第四節放射性同位素核心素養導學物理觀念(1)了解放射性同位素的發現過程。(2)知道放射性同位素的應用。(3)知道射線的危害及防護。科學思維分析放射性元素的實際應用問題。科學探究探究三種射線的穿透能力。科學態度與責任正確認識放射性同位素的應用給人類帶來的成就和危害。質子數中子數同一位置放射性4．放射性同位素的應用：(1)用γ射線探傷。(2)用α射線、β射線消除靜電。(3)用射線防治害蟲和培育良種。(4)在醫療上用射線治病、殺菌。(5)利用放射性同位素作為示蹤原子。(6)利用放射性衰變的半衰期推斷年代。氦原子核電離弱厚紙電子弱強幾毫米電磁波弱強幾厘米時間距離屏蔽1.1896年，法國物理學家貝克勒爾首先發現了天然放射現象。(1)貝克勒爾是根據什么發現的天然放射現象？(2)貝克勒爾以后又是誰發現了兩種更強的放射性元素？提示：(1)貝克勒爾是根據鈾和含鈾的礦物質能使用黑紙包住的照相底片感光，發現了天然放射現象。(2)后來瑪麗·居里和她丈夫皮埃爾·居里發現了釙、鐳兩種放射性元素。2．人工放射性同位素放射的γ射線照射食品可以延長保存期，其原理是什么？提示：殺死使食物腐敗的細菌，抑制蔬菜發芽，延長保存期。新知學習(一)|原子核的人工轉變和核反應方程[重點釋解]1．核反應的條件用α粒子、質子、中子，甚至用γ光子轟擊原子核使原子核發生轉變。2．核反應的實質用粒子轟擊原子核并不是粒子與核碰撞將原子核打開，而是粒子打入原子核內部使核發生了轉變。4．人工轉變核反應與衰變的比較不同點原子核的人工轉變是一種核反應，是其他粒子與原子核相碰撞的結果，需要一定的裝置和條件才能發生，而衰變是原子核的自發變化，它不受物理和化學條件的影響相同點人工轉變與衰變過程一樣，在發生過程中質量數與電荷數都守恒，反應前后粒子總動量守恒新知學習(二)|放射性的應用和防護[任務驅動]如圖所示為γ射線放療機，其工作原理是什么？提示：利用放射性元素放出的γ射線殺死癌細胞。[重點釋解]1．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40多種，而人工放射性同位素已達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點(1)放射強度容易控制。(2)可以制成各種所需的形狀。(3)半衰期比天然放射性物質短得多，放射性廢料容易處理。因此，凡是用到射線時，用的都是人工放射性同位素。3．放射性同位素的主要應用(1)利用它的射線①工業部門使用射線測厚度——利用γ射線的穿透特性；②農業應用——γ射線使種子的遺傳基因發生變異，殺死使食物腐敗的細菌，抑制蔬菜發芽，延長保存期等；③醫療上——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性質，通過探測放射性同位素的射線確定其位置。[典例體驗][典例]正電子發射計算機斷層顯像(PET)的基本原理是：將放射性同位素

15O注入人體，參與人體的代謝過程。15O在人體內衰變放出正電子，與人體內負電子相遇而湮滅轉化為一對光子，被探測器探測到，經計算機處理后產生清晰的圖像。根據PET原理，回答下列問題：(1)寫出15O的衰變和正負電子湮滅的方程式。(2)將放射性同位素15O注入人體，15O的主要用途是________。A．利用它的射線 B．作為示蹤原子C．參與人體的代謝過程

D．有氧呼吸(3)PET中所選的放射性同位素的半衰期應________。(填“長”“短”或“長短均可”)[解析]

(1)根據質量數守恒、電荷數守恒寫出15O的衰變和正負電子湮滅的方程式。(2)將放射性同位素15O注入人體后，由于它能放出正電子，并能與人體內的負電子產生一對光子，從而被探測器探測到，所以它的用途是作為示蹤原子，B正確。(3)根據同位素的用途，為了減小對人體的傷害，PET中所選的放射性同位素的半衰期應短。/方法技巧/放射性同位素的應用技巧(1)用射線來測量厚度，一般不選取α射線是因為其穿透能力太差，更多的是選取γ射線，也有部分選取β射線的。(2)給病人治療癌癥、培育優良品種、延長食物保質期，一般選取γ射線。(3)使用放射線時安全是第一位的。[針對訓練]1．下列說法中正確的是

(

)A．γ射線是原子受激發后向低能級躍遷時放出的B．在穩定的重原子核中，質子數比中子數多C．半衰期越長，原子核衰變越快D．診斷甲狀腺疾病時，注入的放射性同位素碘131作為示蹤原子解析：γ射線一般是伴隨著α或β射線產生的電磁波，具有一定的能量，是原子核受激發后向低能級躍遷時放出的，故A錯誤；在穩定的重原子核中，質子數比中子數少，故B錯誤；半衰期越長，原子核衰變越慢，故C錯誤；給疑似患有甲狀腺的病人注射碘131，診斷甲狀腺的器質性和功能性疾病，是將碘131作為示蹤原子，故D正確。答案：D

2．放射性在技術上有很多應用，不同的放射源可用于不同目的。表中列出了一些放射性元素的半衰期和可供利用的射線。元素射線半衰期釙210α138天氡222β3.8天鍶90β28年鈾238α、β、γ4.5×109年某塑料公司生產聚乙烯薄膜，方法是讓厚的聚乙烯膜通過軋輥把聚乙烯膜軋薄，利用適當的放射線來測定通過軋輥后的薄膜厚度是否均勻。可利用的元素是(

)A．釙210

B．氡222C．鍶90 D．鈾238解析：要測定聚乙烯薄膜的厚度，則要求射線可以穿透薄膜，因此α射線不合適；另外，射線穿透作用還要受薄膜厚度影響，γ射線穿透作用最強，薄膜厚度不會影響γ射線穿透，所以只能選用β射線，而氡222半衰期太短，所以只有鍶90較合適，C正確。答案：C答案：見解析

科學態度與責任——中國散裂中子源2．(選自魯科版新教材“科學書屋”)中國散裂中子源(CSNS)于2011年動工，2018年8月23日通過國家驗收正式投入運行。它和正在運行的美國、日本與英國的散裂中子源一起構成世界四大脈沖散裂中子源。散裂中子源就像“超級顯微鏡”，是研究物質材料微觀結構的理想探針，可帶動物理學、化學、生命科學、材料科學、納米科學、醫藥和新型核能開發等學科發展。

散裂中子源是由加速器(如圖)提供的高能質子轟擊重金屬靶而產生中子，每個高能質子可產生20～40個中子，大大提高了中子源的強度，使中子探針的功能變得更加強大。二、新題目精選——品立意深處所蘊含的核心價值1．(多選)用γ刀治療腦腫瘤時不用麻醉，病人清醒，時間短，據報道，我國自主研發的旋式γ刀性能較好。γ刀治療腦腫瘤主要是利用

(

)A．γ射線具有很強的穿透本領B．γ射線具有很強的電離作用C．γ射線具有很高的能量D．γ射線能很容易地繞過阻礙物到達目的地解析：γ射線是能量很高的電磁波，電離作用很弱，波長很短，不易發生衍射，不會很容易地繞過阻礙物，但穿透物質的本領極強，能穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米厚的混凝土，A、C正確，B、D錯誤。答案：AC2．如圖所示是原子核人工轉變實驗裝置示意圖，A是α粒子源，F是鋁箔，S是熒光屏，在容器中充入氮氣后，屏S上出現閃光，該閃光產生的原因是

(

)A．α粒子射到屏S上產生的B．粒子源中放出的γ射線射到