強(qiáng)的特點(diǎn)． (4)作為示蹤原子對(duì)有關(guān)生物大分子結(jié)構(gòu)及其功能進(jìn)行研究． 2．思考判斷 (1)利用放射性同位素放出的γ射線可以給金屬探傷．(√) (2)利用放射性同位素放出的射線消除有害的靜電積累．(√) (3)利用放射性同位素放出的射線保存食物．(√) 3．探究交流 放射性元素為什么能做示蹤原子？ 【提示】　由于放射性同位素不斷發(fā)出輻射，無(wú)論它運(yùn)動(dòng)到哪里，都很容易用探測(cè)器探知它的下落，因此可以用作示蹤物來(lái)辨別其他物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)情況和變化規(guī)律．這種放射性示蹤物稱為示蹤原子或標(biāo)記原子． 放射性污染和防護(hù) 1.基本知識(shí) (1)放射性污染的主要來(lái)源 ①核爆炸；②核泄漏；③醫(yī)療照射． (2)為了防止放射線的破壞，人們主要采取以下措施 ①密封防護(hù)； ②距離防護(hù)； ③時(shí)間防護(hù)； ④屏蔽防護(hù)． 2．思考判斷 (1)核泄漏會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染．(√) (2)醫(yī)療照射是利用放射性，對(duì)人和環(huán)境沒有影響．() (3)密封保存放射性物質(zhì)是常用的防護(hù)方法．(√) 3．探究交流 放射性污染危害很大，放射性穿透力很強(qiáng)，是否無(wú)法防護(hù)？ 【提示】　放射線危害很難防護(hù)，但是通過(guò)屏蔽、隔離等措施可以進(jìn)行有效防護(hù)，但防護(hù)的有效手段是提高防范意識(shí). 放射性的應(yīng)用 【問(wèn)題導(dǎo)思】　 1．利用γ射線可檢查金屬內(nèi)部有無(wú)裂紋，這是利用γ射線的什么作用？ 2．利用α、β射線可消除靜電積累，是因?yàn)棣?、β射線有什么特性？ 3．利用示蹤原子的放射性元素其半衰期是長(zhǎng)好還是短好？ 1．放射出的射線的利用 (1)利用γ射線的貫穿本領(lǐng)：利用60Co放出的很強(qiáng)的γ射線來(lái)檢查金屬內(nèi)部有沒有砂眼和裂紋，這叫γ射線探傷．利用γ射線可以檢查30 cm厚的鋼鐵部件．利用放射線的貫穿本領(lǐng)，可用來(lái)檢查各種產(chǎn)品的厚度、密封容器中的液面高度等，從而自動(dòng)控制生產(chǎn)過(guò)程． (2)利用射線的電離作用：放射線能使空氣電離，從而可以消除靜電積累，防止靜電產(chǎn)生的危害． (3)利用γ射線對(duì)生物組織的物理、化學(xué)效應(yīng)使種子發(fā)生變異，培育優(yōu)良品種． (4)利用放射性產(chǎn)生的能量轟擊原子核，實(shí)現(xiàn)原子核的人工轉(zhuǎn)變． (5)在醫(yī)療上，常用來(lái)控制病變組織的擴(kuò)大． 2．作為示蹤原子 (1)在工業(yè)上，可用示蹤原子檢查地下輸油管道的漏油情況． (2)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，可用示蹤原子確定植物在生長(zhǎng)過(guò)程中所需的肥料和合適的施肥時(shí)間． (3)在醫(yī)學(xué)上，可用示蹤原子幫助確定腫瘤的部位和范圍． 　下列關(guān)于放射性同位素的一些應(yīng)用的說(shuō)法中正確的是(　　) A．利用放射性消除靜電是利用射線的穿透作用 B．利用射線探測(cè)機(jī)器部件內(nèi)部的砂眼或裂紋是利用射線的穿透作用 C．利用射線改良品種是因?yàn)樯渚€可使DNA發(fā)生變異 D．在研究農(nóng)作物合理施肥中是以放射性同位素作為示蹤原子 【解析】　消除靜電是利用射線的電離作用使空氣導(dǎo)電，A錯(cuò)誤．探測(cè)機(jī)器部件內(nèi)部的砂眼或裂紋和改良品種分別是利用它的穿透作用和射線可使DNA發(fā)生變異，B、C正確；研究農(nóng)作物對(duì)肥料的吸收是利用其作示蹤原子，D正確． 【答案】　BCD 應(yīng)用放射線的特性解決問(wèn)題時(shí)，首先應(yīng)該熟練掌握放射線的各種特性，如射線的電離作用、穿透能力等特性；其次是應(yīng)該明確所要解決的問(wèn)題與射線的哪種特性有關(guān)，應(yīng)該使用放射線的哪些特性才能達(dá)到目的. 1．在放射性同位素的應(yīng)用中，下列做法正確的是(　　) A．應(yīng)該用α射線探測(cè)物體的厚度 B．應(yīng)該用α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．作為示蹤原子能研究農(nóng)作物在各季節(jié)吸收肥料成分的規(guī)律 【解析】　由于α粒子的穿透能力很弱，所以無(wú)法用α射線探測(cè)物體的厚度，煙霧報(bào)警器是利用射線的電離作用，α粒子的電離作用很強(qiáng)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確．人體長(zhǎng)時(shí)間接觸放射線會(huì)影響健康，所以診斷疾病時(shí)應(yīng)該用半衰期較短的放射性同位素，利用示蹤原子可確定植物在生長(zhǎng)過(guò)程中所需要的肥料和合適的施肥時(shí)間，故C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確． 【答案】　BD 放射性的污染和防護(hù) 【問(wèn)題導(dǎo)思】　 1．放射性元素的污染主要體現(xiàn)在哪幾方面？ 2．如何才能有效防護(hù)放射性元素的污染？ 污染與防護(hù) 舉例與措施 說(shuō)明 污染 核爆炸 核爆炸的最初幾秒鐘輻射出來(lái)的主要是強(qiáng)烈的 γ射線和中子流，長(zhǎng)期存在放射性污染 核泄漏 核工業(yè)生產(chǎn)和核科學(xué)研究中使用放射性原材料，一旦泄漏就會(huì)造成嚴(yán)重污染 醫(yī)療照射 醫(yī)療中如果放射線的劑量過(guò)大，也會(huì)導(dǎo)致病人受到損害，甚至造成病人的死亡 防護(hù) 密封防護(hù) 把放射源密封在特殊的包殼里，或者用特殊的方法覆蓋，以防止射線泄漏 距離防護(hù) 距放射源越遠(yuǎn)，人體吸收的劑量就越少，受到的危害就越輕 時(shí)間防護(hù) 盡量減少受輻射的時(shí)間 屏蔽防護(hù) 在放射源與人體之間加屏蔽物能起到防護(hù)作用．鉛的屏蔽作用最好 　聯(lián)合國(guó)環(huán)境公署對(duì)科索沃地區(qū)的調(diào)查表明，北約對(duì)南聯(lián)盟進(jìn)行的轟炸中，大量使用了貧鈾炸彈．貧鈾是從金屬中提煉鈾235以后的副產(chǎn)品，其主要成分為鈾238，貧鈾炸彈貫穿力是常規(guī)炸彈的9倍，殺傷力極大，而且殘留物可長(zhǎng)期危害環(huán)境．下列關(guān)于其殘留物長(zhǎng)期危害環(huán)境的理由正確的是(　　) ①由于爆炸后的彈片存在放射性，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生長(zhǎng)期危害 ②爆炸后的彈片不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害 ③鈾238的衰變速率很快 ④鈾的半衰期很長(zhǎng) A．①②　　　B．③　　　C．①④　　　D．②④ 【審題指導(dǎo)】　解答本題注意以下兩點(diǎn)： (1)放射性元素會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染． (2)“長(zhǎng)期危害環(huán)境”說(shuō)明鈾半衰期長(zhǎng)． 【解析】　貧鈾炸彈爆炸后，長(zhǎng)期存在放射性污染，鈾的半衰期很長(zhǎng)，則C正確，A、B、D錯(cuò)誤． 【答案】　C 射線具有一定的能量，對(duì)物體具有不同的穿透能力和電離能力，從而使物體或機(jī)體發(fā)生一些物理和化學(xué)變化.如果人體受到長(zhǎng)時(shí)間大劑量的射線照射，就會(huì)使細(xì)胞器官組織受到損傷，破壞人體DNA分子結(jié)構(gòu)，有時(shí)甚至?xí)l(fā)癌癥，或者造成下一代遺傳上的缺陷. 2．對(duì)放射性的應(yīng)用和防護(hù)，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．放射線能殺傷癌細(xì)胞或阻止癌細(xì)胞分裂，對(duì)人體的正常細(xì)胞不會(huì)有傷害作用 B．核工業(yè)廢料要放在厚厚的重金屬箱內(nèi)，沉于海底 C．γ射線探傷儀中的放射源必須存放在特制的容器里，而不能隨意放置 D．對(duì)可能有放射性污染的場(chǎng)所或物品進(jìn)行檢測(cè)是很有必要的 【解析】　放射線能殺傷癌細(xì)胞或阻止癌細(xì)胞分裂，但也會(huì)對(duì)人體的正常細(xì)胞有傷害，選項(xiàng)A錯(cuò)，正因?yàn)榉派渚€具有傷害作用，選項(xiàng)B、C、D均是正確的． 【答案】　BCD 綜合解題方略——γ射線的應(yīng)用 　(xx寧德檢測(cè))近年來(lái)，γ刀已成為治療腦腫瘤的最佳儀器，令人感嘆的是，用γ刀治療時(shí)不用麻醉，病人清醒，時(shí)間短，半小時(shí)內(nèi)完成任務(wù)，無(wú)需住院，因而γ刀被譽(yù)為“神刀”．據(jù)報(bào)道，我國(guó)自己研制的螺旋式γ刀性能更好，即將進(jìn)入各大醫(yī)院為患者服務(wù)．則γ刀治療腦腫瘤主要是利用了 (　　) A．γ射線具有很強(qiáng)的貫穿本領(lǐng) B．γ射線具有很強(qiáng)的電離本領(lǐng) C．γ射線具有很高的能量 D．γ射線可以很容易地繞過(guò)阻礙物到達(dá)目的地 【規(guī)范解答】　γ射線是一種波長(zhǎng)很短的電磁波，具有較高的能量，它的貫穿本領(lǐng)很強(qiáng)，甚至可以穿透幾厘米厚的鉛板，但它的電離作用很?。玫吨委熌X腫瘤時(shí)，通常是同時(shí)用多束γ射線，使它們穿透腦顱和健康區(qū)域在病灶處會(huì)聚，利用γ射線的高能量殺死腫瘤細(xì)胞，故正確的選項(xiàng)為A、C. 【答案】　AC γ射線特性及應(yīng)用 1．γ射線的貫穿本領(lǐng)強(qiáng)． 2．γ射線可以對(duì)生物組織起物理和化學(xué)作用，能使種子發(fā)生變異、培育良種和滅菌消毒． 3．γ射線具有較高的能量，在醫(yī)療上，常用以擬制甚至殺死病變組織，還可以轟擊原子核，誘發(fā)核反應(yīng)． 【備課資源】(教師用書獨(dú)具) 放射線的危害 對(duì)于放射線的危害，人們既熟悉又陌生．在常人的印象里，它是與威力無(wú)比的原子彈、氫彈的爆炸聯(lián)系在一起的，隨著全世界和平利用核能呼聲的高漲，核武器的禁止使用，核試驗(yàn)的大大減少，人們似乎已經(jīng)遠(yuǎn)離放射線的危害．然而，近年來(lái)，隨著放射性同位素及射線裝置在工農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、科研等各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，放射線危害的可能性卻在增大． 1999年9月30日，日本刺成縣JCO公司的鈾濃縮加工廠發(fā)生了一起嚴(yán)重的核泄漏事故，有三名工人遭受嚴(yán)重核輻射，當(dāng)救援人員把他們送到當(dāng)?shù)蒯t(yī)院時(shí)，他們已經(jīng)昏迷不醒．同時(shí)這次事故致使工廠周圍臨近地區(qū)遭受不同程度的污染，輻射量是正常值的一萬(wàn)倍，放射線的危害再一次向人類敲響警鐘． 什么是放射性同位素？它是怎樣造成危害的呢？在元素周期表中，占據(jù)同一個(gè)位置，核電荷數(shù)相同，但是質(zhì)量數(shù)不同的，稱為同位素．鈾有好幾種同位素，比如說(shuō)鈾235、鈾238、鈾233、鈾234、鈾236都屬于鈾的同位素．什么是放射性同位素？就是能夠自發(fā)地放出射線的同位素，叫放射性同位素． 放射性同位素放出的射線是一種特殊的、既看不見也摸不著的物質(zhì)，因此有人把它比喻為“魔線”．如何對(duì)它進(jìn)行防護(hù)，以減少射線的危害呢？使用電離輻射源的一切實(shí)踐活動(dòng)，都必須遵從放射防護(hù)的三原則，也就是：第一，實(shí)踐正當(dāng)化；第二，防護(hù)最優(yōu)化；第三，個(gè)人劑量限制． 輻射防護(hù)的基本方法有三條：第一，時(shí)間防護(hù)；第二，距離防護(hù)；第三，屏蔽防護(hù)．值得注意的是，醫(yī)生使用射線裝置給病人診治病癥時(shí)，要根據(jù)病人的實(shí)際需要，權(quán)衡利弊，做到安全合理地使用射線裝置．并耐心勸導(dǎo)那些主動(dòng)要求但不需要使用射線裝置診治的病人，引導(dǎo)他們走出誤區(qū)，并非一定要使用先進(jìn)的醫(yī)療設(shè)備才可以治療百病．另外，隨著人們對(duì)居室美化裝修的升溫，居室污染也在加劇．其原因之一就是某些建筑材料放出的污氣作祟，但是只要我們的居室經(jīng)常通風(fēng)換氣，污染就可以減少，趨利避害，讓放射性同位素及射線裝置造福人類. 1．在放射性同位素的應(yīng)用中，下列做法正確的是(　　) 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．放射育種中利用γ射線照射種子使遺傳基因發(fā)生變異 【解析】　由于α粒子的穿透能力很弱，無(wú)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；人體長(zhǎng)期接觸放射線會(huì)影響健康，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． 【答案】　D 2．防止放射性污染的防護(hù)措施有(　　) A．將廢棄的放射性物質(zhì)進(jìn)行深埋 B．將廢棄的放射性物質(zhì)倒在下水道里 C．接觸放射性物質(zhì)的人員穿上鉛防護(hù)服 D．嚴(yán)格和準(zhǔn)確控制放射性物質(zhì)的放射劑量 【解析】　因?yàn)榉派湫晕镔|(zhì)殘存的時(shí)間太長(zhǎng)，具有輻射性，故應(yīng)將其深埋，A對(duì)、B錯(cuò)；鉛具有一定的防止放射性的能力，接觸放射性物質(zhì)的人員穿上鉛防護(hù)服，并要控制一定的放射劑量．故C、D對(duì)． 【答案】　ACD 3．下列哪些應(yīng)用是把放射性同位素作為示蹤原子的(　　) A．利用含有放射性碘131的油，檢測(cè)地下輸油管的漏油情況 B．把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物，利用探測(cè)器的測(cè)量，找出合理的施肥規(guī)律 C．利用射線探傷法檢查金屬中的砂眼和裂紋 D．給懷疑患有甲狀腺病的病人注射碘131，以判斷甲狀腺的器質(zhì)性和功能性疾病 【解析】　利用射線探傷法檢查金屬中的砂眼和裂紋是利用γ射線穿透能力強(qiáng)的特點(diǎn)，因此選項(xiàng)C不屬于示蹤原子的應(yīng)用． 【答案】　ABD 4．核能是一種高效的能源． (1)在核電站中，為了防止放射性物質(zhì)泄漏，核反應(yīng)堆有三道防護(hù)屏障：燃料包殼、壓力殼和安全殼． 圖3－3－1 結(jié)合圖3－3－1甲可知，安全殼應(yīng)當(dāng)選用的材料是________． (2)圖乙是用來(lái)監(jiān)測(cè)工作人員受到輻射情況的胸章，通過(guò)照相底片被射線感光的區(qū)域，可以判斷工作人員受到何種輻射．當(dāng)胸章上1 mm鋁片和3 mm鋁片下的照相底片被感光，而鉛片下的照相底片未被感光時(shí)，結(jié)合圖甲分析可知工作人員一定受到了________射線的輻射；當(dāng)所有照相底片被感光時(shí)，工作人員一定受到了________射線的輻射． 【解析】　(1)核反應(yīng)堆最外層是厚厚的水泥防護(hù)層．防止射線外泄，所以安全殼應(yīng)選用的材料是混凝土． (2)β射線可穿透幾毫米厚的鋁片，而γ射線可穿透幾厘米厚的鉛板． 【答案】　(1)混凝土　(2)β　γ