Giáo án Vật lý 12 bài 35: Tính chất và cấu tạo hạt nhân tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập...
Giáo án Vật lý 12 nâng cao - TIẾT 88-89: CẤU TẠO HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ - ĐỘ HỤT KHỐI A. Mục tiêu bài học: 1.Kiến thức - Nêu cấu tạo hạt nhân nguyên tử, biết kí hiệu hạt nhân và đơn vị khối lượng nguyên tử. - nêu được lực hạt nhân là gì và đặc điểm của lực hạt nhân. - Nêu được độ hụt khối của hạt nhân là gì, viết được công thức tính độ hụt khối. - Nêu được năng lượng liên kết hạt nhân là gì, viết được công thức tính năng lượng liên kết hạt nhân. 2.Kỹ năng - Viết đúng kí hiệu hạt nhân nguyên tử. - Tìm năng lượng liên kết hạt nhân, năng lượng liên kết riêng. B. Chuẩn bị: 1. Giáo viên: a) Kiến thức và dụng cụ: - Cấu tạo hạt nhân nguyên tử, năng lượng liên kết hạt nhân. - Vẽ mô hình cấu tạo các đồng vị của Hyđrô, hêli. - Kiến thức về hạt nhân, lực hạt nhân trong SGV. - Đọc những điều lưu ý trong SGV. b) Phiếu học tập: 2. Học sinh: - Ôn lại một số kiến thức về cấu tạo hạt nhân trong hoá học, cấu tạo nguyên tử, bảng HTTT. C. KIỂM TRA BÀI CŨ: -Trình bày hệ thức Anh XTanh giữa năng lượng và khối lượng. D. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC HĐ CỦA GIÁO VIÊN HĐ CỦA HỌC SINH NỘI DUNG KIẾN THỨC Cấu tạo hạt nhân. - Yêu cầu HS tìm cấu tạo hạt nhân. - Trình bày cấu tạo hạt nhân. - Nhận xét, tóm tắt. + b. Kí hiệu hạt nhân. - Yêu cầu HS tìm Kí hiệu hạt nhân. - Trình bày Kí hiệu hạt nhân. - Nhận xét, tóm tắt. + b. Kích thước - Đọc SGK phần 1. a. Tìm cấu tạo hạt nhân. - Trình bày cấu tạo hạt nhân. - Nhận xét, bổ xung cho bạn - Đọc SGK phần 1. b. Tìm Kí hiệu hạt nhân. - Trình bày Kí hiệu hạt nhân. 1. Cấu tạo hạt nhân. Nuclôn. a) Cấu tạo hạt nhân. + Gồm các hạt: nuclôn, có 2 loại: prôton (p) & nơtron (n). + Số prôton (p) trong hạt nhân bằng Z (bằng số TT trong bảng HTTH) Z gọi là nguyên tử số. + Số nơtron (n) trong hạt nhân bằng N + Số nuclôn: Z + N = A; A gọi là số khối. b. Kí hiệu hạt nhân: X A Z hoặc X A hoặc XA. A: số khối; Z : nguyên hạt nhân. - Yêu cầu HS tìm Kích thước hạt nhân. - Trình bày Kích thước hạt nhân. - Nhận xét, tóm tắt. - Yêu cầu HS trả lời câu hỏi C1, C2. Đồng vị là gì? - Yêu cầu HS tìm hiểu đồng vị hạt nhân. - Trình bày về đồng vị. - Nhận xét, tóm - Nhận xét, bổ xung cho bạn - Đọc SGK phần 1. c. Tìm Kích thước hạt nhân. - Trình bày Kích thước hạt nhân. - Nhận xét, bổ xung cho bạn - Trả lời câu hỏi C1, C2. - Đọc SGK phần 2. Tìm hiểu đồng vị là tử số. c) Kích thước hạt nhân: -Coi như hình cầu có bán kính mA.,R 3 1 15 1021 . 2. Đồng vị: -Là những nguyên tố có cùng Z (A) Có đồng vị bề và đồng vị phóng xạ. 3. Đơn vị khối lượng nguyên tử: a) kí hiệu u. có trị số bằng 1/12 khối lượng nguyên tử C12. g NN .mu AA C 112 12 1 12 1 12 ; u 1,66.10 =27 kg Khối lượng 1 nuclôn tắt. + Tìm hiểu đơn vị khối lượng nguyên tử? - Trình bày nội dung ĐVKL nguyên tử. - Nhận xét, tóm tắt. + Đo bằng đại lượng khác: - Từ hệ thức Anhxtanh ngoài u còn tính bằng gì? - Giá trị 1u bằng bao nhiêu MeV/c 2 ? - Nhận xét, bổ gì - Trình bày khái niệm đồng vị. - Nhận xét, bổ xung cho bạn - Đọc SGK phần 3.a, đơn vị khối lượng nguyên tử. - Thảo luận nhóm, trình bày nhận biết của mình. - Nhận xét, bổ xung tình bày u, khối lượng nguyên tử m A.u b) Từ hệ thức: E = mc 2 => m = E/c 2 ta được: u = 931,5MeV/c 2 . 4. Năng lượng liên kết: a) Lực hạt nhân: -Là lực hút giữa các nuclon. Có bán kính tác dụng khoảng 10 -15 m. b) Độ hụt khối. Năng lượng liên kết. + Khối lượng m của hạt nhân X A Z bao giờ cũng nhỏ hơn tổng khối lượng xung, tóm tắt. - Yêu cầu HS trả lời câu hỏi C3. -Năng lượng liên kết. + Lực hạt nhân là gì? - Trình bày lực hạt nhân. - Nhận xét, tóm tắt. - Yêu cầu HS trả lời câu hỏi C4. + Độ hụt khối là gì? HD HS đọc SGK. - Trình bày độ của bạn. - Đọc SGK phần 2, b. Tìm hiểu các đơn vị khác. VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ - TÍNH CHẤT VÀ CẤU TẠO HẠT NHÂN I MỤC TIÊU BÀI HỌC Về kiến thức - Nêu cấu tạo hạt nhân - Nêu đặc trưng prôtôn nơtrôn - Giải thích kí hiệu hạt nhân - Định nghĩa khái niệm đồng vị 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 II PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC Chuẩn bị bảng thống kê khối lượng hạt nhân III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Ổn định lớp Kiểm tra cũ Bài Hoạt động 1: Tìm hiểu cấu tạo hạt nhân Hoạt động GV - Nguyên tử có cấu tạo nào? Hoạt động hs - hạt nhân mang điện tích +Ze, êlectron quay xung quanh hạt nhân Nội dung I Cấu tạo hạt nhân Hạt nhân tích điện dương +Ze (Z số thứ tự bảng tuần hoàn) - Hạt nhân có kích thước - Rất nhỏ, nhỏ kích nào? thước nguyên tử 104 (Kích thước nguyên tử 105 lần (10-14 10-15m) 10-9m) - Kích thước hạt nhân nhỏ, nhỏ kích thước nguyên tử 104 105 lần - Hạt nhân có cấu tạo - Hạt nhân tạo thành Cấu tạo hạt nhân VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí nào? - Y/c Hs tham khảo số liệu khối lượng prôtôn nơtrôn từ Sgk - Cấu tạo hai loại hạt nuclôn prôtôn nơtrôn (gọi + Prôtôn (p), điện tích (+e) chung nuclôn) + Nơtrôn (n), không mang điện - Số prôtôn hạt nhân Z (nguyên tử số) - Z số thứ tự bảng tuần hoàn, ví dụ hiđrô 1, cacbon 6… - Tổng số nuclôn hạt nhân kí hiệu A (số khối) - Số nơtrôn hạt nhân A – Z - Số nơtrôn xác định qua A Z nào? - Số nơtrôn = A – Z - Hạt nhân nguyên tố X kí hiệu nào? - Kí hiệu hạt nhân nguyên tố X: ZA X - Ví dụ: 11H , 126C , 168O , 67 Zn , 238 U 30 92 Tính số nơtrôn hạt nhân trên? - Đồng vị gì? - Nêu ví dụ đồng vị nguyên tố 1 H 67 30 : 0; 126C : 6; 168O : 8; Zn : 37; U : 146 238 92 - HS đọc Sgk trả lời Kí hiệu hạt nhân - Hạt nhân nguyên tố X kí hiệu: ZA X - Kí hiệu dùng cho hạt sơ cấp: 11 p , 01n , 10e Đồng vị - Các hạt nhân đồng vị hạt nhân có số Z, khác số A - Ví dụ: hiđrô có đồng vị - Cacbon có nhiều đồng vị, có đồng vị bền 126C (khoảng 98,89%) 136C (1,11%), đồng vị 146C có nhiều ứng dụng a Hiđrô thường 11H (99,99%) b Hiđrô nặng 12 H , gọi tê ri D (0,015%) c Hiđrô siêu nặng 13H , gọi triti T , không bền, thời gian sống khoảng 10 năm Hoạt động 2: Tìm hiểu khối lượng hạt nhân - Các hạt nhân có khối - HS ghi nhận khối II Khối lượng hạt nhân VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí lượng lớn so với khối lượng nguyên tử lượng êlectron khối lượng nguyên tử tập trung gần toàn hạt nhân Đơn vị khối lượng hạt nhân - Đơn vị u có giá trị 1/12 khối lượng nguyên tử đồng vị 126C 1u = 1,6055.10-27kg - Để tiện tính toán định nghĩa đơn vị khối lượng đơn vị khối lượng nguyên tử - Theo Anh-xtanh, vật có lượng có khối lượng ngược lại - Dựa vào hệ thức Anhxtanh tính lượng 1u? - Lưu ý: 1eV = 1,6.10-19J Khối lượng lượng hạt nhân - HS ghi nhận liên hệ E m E = uc2 - Theo Anh-xtanh, lượng E khối lượng m tương ứng vật luôn tồn đồng thời tỉ lệ với nhau, hệ số tỉ lệ c2 E = mc2 = 1,66055.10-27(3.108)2 c: vận tốc ánh sáng chân J không (c = 3.108m/s) = 931,5MeV 1uc2 = 931,5MeV 1u = 931,5MeV/c2 MeV/c2 coi đơn vị khối lượng hạt nhân - Chú ý quan trọng: + Một vật có khối lượng m0 trạng thái nghỉ chuyển động với vận tốc v, khối lượng tăng lên thành m với m m0 1 v2 c2 Trong m0: khối lượng nghỉ m khối lượng động + Năng lượng toàn phần: VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí E mc m0c2 v2 1 c Trong đó: E0 = m0c2 gọi lượng nghỉ E – E0 = (m - m0)c2 động vật Củng cố - Với c vận tốc ánh sáng chân không, hệ thức Anhxtanh lượng nghĩ E khối lượng m vật A E = m2c B E = mc2 C E = 2mc2 D E = mc2 Giáo án Vật lý 12 nâng cao - TIẾT 92-93: PHẢN ỨNG HẠT NHÂN A. Mục tiêu bài học: 1.Kiến thức - Nêu được phản ứng hạt nhân là gì? - Phát biểu được định luật bảo toàn số khối, bảo toàn điện tích và bảo toàn năng lượng toàn phần trong phản ứng hạt nhân. - Viết được phương trình phản ứng hạt nhân và tính được năng lượng toả ra hay thu vào trong phản ứng hạt nhân. 2.Kỹ năng - Viết được các phương trình phản ứng hạt nhân và phóng xạ. - Tính được năng lượng trong phản ứng hạt nhân. B. Chuẩn bị: 1. Giáo viên: a) Kiến thức và dụng cụ: - Những điều lưu ý SGV. b) Phiếu học tập: 2. Học sinh: - Ôn lại khái niệm phản ứng hoá học và các định luật bảo toàn trong cơ học. - Bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học. C. KIỂM TRA BÀI CŨ: -Phóng xạ là gì? Nêu các tia phóng xạ và bản chất của chúng. -Chu kỳ bán rã của chất phóng xạ là gì ? Viết biểu thức toán học diễn tả định luật phóng xạ. D. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC HĐ CỦA GIÁO VIÊN HĐ CỦA HỌC SINH NỘI DUNG KIẾN THỨC - Yêu cầu HS tìm hiểu phản ứng hạt nhân hạt nhân. - Đọc SGK phần 1, a. Thế nào là phản ứng hạt nhân. 1. Phản ứng hạt nhân: a) Định nghĩa: - Trình bày phản ứng hạt nhân hạt nhân là gì? - Nhận xét, tóm tắt. - Yêu cầu HS tìm hiểu phản ứng hạt nhân tạo ra? - Trình bày sản phẩm phản ứng hạt nhân. - Nhận xét, tóm tắt. - Yêu cầu HS trả lời câu hỏi C1, C2. - Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân? - Trình bày nội dung các định luật. - Giải thích nguyên - Thảo luận, trình bày phản ứng hạt nhân. - Nhận xét, bổ xung cho bạn - Đọc SGK phần 1. b, sản phẩm tạo ra - Trình bày sản phẩm tạo ra đồng vị phóng xạ. - Nhận xét, bổ xung cho bạn - Trả lời câu hỏi C1, C2. - Đọc SGK phần 2. tìm hiểu điện định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân. - Thảo luận nhóm, trình bày các định -Là mọi quá trình d ẫn đến sự biến đổi hạt nhân. A + B C + D. Đặc biệt: A C + D (phóng xạ) b) Ph ản ứng hạt nhân tạo nên đ ồng vị phóng xạ: 2. Các đ ịnh luật bảo toàn trong ph ản ứng hạt nhân: a) Định luật bảo to àn số nuclôn: -T ổng số nuclon của các hạt tương tác b ằng tổng s ố nuclon của các hạt sản phẩm. b) Định luật bảo toàn điện tích: nhân có các định luật bảo toàn. - Nhận xét, tóm tắt. - Yêu cầu HS trả lời câu hỏi C3, C4. + Độ hụt khối của phản ứng hạt nhân? - Trình bày độ hụt khối của phản ứng hạt nhân. - Nhận xét, tóm tắt. + Khi nào phản ứng hạt nhân toả năng lượng? - Trình bày phản ứng hạt nhân toả luật bảo toàn. - Nhận xét, bổ xung trình bày của bạn. - Trả lời câu hỏi C3, C4. - Đọc SGK phần 3, năng lượng trong phản ứng hạt nhân. - Thảo luận, trình bày -T ổng đại số điện tích của các hạt t ương tác b ằng tổng đại số các điện tích c ủa các hạt sản phẩm. c) Định luật bảo to àn năng lượng toàn phần: -Tổng năng lượng to àn phần của các hạt t ương tác bằng tổng năng lư ợng toàn ph ần của các hạt sản phẩm. d) Định luật bảo to àn động lượng: - Véc tơ tổng động lư ợng của các hạt tương tác bằng véc t ơ tổng động lư ợng của các hạt sản phẩm. năng lượng. - Nhận xét, tóm tắt. + Khi nào phản ứng hạt nhân thu năng lượng? - Trình bày phản ứng hạt nhân thu năng lượng. - Nhận xét, tóm tắt. -Nhận xét,đánh giá giờ dạy. độ hụt khối của phản ứng hạt nhân. - Nhận xét bổ xung cho bạn. - Đọc SGK phần 3, a. Phản ứng hạt nhân toả năng lượng. - Thảo luận, trình bày năng lượng toả ra. - Nhận xét bổ xung cho bạn. - Đọc SGK phần 4. Phản ứng hạt nhân toả năng lượng. - Thảo luận, trình bày năng lượng thu vào. - Nhận xét bổ xung cho bạn. 3. Năng lượng trong phản ứng hạt nhân: M = M 0 – M. M 0 = m A + m B ; M = m C + m D . + M < M 0 phản ứng hạt nhân toả năng lượng. + M > M 0 ph ản ứng hạt nhân thu năng lượng W W = (M – M 0 )c 2 + E d . 4/ Hai loại phản ứng hạt nhân tỏa năng Vật lý 12 Chương 7: HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Bài 35: TÍNH CHẤT VÀ CẤU TẠO TÍNH CHẤT VÀ CẤU TẠO HẠT NHÂN HẠT NHÂN I. Cấu tạo hạt nhân 1. Mô hình Rơ – dơ – pho: Nguyên tử có kích thước rất nhỏ, bao gồm một hạt nhân mang điện tích dương ở giữa, xung quanh là các electron . I. Cấu tạo hạt nhân 2. Cấu tạo hạt nhân Hạt nhân lại được cấu tạo từ những hạt rất nhỏ gọi là nuclôn. Có hai loại nuclôn: Protôn p (hay ) : Nơtrôn n (hay) : nơtrôn không mang điện 1,0073 p p m u q e = = + 1,0087 0 n n m u q = = I. Cấu tạo hạt nhân 3. Kí hiệu hạt nhân Kí hiệu : Trong đó: A : Số nuclôn (số khối hay khối lượng) , A = Z + N Z : Số protôn (điện tích hạt nhân nguyên tử, cũng là vị trí của hạt nhân X trong bảng HTTH) N : Số nơtrôn A Z X I. Cấu tạo hạt nhân 4. Đồng vị Các nguyên tử có cùng số protôn Z nhưng có số nơtrôn N khác nhau gọi là đồng vị Ví dụ : nguyên tử Hidrô có 3 đồng vị: Hidrô thường (99,99% hidro thiên nhiên) Hidrô nặng (đơtơri) : hoặc D (0,015% hidro thiên nhiên) Hidrô siêu nặng (triti) hoặc T (không bền, thời gian sống 10 năm) Nguyên tử Cacbon có 7 đồng vị , trong đó có 2 đồng vị bền là (98,89% khối cacbon bền vững) và (1,11% khối cacbon bền vững) II. Khối lượng và năng lượng hạt nhân 1. Đơn vị khối lượng hạt nhân(u) Ví dụ: Khối lượng tính ra u: Electron Proton Nơtron Heli 5,486.10 -4 1,00728 1,00866 4,00150 27 1 1 1,66058.10 12 C u m Kg − = = II. Khối lượng và năng lượng hạt nhân 2. Khối lượng và năng lượng a. Hệ thức Anhxtanh giữa năng lượng và khối lượng: m: khối lượng của vật c: vận tốc ánh sáng trong chân không E: năng lượng nghỉ Xuất phát từ việc tính năng lượng 1u ta được: (MeV cũng được coi là đvkl hn)a 2 E mc= 2 1 1 931 12 C MeV u m c = = II. Khối lượng và năng lượng hạt nhân b. Sự phụ thuộc của khối lượng và năng lượng vào vận tốc chuyển động của hạt nhân: Theo thuyết Anhxtanh một vật có khối lượng nghỉ m 0 và năng lượng nghỉ E 0 chuyển động với vận tốc v thì khối lượng và năng lượng của nó tăng lên thành m và E 0 2 2 1 m m v c = − 2 2 0 0 2 2 2 2 1 1 E m c E mc v v c c = = = − − II. Kh i l ng và năng l ng h t ố ượ ượ ạ nhân Động năng vật: ( ) 2 d 0 0 W E E m m c= − = − UBND TỈNH ĐIỆN BIÊN SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Bài giảng: Môn: Vật lí 12 cơ bản Giáo viên: Đỗ Xuân Hưng Email: hungdreamer@gmail.com Điện thoại: 0976019222 Trường: THPT Mường Luân Huyện: Điện Biên Đông, tỉnh Điện Biên Điện Biên Đông, tháng 1 năm 2015 Bài 35 - Tiết 58 : TÍNH CHẤT VÀ CẤU TẠO HAT NHÂN BÀI 35 – TIẾT 58 NỘI DUNG I. TÍNH CHẤT VÀ CẤU TẠO HẠT NHÂN 1.Kích thước hạt nhân. 2.Cấu tạo hạt nhân. 3.Kí hiệu hạt nhân. 4.Đồng vị. II. KHỐI LƯỢNG HẠT NHÂN 1. Đơn vị khối lượng hạt nhân . 2. Năng lượng và khối lượng. Mời các em quan sát 2. Khái niệm thuật toán I. Cấu tạo hạt nhân: 1. Kích thước hạt nhân - Hạt nhân mang điện tích dương +Ze (Z là số thứ tự của nguyên tố trong bảng hệ thống tuần hoàn hay còn gọi là nguyên tử số ). Đường kính nguyên tử cỡ 10 -10 m ( Å ) Đường kính hạt nhân cỡ 10 -14 – 10 -15 m ( f ) - Kích thước hạt nhân rất nhỏ, nhỏ hơn kích thước nguyên tử 10 4 ÷ 10 5 lần +Ze - Hạt nhân có kích thước như thế nào? - Nếu tưởng tượng kích thước của nguyên tử to như một căn phòng kích thước (10x10x10)m thì hạt nhân có thể so sánh với vật nào? Kích thước hạt nhân như một hạt bụi có đường kính 0,1mm đến 1mm Nếu hạt nhân là quả nho Nguyên tử là 1 sân vận động 2. Cấu tạo hạt nhân - Hạt nhân được tạo thành bởi các nuclôn. Có 2 loại nuclôn + Prôtôn (p), điện tích +e (với e = 1,6.10 -19 C ) + Nơtrôn (n), không mang điện. - Tổng số nuclôn trong hạt nhân kí hiệu A (số khối). - Số prôtôn trong hạt nhân bằng Z (nguyên tử số) - Số nơtrôn trong hạt nhân là N = A – Z ở điều kiện bình thường số prôtôn trong hạt nhân bằng số electron ở lớp vỏ nguyên tử Hạt nhân có cấu tạo như thế nào? Hạt Điện tích Khối Lượng Prôtôn +e 1,67262.10 - 27 kg Nơtron 0 1,67493.10 - 27 kg Electron -e 9,10938.10 -31 kg