Xây dựng và sử dụng tài liệu tự học có hướng dẫn theo môđun trong dạy học chương hạt nhân nguyên tử vật lí 12 THPT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI NGÔ QUÝ TOÀN XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG TÀI LIỆU TỰ HỌC CÓ HƢỚNG DẪN THEO MÔĐUN TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG “HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ” – VẬT LÍ 12 THPT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC HÀ NỘI, 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI NGÔ QUÝ TOÀN XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG TÀI LIỆU TỰ HỌC CÓ HƢỚNG DẪN THEO MÔĐUN TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG “HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ” – VẬT LÍ 12 THPT Chuyên ngành: Lí luận Phƣơng pháp dạy học môn Vật lí Mã số: 60 14 01 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS LÊ THỊ THU HIỀN HÀ NỘI, 2015 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn thạc sĩ, tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn đến Ban giám hiệu; Phòng đào tạo Sau đại học; Ban Chủ nhiệm quý Thầy, Cô giáo khoa Vật lí trường Đại học Sư phạm Hà Nội Tác giả xin chân thành cám ơn Ban giám hiệu, quý Thầy, Cô giáo tổ Vật lí, trường THPT Yên Phong Số - huyện Yên Phong – Bắc Ninh nhiệt tình giúp đỡ, trao đổi tạo điều kiện thuận lợi cho trình nghiên cứu thực đề tài Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc hướng dẫn tận tình chu đáo TS Lê Thị Thu Hiền suốt thời gian nghiên cứu thực luận văn Cuối cùng, tác giả muốn bày tỏ lòng biết ơn gia đình, người thân, bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ, động viên tác giả trình học tập thực đề tài Bắc Ninh, tháng 11 năm 2015 Tác giả Ngô Quý Toàn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực, khách quan chƣa đƣợc công bố công trình khoa học khác Tác giả Ngô Quý Toàn MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu Giả thuyết khoa học Phƣơng pháp nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Đóng góp luận văn Cấu trúc luận văn Chƣơng CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1 Lịch sử vấn đề nghiên cứu 1.1.1 Các nghiên cứu giới 1.1.2 Các nghiên cứu Việt Nam 1.2 Hoạt động học trình tự học 1.2.1 Hoạt động học chất hoạt động học 1.2.2 Vấn đề tự học 10 1.3 Năng lực tự học Vật lí học sinh trung học phổ thông 14 1.3.1 Năng lực học sinh trung học phổ thông 14 1.3.2 Năng lực tự học học sinh 15 1.3.3 Vai trò giáo viên học sinh việc bồi dưỡng lực tự học cho học sinh 17 1.3.4 Đặc trưng lực tự học môn Vật lí học sinh trung học phổ thông 23 1.3.5 Bồi dưỡng lực tự học môn Vật lí cho học sinh trung học phổ thông 25 1.4 Xây dựng sử dụng tài liệu tự học có hƣớng dẫn theo môđun môn Vật lí 29 1.4.1 Biên soạn tài liệu theo hướng bồi dưỡng lực tự học môn Vật lí cho học sinh 29 1.4.2 Phương pháp tự học có hướng dẫn theo môđun 32 1.4.3 Cấu trúc tài liệu tự học có hướng dẫn theo môđun 35 1.4.4 Quy trình thiết kế tài liệu tự học có hướng dẫn theo mô đun 38 1.5 Thực trạng bồi dƣỡng lực tự học môn Vật lí học sinh trung học phổ thông 40 1.5.1 Thực trạng hoạt động tự học môn Vật lí học sinh trung học phổ thông 40 1.5.2 Thực trạng bồi dưỡng lực tự học môn Vật lí học sinh trung học phổ thông 42 Chƣơng XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG TÀI LIỆU TỰ HỌC CÓ HƢỚNG DẪN THEO MÔĐUN CHƢƠNG “HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ” – VẬT LÍ 12 THPT 45 2.1 Tổng quan dạy học chƣơng “Hạt nhân nguyên tử” – Vật lí 12 THPT 45 2.1.1 Vai trò, vị trí chương “Hạt nhân nguyên tử” chương trình Vật lí 12 THPT 45 2.1.2 Nội dung kiến thức chương “Hạt nhân nguyên tử” chương trình Vật lí 12 THPT 47 2.2 Xây dựng tài liệu tự học có hƣớng dẫn theo môđun dạy học chƣơng “Hạt nhân nguyên tử” – Vật lí 12 THPT 49 2.2.1 Nguyên tắc chung việc thiết kế tài liệu tự học có hướng dẫn theo môđun 49 2.2.2 Thiết kế tài liệu tự học có hướng dẫn theo môđun số dạy học chương “Hạt nhân nguyên tử” – Vật lí 12 THPT 50 2.3 Sử dụng tài liệu tự học có hƣớng dẫn theo môđun dạy học chƣơng “Hạt nhân nguyên tử” – Vật lí 12 THPT 62 2.3.1 Đối với học sinh 62 2.3.2 Đối với giáo viên 65 2.4 Thiết kế số tiến trình dạy học chƣơng "Hạt nhân nguyên tử" có sử dụng tài liệu có hƣớng dẫn theo môđun 65 2.4.1 Tiến trình dạy học bài: Năng lượng liên kết hạt nhân Phản ứng hạt nhân 66 2.4.2 Thiết kế tiến trình dạy học bài: Bài tập Năng lượng liên kết hạt nhân 70 2.4.3 Thiết kế tiến trình dạy học Phóng xạ (Phụ lục 2) 78 2.4.4 Thiết kế tiến trình dạy học Bài tập Phóng xạ (Phụ lục 3) 78 Chƣơng THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 79 3.1 Mục đích thực nghiệm 79 3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm 79 3.3 Đối tƣợng, thời gian phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm 79 3.3.1 Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm 79 3.3.2 Thời gian thực nghiệm sƣ phạm 80 3.3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 80 3.4 Chọn mẫu thực nghiệm sƣ phạm 81 3.5 Nội dung thực nghiệm sƣ phạm 82 3.6 Kết thực nghiệm sƣ phạm 83 3.6.1 Đánh giá mặt định tính 83 3.6.2 Đánh giá mặt định lượng 84 KẾT LUẬN 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 QUY ƢỚC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN Viết tắt Viết đầy đủ ĐC: Đối chứng GD: Giáo dục GV: Giáo viên GQVĐ: Giải vấn đề HS: Học sinh NLTH: Năng lực tự học NXB: Nhà xuất PPDH: Phƣơng pháp dạy học SGK: Sách giáo khoa TH: Tự học THPT: Trung học phổ thông TN: Thực nghiệm TNSP: Thực nghiệm sƣ phạm ĐHSP: Đại học sƣ phạm MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Khơi gợi hứng thú học tập để sở ý thức tốt nhu cầu học tập, giúp ngƣời học tự xây dựng cho động học tập đắn việc cần làm giáo dục Có động học tập tốt khiến cho ngƣời ta tự giác say mê học tập với mục tiêu cụ thể rõ ràng với niềm vui sáng tạo bất tận Vấn đề tự học ngƣời học đƣợc Đảng, Nhà nƣớc quan tâm quán triệt sâu sắc từ nhiều năm qua Tại điều 5, chƣơng I, Luật Giáo dục ghi: "Phương pháp giáo dục phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, tư sáng tạo HS; bồi dưỡng lực tự học, khả thực hành, lòng say mê ý chí vươn lên” Tại Nghị trung ƣơng Đảng kì họp thứ 8, Quốc hội khóa XI đổi toàn diện giáo dục Việt Nam nêu rõ: "Tiếp tục đổi mạnh mẽ phương pháp dạy học theo hướng đại; phát huy tính tích cực; chủ động, sáng tạo vận dụng kiến thức, kĩ người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt chiều, ghi nhớ máy móc Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo sở để người học cập nhật đổi tri thức, kĩ phát triển lực " Bộ Giáo Đào tạo ban hành công văn số 4509/BGDĐT-GDTrH ngày 03/9/2015 hƣớng dẫn thực nhiệm vụ năm học 2015 - 2016 đạo rõ đổi hình thức tổ chức dạy học: "Đa dạng hóa hình thức học tập, ý hoạt động trải nghiệm sáng tạo, nghiên cứu khoa học học sinh; sử dụng hình thức dạy học sở ứng dụng công nghệ thông tin truyền thông như: dạy học trực tuyến, trường học kết nối; Ngoài việc tổ chức cho học sinh thực nhiệm vụ học tập lớp, cần coi trọng giao nhiệm vụ hướng dẫn học sinh học tập nhà, nhà trường" - Về mặt lý luận nhƣ thực tiễn, TH hoạt động có ý nghĩa quan trọng việc tạo chất lƣợng hiệu trình dạy học môn Vật lí Nói tới phƣơng pháp học cốt lõi phƣơng pháp TH, cầu nối học tập nghiên cứu khoa học Nếu rèn luyện cho ngƣời học có đƣợc kỹ năng, phƣơng pháp, thói quen TH, biết ứng dụng điều học vào tình mới, biết tự lực phát giải vấn đề gặp phải tạo cho họ lòng ham học, khơi dậy tiềm vốn có ngƣời - Môđun dạy học đơn vị chƣơng trình dạy học đƣợc cấu trúc cách đặc biệt nhằm phục vụ cho ngƣời học Môđun dạy học có nhiều cấp độ: môđun lớn gồm môđun thứ cấp môđun thứ cấp gồm môđun nhỏ Mỗi môđun dạy học phƣơng tiện tự học hiệu tƣơng ứng với chủ đề dạy học xác định, đƣợc phân chia thành phần nhỏ với mục tiêu theo chuẩn kiến thức, kỹ cụ thể test đánh giá tƣơng ứng Do tính độc lập tƣơng đối nội dung dạy học, GV “lắp ghép”, “tháo gỡ” môđun để xây dựng chƣơng trình dạy học đa dạng, phong phú, đáp ứng yêu cầu dạy học kiểu phân hoá, cá thể hoá, HS dƣới hƣớng dẫn GV tự học theo nhịp độ cá nhân phù hợp với thân Trong trình dạy học môn Vật lí trƣờng Trung học phổ thông, HS thuận lợi tự học với tài liệu có hƣớng dẫn theo môđun giúp nâng cao NLTH đồng thời góp phần nâng cao chất lƣợng dạy học Xuất phát từ vấn đề trên, chọn đề tài nghiên cứu: "Xây dựng sử dụng tài liệu tự học có hướng dẫn theo môđun dạy học chương "Hạt nhân nguyên tử" - Vật lí 12 THPT" Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu số vấn đề lý luận để xây dựng tài liệu tự học có hƣớng dẫn theo môđun sử dụng trình dạy học chƣơng “Hạt nhân nguyên tử” - Vật lí 12 THPT nhằm bồi dƣỡng NLTH HS qua góp phần nâng cao kết học tập môn Vật lí cho HS Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Tài liệu tự học có hƣớng dẫn theo môđun, hoạt động dạy học Vật lí GV, HS lớp 12 THPT lực tự học Vật lí học sinh THPT - Phạm vi nghiên cứu: Tài liệu tự học có hƣớng dẫn theo môđun chƣơng “Hạt nhân nguyên tử” - Vật lí 12 THPT F Bài kiểm tra sau nghiên cứu thông tin phản hồi (Bài kiểm tra số 2) (Đề gồm 10 câu – Thời gian làm 10 phút) Câu 1: Sự phân hạch vỡ hạt nhân nặng A thƣờng xảy cách tự phát thành hạt nhân nhẹ B thành hai hạt nhân nhẹ hấp thụ nơtron C thành hai hạt nhân nhẹ vài nơtron sau hấp thụ nơtron D thành hai hạt nhân nhẹ hơn, thƣờng xảy cách tự phát Câu 2: Hạt nhân dƣới phân hạch? A 126C B 168O C 196 80 D Hg 239 94 Pu Câu 3: Gọi k hệ số nhân nơtron, điều kiện cần đủ để phản ứng dây chuyền xảy là? A k  B k > Câu 4: Cho hạt nhân C k = D k < U phân hạch tỏa lƣợng 210 235 92 MeV Năng lƣợng tỏa phân hạch hết kg 235 92 U là? A 8,61.1013 J B 8,61.1014 J C 7,21.1013 J D 7,21.1014 J Câu 5: Phản ứng phân hạch tỏa lƣợng trực tiếp dƣới dạng nào? A Động hạt nhiệt B Nhiệt lƣợng phôtôn C Động hạt, nhiệt lƣợng phôtôn D Động hạt lƣợng phôtôn Câu 6: Chọn câu sai: Trong lò phản ứng hạt nhân công dụng phận nhƣ sau? A Những nhiên liệu hạt nhân làm hợp kim chứa urani làm giàu B Chất làm chậm (nƣớc nặng D2O) có tác dụng làm nơtron nhanh thành nơtron chậm C Các điều chỉnh hấp thụ nơtron phân hạch D Khi lò hoạt động điều chỉnh tự động giữ độ cao cho k = Câu 7: Một tàu ngầm có công suất 500 kW, dùng lƣợng phân hạch hạt nhân U235 với hiệu suất 25% Trung bình hạt nhân U235 phân hạch tỏa lƣợng 200 MeV Trong ngày hoạt động cần tiêu thụ số nguyên tử U235 bao nhiêu? A 5,4.1021 B 5,4.1020 C 1,08.1020 D 1,08.1021 Câu 8: Đồng vị phân hạch hấp thụ nơtron chậm là? A 92U238 B 92U234 C 92U235 D 92U239 Câu 9: Trong lò phản ứng hạt nhân, vật liệu dƣới đóng vai trò “chất làm chậm” tốt nơtron? A Kim loại nặng B Cadimi C Bêtông D Than chì Câu 10: Phản ứng hạt nhân dây chuyền là? A Sự nối nơtron prôton để tạo hạt nhân nguyên tử B Sự nối tia phóng xạ lại với để tạo tia phóng xạ tổng hợp C Sự phân hạch liên tiếp gây bứt nơtron phân hạch khác D Sự đốt cháy Uranium lò phản ứng hạt nhân Đáp án tự kiểm tra Lần Câu 10 ĐA B C D D C B D C C B Câu 10 ĐA C D A A D C A C B C Lần G Bài tập vận dụng - Tài liệu 2: trang 185 – 193 - Tài liệu 4: trang 293 – 299 - Tài liệu 6: trang 351 – 356 Tiểu môđun 2: Bài tập Phản ứng phân hạch A Bài tập có hƣớng dẫn Bài 1: Phản ứng phân hạch Urani 235 là: 95 U  01n42 Mo139 57 La  n 7 1 e Biết 235 92 khối lƣợng hạt nhân là: mU = 234,99u, mMo = 94,88u, mLa = 138,87u, mn = 1,01u, me  1uc2 = 931 MeV Tính lƣợng phân hạch tỏa ra? Hướng dẫn giải: Áp dụng công thức: Wtỏa = [mt - ms]c2 = [mU + mn – mMo – mLa – 2.mn]c2 Wtỏa = [234,99 + 1,01 – 94,88 – 138,87 – 1,01]uc2 Wtỏa = 0,24.931 = 223,44 MeV Bài 2: Một tàu ngầm có công suất 160 kW, dùng lƣợng phân hạch hạt nhân U235 với hiệu suất 20% Trung bình hạt U235 phân rã tỏa lƣợng 200MeV Tính khối lƣợng U235 tàu phải dùng năm? Hướng dẫn giải: Năng lƣợng có ích: Ai = P.t Năng lƣợng có ích cho phân hạch U235: Qi = H  E Từ đó, ta có số phân hạch cần dùng là: N = Ai P.t = H E Qi Số kg U235 cần dùng là: N P.t.0,235 160.10 3.365.24.3600.0,235 m= = = 0,3078 kg .M U = NA N A H E 6,02.10 23.0,2.200.1,6.10 13 B Bài tập hƣớng dẫn Bài 1: Trong phản ứng phân hạch hạt nhân 92U235, lƣợng trung bình tỏa phân hạch hạt nhân 200MeV a Tính lƣợng tỏa trình phân hạch hạt nhân kg lò phản ứng? 92U 235 b Biết suất tỏa nhiệt than 2,93.107 J/kg Tính lƣợng than cần đốt để có đƣợc nhiệt lƣợng nhƣ trên? Đáp số: a 8,20.1013 J; b 2,8.106 kg Bài 2: Một nhà máy điện nguyên tử dùng nhiên liệu 235 92U , có công suất 500000 kW với hiệu suất 20% Biết lƣợng trung bình tỏa phân hạch hạt nhân 200MeV a Tính lƣợng tiêu thụ hàng năm nhiên liệu 92U235? b Để có công suất nhƣ lƣợng than tiêu thụ hàng năm nhà máy nhiệt điện dùng than bao nhiêu? Biết hiệu suất nhà máy nhiệt điện 75% Đáp số: a 961 kg; b 7,18.108 kg C Bài tập nâng cao Bài 1: Một phản ứng phân hạch 92U235 là: 95 U  01n42 Mo139 57 La  n 7 1 e 235 92 (Mo kim loại môlipđen, La kim loại lantan thuộc họ đất hiếm) Cho biết: mn = 1,0087u; mMo = 94,88u; mLa = 138,87u; mU = 234,99u; me  a Tính MeV lƣợng mà phân hạch tỏa ra? b 92U235 phân hạch theo nhiều kiểu cách khác Nếu lấy kết tìm đƣợc câu a làm giá trị trung bình lƣợng tỏa phân hạch gam 92U235 phân hạch hoàn toàn tỏa lƣợng? Tính khối lƣợng xăng tƣơng đƣơng biết suất tỏa nhiệt xăng 46.106 J/kg? Bài 2: Một nhà máy điện hạt nhân dùng lƣợng phân hạch hạt nhân 235 với 92U hiệu suất 30% Trung bình hạt nhân 92U 235 phân hạch tỏa lƣợng 200MeV Trong năm hoạt động nhà máy tiêu thụ khối lƣợng 92U235 nguyên chất 2461 kg Tính công suất phát điện nhà máy? MÔĐUN 5: PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH Tiểu môđun 1: Phản ứng nhiệt hạch A Mục tiêu Kiến thức - Phát biểu đƣợc định nghĩa phản ứng nhiệt hạch, điều kiện xảy phản ứng nhiệt hạch - Giải thích đƣợc (một cách định tính) phản ứng nhiệt hạch phản ứng tỏa lƣợng - Viết đƣợc biểu thức tính lƣợng tỏa phản ứng nhiệt hạch (năng lƣợng nhiệt hạch) - Hiểu đƣợc nguồn gốc lƣợng hầu hết vũ trụ Kĩ - Vận dụng kiến thức tổng quát phản ứng hạt nhân để hoàn thành phƣơng trình phản ứng nhiệt hạch - Vận dụng đƣợc biểu thức để tính lƣợng phản ứng nhiệt hạch Thái độ - Nâng cao hiểu biết HS ứng dụng tích cực lƣợng phản ứng nhiệt hạch - Bồi dƣỡng lòng say mê nghiên cứu khoa học cho HS B Tài liệu tham khảo Tài liệu Lƣơng Duyên Bình, Vũ Quang, Nguyễn Thƣợng Chung, Tô Giang, Trần Chí Minh, Ngô Quốc Quýnh (2008), Vật lí 12, Nxb Giáo dục Tài liệu Bùi Quang Hân, Đào Văn Cƣ, Hồ Văn Huyết, Nguyễn Thành Tƣơng (2005), Giải toán Vật lý 12, NXB Giáo dục Tài liệu Vũ Thị Phát Minh, Nguyễn Văn Nghĩa, Châu Văn Tạo, Trần Nguyên Tƣờng (2006), 540 câu hỏi trắc nghiệm Vật lí 12, Nxb Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh Tài liệu TS Trần Ngọc, Trần Hoài Giang (2008), 1234 câu hỏi tập trắc nghiệm điển hình Vật lí, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội Tài liệu Vũ Quang, Lƣơng Duyên Bình, Tô Giang, Ngô Quốc Quýnh (2008), Bài tập Vật lí 12, Nxb Giáo dục Tài liệu Lê Văn Thành (2011), Phân loại & phương pháp giải nhanh Bài tập Vật lí 12, Nxb Đại học Sƣ phạm C Hƣớng dẫn HS tự học Nhiệm vụ - Nhiệm vụ 1: Tìm hiểu chế phản ứng nhiệt hạch - Nhiệm vụ 2: Tìm hiểu lƣợng nhiệt hạch Hƣớng dẫn HS tự học HS đọc tài liệu theo hướng dẫn sau: - Tài liệu 1: trang 200 – 202 - Tài liệu 3: trang 252 - 254 - Tài liệu 5: trang 63 - Tài liệu 6: 335, 340 - 347 D Hệ vào môđun: Bài kiểm tra kiến thức kĩ lần (Bài kiểm tra số 1) (Đề gồm 10 câu – Thời gian làm 10 phút) Câu 1: Năng lƣợng mặt trời có đƣợc tƣợng A Phân hạch B Phóng xạ C Tổng hợp Hêli từ Hiđrô D Biến đổi Hêli thành Hiđrô Câu 2: Phản ứng nhiệt hạch phản ứng phân hạch hai phản ứng trái ngƣợc vì? A Một phản ứng tỏa lƣợng phản ứng thu lƣợng B Một phản ứng xảy nhiệt độ thấp phản ứng xảy nhiệt độ cao C Một phản ứng tổng hợp hai hạt nhân nhẹ thành hạt nhân phản ứng vỡ hạt nhân nặng thành hai hạt nhân nhẹ D Một phản ứng diễn biến chậm phản ứng diễn biến nhanh Câu 3: Điều kiện để phản ứng nhiệt hạch xảy là? A Nhiệt độ cao B Áp suất đủ lớn C Lực hạt nhân có cƣờng độ lớn D Năng lƣợng liên kết lớn Câu 4: Tìm kết luận sai? A Phản ứng nhiệt hạch tỏa lƣợng lớn B Phản ứng nhiệt hạch tạo chất thải thân thiện với môi trƣờng C Phản ứng nhiệt hạch xảy có khối lƣợng vƣợt khối lƣợng tới hạn D Phản ứng nhiệt hạch xảy nhiệt độ cao (từ chục triệu đến hàng tăm triệu độ) Câu 5: Cho phản ứng: 12 H  12H 23He 01n Biết khối lƣợng 12 H 2,0135u, khối lƣợng 23 H 3,0149u khối lƣợng 01 n 1,0087u Năng lƣợng tỏa phản ứng là? A 3,1671 MeV B 3,6711 MeV C 3,7116 MeV D 3,1167 MeV Câu 6: Chọn kết luận đúng? A Trong thiên nhiên không tồn phản ứng nhiệt hạch B Nguồn gốc lƣợng Mặt trời từ phản ứng nhiệt hạch phản ứng phân hạch C Trong nhân Mặt trời có nhiệt độ cao, cho phép phản ứng nhiệt hạch xảy D Con ngƣời chƣa thực đƣợc phản ứng nhiệt hạch Câu 7: Trong đồng vị dƣới đây, đồng vị không dùng làm nguyên liệu cho phản ứng nhiệt hạch? A 11 H B 24 He C 12 H D 13 H Câu 8: Xét tổng hợp hai hạt nhân Đơtêri thành hạt  phản ứng nhiệt hạch Biết khối lƣợng hạt mD = 2,01402u, m = 4,0015u, 1uc2 = 931 MeV Năng lƣợng tỏa là? A 26,4 MeV B 27,4 MeV C 24,7 MeV D 27,8 MeV Câu 9: Để thực phản ứng nhiệt hạch, cần nhiệt độ cao để? A Các hạt nhân có động lớn, thắng lực hấp dẫn chúng để tới gần B Bứt nuclôn khỏi hạt nhân C Các hạt nhân có động lớn, thắng lực đẩy Cu-lông chúng để tới gần D Bứt êlectron khỏi nguyên tử Câu 10: Cho phản ứng hạt nhân sau: 31T  12D24 He  X Hạt X là? B 11 H A 10 e C 1 D 01 n e E Nội dung lí thuyết cần nghiên cứu (thông tin phản hồi) Vấn đề Tài liệu tra Nội dung cứu I Cơ chế phản ứng nhiệt hạch - Phản ứng nhiệt hạch phản ứng hai hay Phản ứng nhiệt nhiều hạt nhân nhẹ tổng hợp lại thành hạt nhân hạch gì? Thƣờng xét hạt nhân có A  10 - Ví dụ: 12 H 13H  24He 01n SGK trang 200 Tài lệu 6: trang 335 Ta tính đƣợc phản ứng tỏa lƣợng: Wtởa = 17,6 MeV/ hạt nhân Điều kiện thực ứng phải cao cỡ 100 triệu độ - Nhiệt độ cung cấp cho hạt nhân tham gia phản SGK trang - Mật độ hạt nhân n phải lớn 200 - 201 - Thời gian trì trạng thái  100 triệu độ phải đủ lớn II Năng  Điều kiện Lo-xơn: n  (1014  1016 ) s cm lƣợng nhiệt hạch - Năng lƣợng tỏa phản ứng nhiệt hạch đƣợc gọi lƣợng nhiệt hạch - Ngƣời ta quan tâm đến phản ứng hạt nhân Hiđrô tổng hợp thành hạt nhân Hêli SGK trang 201 1 H 13H 24He Tài liệu 4: H 12H 24He trang 284 – H 13H 24He01n 21 285 - Các phép tính cho thấy lƣợng tỏa tổng hợp đƣợc g Hêli gấp 10 lần lƣợng tỏa phân hạch hết g Urani, gấp 200 triệu lần lƣợng tỏa đốt g Cácbon III Phản ứng nhiệt hạch trái đất Phản ứng nhiệt hạch - Trên Trái đất, ngƣời tạo phản ứng nhiệt hạch không điều khiển thử bom H (bom nhiệt SGK trang hạch) Sơ đồ minh họa Bom H 201 – 202 không điều khiển Phản - Hiện nay, trung tâm nghiên cứu sử dụng ứng nhiệt phản ứng: 21H  3H  He 1n  17,6MeV 1 hạch có - Cách thực hiện: cho Triti thể khí bay bám vào điều khiển SGK trang đồng, hạt nhân Đơtêri đƣợc gia tốc đến 2MeV đập vào bia Phản ứng xảy với dấu hiệu phát hạt nơtron lƣợng xác định 14,1MeV - Muốn tạo phản ứng nhiệt hạch cho phản ứng nhiệt hạch cho 12 H 13 H cần tiến hành hai việc: + Đƣa tốc độ hạt lên lớn, theo ba cách sau: Đƣa nhiệt độ lên cao Dùng máy gia tốc Dùng chùm Laze cực mạnh + Giam hãm hạt nhân phạm vi không gian nhỏ hẹp để chúng gặp (trong thời gian đủ lớn theo điều kiện Lo-xơ) gây phản ứng nhiệt hạch Việc giam hãm 12 H 13 H tiến hành theo nhiều cách: Hỗn hợp 12 H 13 H đựng bi thủy tinh đƣờng kính 100 m Rọi vào chùm Laze cực mạnh “châm ngòi” cho phản ứng nhiệt hạch Giam hãm H H bẫy từ nhờ thiết bị Tokamak Hình ảnh mô thiết bị Tokamat 201 – 202 F Bài kiểm tra sau nghiên cứu thông tin phản hồi (Bài kiểm tra số 2) (Đề gồm 10 câu – Thời gian làm 10 phút) Câu 1: Phản ứng nhiệt hạch trái đất dùng nguyên liệu sau đây? A Hiđrô thƣờng B Đơtêri C Plutonium D Uranium Câu 2: Năng lƣợng sinh bên Mặt trời do? A Sự bắn phá thiên thạch tia vũ trụ lên Mặt trời B Sự đốt cháy tia Hiđrôcacbon bên lòng Mặt trời C Sự phân rã hạt nhân Urani bên Mặt trời D Sự tồn phản ứng tổng hợp (phản ứng nhiệt hạch) hạt nhân, hạt nhân Hiđrô biến đổi thành Hêli Câu 3: Tìm kết luận sai? A Hai hạt nhân nhẹ kết hợp với tạo thành hạt nhân nặng thu lƣợng phản ứng nhiệt hạch B Phản ứng hạt nhân sinh hạt có khối lƣợng nhỏ khối lƣợng hạt ban đầu phản ứng tỏa lƣợng C Urani thƣờng dùng làm nguyên liệu cho phản ứng phân hạch D Phản ứng nhiệt hạch thuộc loại phản ứng tỏa lƣợng Câu 4: Chọn phƣơng án sai A Do Mặt trời xạ lƣợng nên khối lƣợng bị giảm dần B Phản ứng nhiệt hạch tạo chất độc làm ô nhiễm môi trƣờng C Trong nhân Mặt trời có nhiệt độ cao, cho phép phản ứng nhiệt hạch xảy D Con ngƣời thực đƣợc phản ứng nhiệt hạch dƣới dạng không kiểm soát đƣợc Câu 5: Cho phản ứng: 12 H  12H 23He 01n Biết khối lƣợng 12 H 2,0135u, khối lƣợng 23 H 3,0149u khối lƣợng 01 n 1,0087u Năng lƣợng tỏa tạo thành 1g 23 H là? A 1,6901.1011 J B 1,1690.1011 J C 1,0169.1011 J D 1,9016.1011 J Câu 6: Chọn phƣơng án sai: Phản ứng nhiệt hạch thực nhiệt độ cao vì? A Các hạt nhân nhẹ có động đủ lớn để thắng lực đẩy Cu-lông B Các hạt nhân tiến lại gần đến mức lực hạt nhân tác dụng C Các hạt kết hợp đƣợc với D Các nuclôn hạt nhân cũ thoát khỏi liên kết cũ để thiết lập liên kết Câu 7: Trong đồng vị dƣới đây, đồng vị dùng làm nguyên liệu cho phản ứng nhiệt hạch? A 16 C 12 H B 147 Ni D 24 He Câu 8: Chọn đáp án sai nói điều kiện để thực thành công phản ứng nhiệt hạch? A Nhiệt độ cao B Mật đội hạt nhân tham gia phải đủ lớn C Thời gian trì nhiệt độ cao để thực phải đủ dài D Phải làm điện tích cảu hạt để chúng không đẩy Câu 9: Năng lƣợng nhiệt hạch tỏa tổng hợp đƣợc kg Hêli lớn gấp lần lƣợng tỏa phân hạch kg Urani? A lần B 10 lần C 15 lần D 20 lần Câu 10: Cho phản ứng nhiệt hạch: 11 H  X 24 He Hạt X là? A 11 H B 12 H C 13 H D 23 He Đáp án tự kiểm tra Lần Câu 10 ĐA C C A C A C B C A D Câu 10 ĐA B D A B C D C D B C Lần G Bài tập vận dụng - Tài liệu 2: trang 190 – 191 - Tài liệu 3: trang 260 - Tài liệu 6: trang 63 Tiểu môđun 2: Bài tập Phản ứng nhiệt hạch A Bài tập có hƣớng dẫn Bài 1: Biết mLi = 7,01600u, mH = 1,007825u mHe = 4,00260u Tính lƣợng tỏa phản ứng sau Li11H 24 He 24He ? Hướng dẫn giải Năng lƣợng tỏa phản ứng là: Wtỏa = (mLi + mH – 2.mHe)c2  Wtỏa = (7,01600 + 1,007825u – 2.4,00260)uc = 17,3492 MeV Bài 2: Cho phản ứng nhiệt hạch tổng hợp đƣợc hạt Hêli 24 He từ hạt Hiđrô tỏa 17,6 MeV Cho số Avôgđrô NA = 6,02.1023 mol-1 Tính lƣợng tỏa tổng hợp đƣợc 0,5 kg Heli? Hướng dẫn giải Số hạt Hêli có 0,5 kg là: N = m 0,5 25 N A = 6,02.10 23 = 7,525.10 3 M 4.10 Năng lƣợng tỏa là: Wtỏa = 17,6.N = 17,6.7,525.1025 = 1,3244.1027 MeV  Wtỏa = 2,11904.1014 J Bài 3: Do xạ nên ngày (86400s) khối lƣợng Mặt trời giảm lƣợng 3,744.1014 kg Biết tốc độ ánh sáng chân không c = 3.108 m/s Công suất xạ trung bình mặt trời bao nhiêu? Hướng dẫn giải Năng lƣợng mặt trời xạ ngày (86400s) là: E = m.c2  E = 3,744.1014 (3.108)2 = 3,3696.1031 J 3,3696.10 31 E Công suất xạ trung bình Mặt trời là: P = = 86400 t  P = 3,9.1026 W B Bài tập hƣớng dẫn Bài 1: Biết mLi = 6,01512u, mH = 2,0140u mHe = 4,00260u Tính lƣợng tỏa phản ứng sau Li 12H 24 He 24He ? Đáp số: 22,2815 MeV Bài 2: Cho phản ứng nhiệt hạch tổng hợp đƣợc hạt Hêli 24 He từ hạt Hiđrô tỏa 17,6 MeV Cho số Avôgđrô NA = 6,02.1023 mol-1 Tính lƣợng tỏa tổng hợp đƣợc kg Heli? Nếu suất tỏa nhiệt than 2,93.107 J/kg phải đốt lƣợng để có lƣợng tƣơng đƣơng? Đáp số: 4,23808.1014 J; 1,44644.107 kg Bài 3: Mặt trời có khối lƣợng 2.1030 kg công suất xạ 3,8.1026 W Nếu công suất xạ không đổi sau tỉ năm nữa, phần khối lƣợng Mặt trời giảm phần trăm khối lƣợng nay? Coi năm có 365,2422 ngày tốc độ ánh sáng chân không 3.108 m/s Đáp số: 0,007% c Bài tập nâng cao Bài 1: Cho phản ứng hạt nhân sau: D + D  T + p + 5,8.10-13 (J) Nƣớc tự nhiên chứa 0,015% nƣớc nặng D20 Biết khối lƣợng mol D20 20g/mol, số Avôgđrô NA = 6,02.1023 mol-1 Nếu dùng toàn D có kg nƣớc làm nguyên liệu lƣợng thu đƣợc bao nhiêu? Bài 2: Mặt trời có khối lƣợng 2.1030 kg công suất xạ 3,9.1026 W Nếu công suất xạ không đổi sau khối lƣợng Mặt trời giảm 0,01%? Coi năm có có 365,2422 ngày Phụ lục MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM [...]... Chƣơng 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn về xây dựng và sử dụng tài liệu tự học theo môđun trong dạy học Vật lí - Chƣơng 2: Xây dựng và sử dụng tài liệu tự học có hƣớng dẫn theo môđun chƣơng Hạt nhân nguyên tử – Vật lí 12 THPT - Chƣơng 3: Thực nghiệm sƣ phạm 5 Chƣơng 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1 Lịch sử vấn đề nghiên cứu 1.1.1 Các nghiên cứu trên thế giới Trong lịch sử giáo dục, vấn đề tự học đƣợc quan... khoa học Nếu vận dụng lí luận về xây dựng và sử dụng dụng tài liệu tự học có hƣớng dẫn theo môđun trong dạy học chƣơng "Hạt nhân nguyên tử" - Vật lí 12 THPT thì sẽ bồi dƣỡng NLTH của HS qua đó góp phần nâng cao kết quả học tập môn Vật lí cho HS 5 Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý luận: Tìm hiểu các tài liệu nhằm hệ thống hoá cơ sở lý luận của việc xây dựng và sử dụng tài liệu tự học có. .. môđun trong dạy học môn Vật lí ở trƣờng THPT góp phần bồi dƣỡng NLTH cho học sinh - Xây dựng đƣợc tài liệu tự học có hƣớng dẫn theo môđun chƣơng Hạt nhân nguyên tử - Vật lí 12 THPT để sử dụng trong dạy học môn Vật lí - Soạn thảo tiến trình dạy học một số đơn vị kiến thức trong chƣơng "Hạt nhân nguyên tử" - Vật lí 12 8 Cấu trúc của luận văn Ngoài phần Mở đầu, Kết luận và tài liệu tham khảo, nội dung... tài liệu có hƣớng dẫn theo mô đun chƣơng "Hạt nhân nguyên tử" và soạn thảo một số tiến trình dạy học có sử dụng mô đun đã xây dựng - Thực nghiệm sƣ phạm để đánh giá tính khả thi của việc sử dụng tài liệu TH có hƣớng dẫn theo môđun chƣơng Hạt nhân nguyên tử - Vật lí 12 4 7 Đóng góp mới của luận văn - Hệ thống hóa cơ sở lý luận về việc thiết kế tài liệu tự học có hƣớng dẫn theo môđun trong dạy học. .. góp phần bồi dưỡng NLTH của học sinh"[4] 8 Tuy nhiên chƣa có đề tài nào nghiên cứu về "Xây dựng và sử dụng tài liệu tự học có hướng dẫn theo môđun trong dạy học chương "Hạt nhân nguyên tử" Vật lí 12 THPT" 1.2 Hoạt động học và quá trình tự học 1.2.1 Hoạt động học và bản chất của hoạt động học Hoạt động là một khái niệm của tâm lý học hiện đại Một hoạt động bao giờ cũng nhằm vào một đối tƣợng nhất định... số liệu thu đƣợc qua thực nghiệm 6 Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu cơ sở lý luận về NLTH của học sinh THPT - Điều tra thực trạng tự học và bồi dƣỡng NLTH trong dạy học chƣơng Hạt nhân nguyên tử - Vật lí 12 THPT cho HS ở trƣờng THPT hiện nay - Biên soạn tài liệu tự học có hƣớng dẫn theo môđun chƣơng Hạt nhân nguyên tử - Vật lí 12 THPT góp phần bồi dƣỡng NLTH cho HS - Đề xuất phƣơng thức sử dụng tài. .. môn Vật lí cho học sinh dự bị đại học dân tộc" của tác giả Lƣơng Viết Mạnh đã đề cập đến các biện pháp hình thành và phát triển NLTH cho học sinh[15]…các tác giả đã nghiên cứu về tự học và vai trò, cách thức đổi mới và phát triển NLTH của ngƣời học Nghiên cứu về tự học môn Vật lí, có luận văn thạc sĩ của Phạm Thị Châm với đề tài "Xây dựng và sử dụng tài liệu có hướng dẫn theo mô đun chương "Động lực học. .. tƣởng dạy học coi trọng ngƣời học, chú ý đến tự học đã có từ thời cổ đại, tùy theo từng giai đoạn lịch sử và mức độ phát triển của xã hội mà ý tƣởng này đã phát triển và trở thành quan điểm dạy học tiến bộ ngày nay Thời kì phục hƣng, ở Liên Xô (cũ) nhiều tài liệu về vấn đề tự học và vấn đề tự đọc sách đƣợc xuất bản Chẳng hạn: N.A Rubakin có nhiều tài liệu chuyên bàn về vấn đề tự học nhƣ: Tự học nhƣ... tài liệu hƣớng dẫn Tài liệu trình bày mục tiêu, nội dung, phƣơng pháp xây dựng kiến thức, chỉ dẫn cách tra cứu để tìm kiếm, bổ sung hoàn thiện kiến thức - Tự học thường xuyên trong quá trình học tập: Học bài và làm bài ở nhà theo nhiệm vụ học tập là việc làm của bất cứ một ngƣời học nào - Tự học trong quá trình học tập ở trường có hướng dẫn của GV, biến quá trình dạy học thành quá trình tự đào tạo, đó... tốt và đầy đủ hơn; tạo thuận lợi cho quá trình học tiếp theo * Bồi dưỡng cho HS năng lực đọc tài liệu: Để nâng cao NLTH môn Vật lí của HS, cần bồi dƣỡng cho HS năng lực lựa chọn và đọc tài liệu có liên quan đến môn học, bài học Phải tập cho HS có thói quen của một nhà nghiên cứu khoa học, có thể tự đọc, tự khám phá tri thơcs từ các nguồn tài liệu: Có thể là nguồn tài liệu là sách giáo khoa, tài liệu