物理选修3-5_19.3探测射线的方法

3探测射线的方法典型例题【例1】在云室中，为什么α粒子显示的径迹直而粗、β粒子显示的径迹细而曲？【答】因为α粒子带电量多，它的电离本领强，穿越云室时，在1cm路程上能使气体分子产生104对离子.过饱和酒精蒸汽凝结在这些离子上，形成很粗的径迹.且由于α粒子质量大，穿越云室时不易改变方向，所以显示的径迹很直.β粒子带电量少，电离本领较小，在1cm路程上仅产生几百对离子，且β粒子质量小，容易改变运动状态，所以显示的径迹细而弯曲.Si核轨迹的图是【分析】把放出的正电子和衰变生成物Si核看成一个系统，衰变过程中系统的动量守恒，发出正电子的方向跟Si核运动方向一定相反.由于它们都带正电，在洛仑兹力作用下一定形成两个外切圆的轨迹，C、D 可排除.因为由洛仑兹力作为向心力，即所以做匀速圆周运动的半径为衰变时，放出的正电子获得的动量大小与反冲核Si的动量大小相等，因此在同一个磁场中做圆周运动的半径与它们的电量成反比，即可见正电子运动的圆半径较大.【答】B.【说明】静止在磁场中的放射性元素原子核发生α衰变时，一定得到两个外切圆的轨迹，发生β衰变时，一定得到两个内切圆的轨迹，与外加磁场垂直纸面向里或向外无关.【例3】静止在匀强磁场中的核发生α衰变后，α粒子和反冲核在垂直于它们运动方向的匀强磁场中分别作匀速圆周运动，其半径之比为45∶1，周期之比为90∶117.求α粒子和反冲核的动能之比为多少？【分析】根据衰变时系统的总动量守恒，作匀速圆周运动时由洛仑兹力提供向心力这样两个基本关系，即可得解.【解】衰变时，α粒子和反冲核的动量大小相等，即mαvα=mxvx·式中mx，vx为反冲核的质量与速度.在磁场中，它们作匀速圆周运动时都由洛仑兹力作为向心力，由由此可见，α粒子和反冲核的圆运动半径之比为所以反冲核的核电荷数为：qx=90.因为由洛仑兹力作向心力时，做圆周运动的周期为所以α粒子和反冲核的周期之比为：所以α粒子和反冲核的动能之比为：个速度为7.7×104m/s的中子后，生成一个α粒子和一个氚核。

3 探测射线的方法关注学生的发展，培养学生的创新精神和独立思考的能力是新一轮课改的重点目标。

这就要求我们要积极改革教学方法，从学生的～理特征和认知规律出发，启发学生的思维，激发学习的兴趣，使他们积极、主动地获得知识和能力。

我们认为学生知识的形成过程既不是被动接受式的，也不是真正发现式的，而是通过外界导向的信息跟学生原有的认知结构相互作用，才能实现新知识的发生。

问题驱动式教学就是学生在教师的引导下，主动地、独立地钻研问题，通过他们积极有效地探究式学习，来不断发现事物变化的起因和内部联系，从中找出规律。

探测射线的方法是一节选学课，内容大部分是介绍性的，学生在学习时对其中的重点和难点不易把握，因此学习本节课宜在教师的引导下，通过学生的主动研究去进行。

(教学目标)1、知识与能力(1)知道放射线的粒子与其他物质作用时产生的一些现象。

(2)知道用肉眼不能直接看到的放射线可以用适当的仪器探测到。

(3)了解云室、气泡室和计数器的简单构造和基本原理。

2、过程和方法采用问题驱动模式进行教学，即通过“教师设问——学生阅读——学生讨论、师生互动——教师点拨、师生共同总结”的方法来使学生达到本节的教学目标。

3、情感态度与价值观结合教学内容来培养学生学习科学的兴趣和实事求是的科学态度，激发学生的创新意识。

(重点、难点分析)1、本节所介绍的三种仪器是核物理研究中最基本、最常用的实验仪器。

通过对仪器原理的介绍，应让学生知道，研究原子核变化中的微观现象，可以根据各种粒子产生的次级效应来进行观察和判断，进而了解核物理中这种研究问题的方法。

教学中要注意渗透这一点。

2、教学中应注意结合以前学过的知识来帮助学生理解本节内容。

如结合过饱和汽的知识，讲清云室的原理；结合电场的知识，讲清射线粒子进入盖革管中产生大量电子的过程。

盖革一弥勒计数器的工作原理是本节难点。

(课时安排)一课时(课前准备)老师在上课前应准备挂图、实物投影仪等教具。

(教学设计)●引入新课前面我们学习了天然放射现象，知道了三种射线的本质。

物理新人教版选修3-5193探测射线的方法探测射线的方法主要包括电离室法、Geiger-Muller管法、闪烁体探测器法、电子线探测器法和磁谱仪等。

电离室法是一种常用的探测射线的方法，它利用射线通过电离室时产生的电离现象来检测射线。

电离室由一个金属容器和一个填充有气体的空间构成，气体可以是氩气、氦气等。

当射线通过电离室时，会与气体分子碰撞产生电离，电离产生的正负电子对经过加速极引入电极上，形成电流。

根据电流的大小可以反映射线的强弱。

电离室法灵敏度高，精度高，可以测量多种类型的射线。

Geiger-Muller管法是一种常见的射线探测方法，它利用Geiger-Muller管检测射线。

Geiger-Muller管是一种封闭的金属管，管内充满了低压气体。

当射线入射到Geiger-Muller管时，会与气体分子碰撞产生电离，电离产生的正负电子对被高电压加速，并在电场的作用下引入阳极和阴极，产生一个电流脉冲。

根据电流脉冲的数量和大小可以判断射线的强度和类型。

闪烁体探测器法是一种利用闪烁效应检测射线的方法。

闪烁体通常是一种由有机或无机材料制成的晶体或液体，在射线入射到闪烁体的时候，会与闪烁体分子产生碰撞，使闪烁体分子激发至高能级，然后在返回低能级的过程中释放出光子。

利用光电倍增管等光电探测器可以检测到放射出的光子，从而确定射线的强度和类型。

电子线探测器法是一种以电子束为探测器的射线检测方法。

电子线探测器一般采用热电子发射式或场发射式。

当射线通过电子线探测器时，会使电子发射体发射出电子，通过加速极和集束极，将电子聚焦成一个电子束，在荧光屏或闪烁体上产生荧光或闪烁，从而可以直接观察到射线的发生。

磁谱仪是一种利用磁场对射线进行分析和测量的仪器。

它通过磁场的作用，使不同类型的射线在空间中运动轨迹不同，从而实现对射线的分离和测量。

磁谱仪主要由磁铁、光学系统和探测系统等组成。

不同种类的射线会在磁场中产生弯曲，通过对射线偏转的测量，可以得到射线的能量和轨迹信息。