2019-2020年新課標(biāo)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(xué)目標(biāo) 1、知識(shí)與技能 （1）知道放射線的粒子與其他物質(zhì)作用時(shí)產(chǎn)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(dāng)?shù)膬x器探測到； （3）了解云室、氣泡室和計(jì)數(shù)器的簡單構(gòu)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(xué)生運(yùn)用已知結(jié)論正確類比推理的能力。 3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀 （1）培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)分析問題的品質(zhì)； （2）從知識(shí)是相互關(guān)聯(lián)、相互補(bǔ)充的思想中，培養(yǎng)學(xué)生建立事物是相互聯(lián)系的唯物主義觀點(diǎn)； （3）培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。 教學(xué)重點(diǎn)：根據(jù)探測器探測到的現(xiàn)象分析、探知各種運(yùn)動(dòng)粒子。 教學(xué)難點(diǎn) （1）探測器的結(jié)構(gòu)與基本原理。 （2）如何觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,并根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析粒子的帶電、動(dòng)量、能量等特性，從而判斷是何種射線，區(qū)分射線的本質(zhì)是何種粒子。 教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。 教學(xué)用具： （1）掛圖，實(shí)驗(yàn)器材模型，課件等； （2）多媒體教學(xué)設(shè)備一套：可供實(shí)物投影、放像、課件播放等。 教學(xué)過程： 2019-2020年新課標(biāo)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(xué)習(xí)了天然放射現(xiàn)象，知道了三種射線的本質(zhì)。α、β、γ射線的本質(zhì)是什么？各有那些特征？ 通過學(xué)生回憶三種放射線的本質(zhì)以及三種粒子的基本特征，既用引導(dǎo)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(xué)習(xí)幾種常用的探測射線的方法。 （二）進(jìn)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(zhì)作用時(shí)產(chǎn)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(chǎn)生云霧或使過熱液體產(chǎn)生氣泡；使照相底片感光；使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光） 學(xué)習(xí)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(nèi)容，并組織學(xué)生對(duì)課文內(nèi)容進(jìn)行討論。 提問： （1）構(gòu)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(gè)圓筒狀容器，下部是一個(gè)可以上下移動(dòng)的活塞，上蓋是透明的，可以通過它來觀察和拍攝粒子運(yùn)動(dòng)的徑跡，室內(nèi)由光源通過旁邊的窗子照明。少量放射性物質(zhì)（放射源）放在室內(nèi)側(cè)壁附近（或放在室外，讓放射線從側(cè)壁的窗口射入） 實(shí)驗(yàn)時(shí)，先往云室里加少量的酒精，使室內(nèi)充滿酒精的飽和蒸氣，然后使活塞迅速向下運(yùn)動(dòng)，室內(nèi)氣體由于迅速膨脹，溫度降低，酒精蒸氣達(dá)到過飽和狀態(tài)，這時(shí)如果有射線粒子從室內(nèi)氣體中飛過，使沿途的氣體分子電離，過飽和酒精蒸氣就會(huì)以這些離子為核心凝結(jié)成霧滴，這些霧滴沿射線經(jīng)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(xué)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(yùn)動(dòng)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(diǎn)，并分析其原因。 提示：α粒子的質(zhì)量比較大，在氣體中飛行不易改變方向，并且電離本領(lǐng)大，沿途產(chǎn)生的離子多，所以它在云室中的徑跡直而粗。β粒子的質(zhì)量小，跟氣體碰撞時(shí)容易改變方向，并且電離本領(lǐng)小，沿途產(chǎn)生的離子少，所以它在云室中的徑跡比較細(xì)，且常常發(fā)生彎曲。γ粒子的電離本領(lǐng)更小，一般看不到它的徑跡。 點(diǎn)評(píng)：我們根據(jù)徑跡的長短和粗細(xì)，可以知道粒子的性質(zhì)，把云室放在磁場中，從帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的彎曲方向，可以知道粒子所帶電荷的正負(fù)；根據(jù)徑跡的曲率半徑的大小，還可以知道粒子的動(dòng)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(xì)而曲？ 提示：因?yàn)棣亮Ｗ訋щ娏慷?，它的電離本領(lǐng)強(qiáng)，穿越云室時(shí)，在1cm路程上能使氣體分子產(chǎn)生104對(duì)離子，過飽和酒精蒸汽凝結(jié)在這些離子上，形成很粗的徑跡.且由于α粒子質(zhì)量大，穿越云室時(shí)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(lǐng)較小，在1cm路程上僅產(chǎn)生幾百對(duì)離子，且β粒子質(zhì)量小，容易改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所以顯示的徑跡細(xì)而彎曲。 2、氣泡室 學(xué)生閱讀課文，學(xué)習(xí)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(nèi)液體的溫度和壓強(qiáng)，使室內(nèi)溫度略低于液體的沸點(diǎn)，當(dāng)氣泡室內(nèi)壓強(qiáng)降低時(shí)，液體的沸點(diǎn)變低，因此液體過熱，在通過室內(nèi)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(shí)是有很大優(yōu)點(diǎn)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(jī)會(huì)來攝取所尋找的事件。 3、蓋革— 彌勒計(jì)數(shù)器 閱讀教材“蓋革—彌勒計(jì)數(shù)器”部分的內(nèi)容，并組織學(xué)生對(duì)課文內(nèi)容進(jìn)行討論。 提問： （1）蓋革— 彌勒計(jì)數(shù)管的構(gòu)造如何？ 管外面是一根玻璃管，里面是一個(gè)接在電源負(fù)極的導(dǎo)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(qiáng)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(gè)電壓稍低于管內(nèi)氣體的電離電壓。 （2）蓋革— 彌勒計(jì)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(jìn)入管內(nèi)時(shí)，它使管內(nèi)的氣體電離，產(chǎn)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(shí)，又使氣體分子電離，產(chǎn)生電子……這樣，一個(gè)射線粒子進(jìn)入管中后可以產(chǎn)生大量電子。這些電子到達(dá)陽極，陽離子到達(dá)陰極，在外電路中就產(chǎn)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(jì)數(shù)器的特點(diǎn)是什么？ ①G－M計(jì)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(jì)數(shù)器只能用來計(jì)數(shù)，而不能區(qū)分射線的種類。 ③G－M計(jì)數(shù)器不適合于極快速的計(jì)數(shù)。 ④G－M計(jì)數(shù)器較適合于對(duì)β、γ粒子進(jìn)行計(jì)數(shù)。 另外，還有如閃爍計(jì)數(shù)器、乳膠照相、火花室和半導(dǎo)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(zhì)，感興趣的同學(xué)可以查找這方面的資料閱讀。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，探測射線的手段不斷改進(jìn)，近年來，由于探測儀器大都和電子計(jì)算機(jī)直接連接，實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)驗(yàn)全過程電子計(jì)算機(jī)控制、計(jì)算、數(shù)據(jù)處理，已經(jīng)使實(shí)驗(yàn)方法高度自動(dòng)化。 課后作業(yè)：本節(jié)課后問題與練習(xí)1、2、3