4-3 放射性同位素-【创新设计】2019版同步课堂讲义物理（粤教版选修3-5）

第三节　放射性同位素 [目标定位]　1.知道什么是核反应，能够熟练写出核反应方程.2.知道什么是同位素、放射性同位素和人工放射性同位素.3.了解放射性同位素在生产和科学领域的应用.4.知道放射线的危害及防护． 一、核反应 1．利用天然放射性的高速粒子或利用人工加速的粒子去轰击原子核，以产生新的原子核，这个过程叫做核反应． 2．反应能 在核反应过程中，原子核的质量数和电荷数会发生变化，同时伴随着能量的释放或吸收，所放出或吸收的能量叫做反应能． 3．遵循规律：质量数和电荷数总是守恒的． 4．发现质子和中子的核反应方程 (1)卢瑟福用α粒子轰击氮核而发现质子的核反应方程 [来源:Z,xx,k.Com] (2)查德威克用α粒子轰击铍从而发现中子的核反应方程 二、放射性同位素 1．同位素：具有相同质子数而中子数不同的原子，互称同位素． 2．放射性同位素：具有放射性的同位素，叫做放射性同位素． 3．约里奥·居里夫妇在用α粒子轰击铝箔时发现正电子的核反应方程为： P的一种放射性同位素． P是e＋ν，其中Si＋P→n，P＋He→Al＋ 三、放射性同位素的应用 1．利用放射性同位素放出的射线可进行γ探伤、消除静电、培育良种、治疗癌症．[来源:Zxxk.Com] 2．放射性同位素可以作为示踪原子． 3．利用元素的半衰期可推断地层或古代文物的年代． 想一想　医学上做射线治疗用的放射性元素，应用半衰期长的还是短的？为什么？ 答案　半衰期短的．因为半衰期短的放射性废料容易处理． 4．放射线的危害及防护 (1)α射线具有很强的电离作用，但穿透能力很弱； (2)β射线有较强的穿透能力，但电离作用较弱； (3)γ射线电离作用最小，穿透能力很强． 辐射防护的基本方法有：时间防护、距离防护和屏蔽防护． 预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中 问题1 问题2 问题3 一、核反应及核反应方程 1．核反应的条件 用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变． 2．核反应的实质 用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变． 3．原子核人工转变的三大发现 (1)1919年卢瑟福发现质子的核反应： (2)1932年查德威克发现中子的核反应： (3)1934年约里奥·居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应： 4．人工转变核反应与衰变的比较 (1)不同点：人工转变是其他粒子与原子核相碰撞的结果，需要一定的装置和条件才能发生；而衰变是原子核的自发变化，它不受物理、化学条件的影响．[来源:学&科&网Z&X&X&K] (2)相同点：人工转变与衰变过程一样，在发生过程中质量数与电荷数都守恒，反应前后粒子总动量守恒． 【例1】　完成下列各核反应方程，并指出哪个核反应是首次发现质子、中子和正电子的． [来源:学科网][来源:学科网ZXXK] 解析　(1)n N＋He―→B＋ (2)n C＋He―→Be＋ 此核反应使查德威克首次发现了中子． (3)H Mg＋n―→Al＋ (4)H O＋He―→N＋ 此核反应使卢瑟福首次发现了质子． (5)H Na＋H―→Na＋ (6)P； n＋He―→Al＋ e(正电子) Si＋P―→ 此核反应使约里奥·居里夫妇首次发现了正电子． 借题发挥　书写核反应方程的四条重要原则 (1)质量数守恒和电荷数守恒； (2)中间用箭头，不能写成等号； (3)能量守恒(中学阶段不做要求)； (4)核反应必须是实验中能够发生的． 针对训练1　以下是物理学史上3个著名的核反应方程 x＋O(和其它核反应方程的箭头相同)[来源:学科网]N→x＋Li→2y　y＋ y＋C Be→z＋ x、y和z是3种不同的粒子，其中z是(　　) A．α粒子 B．质子 C．中子 D．电子 答案　C 解析　把前两个方程化简，消去x，即n.因此选项C正确．He，结合第三个方程，根据电荷数守恒和质量数守恒可知z是中子O，可见y是Li→y＋N＋ 二、放射性同位素及其应用 1．放射性同位素的分类 (1)天然放射性同位素．(2)人工放射性同位素． 2．人工放射性同位素的优点 (1)放射强度容易控制．(2)可以制成各种所需的形状．(3)半衰期很短，废料容易处理． 3．放射性同位素的主要作用 (1)工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性． (2)农业应用——γ射线使种子的遗传基因发生变异，杀死腐败细菌、抑制发芽、延长保质期等． (3)做示踪原子——利用放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质．[来源:学#科#网] (4)医学上：利用r射线的高能量治疗癌症． 【例2】　(多选)下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的(　　) A．γ射线探伤仪 B．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况 C．利用钴60