Một số kinh nghiệm giảng dạy giúp học sinh học tốt phần phản ứng hạt nhân

A.PHẦN MỞ ĐẦU I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Môn Vật lí môn học quan trọng trường THPT Đây môn thi tốt nghiệp môn thi đại học,cao đẳng khối A,A1 Đặc biệt nội dung thi tốt nghiệp đại học,cao đẳng môn Vật lí phần lớn nằm chương trình lớp 12 Là giáo viên giảng dạy khối 12 nghiên cứu tìm tòi phương pháp giảng dạy nhằm đem lại hiệu cao Mặt khác giai đoạn hình thức thi tốt nghiệp đại học áp dung kì thi tốt nghiệp đại học nên việc đưa phương pháp giải nhanh tối ưu cho em tốt cần thiết để em đạt kết cao kì thi Khi dạy phần phản ứng hạt nhân nhận thấy học sinh lúng túng làm tập Vì nghiên cứu tìm phương pháp giảng dạy giúp em học tốt phần quan trọng Vì lí dã chọn đề tài nghiên cứu “Một số kinh nghiệm giảng dạy giúp học sinh học tốt phần phản ứng hạt nhân.” II.MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI II.1.Mục đích nghiên cứu Tìm phương pháp giảng dạy phần phản ứng hạt nhân giúp em học sinh học tốt phần II.2.Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu lí thuyết phản ứng hạt nhân Vận dụng lí thuyết để giải dạng tập III.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU III.1.Nghiên cứu lí thuyết Đọc ,tìm hiểu nghiên cứu tài liệu có liên quan đến phần phản ứng hạt nhân III.2.Nghiên cứu thực tiễn Dự lượng liên kết hạt nhân.Phản ứng hạt nhân Của đồng nghiệp số lớp 12C,12D,12E Chọn lớp dạy bình thường theo sgk dạy theo kinh nghiệm đúc rút được.So sánh đối chiếu kết dạy rút kết luận IV.GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI Trong giới hạn đề tài đưa phần lí thuyết dạng tập phản ứng hạt nhân nội dung chương trình THPT Đối tượng áp dụng:Tất học sinh thi đại học,cao đẳng khối A A1 B.PHẦN NỘI DUNG I.CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI Chương hạt nhân nguyên tử chương thử chương trình Vật li 12 Phần phản ứng hạt nhân thuộc lượng liên kết hạt nhân Phản ứng hạt nhân quan trọng chương hạt nhân nguyên tử Nội dung phần phản ứng hạt nhân sgk Vật lí 12 sau: PHẢN ỨNG HẠT NHÂN Phản ứng hạt trình dẫn tới biến đổi biến đổi hạt nhân A1 Z1 X1 + A2 Z2 X2 → A3 Z3 X3 + A4 Z4 X hay A + B → C + D Có hai loại phản ứng hạt nhân Phản ứng tự phân rã hạt nhân không bền thành hạt nhân khác (phóng xạ) Phản ứng tương tác hạt nhân với dẫn đến biến đổi thành hạt nhân khác CÁC ĐỊNH UẬT BẢO TOÀN TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 2.1 Định luật bảo toàn số nuclôn (số khối A) A1 + A2 = A3 + A4 2.2 Định luật bảo toàn điện tích (nguyên tử số Z) Z1 +Z = Z +Z 2.3 Định luật bảo toàn động lượng 2.4 Định luật bảo toàn lượng toàn phần NĂNG LƯỢNG TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN Xét phản ứng hạt nhân: A1 Z1 X1 + A2 Z2 X2 → A3 Z3 X3 + A4 Z4 X4 Đặt: m0 = m1+m2 m = m3 + m4 Năng lượng phản ứng là: ∆E = (m1+m2 - m3 - m4 ) c2 = (m0-m)c2 Nếu m0 > m: ∆E >0: phản ứng tỏa lượng Nếu m0 < m : ∆E : phản ứng toả nhiệt + ∆E < : phản ứng thu nhiệt Bài 20 Thực phản ứng hạt nhân sau : 23 11 Na + D → He + 10 Ne Biết m Na = 22,9327 u ; mHe = 4,0015 u ; mNe = 19,9870 u ; mD = 1,0073 u Phản úng toả hay thu lượng ? A.thu 2,2375 MeV B toả 2,3275 MeV C.thu 2,3275 MeV D toả 2,2375 MeV Giải Ta có lượng phản ứng hạt nhân : ∆E = ( M0 – M ).c2 = ( mNa + mHe - mNe - mD )c2 = 2,3275 MeV> phản ứng toả lượng ⇒ Chọn đáp án B Bài Cho phản ứng hạt nhân: 1737 Cl +11H →1837 Ar + 01n phản ứng tỏa hay thu lượng? Biết mCl = 36,956563u, mH = 1,007276u, mAr =36,956889u, 1u = 931MeV/c2 Giải: Năng lượng phản ứng là: ∆E= ( mCl + mH – mAr – mn ) 931= -1,6 MeV Phản ứng thu lượng 1,6MeV Bài 12 Cho phản ứng hạt nhân: D + 1T → He +X Lấy độ hụt khối hạt nhân T, hạt nhân D, hạt nhân He 0,009106 u; 0,002491 u; 0,030382 u 1u = 931,5 MeV/c2 Năng lượng tỏa phản ứng gần : A 15,017 MeV B 17,498 MeV C 21,076 MeV D 200,025 MeV Giải Đây phản ứng nhiệt hạch toả lượng tính theo độ hụt khối chất ⇒ Phải xác định đầy đủ độ hụt khối chất trước sau phản ứng Hạt nhân X ≡ 0n nơtron nên có Δm = ∆E = ( ∑ Δm sau – ∑ Δm trước)c2 = (ΔmHe + Δmn – ΔmH - ΔmT ).c2 = 17,498 MeV ⇒ Chọn đáp án : B Bài Tìm lượng tỏa hạt nhân đồng vị Thôri 234 92 U phóng xạ tia α tạo thành 230 90 Th Cho lượng liên kết riêng hạt α 7,1 MeV, 234U 7,63 MeV, 230Th 7,7 MeV A.10,82 MeV B 13,98 MeV C 11,51 MeV D 17,24 MeV Giải Áp dụng công thức ∆E = ε A3 + ε A4 − ε A1 − ε A2 =(7,7.230+7,1.4 – 7,63.234)MeV=13,98MeV ⇒ Chọn đáp án B Bài Cho phản ứng hạn nhân : D + D -> 23 He + 01 n Cho biết độ hụt khối D 0,0024u tổng lượng nghỉ hạt trước phản ứng nhiều tổng lượng nghỉ hạt sau phản ứng 3,25MeV Năng lượng liên kết hạt nhân 23 He A 7,235 MeV B 6,482 MeV C 7,7188 MeV D 12,964eV Giải: Theo đề ta có ∆E =[(2mD ) – ( m He + mn)]c2 = 3,25 (*) ∆E = (Wlk He +Wlk n) – 2WlkD = 3,25 3 13 ⇒ Wlk 23He =3,25 + 2WlkD – Wlk n ⇒ Wlk 23He = 3,25 + 2∆mDc2 - ∆mnc2 = 3,25 + 0,0024.931 – 0=7,7188MeV ⇒ Đáp án C Loại Tìm lượng toả phản ứng phân hạch, nhiệt hạch biết khối lượng tính lượng cho nhà máy hạt nhân lượng thay Lưu ý phản ứng nhiệt hạch hay phản ứng phân hạch phản ứng tỏa lượng Cho khối lượng hạt nhân trước sau phản ứng : M M Tìm lượng toả xảy phản ứng ( phân hạch nhiệt hạch ): Năng lượng toả : ∆E = ( M0 – M ).c2 MeV Suy lượng toả m gam phân hạch (hay nhiệt hạch ) : m E = ∆E N = ∆E A N A MeV Bài 235 92 U + 01 n → 95 42 Mo + 139 57 La +2 01 n + 7e- phản ứng phân hạch Urani 235 Biết khối lượng hạt nhân : mU = 234,99 u ; mMo = 94,88 u ; mLa = 138,87 u: mn=1,0087u Cho suất tỏa nhiệt xăng 46106J/Kg.Khối lượng xăng cần dùng để toả lượng tương đương với gam U phân hạch ? A 1616 kg B 1717 kg C.1818 kg D.1919 kg Giải Số hạt nhân nguyên tử 235U gam vật chất U : N = m N A A = 6,02.10 23 = 2,5617.10 21 235 hạt Năng lượng toả giải phóng hoàn toàn hạt nhân 235 U phân hạch là: ∆E = ( mU + mn – mMo– mLa – 2mn ).c2 = 215,3403 MeV Năng lượng gam U phản ứng phân hạch : E = ∆E.N = 5,5164.1023 MeV = 5,5164.1023 1,6.10 –3 J 14 = 8,8262 J Khối lượng xăng cần dùng để có lượng tương đương Q = E ⇒m = Q 46.106 ≈ 1919 kg ⇒ Chọn đáp án D Bài cho phản ứng hạt nhân: 31 T + 21 D → 42 He + X +17,6MeV Tính lượng toả từ phản ứng tổng hợp 2g Hêli A 52,976.1023 MeV B 5,2976.1023 MeV C 2,012.1023 MeV D.2,012.1024 MeV Giải Năng lượng tỏa hạt heli tạo thành: ∆E =17,6MeV Số nguyên tử hêli có 2g hêli: N= m.N A A = 2.6,023.10 23 = 3,01.1023 MeV Năng lượng toả gấp N lần lượng phản ứng nhiệt hạch: E = N.∆E = 3,01.1023.17,6 = 52,976.1023 MeV ⇒ Chọn đáp án A IV.KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Nghiên cứu với đối tượng lớp 12A năm học 2011-2012 năm học 20122013 1.Giờ dạy lớp 12A năm học 2011-2012 Năm học 2011-2012 dạy theo dạy theo sgk Theo quan sát dạy thấy học sinh hoạt động trầm lúng túng giải tập Giờ dạy lớp 12A năm học 2012-2013: Năm học vận dụng kinh nghiệm trình bày sáng kiến kinh nghiệm (nhất công thức sách giáo khoa) học sinh học tập sôi nổi, hứng thú giải nhiều tập 3.Sau học song học cho học sinh làm kiểm tra 15 phút Kết kiểm tra tính trung bình sau: 15 Lớp dạy Tổng số Điểm 0-4 % Số Điểm 5-8 % Số Điểm 8-10 % Số Năm 33 15 45,45% 20117 21,21% 11 33,33% 2012 33 9,09% 13 39,39% 17 51,52% Năm 20122013 Như kết dạy năm học 2012-2013 cao so với năm học trước Đặc biệt số mức yếu giảm đáng kể Từ tự tin vào phương pháp giảng dạy phần phản ứng hạt nhân viết sáng kiến kinh nghiệm C KẾT LUẬN Qua thời gian giảng dạy thấy với phương pháp dạy giúp học sinh có nhìn đắn hứng thú học phần vật lý hạt nhân Các em không túng túng bỡ ngỡ gặp tập phần phản ứng hạt nhân.Và kết thi đại học học sinh nâng lên Trong thực tế giảng dạy thấy có nhiều câu hỏi liền với nội dung Tuy nhiên trình độ thời gian có hạn nên chưa thể đề cập tới vấn đề cách sâu rộng triệt để ,rất mong góp ý đồng nghiệp để đề tài hoàn thiện XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Như Xuân, ngày 10 tháng 05 năm 2013 Tôi xin cam đoan SKKN viết, không chép nội dung người khác Người viết SKKN ĐỖ THỊ HẢI Tài Liệu Tham Khảo 1.Cẩm Nang Ôn Luyện Thi Đại Học Môn Vật Lí 16 (Tác Ciả Nguyễn Anh Vinh - Nhà xuất Đại Học Sư Phạm) 2.Hướng Dẫn Giải Nhanh Các Dạng Bài Tập Trắc Nghiệm Vật Lí (Tác Giả Hoàng Danh Tài - Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia Hà Nội) 3.Đề Thi Tuyển Sinh Đại Học Năm 2008,2009,2010,2011,2012 Mục Lục 17 A Phần Mở Đầu .1 B Phần Nội Dung C Kết Luận 16 18 [...]... phương pháp giảng dạy phần phản ứng hạt nhân và viết sáng kiến kinh nghiệm này C KẾT LUẬN Qua thời gian giảng dạy tôi thấy rằng với phương pháp dạy như trên sẽ giúp học sinh có cái nhìn đúng đắn và hứng thú hơn khi học phần vật lý hạt nhân Các em không còn túng túng bỡ ngỡ khi gặp các bài tập phần phản ứng hạt nhân. Và như vậy kết quả thi đại học của học sinh sẽ được nâng lên Trong thực tế giảng dạy tôi... năm học 2011-2012 và năm học 20122013 1.Giờ dạy ở lớp 12A năm học 2011-2012 Năm học 2011-2012 tôi dạy theo dạy theo sgk Theo quan sát giờ dạy tôi thấy học sinh hoạt động ít trầm và lúng túng khi giải bài tập 2 Giờ dạy ở lớp 12A năm học 2012-2013: Năm học này tôi vận dụng những kinh nghiệm đã trình bày trong sáng kiến kinh nghiệm (nhất là các công thức ngoài sách giáo khoa) học sinh học tập sôi nổi, hứng... Bài 2 Cho phản ứng hạt nhân: 1737 Cl +11H →1837 Ar + 01n phản ứng trên tỏa hay thu bao nhiêu năng lượng? Biết mCl = 36,956563u, mH = 1,007276u, mAr =36,956889u, 1u = 931MeV/c2 Giải: Năng lượng của phản ứng là: ∆E= ( mCl + mH – mAr – mn ) 931= -1,6 MeV Phản ứng thu năng lượng 1,6MeV Bài 3 12 Cho phản ứng hạt nhân: 2 3 4 1 D + 1T → 2 He +X Lấy độ hụt khối của hạt nhân T, hạt nhân D, hạt nhân He lần... 0=7,7188MeV ⇒ Đáp án C Loại 4 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 Lưu ý phản ứng nhiệt hạch hay phản ứng phân hạch là các phản ứng tỏa năng lượng Cho khối lượng của các hạt nhân trước và sau phản ứng : M 0 và M Tìm năng lượng toả ra khi xảy 1 phản ứng ( phân hạch hoặc nhiệt hạch ): Năng lượng toả ra... lượng của phản ứng hạt nhân là : ∆E = ( M0 – M ).c2 = 0,0187uc2 = 17,4097 MeV Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng ta có ∆E +Kp= 2K α ⇒ K α = Vận tốc của mổi hạt α là: v = c ∆E + K p 2 = 10,05MeV 2K α =2,2.107m/s 931.4,0015 ⇒ Chọn đáp án B Bài 3 Một nơtơron có động năng Kn = 1,1 MeV bắn vào hạt nhân Liti ứng yên gây ra phản ứng: 1 0 n + 63 Li → X+ 42 He Biết hạt nhân He bay ra vuông góc với hạt nhân. .. bài tập hơn 3.Sau khi học song mỗi giờ học tôi cho học sinh làm bài kiểm tra 15 phút Kết quả bài kiểm tra tính trung bình như sau: 15 Lớp dạy Tổng số bài Điểm 0-4 % Số bài Điểm 5-8 % Số bài Điểm 8-10 % Số bài Năm 33 15 45,45% 20117 21,21% 11 33,33% 2012 33 3 9,09% 13 39,39% 17 51,52% Năm 20122013 Như vậy kết quả giờ dạy năm học 2012-2013 cao hơn so với năm học trước Đặc biệt là số bài ở mức yếu kém... trong phản ứng hạt nhân Loại bài tập này chúng ta sẽ áp dụng các công thức tính năng lượng của phản ứng như sau: [(m1 + m2 ) − (m3 + m4 )]c 2  2 [(∆m3 + ∆m4 ) − (∆m1 + ∆m2 )]c  ∆E = (Wlk 3 + Wlk 4 ) − (Wlk 1 + Wlk 2 ) ( A ε + A ε ) − ( A ε − A ε ) 4 4 1 1 2 2  3 3 ( K 3 + K 4 ) − ( K 1 + K 2 )  + nếu ∆E > 0 : phản ứng toả nhiệt + nếu ∆E < 0 : phản ứng thu nhiệt Bài 1 2 4 20 Thực hiện phản ứng. .. hiện phản ứng hạt nhân sau : 23 11 Na + 1 D → 2 He + 10 Ne Biết m Na = 22,9327 u ; mHe = 4,0015 u ; mNe = 19,9870 u ; mD = 1,0073 u Phản úng trên toả hay thu một năng lượng bằng bao nhiêu ? A.thu 2,2375 MeV B toả 2,3275 MeV C.thu 2,3275 MeV D toả 2,2375 MeV Giải Ta có năng lượng của phản ứng hạt nhân trên là : ∆E = ( M0 – M ).c2 = ( mNa + mHe - mNe - mD )c2 = 2,3275 MeV> 0 đây là phản ứng toả năng... = 2,5617.10 21 235 hạt Năng lượng toả ra khi giải phóng hoàn toàn 1 hạt nhân 235 U phân hạch là: ∆E = ( mU + mn – mMo– mLa – 2mn ).c2 = 215,3403 MeV Năng lượng khi 1 gam U phản ứng phân hạch : E = ∆E.N = 5,5164.1023 MeV = 5,5164.1023 1,6.10 –3 J 14 = 8,8262 J Khối lượng xăng cần dùng để có năng lượng tương đương Q = E ⇒m = Q 46.106 ≈ 1919 kg ⇒ Chọn đáp án D Bài 2 cho phản ứng hạt nhân: 31 T + 21 D... của phản ứng gần bằng : A 15,017 MeV B 17,498 MeV C 21,076 MeV D 200,025 MeV Giải Đây là phản ứng nhiệt hạch toả năng lượng được tính theo độ hụt khối của các chất ⇒ Phải xác định đầy đủ độ hụt khối các chất trước và sau phản ứng Hạt nhân X là ≡ 1 0n là nơtron nên có Δm = 0 ∆E = ( ∑ Δm sau – ∑ Δm trước)c2 = (ΔmHe + Δmn – ΔmH - ΔmT ).c2 = 17,498 MeV ⇒ Chọn đáp án : B Bài 4 Tìm năng lượng tỏa ra khi một