2019-2020年新課標人教版3-5選修三18.3《探測射線的方法》WORD教案2.doc

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19.3 探測射線的方法 三維教學目標 1、知識與技能 （1）知道放射線的粒子與其他物質作用時產生的一些現(xiàn)象； （2）知道用肉眼不能直接看到的放射線可以用適當?shù)膬x器探測到； （3）了解云室、氣泡室和計數(shù)器的簡單構造和基本原理。 2、過程與方法 （1）能分析探測射線過程中的現(xiàn)象； （2）培養(yǎng)學生運用已知結論正確類比推理的能力。 3、情感、態(tài)度與價值觀 （1）培養(yǎng)學生認真嚴謹?shù)目茖W分析問題的品質； （2）從知識是相互關聯(lián)、相互補充的思想中，培養(yǎng)學生建立事物是相互聯(lián)系的唯物主義觀點； （3）培養(yǎng)學生應用物理知識解決實際問題的能力。 教學重點：根據(jù)探測器探測到的現(xiàn)象分析、探知各種運動粒子。 教學難點 （1）探測器的結構與基本原理。 （2）如何觀察實驗現(xiàn)象,并根據(jù)實驗現(xiàn)象，分析粒子的帶電、動量、能量等特性，從而判斷是何種射線，區(qū)分射線的本質是何種粒子。 教學方法：教師啟發(fā)、引導，學生討論、交流。 教學用具： （1）掛圖，實驗器材模型，課件等； （2）多媒體教學設備一套：可供實物投影、放像、課件播放等。 教學過程： 2019-2020年新課標人教版3-5選修三18.3《探測射線的方法》WORD教案2 （一）引入新課 提問：前面我們學習了天然放射現(xiàn)象，知道了三種射線的本質。α、β、γ射線的本質是什么？各有那些特征？ 通過學生回憶三種放射線的本質以及三種粒子的基本特征，既用引導新課，也為后分析探測器探測到的現(xiàn)象提供理論依據(jù)。放射線是看不見的，我們是如何探知放射線的存在的呢？這節(jié)課，我們來學習幾種常用的探測射線的方法。 （二）進行新課 閱讀教材83頁的第一部分，思考并討論：放射線雖然看不見，但我們根據(jù)什么來探知放射線的存在呢？（根據(jù)放射線的粒子與其他物質作用時產生的一些現(xiàn)象來探知放射線的存在）這些現(xiàn)象主要有哪些呢？ （使氣體電離，這些離子可使過飽和汽產生云霧或使過熱液體產生氣泡；使照相底片感光；使熒光物質產生熒光） 學習三種核物理研究中常用的探測射線的方法。 1、威耳遜云室 閱讀教材“威耳遜云室”部分的內容，并組織學生對課文內容進行討論。 提問： （1）構造是什么？ （2）基本原理是什么？ （3）怎樣才能觀察到射線的徑跡？ 威耳遜云室主要部分是一個圓筒狀容器，下部是一個可以上下移動的活塞，上蓋是透明的，可以通過它來觀察和拍攝粒子運動的徑跡，室內由光源通過旁邊的窗子照明。少量放射性物質（放射源）放在室內側壁附近（或放在室外，讓放射線從側壁的窗口射入） 實驗時，先往云室里加少量的酒精，使室內充滿酒精的飽和蒸氣，然后使活塞迅速向下運動，室內氣體由于迅速膨脹，溫度降低，酒精蒸氣達到過飽和狀態(tài)，這時如果有射線粒子從室內氣體中飛過，使沿途的氣體分子電離，過飽和酒精蒸氣就會以這些離子為核心凝結成霧滴，這些霧滴沿射線經過的路線排列，于是就顯示出了射線的徑跡。 說明：這種云室是英國物理學家威耳遜（1869～1959）在1912年發(fā)明的，故叫做威耳遜云室。 在云室看到的只是成串的小液滴，它描述的是射線粒子運動的徑跡，而不是射線本身。觀察α、β射線在云室中的徑跡，比較兩種徑跡的特點，并分析其原因。 提示：α粒子的質量比較大，在氣體中飛行不易改變方向，并且電離本領大，沿途產生的離子多，所以它在云室中的徑跡直而粗。β粒子的質量小，跟氣體碰撞時容易改變方向，并且電離本領小，沿途產生的離子少，所以它在云室中的徑跡比較細，且常常發(fā)生彎曲。γ粒子的電離本領更小，一般看不到它的徑跡。 點評：我們根據(jù)徑跡的長短和粗細，可以知道粒子的性質，把云室放在磁場中，從帶電粒子運動軌跡的彎曲方向，可以知道粒子所帶電荷的正負；根據(jù)徑跡的曲率半徑的大小，還可以知道粒子的動量的大小。 例1：在云室中，為什么α粒子顯示的徑跡直而粗、β粒子顯示的徑跡細而曲？ 提示：因為α粒子帶電量多，它的電離本領強，穿越云室時，在1cm路程上能使氣體分子產生104對離子，過飽和酒精蒸汽凝結在這些離子上，形成很粗的徑跡.且由于α粒子質量大，穿越云室時不易改變方向，所以顯示的徑跡很直。 β粒子帶電量少，電離本領較小，在1cm路程上僅產生幾百對離子，且β粒子質量小，容易改變運動狀態(tài)，所以顯示的徑跡細而彎曲。 2、氣泡室 學生閱讀課文，學習氣泡室的基本原理。 提問：比較氣泡室的原理同云室的原理。 控制氣泡室內液體的溫度和壓強，使室內溫度略低于液體的沸點，當氣泡室內壓強降低時，液體的沸點變低，因此液體過熱，在通過室內射線粒子周圍就有氣泡形成，氣泡室在觀察比較稀少的碰撞事件時是有很大優(yōu)點的。液體中原子擠得很緊，可以發(fā)生比氣體中多得多的核碰撞，而我們將有比用云室好得多的機會來攝取所尋找的事件。 3、蓋革— 彌勒計數(shù)器 閱讀教材“蓋革—彌勒計數(shù)器”部分的內容，并組織學生對課文內容進行討論。 提問： （1）蓋革— 彌勒計數(shù)管的構造如何？ 管外面是一根玻璃管，里面是一個接在電源負極的導電圓筒，筒的中間有一條接正極的金屬絲，管中裝有低壓的惰性氣體（如氬、氖等，壓強約為10kPa～20kPa）和少量的酒精蒸氣或溴蒸氣，在金屬絲和圓筒兩極間加上一定的電壓（約1000V），這個電壓稍低于管內氣體的電離電壓。 （2）蓋革— 彌勒計數(shù)管的基本原理是什么？ 蓋革管的原理是某種射線粒子進入管內時，它使管內的氣體電離，產生的電子在電場中被加速，能量越來越大，電子跟管中的氣體分子碰撞時，又使氣體分子電離，產生電子……這樣，一個射線粒子進入管中后可以產生大量電子。這些電子到達陽極，陽離子到達陰極，在外電路中就產生一次脈沖放電，利用電子儀器可以把放電次數(shù)記錄下來。 （3）G—M計數(shù)器的特點是什么？ ①G－M計數(shù)器放大倍數(shù)很大，非常靈敏，用它來檢測放射性是很方便的。 ②G－M計數(shù)器只能用來計數(shù)，而不能區(qū)分射線的種類。 ③G－M計數(shù)器不適合于極快速的計數(shù)。 ④G－M計數(shù)器較適合于對β、γ粒子進行計數(shù)。 另外，還有如閃爍計數(shù)器、乳膠照相、火花室和半導體探測器等探測器裝置，利用這些裝置能更精確地測定粒子的各種性質，感興趣的同學可以查找這方面的資料閱讀。隨著科學技術的發(fā)展，探測射線的手段不斷改進，近年來，由于探測儀器大都和電子計算機直接連接，實現(xiàn)了對實驗全過程電子計算機控制、計算、數(shù)據(jù)處理，已經使實驗方法高度自動化。 課后作業(yè)：本節(jié)課后問題與練習1、2、3