Xây dựng và sử dụng e learning vào dạy học các kiến thức hạt nhân nguyên tử vật lí 12 THPT theo mô hình lớp học đảo ngược

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH TRƯƠNG THỊ PHƯƠNG CHI XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG E-LEARNING VÀO DẠY HỌC CÁC KIẾN THỨC HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ VẬT LÍ 12 THPT THEO MƠ HÌNH LỚP HỌC ĐẢO NGƯỢC LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGHỆ AN - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH TRƯƠNG THỊ PHƯƠNG CHI XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG E-LEARNING VÀO DẠY HỌC CÁC KIẾN THỨC HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ VẬT LÍ 12 THPT THEO MƠ HÌNH LỚP HỌC ĐẢO NGƯỢC Chun ngành: LÍ LUẬN VÀ PPDH BỘ MƠN VẬT LÍ Mã số: 62 14 01 11 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS PHẠM THỊ PHÚ PGS.TS MAI VĂN TRINH NGHỆ AN - 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học riêng tơi Các kết quả, số liệu trình bày luận án trung thực, khách quan chưa cơng bố cơng trình khoa học khác Nghệ An tháng 11 năm 2017 Tác giả luận án Trương Thị Phương Chi ii LỜI CẢM ƠN Tác giả luận án xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành, sâu sắc đến PGS.TS Phạm Thị Phú, PGS.TS Mai Văn Trinh định hướng đề tài, động viên, tận tâm giúp đỡ tác giả tất tận tâm nhiệt huyết suốt thời gian nghiên cứu hoàn thành luận án Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Ban lãnh đạo Viện Sư phạm Tự nhiên, Bộ mơn Lí luận Phương pháp dạy học Vật lí, Phòng sau đại học Trường Đại học Vinh; Ban lãnh đạo Sở GD & ĐT tỉnh Bình Thuận; Ban giám hiệu trường Lương Thế Vinh tỉnh Bình Thuận, THPT Huỳnh Thúc Kháng tỉnh Nghệ An, THPT Nguyễn Duy Trinh tỉnh Nghệ An tạo điều kiện giúp đỡ tác giả trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận án Tác giả xin cảm ơn ý kiến đóng góp quý báu cho luận án thầy cô, đồng nghiệp, nhà khoa học chuyên ngành Lí luận Phương pháp dạy học Vật lí Trường Đại học Vinh, giúp đỡ tạo điều kiện quý thầy cô em HS nơi tác giả đến điều tra, vấn, lấy số liệu thực nghiệm sư phạm Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn gia đình thân hữu giúp đỡ, động viên tác giả hoàn thành luận án Nghệ An, tháng 11 năm 2017 Tác giả luận án Trương Thị Phương Chi iii CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN Ý nghĩa TT Các chữ viết tắt GV Giáo viên HS HS SV SV PP Phương pháp TH Tự học HD Hướng dẫn ND Nội dung GD Giáo dục MT Mục tiêu 10 VL Vật lí 11 KN Kĩ 12 NL Năng lực 13 ĐC Đối chứng 14 TN Thực nghiệm 15 VĐ Vấn đề 16 ICT Công nghệ thông tin truyền thơng 17 FCM Mơ hình lớp học đảo ngược 18 F2F Dạy học giáp mặt trực tiếp 19 NLTH Năng lực tự học 20 PTDH Phương tiện dạy học 21 THPT Trung học phổ thông 22 PPDH Phương pháp dạy học 23 CNTT Công nghệ thông tin 24 HDTH Hướng dẫn tự học 25 THSP Thực nghiệm sư phạm 26 GQVĐ Giải vấn đề 27 GD&ĐT 28 DHGQVĐ Giáo dục đào tạo Dạy học giải vấn đề iv MỤC LỤC Trang Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu 3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Giả thuyết khoa học Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Đóng góp luận án Cấu trúc luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Các cơng trình nghiên cứu DH hướng tới bồi dưỡng NLTH 1.1.1 Các nghiên cứu giới 1.1.2 Các nghiên cứu Việt Nam 1.2 Các cơng trình nghiên cứu xây dựng sử dụng hệ thống E-learning hỗ trợ bồi dưỡng NLTH 1.2.1 Các nghiên cứu xây dựng sử dụng hệ thống E-learning mô hình lớp học truyền thống .8 1.2.2 Các nghiên cứu xây dựng sử dụng hệ thống E-learning mơ hình lớp học đảo ngược 12 1.3 Những vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu 16 CHƯƠNG E-LEARNING HỖ TRỢ BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC TỰ HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 18 2.1 Năng lực tự học 18 2.1.1 Khái niệm Năng lực tự học 18 2.1.2 Cấu trúc lực tự học 19 2.2 Bồi dưỡng lực tự học (dạy – tự học) 24 2.2.1 Một số luận điểm dạy - tự học 24 2.2.2 Các biện pháp bồi dưỡng lực tự học (dạy – tự học) 30 2.3 E learning hỗ trợ dạy – tự học 31 2.3.1 Khái niệm E-learning 31 2.3.2 Đặc điểm E-learning .31 2.3.3 Cấu trúc hệ thống E-learning .33 2.3.4 Các chuẩn E-learning 34 2.3.5 Qui trình thiết kế hệ thống E-learning 36 2.3.6 Các hình thức E-learing 38 2.3.7 E-learing phương tiện dạy – tự học hiệu 40 2.4 Các biện pháp dạy - tự học với hỗ trợ hệ thống E-learning theo mơ hình lớp học đảo ngược 41 2.4.1 Cơ sở lí luận mơ hình lớp học đảo ngược (FCM) 42 v 2.4.2 Xây dựng sử dụng hệ thống E-learning hỗ trợ dạy - tự học theo mơ hình lớp học đảo ngược 50 2.4.3 Xây dựng sử dụng hệ thống E-learning hỗ trợ dạy - tự học theo mơ hình lớp học đảo ngược mơn Vật lí 58 Kết luận chương 61 CHƯƠNG XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG E-LEARNING CÁC KIẾN THỨC HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ VẬT LÍ LỚP 12 THPT HỖ TRỢ BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC TỰ HỌC THEO MƠ HÌNH LỚP HỌC ĐẢO NGƯỢC 62 3.1 Phân tích đặc điểm, mục tiêu dạy học chương “Hạt nhân nguyên tử”, Vật lí lớp 12 THPT .62 3.1.1 Đặc điểm 62 3.1.2 Mục tiêu dạy học 62 3.2 Phân tích nội dung phần hạt nhân nguyên tử 65 3.3 Thực trạng hoạt động TH HS ứng dụng CNTT truyền thông dạy tự học mơn Vật lí số trường THPT tỉnh Bình Thuận TP Hồ Chí Minh 67 3.3.1 Thực trạng hoạt động tự học môn Vật lí HS 67 3.3.2 Thực trạng ứng dụng CNTT truyền thông dạy - tự học mơn Vật lí 71 3.3.3 Nhận xét .75 3.4 Thiết kế E-learning hỗ trợ dạy - tự học kiến thức hạt nhân nguyên tử 77 3.4.1 Xác định mục tiêu đối tượng sử dụng E-learning 77 3.4.2 Công cụ xây dựng E-learning 78 3.4.3 Thiết lập cấu trúc cho E-learning 78 3.4.4 Xây dựng nội dung cho E-learning .80 3.5 Phiếu hướng dẫn tự học cá nhân nhà với E-learning 98 3.5.1 Cấu trúc phiếu hướng dẫn tự học nhà với E-learning 98 3.5.2 Mẫu phiếu hướng dẫn TH nhà với E-learning 99 3.6 Tiến trình học lớp mơ hình lớp học đảo ngược .102 3.6.1 Tiến trình chung 102 3.6.2 Chuẩn bị .104 3.6.3 Minh họa giáo án học lớp mơ hình lớp học đảo ngược 105 Kết luận chương .122 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 123 4.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 123 4.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 123 4.3 Đối tượng thời gian thực nghiệm sư phạm 123 4.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm .123 4.5 Nội dung thực nghiệm sư phạm 124 4.6 Kết thực nghiệm sư phạm 124 4.6.1 Chuẩn bị .125 4.6.2 Diễn biến thực nghiệm sư phạm 125 vi 4.6.3 Đánh giá định tính phát triển lực tự học học sinh 137 4.6.4 Đánh giá định lượng phát triển lực tự học học sinh 139 4.7 Nhận xét kết thực nghiệm sư phạm 148 Kết luận chương .150 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .152 NHỮNG CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CỦA TÁC GIẢ Đà CƠNG BỐ 154 CÓ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN .154 TÀI LIỆU THAM KHẢO 155 vii DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1 Các thành tố lực tự học 19 Bảng 2.2 Chỉ số hành vi lực tự học .20 Bảng 2.3 Tiêu chí chất lượng số hành vi lực tự học .21 Bảng 2.4 So sánh dạy - tự học DH truyền thống .28 Bảng 3.1 Ý kiến cá nhân phương pháp học vật lí hiệu .68 Bảng 3.2 Tần suất tham gia hoạt động vật lí 69 Bảng 3.3 Tự đánh giá kĩ tự học thân 70 Bảng 3.4 Thực trạng sử dụng Internet 71 Bảng 3.5 Mức độ ứng dụng CNTT vào dạy - tự học 72 Bảng 4.1 Bảng phân bố tần suất nhóm TN 142 Bảng 4.2 Bảng phân bố tần suất tích lũy kết học tập nhóm TN 142 Bảng 4.3 Bảng phân phối tần số điểm nhóm TN ĐC .144 Bảng 4.4 Bảng phân bố tần suất nhóm TN ĐC .144 Bảng 4.5 Bảng so sánh tần số tích lũy điểm hai nhóm TN ĐC .145 Bảng 4.6 Các tham số thống kê nhóm TN ĐC 146 DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ Trang Biểu đồ 3.1 Thái độ HS mơn Vật lí 67 Biểu đồ 3.2 Biểu đồ đánh giá vai trò mơn Vật lí 68 Biểu đồ 3.3 Biểu đồ đánh giá phương pháp học vật lí hiệu 69 Biểu đồ 3.4 Tần suất hoạt động học tập HS 70 Biểu đồ 3.5 Mức độ kĩ tự học HS 71 Biểu đồ 3.6 Thực trạng sử dụng Internet HS 71 Biểu đồ 3.7 Mức độ sử dụng thiết bị CNTT dạy - tự học 72 Biểu đồ 3.8 Khả sử dụng phần mềm soạn giảng 73 Biểu đồ 3.9 Thực trạng sử dụng PPDH 74 Biểu đồ 3.10 Tần suất tổ chức cho HS rèn luyện kĩ tự học 75 Biểu đồ 4.1 Biểu đồ phân bố tần suất kết học tập nhóm TN 142 Biểu đồ 4.2 Biểu đồ phân bố tần suất tích lũy điểm trình kiểm tra nhóm TN 143 Biểu đồ 4.3 Biểu đồ phân bố điểm nhóm TN ĐC 144 Biểu đồ 4.4 Biểu đồ phân bố tần suất nhóm ĐC TN 145 Biểu đồ 4.5 Biểu đồ phân bố tần suất tích lũy điểm nhóm TN ĐC 146 Biểu đồ 4.6 Biểu đồ phân loại học tập 147 viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 2.1 Mức độ phát triển lực tự học 23 Hình 2.2 Mơ hình dạy - tự học .25 Hình 2.3 Sơ đồ chu trình tự học 26 Hình 2.4 Sơ đồ chu trình dạy 27 Hình 2.5 Sơ đồ GV - HS - tri thức 27 Hình 2.6 Mơ hình tổng thể hệ thống E-learning 34 Hình 2.7 Qui trình ADDIE thiết kế E-learning [84] 37 Hình 2.8 Lớp học đảo ngược 43 Hình 2.9 Quá trình xây dựng sử dụng hệ thống E-learning hỗ trợ dạy - tự học theo mơ hình lớp học đảo ngược 50 Hình 2.10 Sơ đồ cấu trúc phân cấp E-learning 51 Hình 2.11 Sơ đồ tổ chức học tập khóa học E-learning dạng phân nhánh 52 Hình 2.12 Tiến trình sử dụng E-learning theo mơ hình lớp học đảo ngược 56 Hình 2.13 Chu trình sáng tạo khoa học theo Razumơpxki [38] 59 Hình 3.1 Sơ đồ cấu trúc chương “ Hạt nhân nguyên tử” Vật lí12 nâng cao 66 Hình 3.2 Quy trình khảo sát thực trạng hoạt động tự học HS .67 Hình 3.3 Cấu trúc tổng thể E-learning hỗ trợ dạy - tự học 79 Hình 3.4 Cấu trúc nội dung E-learning hỗ trợ dạy-tự học .79 Hình 3.5 Tương đồng mơ hình nội dung E-learning sách giáo khoa 80 Hình 3.6 Giao diện trang chủ E-learning hỗ trợ dạy - tự học .85 Hình 3.7 Giao diện khóa học E-learning .85 Hình 3.8 Nội dung nhiều định dạng phong phú 86 Hình 3.9 Cấu trúc, nội dung khóa học Cấu tạo hạt nhân 87 Hình 3.10 Thanh công cụ E-learning .87 Hình 3.11 Tiện ích hướng dẫn học công cụ 88 Hình 3.12 Kênh trao đổi, liên lạc với GV 88 Hình 3.13 Bài học video đa phương tiện khóa học Phóng xạ .89 Hình 3.14 Bài giảng điện tử E-learning 90 Hình 3.15 Bài tập củng cố sau đơn vị kiến thức 91 Hình 3.16 Log (lịch sử) làm theo đơn vị kiến thức 92 Hình 3.17 Thơng tin tổng qt kết làm HS .93 Hình 3.18 Thơng tin chi tiết-1 kết làm HS 93 Hình 3.19 Thông tin chi tiết-2 kết làm HS 94 Hình 3.20 Thông tin chi tiết-3 kết làm HS 94 Hình 3.21 Chức luyện tập/kiểm tra E-learning 95 Hình 3.22 Giao diện luyện tập/kiểm tra E-learning 95 Hình 3.23 Nội dung mở rộng E-learning 96 P16 PHẦN IV: CÂU HỎI THẮC MẮC CỦA EM (Mỗi bạn phải nêu câu hỏi) (cs 1.2-M2 NLTH) P17 Phụ lục ĐÁP ÁN PHIẾU TỰ HỌC Ở NHÀ VỚI E-LEARNING BÀI 52 - CẤU TẠO HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ - ĐỘ HỤT KHỐI PHẦN III: CÁC NHIỆM VỤ (Nhiệm vụ cô giao cho em dạng câu hỏi Các em sau chuẩn bị học nhà với giảng Multimedia, trả lời câu hỏi cho sau đây) Câu 1: Chọn đáp án thích hợp Hạt nhân nguyên tử cấu tạo Đ S A proton, electron S B phôton, neutron S C neutron, electron S D proton, neutron Đ Câu 2: Điền từ thích hợp vào chỗ trống a Hạt nhân tạo thành proton (p) neutron (n) gọi chung nucleon b Hạt nhân có kích thước nhỏ, nhỏ kích thước nguyên tử khoảng 104 – 105 lần c Ta có Z: nguyên tử số = số proton = số electron = số đơn vị điện tích hạt nhân d Hạt nhân nucleon 15 8O có proton, neutron,8 electron, 15 e Hạt nhân nguyên tử Natri có 11 proton 12 neutron kí hiệu 23 11Na f Hạt nhân nguyên tử Flo có proton 10 neutron kí hiệu 199Flo Câu 3: Điền từ thích hợp vào chỗ trống a Cấu tạo hạt nhân gồm proton mang điện dương neutron không mang điện b Nếu thay số proton số neutron ngược lại hạt nhân 16 8O 16 8O ta hạt nhân c Nếu thay số proton số neutron ngược lại hạt nhân 32He ta hạt nhân 1T d Hạt nhân có khối lượng lớn so với khối lượng electron Khối lượng nguyên tử tập trung gần toàn hạt nhân Để tiện cho việc tính tốn khối lượng hạt nhân, người ta định nghĩa đơn vị khối lượng gọi đơn vị khối lượng nguyên tử Kí hiệu u Câu 4: Đồng vị gì? Cho ví dụ Đồng vị nguyên tử mà hạt nhân chứa số prôtôn Z khác số nơtrôn N (hay khác số A) Ví dụ Hidro có đồng vị 11H, 21D, 31T P18 Câu 5: Tính khối lượng electron, proton, neutron theo u 1u = me= mp= mp= 12 mC → mC = nC M = 9,1.10−31 1,66055.10−27 1,67262.10−27 1,66055.10−27 1,67493.10−27 1,66055.10−27 NA M= = 5, 486.10-4 u 12 ( ) 12 = NA NA = 1,66055.10-27 kg = 1, 00728u = 1, 00866u Câu 6: Tính khối lượng electron, proton, neutron theo MeV/c2 1eV = 1,6 10-19 J E = m.c2 = 1uc2 = 1,66055.10-27 * (3.108)2 ≈ 931,5 MeV me=0,51MeV/c2 mp=938MeV/c2 mn=939MeV/c2 Câu 7: Phát biểu đặc điểm lực hạt nhân? Lực hạt nhân lực tương tác nuclon (còn gọi lực tương tác mạnh) Đặc điểm: - Khơng có chất với lực tĩnh điện, lực hấp dẫn - Không phụ thuộc vào điện tích - Lực hạt nhân phát huy tác dụng phạm vi kích thước hạt nhân (≈1015 m) Câu 8: Điền từ thích hợp vào chỗ trống a Khối lượng hạt nhân nhỏ tổng khối lượng nuclon tạo thành hạt nhân Độ chênh lệch gọi độ hụt khối hạt nhân b Theo lực tĩnh điện Coulomb hạt mang điện dấu đẩy trái dấu hút c Năng lượng liên kết hạt nhân lượng tối thiểu cần thiết phải cung cấp để tách nuclon có độ lớn: Wlk=[Zmp+(A-Z)mn-X]c2 = ∆mc2 P19 Phụ lục ĐÁP ÁN PHIẾU TỰ HỌC Ở NHÀ VỚI E-LEARNING BÀI 53 – PHĨNG XẠ Câu 1: Định nghĩa Phóng xạ? Phân loại? Tính chất chung tia phóng xạ? Định nghĩa đặc điểm tượng phóng xạ +Hiện tượng phóng xạ tượng hạt nhân khơng bền vững, tự phát phân rã, phát tia phóng xạ biến đổi thành hạt nhân khác +Quá trình phân rã phóng xạ hồn tồn khơng chịu tác động yếu tố thuộc mơi trường ngồi nhiệt độ, áp suất Có loại tia phóng xạ: tia anpha (kí hiệu α); Tia bêta (kí hiệu β) Tia gama (Kí hiệu γ) Tính chất chung tia phóng xạ: làm ion hóa khơng khí, làm đen kính ảnh, xuyên thấu lớp vật chất mỏng phá hủy tế bào Câu 2: Trình bày chất tia phóng xạ? Bản chất loại tia phóng xạ + Tia anpha: Là hạt nhân ngun tử Heli (Kí hiệu 42He ), phóng từ hạt nhân với tốc độ cỡ 2.107m/s + Tia bêta: Được phóng từ hạt nhân với tốc độ xấp xỉ vận tốc ánh sáng Có hai loại tia Bêta Tia bêta trừ: dòng electron phóng từ hạt nhân −10𝑒 Tia bêta cộng: dòng pơzitron phóng từ hạt nhân 01𝑒 + Tia Gama: Là sóng điện tử có bước sóng ngắn, 10-11m � Câu 3: Viết phương trình phản ứng Ta có 238 92U 238 92U 238 92U phóng xạ α cách tìm X →X+α → AZX + 42He nên A = 234 Z = 90 Câu 4: Điền vào chỗ trống phản ứng sau: Câu 5: Hoàn thành câu sau: 231 90Th 12 7N β− �� β+ �� 231 92X 12 6O + −10e + 01e a Trong phóng xạ α hạt nhân nguyên tử thay đổi nào? Trong phóng xạ α hạt nhân nguyên tử có số khối giảm 4, số prôtôn giảm b Một hạt nhân nguyên tử phóng xạ tia α tia β− hạt nhân nguyên tử thay đổi nào? P20 Một hạt nhân nguyên tử phóng xạ tia α tia β− hạt nhân nguyên tử có số khối giảm 4, số proton giảm Câu 6: Trả lời câu hỏi sau: a Q trình phóng xạ khơng có thay đổi cấu tạo hạt nhân? Phóng xạ γ b Ghép nội dung cột bên trái với nội dung cột bên phải cho có ý nghĩa Tia X a Dòng hạt photon Phản ứng hạt nhân tuân theo định b Bảo toàn khối lượng luật… Tia anpha có chất … c Là tia phóng xạ d Khơng tia phóng xạ Tia bêta trừ có chất là… Tia gama có chất là… e Bảo tồn điện tích f Dòng hạt nhân 42He g Dòng hạt electron h Dòng hạt pozitron i Bảo toàn động lượng PHẦN IV: CÂU HỎI THẮC MẮC CỦA EM (Mỗi bạn phải nêu câu hỏi) P21 Phụ lục ĐÁP ÁN PHIẾU TỰ HỌC Ở NHÀ VỚI E-LEARNING BÀI 54 - PHẢN ỨNG HẠT NHÂN Câu 1: Phản ứng hạt nhân gì? Phản ứng hạt nhân trình dẫn đến biến đổi hạt nhân Câu 2: Phân biệt phản ứng tự phân rã hạt nhân phản ứng tương tác hạt nhân; Ví dụ Phản ứng tự phân rã hạt nhân Phản ứng tương tác hạt nhân Là phóng xạ, q trình tự phân rã Phản ứng tương tác hạt nhân (hay phản hạt nhân không bền vững thành ứng hạt nhân kích thích) q trình các hạt nhân khác hạt nhân tương tác với tạo hạt + nhân khác 30 Ví dụ: 30 P → Si + e 14 15 30 27 Ví dụ: 2He + 13Al → 15P + 0n Câu 3: Điền từ thích hợp vào chỗ trống Có thể biến đổi chất thành chất khác phản ứng hóa học Có thể biến đổi nguyên tố hóa học thành nguyên tố hóa học khác phản ứng hạt nhân Câu 4: Phát biểu định luật bảo tồn phản ứng hạt nhân • Định luật bảo toàn số Nucleon: phản ứng hạt nhân, tổng số nucleon hạt tương tác tổng số nucleon hạt sản phẩm: A1+A2=A3+A4 • Định luật bảo tồn điện tích: tổng đại số điện tích hạt tương tác tổng đại số điện tích hạt sản phẩm: Z1+Z2=Z3+Z4 • Định luật bảo toàn lượng toàn phần (bao gồm động lượng nghỉ): Tồng lượng toàn phần hạt tương tác tồng lượng tồn phần hạt sản phẩm • Định luật bảo toàn động lượng: vectơ tổng động lượng hạt tương tác vectơ tổng động lượng hạt sản phẩm Câu 5: Viết định luật bảo toàn số nucleon định luật bảo tồn điện tích cho phản ứng hạt nhân sau A1 A A A Định luật bảo toàn số nucleon: A1+A2=A3+A4 A+ B → 3C + D Z1 Z2 Z3 Z4 Định luật bảo tồn điện tích: Z1+Z2=Z3+Z4 Câu 6: Áp dụng định luật bảo tồn, viết phương trình đầy đủ phản ứng hạt nhân nhân tạo hai ông bà Giolio Curie thực năm 1934 Cho biết hạt nhân có Z= 14 hạt nhân Silic (Si) P22 Phản ứng hạt nhân nhân tạo (hay gọi đầy đủ phản ứng hạt nhân tạo đồng vị phóng xạ nhân tạo): Ơng bà Giolio Curie dùng hạt alpha bắn phá nhôm tạo đồng vị phóng xạ nhân tạo Phản ứng 1: 27 13Al Phản ứng 2: 30 15P có tính phóng + 42He → 30 15P + 0n 30 15P xạ β+ gồm phương trình phản ứng: khơng bền nên tiếp tục phóng xạ β+ + 30 30 15P → 14Si + +1β Câu 7: Điền từ thích hợp vào chỗ trống Nếu tổng khối lượng nghỉ hạt nhân tạo thành sau phản ứng m nhỏ tổng khối lượng nghỉ hạt nhân tham gia phản ứng m0, phản ứng tỏa lượng W = (m0-m)c2 Nếu tổng khối lượng nghỉ hạt nhân tạo thành sau phản ứng m lớn tổng khối lượng nghỉ hạt nhân tham gia phản ứng m0, phản ứng cần cung cấp lượng W = (m-m0)c2+ Wđ (trong Wđ động hạt sinh ra) Câu 8: Phân biệt phản ứng nhiệt hạch phản ứng phân hạch Nêu ví dụ Giống nhau: phản ứng hạt nhân tỏa lượng Khác nhau: Định nghĩa Phản ứng nhiệt hạch Phản ứng phân hạch Là phản ứng mà hai hạt nhân nhẹ (có số khối A1: khơng kiểm sốt được, gây đủ lớn (nội dung học sau) nổ (bom hạt nhân) Thời gian trì trạng thái plasma nhiệt độ cao 100 triệu độ phải đủ lớn Ưu điểm Không gây ô nhiễm mơi trường Gây nhiễm mơi trường (phóng xạ) Ví dụ: 94 139 Phản ứng phân hạch: 10n + 235 92U → 53I + 39Y + 0n + γ + 200 MeV Phản ứng nhiệt hạch: 21H + 31H → 42He + 10n + 17,6 MeV P23 Phụ lục ĐÁP ÁN PHIẾU TỰ HỌC Ở NHÀ VỚI E-LEARNING BÀI 56 – PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH ĐÁP ÁN CÁC CÂU HỎI TỰ HỌC Câu 1: Sự phân hạch gì? Hãy viết phương trình tổng quát cho phản ứng phân hạch 235U? Sự phân hạch tượng hạt nhân nặng hấp thu neutron chậm vỡ thành hai hạt nhân trung bình đồng thời phóng từ đến neutron, tỏa lượng lớn 235 236 n + 92 U →92 U →AZ11 X1 + AZ22 X + k10 n Câu 2: Nêu đặc điểm chung phản ứng phân hạch? Đặc điểm chung phản ứng phân hạch là: - Sau phản ứng phân hạch giải phóng neutron tỏa lượng lớn (gọi lượng hạt nhân) - Sản phẩm trình phân hạch hầu hết chất phóng xạ,sau tạo thành chúng tiếp tục phát tia phóng xạ nơtrino - Phân hạch xảy U235 thuận lợi neutron dùng để kích thích neutron chậm (là neutron có lượng 0,1 eV) - Chú ý: phân hạch U238 phản ứng lại xảy với nơtron nhanh có động lớn 1MeV Câu 3: Điền từ thích hợp vào chỗ trống: Gọi k hệ số nhân nơtron, tức số nơtron trung bình lại sau phản ứng phân hạch Sau n lần phân hạch liên tiếp, số nơtron giải phóng kn kích thích kn phân hạch Nếu k < phản ứng dây chuyền khơng xảy Nếu k = phản ứng dây chuyền trì điều khiển Nếu k > phản ứng dây chuyền xảy mạnh mẽ, lượng tăng vọt gây nổ, phản ứng dây chuyền không điều khiển Câu 4: Nguyên lý hoạt động bom hạt nhân (hay bom phân hạch) gì? Nguyên lý hoạt động bom phân hạch phản ứng dây chuyền không điều khiển P24 Câu 5: Điền từ thích hợp vào chỗ trống Lò phản ứng hạt nhân thiết bị để tạo phản ứng phân hạch dây chuyền tự trì điều khiển Nhiên liệu phân hạch lò phản ứng hạt nhân thường 235U 239Pu Để đảm bảo cho k = người ta dùng điều khiển chứa Bo hay Cd, chất có tác dụng hấp thụ nơtron (khi số nơtron lò tăng lên q nhiều người ta cho điều khiển ngập sâu vào khu vực chứa nhiên liệu để hấp thụ số nơtron thừa) Năng lượng tỏa từ lò phản ứng hạt nhân không đổi theo thời gian Câu 6: Nêu phận nhà máy điện hạt nhân? Các phận nhà máy điện hạt nhân là: Nhà lò Thùng lò Các bó nhiên liệu Chất làm chậm neutron Các điều khiển Chất tải nhiệt chất làm mát lò Câu 7: Nhà máy điện hạt nhân có đặc điểm khác biệt so với nhà máy nhiệt điện chạy than đá, dầu hay khí…? Nhà máy điện hạt nhân, tính từ việc làm sơi nước, chuyển thành nước dùng nước làm quay tuabin, hồn tồn giống nhà máy nhiệt điện (than, dầu, khí tự nhiên) Điểm khác chỗ cách đun sôi nước, cụ thể: nhiên liệu làm sôi nước nhà máy nhiệt điện nhiên liệu hóa thạch, nhà máy điện hạt nhân, nhiên liệu sử dụng Uranium nước đun sơi bên lò phản ứng P25 Phụ lục 10 BÀI KIỂM TRA CHƯƠNG HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ LỚP 12 THPT (Thời gian: 30 phút) Họ tên học sinh: Trường: Lớp: I PHẦN TRẮC NGHIỆM Câu 1: Trong phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng hạt tham gia A Tăng giảm tùy theo phản ứng B Được bảo toàn C Tăng D Giảm Câu 2: Phản ứng hạt nhân không tuân theo định luật bảo toàn sau A Định luật bảo toàn điện tích số nucleon B Định luật bảo tồn động lượng C Định luật bảo toàn lượng D Định luật bảo toàn khối lượng Câu 3: Hạt nhân mẹ có khối lượng mA đứng yên phân rã thành hạt nhân B vB v ����⃗ hạt α có khối lượng mB mα có vận tốc ����⃗ α Hướng trị số vận tốc hạt phân rã là: A Cùng phương, chiều, độ lớn tỉ lệ nghịch với khối lượng B Cùng phương, ngược chiều, độ lớn tỉ lệ nghịch với khối lượng C Cùng phương, chiều, độ lớn tỉ lệ thuận với khối lượng D Cùng phương, ngược chiều, độ lớn tỉ lệ thuận với khối lượng Câu 4: Phản ứng phân rã 208 A 210 84Po → 2α + 82Pb 208 C 210 84Po → 4α + 80Pb 206 B 210 84Po → 2He + 82Pb 206 D 210 84Po → 4α + 80Pb Câu 5: Cho phản ứng hạt nhân p + 73Li → X + 42He Xác định số proton, số nucleon hạt X A proton, nucleon C proton, nơtron B proton, nucleon D 2proton, nơtron II TỰ LUẬN Cho hạt proton có động KP = 1,8MeV bắn phá hạt nhân 73Li đứng yên sinh hạt X có vận tốc, không phát tia γ Khối lượng hạt mp= 1,0073u; mX= 4,0015u; mLi=7,0144u; u= 931MeV/c2 a Hạt X hạt nhân gì? b Phản ứng tỏa hay thu lượng? Xác định độ lớn lượng đó? c Tính động hạt X? P26 ĐÁP ÁN VÀ THANG ĐIỂM CỦA BÀI KIỂM TRA KIẾN THỨC PHẢN ỨNG HẠT NHÂN Câu Mức độ Đáp án Điểm Đáp án A: Nếu phản ứng hạt nhân tỏa lượng tổng khối lượng hạt tham gia giảm; Nếu phản Nhận biết ứng hạt nhân thu lượng tổng khối lượng hạt tham gia tăng Nhận biết Đáp án D Đáp án B Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: mA����⃗ vA = mB����⃗ vB + mα ����⃗ vα (với vA=0) Hiểu �����⃗ m v − mB����⃗ vB = mα ����⃗ vα → B = �����⃗α mα Hiểu Hiểu TỰ Vận dụng LUẬN vB Vậy hướng trị số vận tốc hạt phân rã phương, ngược chiều, độ lớn tỉ lệ nghịch với khối lượng Đáp án B Đáp án A Kí hiệu proton 11H Ta có phản ứng 11H + 73Li → AZX + 42He Z= (3+1) – = A= 1+7 – = a Phương trình phản ứng 11H + 73Li → AZX Áp dụng định luật bảo toàn số khối bảo toàn số nucleon ta có: 1+7= 2A → A=4 1+3= 2Z → Z=2 Vậy hạt nhân X hạt 42He b Tổng khối lượng nghỉ hạt tham gia phản ứng m0= mp + mLi = 7,0144u + 1,0073u = 8,0217u Tổng khối lượng nghỉ hạt tạo thành sau phản ứng m= 2mX = 2* 4,0015u = 8,0030u Ta có m0 > m → phản ứng tỏa lượng Năng lượng tỏa W = (m0-m)c2 = (8,0217 - 8,0030)uc2 = (0,0187*931MeV/c2)c2 = 17,41MeV c Theo định luật bảo tồn lượng ta có K p = 2K X – W => K X = 1,8+17,41 = 9,6MeV 1 P27 Phụ lục 11 Bản đồ tư tổng hợp chương “Hạt nhân nguyên tử” P28 Phụ lục 12 Bảng ma trận hai chiều liên hệ nội dung kiến thức trình độ nhận thức Trình độ nhận thức Nội dung kiến thức NHẬN BIẾT (Nhắc lại, phát HIỂU (Áp dụng tình VẬN DỤNG (Vận dụng linh hoạt để biểu lại…) quen thuộc) giải vấn đề mới) - Nhớ hạt nhân - Nhận số proton - Vận dụng công cấu tạo số e quay thức A = N+ Z, tức proton quanh hạt nhân biết hai ba đại nơtron số thứ tự - Nhớ kí hiệu nguyên tử hạt nhân nguyên bảng hệ thống tuần A.Cấu tạo tử AZ X , Z số hồn Tính số hạt nhân prôton A số khối A biết số N Z nơtron lượng liên - Nhớ đồng vị kết hạt nhân có - Nhận đồng số proton Z vị nguyên có số khối tố A khác - Nhớ lực hạt nhân lực liên kết nuclon cơng thức tính bán kính hạt nhân - Viết cơng thức tính độ hụt khối, lượng liên kết lượng liên kết riêng hạt nhân -Hiểu đặc điểm lực hạt nhân áp dụng tìm điều kiện để hai proton hút - Nhận hạt nhân bền vững biết lượng liên kết số khối chúng lượng tìm đại lượng thứ ba - Vận dụng cơng thức tính bán kính hạt nhân R= R0 A1/3 so sánh bán kính hai hạt nhân - Vận dụng cơng thức tính lượng liên kết để tính lượng liên kết hạt nhân, tính khối lượng hạt nhân P29 - Nhớ loại tia - Áp dụng định luật - Vận dụng định luật bảo B.Hiện tượng phóng xạ phóng xạ bảo tồn điện tích tồn điện tích bảo chất, tính chất bảo toàn số khối toàn số khối, tính số hạt tia phóng xạ xác định hạt nhân sơ cấp sinh an pha, bêta, loại chuỗi phóng xạ gama phóng xạ - Nhớ nội dung - Áp dụng công + Vận dụng tính số hạt định luật thức tính nhân khối lượng phóng xạ đại lượng đặc trưng chất phóng xạ phân tượng rã thời điểm t phóng xạ ∆ N= N0 (1- e − λt ) + Cơng thức tính + Tính khối ∆ m= m0 (1- e − λt ) số hạt nhân, khối lượng số hạt + Vận dụng tính thời lượng chất phóng nhân chất phóng xạ m gian t biết tỉ lệ xạ thời điểm t thời điểm t m0 biết chu kỳ bán rã T N= N0 e − λt N cách rút − λt khối lượng ban N0 m= m0 e đầu m0 - Nhớ khái niệm độ phóng xạ H, đơn vị độ phóng xạ Bq, Ci Các cơng thức xác định độ phóng xạ : H= λ N, H0 = λ N0 - Tính độ phóng xạ ban đầu H0, độ phóng xạ thời điểm t, H biết λ , N, N0 t từ cơng thức định luật phóng xạ - Vận dụng cơng thức độ phóng xạ suy khối lượng chất phóng xạ biết độ phóng xạ - Tính thời gian t khối lượng m H biết độ tỉ số chất phóng xạ H0 H= H0(1- e − λt ) C Phản ứng hạt nhân - Nhớ khái niệm phản ứng hạt nhân, nội dung định luật bảo toàn cho phản ứng hạt nhân Viết cơng thức tính - Áp dụng định luật bảo tồn điện tích định luật bảo tồn số khối áp dụng xác định hạt nhân chưa biết phản ứng hạt - Vận dụng cơng thức tính lượng phản ứng hạt nhân để tính lượng phản ứng với khối lượng nhiên liệu định P30 lượng tỏa nhân viết - So sánh lượng hay thu vào phương trình tỏa nhiên liệu phản ứng hạt phản ứng hạt nhân khác với lượng nhân - Nhận phản ứng hạt nhân - Nhớ đặc điểm phản ứng hạt nhân phản ứng hạt tỏa lượng nhân tỏa phản ứng thu lượng phản ứng lượng cách so - Tính lượng thu lượng sánh độ hụt khối phản ứng nhiệt - Nhớ khái niệm hạt nhân phản ứng phân tham gia tạo hạch, phân thành sau phản ứng hạch U235, - So sánh điều kiện để phản phản ứng phân hạch ứng dây chuyền phản ứng nhiệt xáy ra, khái niệm hạch, nhận phản ứng nhiệt ưu điểm hạch nhược điểm hai - Viết công thức định luật bảo toàn lượng định luật bảo toàn động lượng phản ứng nhân hạch, so sánh với lượng phản ứng phân hạch - Vận dụng định luật bảo toàn động lượng bảo toàn lượng tồn phần để tính động loại phản ứng hạt phản - Áp dụng tính ứng hạt nhân vận tốc lượng phản ứng chúng hạt nhân theo động lượng hạt nhân tham gia tạo thành sau phản ứng ... tự học Vì chúng tơi chọn đề tài Luận án Tiến sĩ Xây dựng sử dụng E- learning vào dạy học kiến thức Hạt nhân ngun tử Vật lí 12 THPT theo mơ hình lớp học đảo ngược Mục đích nghiên cứu Xây dựng sử. .. DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH TRƯƠNG THỊ PHƯƠNG CHI XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG E- LEARNING VÀO DẠY HỌC CÁC KIẾN THỨC HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ VẬT LÍ 12 THPT THEO MƠ HÌNH LỚP HỌC... VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Mục đích đề tài xây dựng sử dụng hệ thống E- learning vào dạy học kiến thức Hạt nhân ngun tử Vật lí 12 THPT theo mơ hình lớp học đảo ngược (Flipped classroom) nhằm bồi dưỡng cho