phân loại và cách giải các dạng toán về vật lý hạt nhânnguyên tử

Chuyên đề SKKN: PHÂN LOẠI VÀ CÁCH GIẢI CÁC DẠNG TOÁN VỀ VẬT LÝ HẠT NHÂN. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI Trường THPT Nguyễn Hữu Cảnh Mã số: SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHÂN LOẠI VÀ CÁCH GIẢI CÁC DẠNG TOÁN VỀ VẬT LÝ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ. Người thực hiện: NGUYỄN TRƯỜNG SƠN Lĩnh vực nghiên cứu: Quản lý giáo dục:  Phương pháp dạy học bộ môn :  Phương pháp giáo dục:  Lĩnh vực khác:  Có đính kèm:  Mô hình  Phần mềm  Phim ảnh  Hiện vật khác Năm học: 2010 - 2011 SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC Người thực hiện : NGUYỄN TRƯỜNG SƠN . Trường THPH NGUYỄN HỮU CẢNH - 1- Chuyên đề SKKN: PHÂN LOẠI VÀ CÁCH GIẢI CÁC DẠNG TOÁN VỀ VẬT LÝ HẠT NHÂN. I. THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN: 1. Họ và tên : NGUYỄN TRƯỜNG SƠN. 2. Ngày tháng năm sinh: 06 tháng 4 năm 1958 3. Nam, nữ: Nam 4. Địa chỉ: 22 F6 – Khu phố I - Phường Long Bình Tân – Thành phố Biên Hoà - Tỉnh Đồng Nai 5. Điện thoại: CQ: 0613.834289; ĐTDĐ:0903124832. 6. Chức vụ: Tổ trưởng tổ Vật lý. 7. Đơn vị công tác: Trường THPT Nguyễn Hữu Cảnh- Biên Hoà- Tỉnh Đồng Nai. II. TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO: - Học vị: Đại học. - Chuyên ngành đào tạo: Vật lý. III. KINH NGHIỆM KHOA HỌC * Năm 2004: giải nhì thi đồ dùng dạy học do Sở giáo dục đào tạo tổ chức, đề tài: “Thí nghiệm sóng dừng trên dây.” * Năm 2005: chuyên đề “ Tìm cực trị bằng bất đẳng thức Bunhiacopxki” * Năm 2006: chuyên đề “ Bài toán mạch cầu trở” ( cùng với Nguyễn Thùy Dương tổ Vật lý thực hiện). * Năm 2007: chuyên đề “ Bài toán mạch đèn”. * Năm 2008: chuyên đề “Phương pháp đồ thị giải bài toán vật lý”. * Năm 2009 chuyên đề “Phân loại và cách giải các dạng bài toán mạch điện xoay chiều, thiết bị điện , dao động và sóng điện từ”. * Năm 2010 chuyên đề “Phân loại và cách giải các dạng toán về tính chất sóng ánh sáng”. Người thực hiện : NGUYỄN TRƯỜNG SƠN . Trường THPH NGUYỄN HỮU CẢNH - 2- Chuyên đề SKKN: PHÂN LOẠI VÀ CÁCH GIẢI CÁC DẠNG TOÁN VỀ VẬT LÝ HẠT NHÂN. I- LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI : Khoa học kỹ thuật đã có những tác động quan trọng góp phần làm thay đổi bộ mặt của xã hội loài người, nhất là những ngành khoa học kỹ thuật cao. Vật lý học là bộ môn khoa học cơ bản cũng đã góp phần đáng kể vào thành công đó. Do có tính thực tiễn, nên bộ môn Vật lý phổ thông là môn học mang tính hấp dẫn. Tuy vậy, Vật lý là một môn học khó vì cơ sở của nó là toán học. Bài tập vật lý rất đa dạng và phong phú. Trong phân phối chương trình số tiết bài tâp lại hơi ít so với nhu cầu cần củng cố kiến thức cho học sinh. Chính vì thế, người giáo viên cần phải tìm ra những phương pháp tốt nhất nhằm tạo cho học sinh niềm say mê yêu thích môn học này. Việc phân loại các dạng bài tập và hướng dẫn cách giải là việc làm rất cần thiết. Việc làm này rất có lợi cho học sinh trong thời gian ngắn đã nắm được các dạng bài tập, nắm được phương pháp giải và từ đó có thể phát triển hướng tìm tòi lời giải mới cho các dạng bài tương tự. Trong yêu cầu về đổi mới giáo dục về việc đánh giá học sinh bằng phương pháp trắc nghiệm khách quan thì khi học sinh nắm được dạng bài và phương pháp giải sẽ giúp cho học sinh nhanh chóng trả được bài . Trong chương trình Vật lý lớp12, bài tập về vật lý hạt nhân là đa dạng và khó. Qua những năm đứng lớp tôi nhận thấy học sinh thường rất lúng túng trong việc tìm cách giải các dạng bài tập toán này. Xuất phát từ thực trạng trên, qua kinh nghiệm giảng dạy, tôi đã chọn đề tài: “PHÂN LOẠI VÀ CÁCH GIẢI CÁC DẠNG TOÁN VỀ VẬT LÝ HẠT NHÂN.’’ Đề tài này nhằm giúp học sinh khắc sâu những kiến thức lí thuyết qua một hệ thống bài tập và phương pháp giải chúng, giúp các em có thể nắm được cách giải và từ đó chủ động vận dụng các cách giải để có thể nhanh chóng giải các bài toán trắc nghiệm cũng như các bài toán tự luận về vật lý hạt nhân. II –TỔ CHỨC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI A.CƠ SỞ LÝ LUẬN Bộ môn Vật lí bao gồm một hệ thống lí thuyết và bài tập đa dạng và phong phú. Theo phân phối chương trình Vật lý lớp 12 bài tập về hạt nhân số tiết bài tập lại ít so với nhu cầu cần nắm kiến thức của học sinh. Qua những năm đứng lớp tôi nhận thấy học sinh thường rất lúng túng trong việc tìm cách giải các bài tập toán đa dạng này. Mặt khác trong yêu cầu về đổi mới đánh giá học sinh bằng phương pháp trắc nghiệm khách quan thì Người thực hiện : NGUYỄN TRƯỜNG SƠN . Trường THPH NGUYỄN HỮU CẢNH - 3- TÓM TẮT : Chuyên đề đưa ra phân loại và cách giải các dạng toán về vật lý hạt nhân, cùng những bài tập minh họa cơ bản , hay và khó khá đa dạng cả hình thức tự luận và hình thức trắc nghiệm . SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHÂN LOẠI VÀ CÁCH GIẢI CÁC DẠNG TOÁN VỀ VẬT LÝ HẠT NHÂNNGUYÊN TỬ. A i 2đ Đỏ i 1 r 1 r 2 i 2t (n) Tím Trắng B C Chuyên đề SKKN: PHÂN LOẠI VÀ CÁCH GIẢI CÁC DẠNG TOÁN VỀ VẬT LÝ HẠT NHÂN. khi học sinh nắm được dạng bài và cách giải sẽ giúp các em nhanh chóng làmđược bài . Xuất phát từ thực trạng trên, cùng một số kinh nghiệm giảng dạy, tôi đã chọn đề tài:“phân loại và cách giải các dạng toán về vật lý hạt nhân nguyên tử ” . Hiện tại cũng có nhiều sách tham khảo có trình bày về vấn đề này ở các góc độ khác nhau. Chuyên đề này trình bày một cách đầy đủ việc phân loại các dạng bài tập và hướng dẫn cách giải có tính hệ thống cùng với những nhận xét và chú ý, mong giúp các em nắm sâu sắc ý nghĩa vật lý các vấn đề liên quan. Việc làm này rất có lợi cho học sinh trong thời gian ngắn đã nắm được các dạng bài tập nắm được phương pháp giải và từ đó có thể phát triển hướng tìm tòi lời giải mới cho các bài tương tự. I. GIỚI HẠN NỘI DUNG: Chuyên đề đặt ra yêu cầu phân loại các dạng bài tâp, đưa ra cách giải cho từng dạng bài tập đó và đưa ra những nhận xét và những chú ý giúp phát triển hướng tìm tòi khác . Chuyên đề này muốn phần nào làm rõ được ý nghĩa vật lý của hiện tượng được xem xét khi giải quyết các ví dụ minh họa ở những mức độ khác nhau cơ bản, hay và khó. II. NÔI DUNG CHUYÊN ĐỀ GỒM 2 PHẦN: * Phần I : Phân loại và cách giải các dạng bài tập VẬT LÝ HAT NHÂN . * Phần II: Các bài tập minh họa vận dụng. - Bài tập dạng tự luận có hướng dẫn giải và bài tập tự làm. - Bài tập dạng trắc nghiệm có đáp án. III. PHẠM VI ÁP DỤNG: - Chuyên đề áp dụng cho chương trình Vật lý lớp 12 Chương: HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ (cả chương trình chuẩn và chương trình nâng cao) - Chuyên đề áp dụng rất tốt cho cả luyện thi tốt nghiệp và luyện thi đại học,cao đẳng. Phần I : PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DANG TOÁN VẬT LÝ HẠT NHÂN I. Dạng bài A: CẤU TẠO HAT NHÂN, NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT. Chủ đề A1 : Tính lượng chất hạt nhân nguyên tử và tính số nơtron, prôton có trong lượng chất hạt nhân . Phương pháp:*) Cho m khối lượng chất , yêu cầu tìm lượng chất hạt nhân( hoặc ngược lại ) thì áp dụng công thức tính n số mol: A m N n N µ = = (1.1) trong đó ( )g µ là khối lượng một mol , m(g) là khối lượng chất , N là số hạt nhân có trong khối lượng chất m , N A = 6,022.10 23 mol -1 là số Avôgađrô . Chú ý : khi không cho µ ta lấy gần đúng: A= µ (g) nên có công thức : A m N n A N = = (1.2) *)Cho m khối lượng hoặc n số mol của hạt nhân X A Z tìm N số hạt hạt nhân X: N = A N A m . = n.N A (hạt nhân ) (1.3) Người thực hiện : NGUYỄN TRƯỜNG SƠN . Trường THPH NGUYỄN HỮU CẢNH - 4- A i 2đ Đỏ i 1 r 1 r 2 i 2t (n) Tím Trắng B C B . NỘI DUNG ĐỀ TÀI: Chuyên đề SKKN: PHÂN LOẠI VÀ CÁCH GIẢI CÁC DẠNG TOÁN VỀ VẬT LÝ HẠT NHÂN. với N A = 123 10.022,6 −− mol số Avôgađrô. Mỗi hạt nhân X có Z hạt prôton và (A – Z ) hạt nơtron. Do đó trong N hạt hạt nhân X có : N.Z hạt prôtôn và (A-Z).N hạt nơtron. Chủ đề A2 : Tìm độ hụt khối và năng lượng liên kết của hạt nhân : Phương pháp:a) Độ hụt khối: của một hạt nhân X A Z có khối lượng m hnhân = m ng tử -Z.m e Δm = ∑ m p + ∑ m n ─ m hnhân = Zm p + (A – Z)m n ─ m hnhân . (2.1) b) Năng lượng liên kết: - Trước hết tính độ hụt khối Δm - Tính năng lượng liên kết của hạt nhân: (2.2) Chú ý: -nên tính Δm theo u, rồi tính năng lượng theo MeV với 1u = 931,5 MeV/c 2 . c)Năng lượng cần thiết để tách N hạt nhân X A Z thành các nuclon riêng rẽ ( hay năng lượng toả ra khi tạo ra N hat nhân) , chính bằng năng lượng liên kết của N hạt nhân đó : E = N.W lk ( MeV). (2.3) Chủ đề A3 : Tính năng lượng liên kết riêng và so sánh tính bền vững của các hạt nhân. Phương pháp: -Năng lượng liên kết riêng đặc trưng cho độ bền vững của hạt nhân, là năng lượng liên kết tính trung bình cho mỗi nuclon của hạt nhân là: A W lk = ε MeV/nuclon -Rồi so sánh năng lượng liên kết riêng của các hạt nhân với nhau, hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững . Chú ý : Hạt nhân có số khối trung bình có 50 ≤ A≤ 90 thường bền hơn các hạt nhân nguyên tử còn lại . Giá trị cực đại ε max =8,8MeV/nuclon. Dạng bài B : HIỆN TƯỢNG PHÓNG XẠ. Chủ đề B1 : Xác định lượng chất còn lại. Phương pháp: Cho m 0 hay N 0 và T. Tìm khối lượng(số hạt nhân) còn lại sau thời gian t? Tính số hạt hạt nhân nguyên tử X A Z trong m (g) vật chất. A Nm N A . 0 0 = (2.1). Khối lượng còn lại của X sau thời gian t : m = t T t emm . 00 .2. λ − − = . (2.2) Số hạt nhân X còn lại sau thời gian t : N = t T t eNN . 00 .2. λ − − = . (2.3) Chú ý: Khi tính toán t và T phải đưa về cùng đơn vị . Đối với khối lượng m thì không cần đổi đơn vị và ta cứ tính rồi lấy đơn vị của m theo m 0 như đề bài. Chủ đề B2 : Xác định lượng chất đã bị phân rã : Phương pháp:- Cho khối lượng hạt nhân ban đầu ( hoặc số hạt nhân ban đầu N 0 ) và T . Tìm lượng hạt nhân đã bị phân rã trong thời gian t ? Khối lượng hạt nhân bị phân rã : Δm = )1()21( . 000 t T t emmmm λ − − −=−=− (2.4) Người thực hiện : NGUYỄN TRƯỜNG SƠN . Trường THPH NGUYỄN HỮU CẢNH - 5- W lk = Δm.c 2 = Δm(u).c 2 . 931,5 MeV/c 2 Chuyên đề SKKN: PHÂN LOẠI VÀ CÁCH GIẢI CÁC DẠNG TOÁN VỀ VẬT LÝ HẠT NHÂN. Số hạt nhân bị phân rã là : ΔN = )1()21( . 000 t T t eNNNN λ − − −=−=− (2.5) Chủ đề B3 : Xác định khối lượng của hạt nhân con : Phương pháp:- Cho phân rã : YX B Z A Z ' → + tia phóng xạ . Biết m 0 , T của hạt nhân mẹ. Ta thấy cứ một hạt nhân mẹ phân rã thì sẽ cho một hạt nhân con tạo thành và một tia phóng xạ . Do đó số hạt nhân chất phóng xạ X đã phân rã ΔN X = N Y số hạt nhân chất tạo thành Y. Ta có A X X N A m N . ∆ =∆ ; .1 . . . . Y X X Y A A A N m m B m n B B N B N A N A ∆ ∆ = = = = ⇔ A Bm m X Y . ∆ = . Tổng quát : m con = me conme A Am .∆ (2.6) Chủ đề B4 : Xác định độ phóng xạ của mẫu phóng xạ hạt nhân : Phương pháp: - Cho m 0, T . Tìm độ phóng xạ của hạt nhân sau thời gian t ? + Tính số hạt nhân ban đầu theo khối lượng ban đầu : A Nm N A . 0 0 = (2.7) . + Tính độ phóng xạ ban đầu: H 0 = λ.N 0 = 0 . )( 2ln N sT (Bq) (2.8) . +Tính độ phóng xạ sau thời gian t : . . / 0 0 0 . . . . .2 t t t T H N N e H e H λ λ λ λ − − − = = = = (Bq). (2.9) Chú ý:+ Đơn vị độ phóng xạ Bq (H bằng số phân rã trong 1 giây), Curi :1Ci=3,7.10 10 Bq. +Khi tính H theo(2.8) phải tính T theo giây, còn trong(2.9) thì t và T chỉ cần cùng đơnvị. Chủ đề B5 : Xác định thời gian phóng xạ , tuổi của mẫu vật . Phương pháp: - Cho m, m 0 . Ta có . 0 . t m m e λ − = ⇔ 0 2 0 .ln .log ln 2 m T m t hay t T m m   −   = =  ÷  ÷     (2.7) - Cho N, N 0 tương tự . 0 . t N N e λ − = : 0 2 0 .ln .log ln 2 N T N t hay t T N N   −   = =  ÷  ÷     (2.8) - Cho H, H 0 tương tự . 0 . t H H e λ − = : 0 2 0 .ln .log ln 2 H T H t hay t T H H   −   = =  ÷  ÷     (2.9) Chú ý:-Các cặp m và m 0 , N và N 0 , H và H 0 phải cùng đơn vị, chứ không cần đơn vị SI. -Các tỷ số: 0 m m 100% là phần khối lượng chất phóng xạ còn lại của mẫu sau thời gian t. Tương tự cho N/N 0 và H / H 0 . * 0 m m ∆ = a100% phần khối lượng hạt nhân đã bị phân rã. Tương tự cho ΔN/N 0 và ΔH/H 0 . Có thể suy ra khối lượng hạt nhân còn lại sau thời gian phân rã t là 0 m m = 100% - a%. Chủ đề B6 : Tìm chu kì bán rã theo số liệu thí nghiệm. Người thực hiện : NGUYỄN TRƯỜNG SƠN . Trường THPH NGUYỄN HỮU CẢNH - 6- Chuyên đề SKKN: PHÂN LOẠI VÀ CÁCH GIẢI CÁC DẠNG TOÁN VỀ VẬT LÝ HẠT NHÂN. Phương pháp: a) Cho m & m 0 ( hoặc N & N 0 ). Biết ở thời điểm t thì mẫu vật có tỉ lệ m/m 0 ( hay N/N 0 ). Tìm chu kì bán rã của mẫu vật ? Ta có: m t em . 0 . λ − = ⇔ 0 . m m e t = − λ ⇔ 0 2 0 .ln 2 log ln t t T m m m m − = =      ÷  ÷     (2.10) . Tương tự cho số hạt : 0 2 0 .ln 2 log ( ) ln t t T N N N N − = =    ÷   (2.11) - Có thể dùng công thức hàm mũ để đoán và giải nhanh với những câu có số liệu “đẹp”. Nếu 0 m m = 0 N N = n 2 1 (với n є N * ) ⇒ n t Tn T t =⇒= . b) Dùng máy đo xung phóng xạ phát ra : - Một mẫu chất phóng xạ. tại thời điểm chọn làm mốc thời gian t 0 =0 trong khoảng Δt máy đo được n 1 xung phóng xạ và sau đó tại thời điểm t cũng trong khoảng Δt đo được n 2 xung phóng xạ. Tìm chu kì bán rã của đồng vị phóng xạ đó ? Chú ý rằng: Máy đo theo nguyên tắc “tỷ lệ”. Số xung máy ghi được tỷ lệ với số hạt nhân đã phân rã trong khoảng thời gian đo Δt . Ta có quan hệ số xung với số hạt nhân phân rã: n 1 =k ΔN 1 và n 2 =k ΔN 2 ; theo định luật phóng xạ : . / 1 0 0 .(1 ) .(1 2 ) t t T N N e N λ − ∆ − ∆ ∆ = − = − và . / 2 02 02 .(1 ) .(1 2 ) t t T N N e N λ − ∆ − ∆ ∆ = − = − ; giữa hai thời điểm đo số hạt nhân phóng xạ quan hệ: N 02 =N 0 .2 –t/T ⇔ / ln2. / 0 1 1 2 2 02 2 t T t T N N n e N n N ∆ = = = = ∆ ; ⇔ 1 2 2 2 1 .ln 2 log ( ) ln t t T n n n n − = =    ÷   (2.12) Dạng bài C : PHẢN ỨNG HẠT NHÂN. Chủ đề C1 : Xác định hạt nhân chưa biết trong phản ứng hạt nhân và số loại phóng xạ trong quá trình phản ứng phóng xa hạt nhân . Phương pháp:a) Xác định tên hạt nhân X chưa biết: Áp dụng định luật bảo toàn số khối và điện tích .Tính A và Z của hạt nhân X rồi tra ở bảng HTTH nguyên tố nào có nguyên tử số Z. - Chú ý: Thống nhất ký hiệu khi viết phương trình phản ứng hạt nhân: hạt α ≡ 4 2 He , hạt nơtron n≡ 1 0 n, hạt proton p≡ 1 1 H, tia β ─ ≡ 0 1− e, tia β + ≡ 0 1. + e, tia γ có bản chất là sóng điện từ. b) Xác định số loại phóng xạ phát ra của một quá trình phóng xạ. Loại bài tập này thuộc loại phản ứng hạt nhân . Áp dụng định luật bảo toàn số khối và điện tích cho phương trình phản ứng hạt nhân rút gọn của quá trình phóng xạ đó. Khi đó hạt nhân mẹ sau nhiều lần phóng xạ tạo ra x hạt α và y hạt β ( chú ý là các phản ứng chủ yếu tạo loại β – ,vì nguồn phóng xạ β + là rất hiếm). Do đó khi giải bài tập loại này cứ Người thực hiện : NGUYỄN TRƯỜNG SƠN . Trường THPH NGUYỄN HỮU CẢNH - 7- Chuyên đề SKKN: PHÂN LOẠI VÀ CÁCH GIẢI CÁC DẠNG TOÁN VỀ VẬT LÝ HẠT NHÂN. cho đó là β – . Đưa ra hệ phương trình của 2 ẩn x, y giải đươc x và y số phóng xạ cần tìm. (Nếu không có nghiệm x,y nguyên dương thì mới giải với β + ). c) Viết phương trình phóng xạ – Quy tắc dịch chuyển trong sự phóng xạ: - Dựa vào định luật bảo toàn số khối và định luật bảo toàn điện tích. - Phóng xạ α : YHeX A Z A Z 4 2 4 2 − − +→ → quy tắc dịch chuyển: hạt nhân con lùi 2 ô (Z giảm 2, và A giảm 4) - Phóng xạ β − : YeX A Z A Z 1 0 1 +− +→ → quy tắc dịch chuyển: hạt nhân con tiến 1 ô (Z tăng 1 và A không đổi) - Phóng xạ β + : YeX A Z A Z 1 0 1 −+ +→ → quy tắc dịch chuyển: hạt nhân con lùi 1 ô (Z tăng 1 và A không đổi) - Phóng xạ γ không làm biến đổi hạt nhân , tia γ sinh ra cả khi hạt nhân con (trong phóng xạ α hoặc β) chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản . Chủ đề C2 : Xác định năng lượng của phản ứng hạt nhân . Phương pháp:- Xét phản ứng hạt nhân : DCBA A Z A Z A Z A Z 4 4 3 3 2 2 1 1 +→+ . (3.1) 1.Năng lượng của phản ứng được xác định: W= ( m 0 – m ).c 2 = Δm.c 2 (3.2). Trong đó đặt m 0 = m A + m B (3.3) là tổng khối lượng nghỉ của các hạt nhân trước phản ứng; và m = m C + m D (3.4) là tổng khối lượng nghỉ của các hạt nhân sau phản ứng . Chú ý: +nên tính Δm độ hụt khối theo u, rồi tính năng lượng theo MeV với 1u=931,5 MeV/c 2 Khi tính Δm các khối lượng m A , m B , m C , m D có thể cùng là khối lượng hạt nhân hoặc cùng là khối lượng nguyên tử . + nếu W > 0 ⇔ DCBA mmmmmm +=>+= 0 thì phản ứng hụt khối , tỏa năng lượng. + nếu W < 0 ⇔ DCBA mmmmmm +=<+= 0 thì phản ứng tăng khối, thu năng lượng. 2) Các cách tính năng lượng hạt nhân: có thể sử dụng các công thức: 2 )].()[( cmmmmW DCBA +−+= (3.5) (ghi nhớ: trước –sau) 2 ).( cmmmmW BADC ∆−∆−∆+∆= (3.6) (ghi nhớ : sau –trước) . . . . lkC lkD lkA lkB C C D D A A B B W W W W W A A A A ε ε ε ε = + − − = + + + (3.7) (ghi nhớ : sau –trước) W = K C +K D - (K A +K B ) (3.8) (ghi nhớ : sau –trước) trong đó: , , , A B C D m m m m là khối lượng hạt nhân và ; ; ; A B C D m m m m ∆ ∆ ∆ ∆ là độ hụt khối của các hạt nhân A, B, C, D . Còn W lkA , W lkB , W lkC , W lkD là năng lượng liên kết và K A , K B, K C , K D động năng của các hạt nhân A, B, C, D .Và W lk = ε.A với ε năng lương liên kết riêng. - Trường hợp phản ứng thu năng lượng , muốn phản ứng xảy ra ta phải cung cấp cho các hạt nhân A và B năng lượng W dưới dạng động năng. Vì các hạt sinh ra có tổng động năng K đ . Người thực hiện : NGUYỄN TRƯỜNG SƠN . Trường THPH NGUYỄN HỮU CẢNH - 8- Chuyên đề SKKN: PHÂN LOẠI VÀ CÁCH GIẢI CÁC DẠNG TOÁN VỀ VẬT LÝ HẠT NHÂN. Năng lượng cung cấp phải thỏa điều kiện : 2 0 ( ). đ W m m c K = − + . (3.9) -Bài toán tìm E năng lượng khi có m(g) chất A tham gia phản ứng hạt nhân. Ta sẽ có tổng năng lượng của phản ứng là : . . . A m N E W N W A = = MeV. (3.10) Chủ đề C3 : Động năng và vận tốc của các hạt trong phản ứng hạt nhân . Phương pháp: Xét phản ứng hạt nhân : A + B → C + D . a) Khi biết khối lượng đầy đủ của các chất tham gia phản ứng . Ta sẽ áp dụng định luật bảo toàn năng lượng : m 0 c 2 + K A +K B = mc 2 + K C +K D ⇔ W+ K A +K B = K C +K D (3.11) -Khi biết khối lượng không đầy đủ và một vài điều kiện về động năng và vận tốc của hạt nhân . Ta sẽ áp dụng định luật bảo toàn động lượng : A B C D p p p p + = + r r r r . (3.12) Chú ý :- quan hệ ( ) 2 2 2 .p mv m K = = (3.13) - (3.12) là biểu thức cộng véc tơ tuân theo quy tắc hình học. Chủ đề C4 : Tìm năng lượng toả ra của phản ứng phân hạch, nhiệt hạch khi biết khối lượng và tính năng lượng cho nhà máy hạt nhân hoặc năng lượng thay thế : Phương pháp: Cho khối lượng của các hạt nhân trước và sau phản ứng : m 0 và m . -Tính năng lượng toả ra khi xảy ra một phản ứng hạt nhân( phân hạch hoặc nhiệt hạch ): ΔE= ( m 0 – m ).c 2 MeV. (3.14) - Tính năng lượng toả ra khi m gam chất phân hạch (nhiệt hạch): E = ΔE.N = ΔE. A N A m . MeV (3.15) - Hiệu suất nhà máy điện : (100%) d tp P H P = - Tổng năng lượng tiêu thụ trong thời gian t: A = P tp . t - Số phân hạch để có năng lượng A đó: . tp P t A N E E ∆ = = ∆ ∆ (Trong đó E∆ là năng lượng toả ra trong một phân hạch). - Nhiệt lượng toả ra của m khối lượng than( hay xăng dầu): Q = m.q với q năng suất tỏa nhiệt của 1kg than (hay 1kg xăng dầu). Năng lương tương đương Q = A thì m = A/q (kg) Phần II : BÀI TẬP ÁP DỤNG MINH HỌA CÓ HƯỚNG DẪN GIẢI . Dạng bài A . Chủ đề A1 : Tính lượng chất hạt nhân nguyên tử và tính số nơtron, prôton có trong lượng chất hạt nhân . Ví dụ 1: Biết số Avôgađrô là 6,02.10 23 mol -1 , khối lượng mol của hạt nhân urani U 238 92 là 238 gam / mol. Tính số nơtron có trong 119 gam urani U 238 92 ? Giải : Số hạt nhân trong 119 gam urani U 238 92 là N = A N A m . 2323 10.01.310.02,6. 238 119 == hạt Người thực hiện : NGUYỄN TRƯỜNG SƠN . Trường THPH NGUYỄN HỮU CẢNH - 9- Chuyên đề SKKN: PHÂN LOẠI VÀ CÁCH GIẢI CÁC DẠNG TOÁN VỀ VẬT LÝ HẠT NHÂN. -Số hạt nơtron có trong N hạt nhân uran U 238 92 là :(A-Z). N=(238–92).3,01.10 23 =4,4.10 25 . Ví dụ 2:Tính số hạt nhân nguyên tử trong 100 g Iốt 131 52 I , Số Avôgađrô 6,022.10 23 mol -1 . Giải : Số hạt nhân nguyên tử có trong 100 g hạt nhân I là : N = 23 10.022,6. 131 100 . = A N A m hạt = 4,5969.10 23 hat. Dạng bài A. Chủ đề A2 : Tìm độ hụt khối và năng lượng liên kết của hạt nhân : Ví dụ 1: Cho m C = 12 u, m p = 1.00728u, m n = 1,00867u , 1u = 1.66058.10 -27 kg , 1eV=1,6.10 -19 J, c = 3.10 8 m/s. Tính năng lượng tối thiểu để tách hạt nhân C 12 6 thành các nuclon riêng biệt ? Giải : Năng lượng cần thiết tách hạt nhân C 12 6 thành các nuclôn riêng rẽ chính là năng lượng liên kết của hạt nhân C 12 6 E = W lk = Δm.c 2 = (6.m p +6.m n – m C ).c 2 = (6.1.00728 +6.1,00867 – 12).931,5 = 92,219 MeV. Ví dụ 2 : Xem ban đầu hạt nhân 12 6 C đứng yên . Cho biết m C =12,0000u; m = 4,0015u. Hãy tính năng lượng tối thiểu cần thiết để chia hạt nhân 12 6 C thành ba hạt α ? Giải: Năng lượng Q tối thiểu để tách hạt nhân 12 C thành 3 hạt nhân α chính là năng lượng tỏa ra do độ hụt khối khi tạo từ 3α thành 1C. E =W lk = ( 3. m α - m C ).c 2 = 0,0045u.c 2 = 4,19175MeV = 6,716.10 –13 J Đây là năng lượng tối thiểu cần cung cấp để tách 1hạt nhân C thành 3hạt α. Ví dụ 3: Cho phản ứng phân hạch Uran 235 : 1 0 n + 235 92 U → 144 56 Ba + 89 36 Kr + 3 1 0 n + 200 MeV. Biết 1u = 931,5 MeV/c 2 . Tính độ hụt khối của phản ứng trên? Giải Ta có năng lượng toả ra của phản ứng trên là : E = (m 0 – m ).c 2 = Δm.c 2 = 200 MeV. - Suy ra độ hụt khối của phản ứng bằng : Δm = 200 0,2147 931,5 931,5 E = = u . Dạng bài A. Chủ đề A3 : Tính năng lượng liên kết riêng và so sánh tính bền vững của các hạt nhân. Ví dụ 1: Hạt nhân Be 10 4 có khối lượng 10,0135u. Khối lượng của nơtron m n =1,0087u, khối lượng của prôton m p = 1,0073u, cho 1u = 931,5 MeV/c 2 . Tính năng lượng liên kết riêng của hạt nhân Be 10 4 ? Giải :- Năng lượng liên kết của hạt nhân Be 10 4 là : W lk = Δm.c 2 = (4.m p +6.m n – m Be ).c 2 = 0,0679.c 2 = 63,249MeV. Suy ra năng lượng liên kết riêng của hạt nhân Be 10 4 là ε= 3249,6 10 249,63 == A W lk MeV/nuclôn. Người thực hiện : NGUYỄN TRƯỜNG SƠN . Trường THPH NGUYỄN HỮU CẢNH - 10- [...]... 1.Bi tõp vt lý s cp chn lc Nguyn xuõn Khang, NXB H ni Nm 1984 2.Phng phỏp gii bi tp Vt lý s cp An vn Chiờu, NXB H ni Nm 1985 3.Gii toỏn vt lý 12.Bựi Quang Hõn,NXB Giỏo dc,nm 1995 4.Hng dn gii bi tp vt lý s cp.Ngụ quc Quýnh NXB H ni Nm 1985 5.Bi tp Vt lớ 12 V thanh Khit,NXB Giỏo dc,nm 1993 6.Phõn loi v phng phỏp gii cỏc dang bi tp vt lý 12 Trn Ngc NXB i hc quc gia H ni Nm 2008 7 500 bi toỏn vt lý s cp... 8 450 bi tp trc nghim vt lý (Quang hc) Lờ Gia Thun NXB i hc quc gia H ni Nm 2008 9 Sai lm thng gp v tỡm hiu thờm Vt lý 12.Nguyn ỡnh Noón NXB i hc s pham Nm 2008 10 Nhng bi tp vt lý c bn hay v khú trong chng trỡnh PTTH.V Thanh Khit NXB giỏo dc 2001 11.Mt s thụng tin trờn mng cỏc trang giỏo dc v ti liu Vit nam Biờn Hũa , ngy 10 thỏng 5 nm 2011 NGI THC HIN: NGUYN TRNG SN T Vt lý Trng THPT Nguyn Hu Cnh... ng thi giỳp cho hc sinh nm c cỏch gii cỏc dng bi tp, cú th ch ng vn dng cỏc phng phỏp ny trong khi lm bi tp Qua ú hc sinh cú thờm k nng v gii cỏc bi tp Vt lý, giỳp cỏc em hc sinh nhanh chúng gii quyt cỏc bi toỏn trc nghim cng nh t lun v bi tp vt lý ht nhõn rt phong phỳ v a dng * Chuyờn ny cng l ti liu tham kho tt cho quý thy cụ v quý bc ph huynh hc sinh ti cú th vn dng trong din rng gúp phn nõng... XẫT, NH GI SNG KIN KINH NGHIM Nm hc: 2009-2010 Tờn sỏng kin kinh nghim: PHN LOI V CCH GII CC DNG TON V VT Lí HT NHN NGUYấN T. H v tờn tỏc gi: NGUYN TRNG SN n v (T): VT Lí Lnh vc: Qun lý giỏo dc: Phng phỏp dy hc b mụn: Vt lý Phng phỏp giỏo dc: Lnh vc khỏc: 1 Tớnh mi: Cú gii phỏp hon ton mi: Cú gii phỏp ci tin, i mi t gii phỏp ó cú: 2 Hiu qu: - Hon ton mi v ó trin khai ỏp dng trong ton ngnh cú hiu... lng He to thnh t s phõn ró 84 Po A 23 sau thi gian l mt chu k bỏn ró T 210 Tớnh phúng x ca 84 Po khi trong mu hỡnh thnh 5,15g X m0 10,5.6,02.10 23 Gii 1) S ht nhõn Po ban u l: N 0 = NA = = 3,01.10 22 hạt A 2 N 3,01.10 22 S ht nhõn Po cũn li sau mt chu k phõn ró T : N = 0 = = 1,505.10 22 hat 2 2 N N S ht nhõn b phõn ró: N = N 0 N = N 0 0 = 0 = 1,505.10 22 hat 2 2 Trong phúng x , c mi ht nhõn m b phõn... lng to ra khi phõn ró ht - Nng lng to ra khi cú mt phõn ró l: = ( m P 0 m m x )c 2 = ( 209,9828 4,0015 205,9744)931 = 6,42 MeV = 10,28.10 13 J Vy t s : = - m0 1.10 2 NA = 6,023.10 23 = 2,87.1019 hạt S ht nhõn Poloni lỳc ban u l: N 0 = A1 210 - 19 13 7 Khi phõn ró ht nng lng to ra l: E = N 0 = 2,87.10 10,28.10 = 2,95.10 J Phn III : BI TP LUYN TP DNG TRC NHIM 209 1 Cht phúng x 84 Po l cht phúng... Trng THPH NGUYN HU CNH - 33- Chuyờn SKKN: PHN LOI V CCH GII CC DNG TON V VT Lí HT NHN S GIO DC V O TO NG NAI Trng THPT Nguyn Hu Cnh Mó s SN PHM SNG KIN KINH NGHIM Ngi thc hin: Lnh vc nghiờn cu: Qun lý giỏo dc: Phng phỏp dy hc b mụn: Phng phỏp giỏo dc: Lnh vc khỏc: Cú ớnh kốm: Mụ hỡnh Phn mm Phim nh Hin vt khỏc Nm hc: 2010-2011 Ngi thc hin : NGUYN TRNG SN Trng THPH NGUYN HU CNH - 34- . SKKN: PHÂN LOẠI VÀ CÁCH GIẢI CÁC DẠNG TOÁN VỀ VẬT LÝ HẠT NHÂN. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI Trường THPT Nguyễn Hữu Cảnh Mã số: SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHÂN LOẠI VÀ CÁCH GIẢI CÁC DẠNG TOÁN VỀ. LOẠI VÀ CÁCH GIẢI CÁC DẠNG TOÁN VỀ VẬT LÝ HẠT NHÂNNGUYÊN TỬ. A i 2đ Đỏ i 1 r 1 r 2 i 2t (n) Tím Trắng B C Chuyên đề SKKN: PHÂN LOẠI VÀ CÁCH GIẢI CÁC DẠNG. chuyên đề Phân loại và cách giải các dạng bài toán mạch điện xoay chiều, thiết bị điện , dao động và sóng điện từ”. * Năm 2010 chuyên đề Phân loại và cách giải các dạng toán về tính chất