skkn xây DỰNG và sử DỤNG tài LIỆU môn vật lí 12 vào dạy học NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG THI THPT QUỐC GIA

A ĐẶT VẤN ĐỀ Lí chọn đề tài Trong năm qua, với đổi tồn diện giáo dục việc đổi phương pháp dạy học diễn mạnh mẽ Các hoạt động dạy học khơng diễn theo kiểu thầy đọc – trò chép mà đổi theo hướng phát triển lực học sinh Theo hướng đó, muốn đạt hiệu - học sinh khối 12 chuẩn bị thi THPT Quốc Gia - học sinh phải tích cực tham gia vào hoạt động dạy học đồng thời phải có kĩ ghi chép, tóm tắt kiến thức cách khoa học Tuy nhiên qua thực tế giảng dạy, hầu hết học sinh gặp nhiều khó khăn việc dẫn đến kiến thức thu nhận khơng có hệ thống dễ lâm vào tình trạng hổng kiến thức Bên cạnh việc lưu hành hai sách giáo khoa song song nên có số kiến thức đề thi phần giao hai chương trình chuẩn nâng cao mà trình bày kĩ chương trình chương trình lại sơ sài, hệ thống tập hai sánh so với nội dung thi Ngồi ra, năm gần Bộ giáo dục khơng xuất tài liệu hướng dẫn ơn thi, tài liệu thị trường nhiều việc học sinh lựa chọn sách chất lượng, phù hợp vơí lực khó khăn Những yếu tố làm học sinh dễ định hướng việc học làm ảnh hưởng đến kết ơn thi, đặc biệt THPT Quốc gia lớp 12 Để giúp học sinh khắc phục khó khăn tơi chọn đề tài: “XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG TÀI LIỆU MƠN VẬT LÍ 12 VÀO DẠY HỌC NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG THI THPT QUỐC GIA” Mục đích đề tài Đề tài nhằm giúp cho học sinh có hệ thống kiến thức đầy đủ chương trình Vật lí 12, trang bị phương pháp giải tập hệ thống tập tương ứng giúp học sinh rèn luyện kĩ kiến giải tập, giúp giáo viên mơn có tài liệu thống việc dạy ơn thi THPT Quốc gia trường THPT Trần Phú Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Nội dung dạy học chương trình Vật lí 12 - Các đề thi tốt nghiệp trung học phổ thơng Đại học - Cao đẳng năm gần Phương pháp nghiên cứu - Tìm hiểu nội dung kiến thức sách giáo khoa, giáo trình vật lý phổ thơng, sách tham khảo vật lý, tạp chí vật lý, giáo trình đại học liên quan đến nội dung đề tài từ xây dựng hệ thống lý thuyết chương trình - Chọn lọc tốn có dạng từ đề thi tốt nghiệp, thi đại học cao đẳng, THPT quốc gia làm ví dụ minh họa - Áp dụng nội dung đề tài vào thực tiễn dạy học Đóng góp đề tài Cung cấp cho học sinh giáo viên có tài liệu thống q trình dạy học ơn thi THPT Quốc gia B NỘI DUNG Thực trạng hoạt động dạy học Qua thực tế giảng dạy đa số học sinh gặp khó khăn việc ghi chép, tóm tắt kiến thức nội dung học tìm hiểu thêm nội dung liên quan khơng trình bày sách giáo khoa Kỹ giải tập em yếu, khơng định dạng cách giải dạng tập chương trình Ngun nhân thực trạng Các nội dung kiến thức cung cấp sách giáo khoa đặc biệt sách giáo khoa chương trình chuẩn gồm kiến thức nhất, nhiều nội dung nêu kết cuối tốn tượng Thời lượng dạy học khơng đủ để giáo viên cung cấp đầy đủ thơng tin kiến thức lý thuyết dạng tập Học sinh khơng định hướng rèn luyện kĩ giải tập Các đề thi thường khai thác sâu vào nội dung kiến thức, kiến thức khơng đề cập sách giáo khoa, u cầu học sinh tổng hợp kiến thức phần học trước có kỹ xử lý nhanh Nhiều nội dung sách giáo khoa khơng trình bày trình bày sơ lược đề thi lại sâu nội dung Nội dung tài liệu 3.1 PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG I: DAO ĐỘNG CƠ I ĐẠI CƯƠNG VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU H A : chuyển động qua lại quanh vị trí cân ng tuầ h : dao động mà trạng thái dao động lặp lại cũ sau khoảng thời gian iai đoạn nh lặp lại dao động tuần hồn gọi dao động tồn phần Dao iều h - h h : DĐĐH dao động mà phương trình có dạng hàm sin hay cosin theo thời gian - h H: x = Acos(t + ) x = Asin(t + ) h ,  số dương;  số âm, dương (      ) i - H ▪ x: li độ dao động ▪ A: biên độ dao động ▪ (t +  : pha dao động thời điểm t, đơn vị rad Với biên độ, pha xác định trạng thái dao động thời điểm t ▪ : pha ban đầu dao động, xác định trạng thái dao động thời điểm t , đơn vị rad ▪ : tần số góc dao động Đơn vị rad/s hu ầ H : s): khoảng thời gian để vật thực dao - Chu kỳ T ( động tồn phần khoảng thời gian ngắn sau trạng thái dao động lập lại cũ T t Thời giandaon ä g  N Số daon ä gthực hien ä đươcï : Hz): số dao động tồn phần thực - Tần s f ( giây f - Liê hệ i N Số daon ä gthưcï hien ä đươcï  t Thơiø giandaon ä g hu ỳ T, f , :   2f  Vận t c 2 (Đơn vị rad/s ) T H  - Biểu thức: v = x'(t) = - Asin(t + ) = Acos(t +  + ) - iểm: ▪ Vận tốc dao động điều hòa biến thiên điều hòa tần số sớm pha li độ góc  (x v vng pha ▪ Véctơ vận tốc v ln chiều với chiều chuyển động; vật chuyển động theo chiều dương v > , theo chiều âm v < v  A (VTCB) ▪ Độ lớn cực đại – cực tiểu vận tốc:  max (Biên) v  H: Gia t - Biểu thức: a - x'' v’ - 2Acos(t + ) = - 2x =2Acos(t +  + π) iểm: ▪ Gia tốc vật DĐĐH biến thiên điều hòa tần số ngược pha với li độ x sớm pha vận tốc v góc  (a vng pha với v) ▪ ia tốc a ln trái dấu với li độ x (a.x < 0) ▪ Véctơ gia tốc a ln hướng vị trí cân bằng; Khi vật DĐĐH từ Biên VTCB vật chuyển động nhanh dần a  v , vật DĐĐH từ VTCB biên vật chuyển động chậm dần a  v ▪ Độ lớn: a  A (Biên) Độ lớn gia tốc a tỉ lệ với độ lớn li độ x ta có  max (VTCB) amin  hệ thứ c lập i với thời gian: Hai đại lượng biến thiên điều hòa vng pha ta ln có hệ thức độc lập thời gian sau: 2  GTTT1   GTTT      1  GTCĐ1   GTCĐ  v2 x  v  2 - Hệ thức x, v :        A  x    A   vmax  2  a   v  a v2 v,a - Hệ thức   :       A      a max   vmax  2  Fhp   v  F2 v2 - Hệ thức Fhp , v :     1  A   F  v m   hpmax   max  - Ngồi có hệ thức x,a ; Fhp , x ; Fhp ,a : a  2 x ; Fhp  m2 x  kx  ma h i ậ i iều h : - Đồ thị li độ, vận tốc, gia tốc lực hồi phục dao động điều hòa theo thời gian: (x,t ; (v,t ; (a,t (F,t có dạng đường hình sin - Các cặp giá trị {x v}; {a v}; {F v} vng pha nên phụ thuộc theo đồ thị hình elip - Các cặp giá trị {x a}; {a F}; {x F} phụ thuộc theo đồ thị đoạn thẳng qua gốc tọa độ Liê hệ i - Liê hệ i T H - iểu i T H: H u ột DĐĐH M coi hình chiếu chất điểm chuyển động tròn xuống đường thẳng nằm mặt phẳng quĩ đạo Trong A ▪ Biên độ A DĐĐH bán kính quỹ O  x đạo CĐTĐ O x ▪ Tần số góc ω DĐĐH A tốc độ góc ( ) A A CĐTĐ - iểu i H u : ột DĐĐH x = Acos(t + ) biểu diễn vectơ quay A có: ▪ ốc: gốc tọa độ trục chuẩn x ▪ Hướng: hợp với trục chuẩn () A x góc  pha ban đầu φ ▪ Độ dài: tỉ lệ với ▪ Véctơ A quay quanh gốc tọa độ O với t   x H x  OH tốc độ góc  theo chiều ngược chiều kim đồng hồ (Quy ước chiều dương đường tròn) => Hình chiếu A xuống x biểu diễn DĐĐH x = Acos(t + ) II CON L C L u XO : gồm vật nặng khối lượng m, gắn vào đầu lò xo độ cứng k, khối lượng lò xo khơng đáng kể, đầu lại lò xo giữ cố định - VTCB: vị trí mà hợp lực tác dụng lên vật gắn đầu lò xo ▪ CLLX nằm ngang VTCB vị trí lò xo khơng biến dạng, ▪ CLLX treo thẳng đứng VTCB vị trí lò xo bị biến dạng đoạn: k N Fđh = m mg l  k P - iều iệ H: b qua ma sát Khả N Fđh k m v=0 ng c a lắ P xo n m ngang a) Thiết lập ph h ng v N Fđh k m - Xét lắc lò xo dao động theo P phương ngang, b qua ma sát - Vị trí cân bằng: lò xo khơng biến A O A x dạng - Giả sử thời điểm t vật m có li độ x Các lực tác dụng lên vật: P,N,F đh => P  N  F đh  ma (1) - Chọn hệ trục toạ độ Ox song song với trục lò xo, chiều dương lệch vật kh i VTCB Gốc toạ độ O VTCB - Chiếu (1 lên x ta : - kx = ma => a   - Đặt 2  k x m k k   lưu ý a  x '' ta có: x'' 2 x  (2) m m - Nghiệm (2 có dạng x  Acos  t   ►Kết luận: D ng c a CLLX n m ngang hi hơ ó  H với tần s b) Tần s ắ a) Thiết lập ph -V h h m k k m ứ : ng ng: P  F đh  => mg – kl = => l  í â k m  2     f  T    T    óc, hu , tần s :    k f   m 2  Khả ó m mg k Vậy VTCB lò xo bị biến dạng đoạn: l  l  l  mg k iều h - Khả h a F đh l ắ ứ P + Ở vị trí có tọa độ x ta có: P  F đh  ma (1) + Chọn hệ trục trục O x P () x hình vẽ Chiếu (1) lên x ta có: mg – k(l0 + x) = ma => - kx = ma => a   + Đặt 2  F đh k x = - 2x m k g k g     ta có: x'' 2 x  (2) m l m l + Nghiệm (2 có dạng x  Acos  t   ► Kết luận: Vậy H ới tần s ng c a CLLX treo th ó  ứng hi hơ óm k g  m l  2     f  T    T   óc, hu , tần s :    k g     f   m l  2  b) Tần s é Lự h - m l  2 k g k g  m 2 l ề hay lực h i phục h : Lực hồi phục (lực kéo về) hợp tất lực tác dụng lên vật dao động điều hòa - iểu : F = - kx = - m2x = ma = m2Acos(t +  + ) iểm: - ▪ Ln hướng VTCB ▪ Biến thiên điều hồ tần số với x, v, a; ngược pha với li độ x, vng pha với vận tốc v pha với gia tốc a Fhp max  kA (Biên) ▪ Độ lớn: Tỉ lệ với độ lớn li độ Fhp  k x =>  Fhp  (VTCB) Lự - h h i h : Lực đàn hồi lò xo lực lò xo tác dụng vào vật (hoặc điểm móc đầu l lò xo xuất lò xo bị biến dạng - iểu : Fđh =k* độ iến dạng l l l0 o) lmax iểm: Ln ngược hướng biến dạng - lò xo; Trừ trường hợp lắc lò xo nằm A O A () ngang nói chung, lực đàn hồi khác với lực hồi phục ờng h p - ▪ Con lắc l c biệt: m ngang: Lực đàn hồi lực hồi phục  kA (Biên) F Fđh  Fhp  k x  m2 x =>  đh max Fđh  (VTCB) ▪C ắ h ứ : Lực đàn hồi khác với lực hồi phục Lực đàn hồi cực đại : Fđh max  k( l  A)  Nếu A  l  FđhMin  k(l  A)  Lự c đà n hồ i cự c tiể u :   Nếu A  l  FđhMin   III N NG LƯỢNG T ONG DAO ĐỘNG ĐIỀU H A h í h ă Khả iều h - Xét CLLX nằm ngang Từ VTCB kéo vật m dọc theo trục lò xo đoạn bng nhẹ, vật dao động quanh VTCB Trong q trình dao động, lượng vật gồm có động chuyển động đàn hồi lò xo - Tại vị trí biên: xmax, v = => cực đại, động khơng - Khi vật từ biên VTCB: x giảm, v tăng > giảm, động tăng - Tại VTCB: x = 0, vmax => khơng, động cực đại - Khi vật từ VTCB biên: x tăng, v giảm => tăng, động giảm - Sự biến đổi lặp lại q trình dao động điều hòa vật ►Kết luận: Vậy t ă qua l i gi u hế ă c l i Khi tiểu b ă iều h , ă t i cự ó ự chuyể hó iảm h ă ă i cực i h hế ă c l i h Khả h ă iều h - Xét CLLX dao động điều hòa theo phương ngang - Giả sử thời điểm t vật có li độ x, v N F k m P vận tốc v - Chọn mốc VTCB vật a) Thế ă A O ( ) x A : 1 1 E t  kx  kA cos2 (t  )  m2 A2  m2 A2 cos(2t  2) 2 4 10 chất khí rắn - Thời gian phát quang nh - Thời gian phát quang lớn -8 hâ 10-6s s iệ Sự ph u ới hiệ ph h h : có hai đặc điểm khác biệt quan trọng: - Một là, chất phát quang có quang phổ đặc trưng cho - Hai là, sau ngừng kích thích, phát quang số chất tiếp tục kéo dài thêm khoảng thời gian ngừng hẳn Ứ ụ ự ph u : Được ứng dụng nhiều khoa học, đời sống như: - Sử dụng bóng đèn để thắp sáng - Trong hình của: dao động kí điện tử, tivi, vi tính,… - Sự phát quang biển báo giao thơng - Kim đồng hồ S c LAZE a) Kh i iệm: Laze nguồn phát chùm sáng có cường độ lớn dựa ứng dụng tượng phát xạ cảm ứng (còn gọi phát xạ kích thích ) ph ) u ê ắ ph ảm ứ u z : dựa ứng dụng hiệ iểm c a laze: - có tính đơn sắc cao - chùm sáng kết hợp (các phơtơn chùm laze có tần số pha) - chùm sáng song song (có tính định hướng cao) - có cường độ lớn ) i laze: - Laze đầu tiên: rubi (hồng ngọc : màu đ Iơn crơm - Laze rắn: có cơng suất lớn laze thuỷ tinh pha nêođim - Laze khí: He – Ne; C 2; r; N,… 75 - Laze bán dẫn: sử dụng phổ biến (ví dụ: bút bảng, ) e) M t s ứng dụng c a laze: -T hơ i iê c: truyền thơng cáp quang, vơ truyến định vị, điều khiển tàu vũ trụ, - Trong y h c: dùng làm dao mổ phẫu thuật mắt, để chữa số bệnh ngồi dựa vào tác dụng nhiệt, ời s ng: dùng đầu đọc đĩa CD, bút bảng,… - Trong khoa h -T hiệp: dùng để khoan, cắt, tơi, VI MẪU NGUN TỬ BO Mẫu hà h i h ) Thí u ê R - -pho: hiệm: Dùng chùm hạt anpha bắn vào vàng m ng, khẳng định ngun tử có hạt nhân b) N i dung: “Ngun tử gồm hạt nhân mang điện tích dương giữa, xung quanh có hạt êlectrơn chuyển động giống hành tinh chuyển động xung quanh Mặt Trời” c) Nh ng h n chế mẫu u ê ê : - Khơng giải thích bền vững ngun tử; - Khơng giải thích tạo thành quang phổ vạch ngun tử Mẫu ) Tiê u ê ề : Tiê ề h i ừng ▪ Nội dung: Ngun tử tồn trạng thái có lượng xác định, gọi trạng thái dừng Trong trạng thái dừng, ngun tử khơng xạ ▪ Hệ quả: Trong trạng thái dừng ngun tử, êlectrơn chuyển động quỹ đạo có bán kính hồn tồn xác định, gọi quỹ đạo dừng ▪ Xét ngun t Hiđrơ - í h uỹ o dừng: rn = n2r0 76 1,2, ,… ; r0 = 0,53A0 = 5,3.10-11m: bán kính quỹ đạo Bo Với: n - Nă u ê ng c hi tr xác định cơng thức: E n   h i ừng : ln có giá trị âm E0 n2 Trong đó: E0 = 13,6 (eV) = 2,176.10-18 (J): gọi lượng ion hố ngun tử hiđrơ iá trị n gọi số lượng tử n xác định sau: Số lượng tử n K L M Tên quỹ đạo r0 4r0 9r0 Bán kính quỹ đạo -13,6 -3,4 -1,51 ức lượng Cơ KT1 KT2 Trạng thái (eV) ) Tiê ề 2: Tiê ề x h p thụ N 16r0 -0,85 KT3 O 25r0 -0,544 KT4 P 36r0 -0,378 KT5 …  … … … ▪ Bức xạ: Khi ngun tử chuyển từ trạng thái dừng có mức lượng cao (En) sang trạng thái dừng có mức lượng thấp (Em ngun tử phát phơtơn có lượng hiệu En – Em: ε En - Em = h.fnm (fmn tần số ánh sáng ứng với phơtơn En - Em = hfmn = hc  mn ▪ Hấp thụ: ngược lại, ngun tử trạng thái có mức lượng thấp (Em mà hấp thụ phơtơn có lượng hfnm hiệu En – Em chuyển lên trạng thái dừng có mức lượng (En) lớn ► Lưu ý: ếu ε ≠ En - Em h chuyển mứ ă Qu phổ hơ u ê hơ Hi h ph u ê hi - ã L i-man (Lyman): gồm vạch ù - ã h p thụ phơ ng Quang phổ v ch c u ê i -me (Balmer): gồm vạch quang phổ nằm vùng vạch ù h h h i (Đ : Hα; Lam: Hβ; Chàm: Hγ; Tím: Hδ) - ã -sen (Paschen): gồm vạch quang phổ ù h i 77 3.2 Giải hí h ự t ) Sự hà h hà h u h u phổ v ch c u ê hi phổ - Ở trạng thái bình thường (cơ ngun tử hiđrơ có lượng thấp nhất, êlectrơn chuyển động quỹ đạo K - Khi ngun tử kích thích, êlectrơn chuyển lên quỹ đạo có mức lượng cao hơn: L, , N, - Ngun tử sống trạng thái kích thích thời gian ngắn (khoảng 10-8s Sau êlectrơn chuyển quỹ đạo bên phát phơtơn - Mỗi êlectrơn chuyển từ quỹ đạo có mức lượng cao xuống mức lượng thấp phát phơtơn có lượng hiệu mức lượng ứng với hai quỹ đạo đó: hf Ecao - Ethấp - Mỗi phơtơn có tần số f lại ứng với sóng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ: tạo thành vạch có bước sóng:   c f - Mỗi sóng ánh sáng đơn sắc lại cho O vạch quang phổ có màu định Vì quang phổ quang phổ vạch b) Sự t hà h ã quang phổ ▪ Sự tạo thành dãy Lai-man: chuyển êlectrơn từ quỹ đạo bên ngồi (L, , N,… quỹ đạo K; ứng với L chuyển mức lượng từ E2, E3,… E1 78 ▪ Sự tạo thành dãy an-me: chuyển quỹ đạo êlectrơn từ quỹ đạo bên ngồi ( , N, , … quỹ đạo L; ứng với chuyển mức lượng từ E3, E4, … E2 + V h ỏ: Hα (λα = 0,6563μm):M → L +V h m: Hβ (λβ = 0,4861μm): N → L + V h hàm: Hγ (λγ = 0,4340μm): O → L + V h ím: Hδ (λδ = 0,4102μm): P → L ▪ Sự tạo thành dãy Pa-sen: chuyển quỹ đạo êlectrơn từ quỹ đạo bên ngồi (N, , P,… quỹ đạo M ứng với chuyển mức lượng từ E4, E5,… E3 CHƯƠNG: VẬT LÝ HẠT NHÂN I CẤU TẠO HẠT NHÂN NGUN TỬ H hâ C ut oh hâ : Hạt nhân cấu tạo từ hạt nh gọi nuclơn Có loại nuclơn: - Prơtơn(p : có khối lượng nghỉ mp =1,67262.10-27kg, mang điện tích ngun tố dương +e - Nơtron (n : có khối lượng nghỉ mn = 1,67493.10-27kg, khơng mang điện  K hiệu h hâ : AZ X (hoặc A X X ) Ví dụ: 235 92 U, 235 U , U235 X : Ký hiệu hạt nhân : Số khối (số nuclơn Z : Số prơtơn số proton + số nơtron số thứ tự bảng HTTH N : Số nơtron hạt nhân: N  iệ í hh -Z hâ : Điện tích hạt nhân tổng điện tích hạt prơtơn hạt nhân, điện tích hạt nhân ln dương q hn  Z.e Với e  1, 6.10 19 C điện tích ngun tố 79  Kí h h ớc h hâ í hh hâ ): Coi hạt nhân có dạng hình cầu, bán kính R Bán kính hạt nhân tỉ lệ thuận với bậc số khối R = 1,2.10-15A-1/3(m)  Thể í h h hâ : Vhn  R3 => Thể tích hạt nhân tỉ lệ thuận với số khối  Kh i iê hâ : D hn  ah m hn (khối lượng riêng hạt Vhn nhân vào cỡ 1017 kg/m3) ng v : Đồng vị ngun tử mà hạt nhân chứa số prơtơn Z, có số nơtron N (và số khối Kh i khác ă ) Kh i i í h: Gọi m0 khối lượng nghỉ vật (khi v = ; m khối lượng tương đối tính (chuyển động với tốc độ xấp xỉ tốc độ m0 ánh sáng v ~ c : m  1 b) Hệ thức Anhxtanh gi v c2  m0 ă h i ng - Năng lượng nghỉ: E0 = m0c2 - Năng lượng tương đối tính (năng lượng tồn phần): E  mc2  ) m0 v2 1 c c2 ă - Theo học cổ điển (Khi vật có vận tốc v Phơ tơn khơng c2 tồn trạng thái nghỉ - Động lượng phơ tơn: p ph  m ph c  kh i u ê  h  c  - Đơn vị khối lượng ngun tử có trị số 12 khối lượng đồng vị cacbon 126 C - Kí hiệu u: 1u = m 12 C = 1,66055.10-27 kg 12   - Ngồi ra, khối lượng ngun tử sử dụng đơn vị: MeV/c2 u = 931,5 MeV/c2  uc2 = 931,5 MeV ►Lưu ý: Nếu hơ ầ : mp ≈ mn ≈ 1u  mnt ≈ A (u) hí h II ĐỘ HỤT KHỐI – N NG LƯỢNG LIÊN KẾT hâ Lực h h - h : lực tương tác nuclơn hạt nhân iểm: - ▪ Khơng phải lực tĩnh điện, khơng phụ thuộc vào điện tích nuclơn, có cường độ lớn ▪ Chỉ có tác dụng nuclơn cách khoảng ngắn nh kích thước hạt nhân (< -15 m) ▪ Muốn tách nuclơn kh i hạt nhân cần phải tốn lượng để thắng lực hạt nhân hụt kh i ) hụ ă iê ế ă iê ế iê h i: Khối lượng hạt nhân nh tổng khối lượng nuclơn tạo thành hạt nhân lượng gọi độ hụt khối 81 m   Zmp  (A  Z)mn   mX  [Zmp  Nmn ]  m X ) ă iê h - ết: h : lượng toả nuclơn kết hợp với tạo thành hạt nhân, lượng tối thiểu cần để phá vỡ hạt nhân thành nuclơn riêng rẽ Wlk  mc2 : MeV J; 1MeV = 1,6.10-13J - iểm: Năng lượng liên kết hạt nhân tỉ lệ thuận với độ hụt khối hạt nhân ) ă - iê h ế iê h : Năng lượng liên kết riêng lượng liên kết trung bình tính cho nuclơn WlkR  - : Wlk m  c A A eV nuclơn iểm: - ▪ Đặc trưng cho độ bền vững hạt nhân Hạt nhân có lượng liên kết riêng lớn bền vững ▪ Thơng thường hạt nhân trung bình (50 < A < 80 tức nằm khoảng bảng HTTH bền vững Các hạt nhân có lượng liên kết riêng cỡ 8,8 MeV/nuclơn III PH N ỨNG HẠT NHÂN h h : Phản ứng hạt nhân q trình dẫn đến biến đổi hạt nhân hâ i: ồm hai loại - Phản ứng h hâ ự ph : q trình tự phân rã hạt nhân khơng bền vững thành hạt nhân khác (hiện tượng phóng xạ) ACD 82 Trong hạt nhân mẹ, C hạt nhân D tia phóng xạ ( ,  ,  , , ) - Phản ứng h hâ í h hí h: q trình hạt nhân tương tác với tạo hạt nhân khác (phản ứng phân hạch phản ứng nhiệt hạch) A1 Z1 h uậ  Bả ả iệ X1  AZ22 X2  AZ33 X3  AZ44 X4 phả ứ h hâ í h: Tổng đại số điện tích hạt tương tác tổng số điện tích hạt sản phẩm Z1  Z2  Z3  Z4  Bả u (bảo tồn số khối : Tổng số nuclon hạt tương tác tổng số nuclon hạt sản phẩm A1  A2  A3  A  Bả ă phần (gồm động lượng nghỉ : Tổng lượng tồn phần hạt tương tác tổng lượng tồn phần hạt sản phẩm ▪ Trường hợp 1: Phản ứng khơng kèm theo tia gamma (m1 + m2)c2 + K1 + K2 = (m3 + m4)c2+ K3 + K4 ▪ Trường hợp 2: Phản ứng có kèm theo tia gamma (m1 + m2)c2 + K1 + K2 = (m3 + m4)c2+ K3 + K4 + ε Với ε hc  Bả  lượng phơtơn tia gamma ng: Vectơ tổng động lượng hạt tương tác vectơ tổng động lượng hạt sản phẩm p1  p2  p3  p4 ► Lưu ý: ▪T ă phả ứ h i h hâ hơ ó h uậ ả ă hỉ 83 ▪ ếu h hu ể ới ậ i h phải é ự ả i í h ă hâ : X1  X2  X3  X4 ng phản ứng h - Tổng khối lượng nghỉ hạt trước tương tác: mt  m1  m2 - Tổng khối lượng nghỉ hạt sau tương tác: ms  m3  m4 - Năng lượng t a thu vào: W =  m t - ms  c ▪ Nếu ms  m t < > W > : phản ứng t a lượng; ▪ Nếu ms  m t W < 0: phản ứng thu lượng ►Lưu ý: hó tỏ phản ứng h , phản ứ ă hâ mà phâ h ch, phản ứng nhiệt h h ều h h: phản ứng ng IV PHĨNG XẠ phó Hiệ a) h h : tượng mà hạt nhân khơng bền vững tự phát phân rã (phân hủy tự phát , tự phát tia phóng xạ biến đổi thành hạt nhân khác b) iểm - Là q trình ngẫu nhiên (Do ngun nhân bên gây ra, khơng phụ thuộc yếu tố bên ngồi - Có chất q trình biến đổi hạt nhân - Có tính tự phát khơng điều khiển - Là q trình t a lượng i i phó : ồm loại tia phóng xạ tia  , tia  (gồm   tia  a) hó - ả  (phát tia α : AZ X  AZ42Y  42  h : chùm hạt nhân hêli ( 42 He , gọi hạt α - Tí h h t: 84 ▪ Bị lệch điện trường từ trường ▪ Tốc độ bay kh i nguồn cỡ 2.107 m/s ▪ Có khả ion hố mơi trường mạnh dần lượng ▪ Khả đâm xun yếu, tối đa cm khơng khí, khơng xun qua bìa dày mm ▪ ang điện tích +2e nên bị lệch từ trường điện trường β (phát tia β): Có hai loại tia β β+ β- ) hó - Bản ch t: ▪ Tia bêta cộng (β+): chùm hạt êlectrơn dương (hạt pơzitrơn: e+) ▪ Tia bêta trừ (β-): chùm hạt êlectrơn âm (hạt êlectrơn: e-) - Tí h h t: ▪ Tia β phóng với tốc độ lớn, gần vận tốc ánh sáng chân khơng ▪ Có khả ion hố mơi trường yếu tia α ▪ Có khả đâm xun mạnh tia α , vài mét khơng khí xun qua nhơm dày cỡ mm ▪ Bị lệch điện trường từ trường ▪ Trong phóng xạ β có hạt nơtrino( 00  phản nơtrino ( 00 hạt khơng mang điện, khối lượng nghỉ 0, vận tốc xấp xỉ vận tốc ánh sáng ►Lưu ý: ▪ hó Thự ▪ hó Thự ) hó  : h iế β+ : h iế h   ZA1Y  01 e h: AZ X  ổi hà h p h   ZA1Y  01 e h: AZ X  ổi p hà h  : 01 n  11 p  01 e  : 11 p  01 n  01 e  γ (phát tia γ : phóng xạ xảy phản ứng hạt nhân kèm theo phóng xạ   ,  85 - Bản ch t: Là sóng điện từ có bước sóng ngắn (   1011 m hạt photon có lượng cao - Tí h h t: ▪ Có tính chất tia X mạnh Khả đâm xun lớn, vài met bêtơng vài centimet chì ▪ Khơng bị lệch điện trường từ trường ► Lưu ý: ▪T phó phó  hơ ▪ h ph hơ ê àm iế hiệ hí àm ,  ,  àm iế phó ổi h hâ hâ i phó í h ả h ổi h : í h hí h phản ứ u ê h h h u lớp vật ch t mỏ i h ph huỷ tế … ▪ Tia β+ b lệch nhiều h i α h i ng h t α lớ h t nhiều h t β+ h uậ phó ) h uậ : Trong q trình phân rã, số hạt nhân phóng xạ giảm theo thời gian với qui luật hàm mũ  N0 t N  t  N 0e  ln2 2T ; với   : số phân rã  T(s) m  t m   m e t  T  Trong đó: N0, m0 : Số hạt nhân khối lượng ban đầu chất phóng xạ N, m : Số hạt nhân khối lượng lại chưa bị phân rã thời điểm t λ : Hằng số phóng xạ b) Chu ỳ ã T: khoảng thời gian sau nửa số hạt nhân có chất phóng xạ bị phân rã, biến đổi thành hạt nhân khác T ln 0, 693    86 hó hâ : Ngồi đồng vị phóng xạ tự nhiên người ta chế tạo nhiều đồng vị phóng xạ nhân tạo Đồng vị phóng xạ có tính chất với đồng vị bền ngun tố Ứ ụ phó : Phương pháp ngun tử đánh dấu, phương pháp xác định tuổi cổ vật theo lượng cacbon… V HAI LOẠI PH N ỨNG TO N NG LƯỢNG ứ phâ h h 1.1 Sự phâ h ch: Sự phân hạch hạt nhân (loại nặng) hấp thụ nơtrơn chậm vỡ thành hai hạt nhân trung bình - Ví ụ: Phân hạch U2 :   A1 A2 U  01n 236 92 U  Z1 X  Z X  k n  200MeV 235 92 iểm: - ▪ Mỗi phân hạch tạo từ đến nơtrơn thứ cấp (Đối với U235 trung bình: 2, ▪ Mỗi phản ứng toả khoảng 200 MeV ▪ Các hạt nhân X1, X2 có số khối: A1, A2 từ đến 160 ▪ Phân hạch thường kèm theo tia phóng xạ 1.2 Phản ứ a) Phản ứ â â hu ề iều kiện xảy hu ền: Trong phản ứng phân hạch, phần số nơtrơn sinh bị mát nhiều ngun nhân (thốt ngồi, bị hạt nhân tạp chất khác hấp thụ,… sau phân hạch, lại trung bình k nơtrơn, mà k > k nơtrơn đập vào hạt nhân khác, lại gây k phân hạch khác, sinh k2 nơtrơn, k3,…nơtrơn Số phân hạch tăng nhanh thời gian ngắn: Gọi ó phản ứ â hu ền hệ số nhân nơtrơn ố nơtrơn trung nh c n lại sau phân hạch)  Với k > 1: Hệ thống vượt hạn => Phản ứng hạt nhân xảy khơng điều khiển Nănglượng toả lớn khơng kiểm sốt nên ứng dụng để chế tạo bom ngun tử 87  Với k = 1: Hệ thống tới hạn => Phản ứng xảy điều khiển Năng lượng toả khơng đổi nên ứng dụng lò phản ứng nhà máy điện hạt nhân  Với k < 1: Hệ thống hạn, phản ứng dây chuyền khơng xảy b) iều kiệ ể xảy phản ứng â hu ền: Điều kiện để xảy phản ứng dây chuyền k  Để đạt điều khối lượng nhiên liệu hạt nhân phải lớn giá trị tối thiểu, gọi khối lượng tới hạn (mth) Ví dụ: Nhiên liệu U2 có mth ≈ kg; Pu2 có mth ≈ kg Phản ứng nhiệt h ch ) h h : Phản ứng nhiệt hạch phản ứng kết hợp hai hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng Ví dụ: H  21 H  23 He  01 n  4MeV ; 21 H  31 H  24 He  01 n  17,5MeV ) iều kiện xảy phản ứng nhiệt h ch: - Nhiệt độ cao khoảng hàng trăm triệu độ (cỡ 108K nên gọi phản ứng nhiệt hạch - Ngồi điều kiện nhiệt độ cao, có điều kiện để phản ứng nhiệt hạch xảy ra: ▪ Mật độ hạt nhân n phải đủ lớn ▪ Thời gian Δt trì nhiệt độ cao phải đủ dài →Theo tiêu chuẩn Lawson: n.Δt  1014 (s/cm3) ) Lí ời u âm ến phản ứng nhiệt h ch - Nguồn lượng nhiệt hạch nguồn lượng vơ tận, nhiên liệu có sẵn tự nhiên nước ao, hồ, biển,… - Ít gây nhiễm mơi trường tạo tia phóng xạ - Toả lượng lớn S h phản ứ - Gi h u: Đều phản ứng hạt nhân toả lượng - Kh phâ h h phản ứng nhiệt h ch h u: 88  Một phản ứng phân hạch toả lượng lớn phản ứng nhiệt hạch  Cùng khối lượng nhiên liệu phản ứng nhiệt hạch toả lượng lớn phản ứng phân hạch  Hiện nay: phản ứng phân hạch điều khiển được, phản ứng nhiệt hạch chưa điều khiển  Phản ứng nhiệt hạch “ ạch” phản ứng phân hạch có xạ gây nhiễm VI NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN u : Bộ phận nhà máy “Lò phản ứng hạt nhân” Trong lò gồm:  Thanh nhiên liệu: thường làm hợp kim chứa urani làm giàu  Chất làm chậm: nước nặng D2 , than chì, berili,…  Thanh điều khiển: chất hấp thụ nơtrơn khơng bị phân hạch như: Bo (B , Cadimi (Cd ,… Ho ng: Điều chỉnh điều khiển để hệ số: k = 89 ... có tài liệu thống việc dạy ơn thi THPT Quốc gia trường THPT Trần Phú Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Nội dung dạy học chương trình Vật lí 12 - Các đề thi tốt nghiệp trung học phổ thơng Đại học. .. đề tài từ xây dựng hệ thống lý thuyết chương trình - Chọn lọc tốn có dạng từ đề thi tốt nghiệp, thi đại học cao đẳng, THPT quốc gia làm ví dụ minh họa - Áp dụng nội dung đề tài vào thực tiễn dạy. .. tiễn dạy học Đóng góp đề tài Cung cấp cho học sinh giáo viên có tài liệu thống q trình dạy học ơn thi THPT Quốc gia B NỘI DUNG Thực trạng hoạt động dạy học Qua thực tế giảng dạy đa số học sinh