Tiet_68-69-_CD_phan_hach-nhiet_hach_2e41e05aef

Ngày soạn: 1/5/2021 Tiết 68-69: CHỦ ĐỀ PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH-NHIỆT HẠCH I MỤC TIÊU BÀI HỌC Về kiến thức - Nêu phản ứng phân hạch - Giải thích (một cách định tính) phản ứng phân hạch phản ứng hạt nhân toả lượng - Lí giải tạo thành phản ứng dây chuyền nêu điều kiện để có phản ứng dây chuyền - Nêu phản ứng nhiệt hạch - Giải thích (một cách định tính) phản ứng nhiệt hạch phản ứng toả lượng - Nêu điều kiện để tạo phản ứng nhiệt hạch - Nêu ưu việt lượng nhiệt hạch Về kĩ - Vận dụng công thức học vào giải tập SGK Về thái độ - Rèn thái độ tích cực tìm hiểu, học tập, tự lực nghiên cứu vấn đề khoa học Năng lực hướng tới a, Phẩm chất lực chung Phẩm chất: Tự lập, tự tin, tự chủ; Có trách nhiệm thân cộng đồng Năng lực chung: Năng lực tự học; lực giải vấn đề; Năng lực giao tiếp; Năng lực hợp tác; Năng lực sử dụng ngôn ngữ; Năng lực tính tốn b, Năng lực chun biệt mơn học Năng lực sử dụng ngơn ngữ, lực tính tốn, lực thực hành, thí nghiệm II PHƯƠNG PHÁP-KĨ THUẬT Phương pháp PP dạy học Gợi mở - vấn đáp, PP thuyết trình, PP hoạt động nhóm, PP cơng tác độc lập Kĩ thuật dạy học Kĩ thật dặt câu hỏi, kĩ thuật XYZ III CHUẨN BỊ Chuẩn bị giáo viên: - Gíao án, tranh, ảnh SGK - SGK, SGV, số dụng cụ thí nghiệm - Giao số câu hỏi học cho học sinh tìm hiểu trước nhà Chuẩn bị học sinh: - Đọc trước học, tự tìm thơng tin SGK sách tham khảo, mạng để trả lời câu hỏi SGK câu hỏi giáo viên giao nhà cho HS tiết trước IV HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Họat động giáo Họat động học sinh Nội dung viên HOẠT ĐỘNG 1: Khởi động Mục tiêu: HS biết nội dung học cần đạt được, tạo tâm cho học sinh vào tìm hiểu Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu giải vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan Định hướng phát triển lực: Năng lực thực nghiệm, lực quan sát, lực sáng tạo, lực trao đổi Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp Để: - HS ghi nhớ - Giải thích (một cách định tính) phản ứng phân hạch phản ứng hạt nhân toả lượng - Lí giải tạo thành phản ứng dây chuyền nêu điều kiện - HS đưa phán đốn để có phản ứng dây chuyền Chúng ta tìm hiểu học hơm HOẠT ĐỘNG 2: Hình thành kiến thức Mục tiêu: - Nêu phản ứng phân hạch - Giải thích (một cách định tính) phản ứng phân hạch phản ứng hạt nhân toả lượng - Lí giải tạo thành phản ứng dây chuyền nêu điều kiện để có phản ứng dây chuyền Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu giải vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan Định hướng phát triển lực: Năng lực thực nghiệm, lực quan sát, lực sáng tạo, lực trao đổi Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp - Y/c HS đọc Sgk cho - HS đọc Sgk ghi nhận I Cơ chế phản ứng biết phản ứng phân hạch phản ứng phân hạch phân hạch gì? Phản ứng phân hạch - Phản ứng hạt nhân có gì? thể tự xảy phản ứng - Là vỡ hạt nhân phân hạch tự phát (xác nặng thành hạt nhân trung suất nhỏ) bình (kèm theo vài - Ta quan tâm đên - Không, hai mảnh vỡ có nơtrơn phát ra) phản ứng phân hạch khối lượng khác nhiều kích thích - Q trình phóng xạ có - HS đọc Sgk, phải truyền Phản ứng phân hạch phải phân hạch khơng? cho hạt nhân X kích thích - Xét phân hạch lượng đủ lớn (giá trị tối thiếu 235 n + X X* Y + Z + kn U , 23892U , 23992U chúng lượng này: 92 lượng kích hoạt, cỡ vài (k = 1, 2, 3) nhiên liệu MeV), cách cho hạt - Quá trình phân hạch công nghiệp hạt nhân nhân “bắt” nơtrôn trạng X không trực tiếp mà - Để phân hạch xảy thái kích thích (X*) phải qua trạng thái kích cần phải làm gì? - Prơtơn mang điện tích thích X* - Dựa sơ đồ phản dương chịu lực đẩy ứng phân hạch hạt nhân tác dụng - Trạng thái kích thích khơng bền vững xảy phân hạch - Tại không dùng prôtôn thay cho nơtrôn? - Thông báo phản ứng - HS ghi nhận hai phản ứng 235 phân hạch 92U II Năng lượng phân hạch - Xét phản ứng phân hạch: n + 235 U→ 92 236 92 U* → 95 Y + 138 I + 301n 39 53 n + 235 U→ 92 236 92 → 139 54 - Thông báo kết - HS ghi nhận phản ứng phép toán chứng tỏ phân hạch toả lượng hai phản ứng phản ứng toả lượng: lượng phân hạch E= 6,022.1023.212 235 235 - 1g 92U phân hạch = 5,4.1023MeV = 8,64.107J toả lượng bao nhiêu? Tương đương 8,5 than dầu toả - HS ghi nhận phản ứng cháy hết dây chuyền 235 U - Trong phân hạch 92 kèm theo 2,5 nơtrơn (trung bình) với 239 lượng lớn, 94 Pu kèm theo nơtrơn - Các nơtrơn kích thích hạt nhân phân hạch tạo thành phản ứng dây chuyền - Sau n lần phân hạch liên tiếp, số nơtrơn giải phóng tiếp tục kích thích phân hạch mới? - Khi k < điều xảy ra? - Khi k = điều xảy ra? (Ứng dụng nhà - Sau n lần phân hạch: kn kích thích kn phân hạch U* 95 Xe+ 38 Sr + 20 n Phản ứng phân hạch toả lượng 235 - Phản ứng phân hạch 92U phản ứng phân hạch toả lượng, lượng gọi lượng phân hạch 235 - Mỗi phân hạch 92U tỏa lượng 212MeV Phản ứng phân hạch dây chuyền - Giả sử sau phân hạch có k nơtrơn giải phóng đến kích thích 235 hạt nhân 92U tạo nên phân hạch - Sau n lần phân hạch, số nơtrơn giải phóng kn kích thích kn phân hạch - Số phân hạch giảm nhanh - Số phân hạch không đổi lượng toả không đổi - Số phân hạch tăng nhanh lượng toả lớn khơng thể kiểm sốt được, gây bùng nổ máy điện nguyên tử) - Khi k > điều xảy ra? (Xảy trường hợp nổ bom) - Muốn k cần điều kiện gì? - Lưu ý: khối lượng tối thiểu để phản ứng phân hạch tự trì: khối 235 lượng tới hạn Với 92U - Khối lượng chất phân hạch phải đủ lớn để số nơtrôn bị “bắt” 1: phản ứng phân hạch dây chuyền tự trì, - Năng lượng toả lượng phát tăng phân hạch phải ổn định nhanh, gây bùng nổ tương ứng với trường hợp k = 239 vào cỡ 15kg, 94 Pu vào - Khối lượng tới hạn 235 239 cỡ 5kg U 92 vào cỡ 15kg, 94 Pu - Làm để điều vào cỡ 5kg khiển phản ứng phân hạch? - Bo hay cađimi có tác dụng hấp thụ nơtrơn dùng làm điều khiển phản ứng Phản ứng phân hạch có phân hạch có điều khiển điều khiển - Được thực lò phản ứng hạt nhân, tương ứng trường hợp k = - Năng lượng toả không đổi theo thời gian - Y/c Hs đọc Sgk cho biết phản ứng tổng hợp hạt nhân gì? - Thường xét hạt nhân có A 10 - Làm để tính lượng toả phản ứng trên? - Học sinh đọc Sgk trả III Cơ chế phản ứng lời nhiệt hạch Phản ứng nhiệt hạch gì? - Là q trình hai ∆ E = (m H + m H − m He − m n )c2 hay nhiều hạt nhân nhẹ hợp = 0,01879uc2 lại thành hạt nhân nặng = 0,01879.931,5 = 17,5MeV - Y/c HS đọc Sgk cho - HS đọc Sgk trả lời câu 1H + 1H → He+ n Phản ứng toả biết điều kiện thực hỏi lượng: Qtoả = 17,6MeV phản ứng tổng hợp hạt Điều kiện thực nhân - Nhiệt độ đến cỡ trăm triệu - Phản ứng tổng hợp hạt độ nhân cịn có tên phản - Mật độ hạt nhân ứng nhiệt hạch (nhiệt: plasma (n) phải đủ lớn nóng; hạch: hạt nhân) - Thời gian trì trạng thái plasma () phải đủ lớn nτ ≥ (1014 ÷ 1016 ) - Thực tế phản ứng tổng hợp hạt nhân,người ta chủ yếu quan tâm đến phản ứng hạt nhân hiđrô tổng hợp thành hạt nhân Hêli - Các phép tính cho thấy lượng toả tổng hợp 1g He gấp 10 lần lượng toả phân hạch 1g U, gấp 200 triệu lần lượng toả đốt 1g cacbon s cm3 - HS ghi nhận lượng IV Năng lượng nhiệt hạch tổng hợp hạt nhân - Năng lượng toả phản ứng tổng hợp nên Hêli phản ứng tổng hợp hạt nhân gọi lượng tổng hợp hạt nhân - HS ghi nhận lượng khổng lồ toả phản ứng tổng hợp Hêli - Thực tế quan tâm đến phản ứng tổng hợp nên hêli H + 12H → 23He 1 1 2 H + 13H → 24He H + 21H → 24He H + 13H → 24He+ 01n H + 36Li → 2( 24He) HOẠT ĐỘNG 3: Hoạt động luyện tập Mục tiêu: Luyện tập củng cố nội dung học Phương pháp dạy học: dạy học nêu giải vấn đề; phương pháp thuyết trình Định hướng phát triển lực: Năng lực thực nghiệm, lực quan sát, lực sáng tạo, lực trao đổi Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp Câu 1: Năng lượng tỏa phản ứng phân hạch chủ yếu dạng A quang B lượng nghỉ C động D hóa Câu 2: Phản ứng phân hạch 92235U khơng có đặc điểm A số nơtron tạo sau phản ứng nhiều nơtron bị hấp thụ B phản ứng tỏa lượng C xảy theo kiểu phản ứng dây truyền D có đến proton sinh sau phản ứng Câu 3: Tìm phát biểu sai Phản ứng phân hạch 92235U có đặc điểm A số nơtron tạo sau phản ứng nhiều nơtron bị hấp thụ B phản ứng tỏa lượng C xảy theo phản ứng dây chuyền có lượng 92235U đủ lớn D q trình phân hạch proton bắn phá hạt nhân urani Câu 4: Vật liệu đóng vào trị “chất làm chậm” tốt nơtron A kim loại nặng B than chì C khí D bê tông 238 Câu 5: Khi 92 U bị bắn phá nơtron chậm, hấp thụ hạt nơtron sau phát hai hạt β- Kết tạp thành hạt nhân A 92236U B 91240Pa C 94239Pu D 90239Th Câu Đáp án C D D B C Câu 1: Phản ứng nhiệt hạch A kết hợp hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng B phân chia hạt nhân nhẹ thành hai hạt nhân nhẹ C kết hợp hạt nhân trung bình thành hạt nhân nặng D phân chia hạt nhân thành hai hạt nhân nhiệt độ cao Câu 2: So với phản ứng phân hạch, phản ứng tổng hợp hạt nhân có ưu điểm A tạo lượng lớn nhiều lần với khối lượng tham gia phản ứng B nguồn nhiên liệu có nhiều tự nhiên C gấy ô nhiễm môi trường D A, B C Câu 3: Tìm phát biểu sai Điều kiện để thực phản ứng tổng hợp hạt nhân A nhiệt độ cao tới hàng chục triệu độ B thời gian trì nhiệt độ cao phải đủ lớn C mật độ hạt nhân phải đủ lớn D khối lượng hạt nhân phải đạt khối lượng tới hạn Câu 4: Tìm phát biểu sai nói phản ứng nhiệt hạch A Phản ứng nhiệt hạch phản ứng hạt nhân kết hợp hai hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng B Phản ứng nhiệt hạch tỏa lượng nhỏ nhiều so với phản ứng phân hạch C Phản ứng nhiệt hạch nguồn lượng Mặt Trời D Sự nổ bơm khinh khí phản ứng nhiệt hạch kiểm soát Câu 5: Để thực phản ứng tổng hợp hạt nhân, cần điều kiện nhiệt độ cao hàng chục triệu độ để A hạt nhân có động lớn, thắng lực đẩy Cu – lông giưac chúng B hạt nhân có động lơn, thắng lực hấp dẫn chúng C êlectron bứt khỏi nguyên tử D phá vỡ hạt nhân nguyên tử để chúng thực phản ứng Câu 6: Phát biểu sau sai? A Phản ứng phân hạch phản ứng nhiệt hạch có nguồn nhiên liệu dồi B Phản ứng phân hạch phản ứng nhiệt hạch tỏa lượng C Với khối lượng nhiên liệu, lượng phản ứng nhiệt hạch tỏa cao nhiều so với phản ứng phân hạch D Phản ứng nhiệt hạch xảy với hạt nhân nhẹ, phản ứng phân hạch xảy với hạt nhân nặng Hướng dẫn giải đáp án Câu Đáp án A D D D A A HOẠT ĐỘNG 4: Hoạt động vận dụng Mục tiêu: Vận dụng làm tập Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu giải vấn đề; phương pháp thuyết trình Định hướng phát triển lực: Năng lực thực nghiệm, lực quan sát, lực sáng tạo, lực trao đổi Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp - Yêu cầu HS thảo luận : Thực nhiệm vụ học Năng lượng mà Xét phản ứng phân hạch tập: phân hạch tỏa ra: Q = urani U235 có phương trình: - HS xếp theo nhóm, (M0 - M)c2 chuẩn bị bảng phụ tiến với M0 = mU + mn = hành làm việc theo nhóm 234,99 + 1,01 = 236u Tính lượng mà hướng dẫn GV M = mM0 + mLa + phân hạch tỏa 2mn = 94,88u +138,87u Cho biết: mU = 234,99u; + 2.1,008665 = 235,77u mMo = 94,88u; mLa = Từ đó: Q = (236u 138,87u Bỏ qua khối lượng 235,77u).c2 = 0,23u.c2 = electron 214,245 MeV - GV chia nhóm yêu cầu hs trả lời thời gian phút: - GV Phân tích nhận xét, đánh giá, kết thực nhiệm vụ học tập học sinh