Hệ thống kiến thức trọng tâm chương hạt nhân nguyên tử vật lí lớp 12

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT HOẰNG HOÁ SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM HỆ THỐNG KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ- VẬT LÍ LỚP 12 Người thực hiện: Nguyễn Văn Trào Chức vụ: Tổ trưởng chun mơn SKKN thuộc mơn: Vật lí THANH HÓANĂM 2019 MỤC LỤC Trang A MỞ ĐẦU I Lí chọn đề tài Vật lí mơn học khó, học sinh muốn học tốt cần phải hiểu chất tượng vật lí, hệ thống kiến thức trọng tâm vận dụng để giải tập Mặt khác tập vật lí đa dạng phong phú Trong phân phối chương trình số tiết ơn tập lại khơng nhiều so với nhu cầu cần hệ thống kiến thức học sinh Chính thế, giáo viên giảng dạy cần phải định hướng cho học sinh hệ thống lại kiến thức trọng tâm chương học cách tốt nhằm giúp em có kiến thức tổng hợp, phân loại giải dạng tập chủ đề vật lí học, tạo cho học sinh niềm say mê, hứng thú yêu thích mơn học Trong đề thi trung học phổ thơng Quốc giacác câu hỏi chủ đề vật lí hạt nhânnguyên tử đa dạng phong phú Gặp câu hỏiliên quan đến chủ đề học sinh thường lúng túng việcvận dụng kiến thức, phân loại tìm cho phương pháp giải nhanh hiệu Do thời gian làm ảnh hưởng đến thời gian làm câu hỏi khác kết thi khơng cao Vì việc hệ thốngkiến thức trọng tâm áp dụng kiến thức để đưa phương pháp giải tập cho học sinh sau học xong chươnglà cần thiết.Hiện chưa có nhiều tài liệu sâu nghiên cứu hệ thống kiến thức trọng tâm chủ đề vật lí hạt nhân nguyên tử Qua thực tế 19 năm giảng dạy trường trung học phổ thông hệ thống kiến thức trọng tâm chươnghạt nhân nguyên tử từ phân loại đưa phương pháp giải dạng tậpvề chủ đề Vì tơi chọn đề tài sáng kiến kinh nghiệm để nghiên cứu là: “Hệ thống kiến thức trọng tâm chương hạt nhân nguyên tử - vật lí lớp 12” II Mục đích nghiên cứu Mục đích đề tài giúp em học sinh hệ thống lại kiến thức trọng tâm chươnghạt nhân ngun tử chương trình vật lí 12 từ em phân loại đưa phương pháp giải tập hạt nhân nguyên tử cách nhanh nhất, xác đạt hiệu cao III Đối tượng nghiêncứu Đề tài “Hệ thống kiến thức trọng tâm chương hạt nhân nguyên tử- vật lí lớp 12” tập trung nghiên cứu hệ thống kiến thức trọng tâm chươnghạt nhân nguyên tửbao gồm kiến thức trọng tâm về: cấu tạo hạt nhân, loại phóng xạ, định luật phóng xạ, phản ứng hạt nhân, lượng tỏa thu vào phản ứng hạt nhân chương trình vật lý lớp 12 THPT IV Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lí luận - Nghiên cứu sở lí luận để làm sáng tỏ vai trị việc hệ thống kiến thức trọng tâm dạy học vật lí, áp dụng để giải dạng tập hạt nhân nguyên tử nói riêng tập vật lí nói chung Nghiên cứu thực tiễn - Nghiên cứu nội dung sách giáo khoa tìm hiểu chương trình vật lí lớp 12 THPT, nghiên cứu tài liệu tham khảo có liên quan để xác định dạng tập hạt nhân nguyên tử Từ xác định kiến thức tốn học có liên quan để vận dụng giải tập hạt nhân nguyên tử chương trình vật lý 12, đề thi nhanh xác hiệu Thực nghiệm sư phạm - Tiến hành giảng dạy song song với việc tìm hiểu học sinh lớp 12 trường THPT Hoằng Hoá – Hoằng Hoá – Thanh Hố Trên sở phân tích định tính định lượng kết thu trình thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi tính hiệu biện pháp đề tài sáng kiến đưa - Thời gian tiến hành thực nghiệm sư phạm: Từ tháng 08 năm 2017 đến tháng 05 năm 2019 - Địa điểm: Trường THPT Hoằng Hoá – Hoằng Hoá – Thanh Hoá V Những điểm sáng kiến kinh nghiệm - Đề tài“Hệ thống kiến thức trọng tâm chươnghạt nhân nguyên tử Vật lí lớp 12” hệ thống đầy đủ kiến thức trọng tâm vật lí hạt nhânnguyên tử bao gồm kiến thức lý thuyết công thức quan trọng - Từ kiến thức trọng tâm giúp em học sinh phân loại đưa phương pháp giải phù hợp để giải số dạng tập thường gặp vật lí hạt nhân như: Cấu tạo hạt nhân, phóng xạ hạt nhân, phản ứng hạt nhân chương trình vật lý lớp 12 THPT Từ giúp học sinh có kiến thức tổng hợp vật lí hạt nhân để vận dụng vào giải câu hỏi tập hạt nhânnguyên tử đề thi B NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM I Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm Việc dạy học vật lí nhà trường phổ thơng khơng giúp học sinh hiểu sâu sắc đầy đủ kiến thức vật lí phổ thơng mà cịn giúp em vận dụng kiến thức giải nhiệm vụ tập vật lí vấn đề xãy sống Để đạt điều đó, học sinh phải có kiến thức vật lý định phải thường xuyên rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo sống ngày Kỹ vận dụng kiến thức vật lí vào việc giải tập giải thích tượng xãy thực tế đời sống ngày thước đo độ sâu sắc vững vàng kiến thức vật lí mà học sinh học [ ] Vật lí môn khoa học giúp học sinh nắm qui luật vận động giới vật chất tập vật lí giúp học sinh hiểu rõ qui luật vận động ấy, biết phân tích vận dụng quy luật vào thực tiễn Mặc dù giáo viên trình bày tài liệu cách rõ ràng, mạch lạc, hợp lơgíc, phát biểu định luật,làm thí nghiệm theo u cầu có kết xác điều kiện cần chưa đủ để học sinh nắm vững sâu sắc kiến thức vật lí Vì việc hệ thống kiến thức trọng tâm cho cho học sinh sau học chủ đề vật lí việc làm cần thiết quan trọng Từ kiến thức trọng tâm chủ đề vật lí hệ thống, học sinh vận dụng để phân loại đưa phương pháp giải tập vật lí, giải tình cụ thể nảy sinh đời sống ngày [ ] II.Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Qua thực tế khảo sát học sinh lớp trực tiếp giảng dạy học sinh khối lớp trường nhận thấy việc hệ thống kiến thức trọng tâmsau học xong chủ đề vật lí học sinh trung học phổ thơng cịn hạn chế Khi gặp dạng tập vật lí học sinh thường lúng túng q trình phân tích, phân loại dạng tập sử dụng kiến thức vật lí để giải tốn Các tài liệu tham khảo có thường giải số tập cụ thể, học sinh khơng áp dụng cho dạng tập dạng tương tự Các năm gần đây, để phân loại học sinh đề thi thường xuyên xuất số câu hỏi khó có câu hỏi vật lí hạt nhân nguyên tử Khi gặp dạng tập đòi hỏi học sinh phải sử dụng kiến thức tốn học, hóa học, kết hợp với kiến thức vật lí đưa cách giải nhanh xác Xuất phát từ thực trạng viết đề tài “Hệ thống kiến thức trọng tâm chương hạt nhân nguyên tử – vật lí lớp 12”nhằm hệ thống kiến thức chương hạt nhân nguyên tửtừ giúp em có kiến thức tổng hợp, phân loại đưa phương pháp giải phù hợp với dạng tập, giúp học sinh khắc sâu kiến thức vận dụng để giải tượng vật lí nảy sinh thực tế đời sống III Các biện pháp thực Các kiến thức trọng tâm cấu tạo hạt nhân 1.1.Cấu tạo hạt nhân nguyên tử - Hạt nhân nguyên tử có kích thước nhỏ (đường kính cỡ10-14m đến 10-15m), lại cấu tạo từ hạt nhỏ gọi nuclơn 1 - Có hai loại nuclôn: prôtôn p ( p= H) mang điện tích ngun tố dương, nơtrơn n ( o n) khơng mang điện A - Kí hiệu hạt nhân Z X - Một nguyên tố có số thứ tự Z bảng hệ thống tuần hồn hạt nhân có Z prơtơn N nơtrơn - Tổng số prôtôn nơtrôn gọi số khối A Số khối: A = Z + N 1.2 Lực hạt nhân Các nuclôn cấu tạo nên hạt nhân liên kết với lực hút mạnh gọi lực hạt nhân( lực tương tác mạnh) Lực hạt nhân có bán kính tác dụng cỡ 10-15 m Nó có chất khác trọng lực, lực tĩnh điện lực từ 1.3 Đồng vị Các nguyên tử mà hạt nhân có số prơtơn Z khác số nơtrơn N nên khác số khối A gọi đồng vị, chúng có vị trí bảng hệ thống tuần hồn 2 3 VD: Hidrơ H có đồng vị:; đơteri H ( D) ; triti H ( T) 1.4 Khối lượng nguyên tử, khối lượng hạt nhân: - Trong vật lý nguyên tử hạt nhân người ta thường dùng đơn vị khối lượng gọi đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu u 1u = 12 khối lượng nguyên tử cacbon 12 C, gọi đơn vị -27 đơn vị cacbon 1u =1,66055.10 kg - Một nguyên tử có số khối A có khối lượng ngun tử xấp xỉ A tính theo đơn vị khối lượng nguyên tử u - NA = 6,022.1023 số nguyên tử phân tử mol chất gọi số Avôgađrô 1.5 Hệ thức Anhxtanh, độ hụt khối, lượng liên kết hạt nhân - Hệ thức Anhxtanh khối lượng lượng Vật có khối lượng m có lượng nghỉ E = m.c2 Với c = 3.108 m/s vận tốc ánh sáng chân khơng Từ suy đơn vị khối lượng nguyên tử E MeV MeV = 1u = 931,5 ( ) c c c tính theo cơng thức Từ suy A Độ hụt khối hạt nhân: Xét hạt nhân Z X độ hụt khối:∆m = m – m m= Trong đó:m0 = Zmp + Nmn = Zmp + (A-Z)mn tổng khối lượng nuclôn m khối lượng hạt nhân X tạo thành liên kết nuclôn - Năng lượng liên kết: ∆E = ∆m.c2 = (m0-m)c2 ΔE - Năng lượng liên kết riêng: lượng liên kết tính cho nuclơn: A Lưu ý: Năng lượng liên kết riêng lớn hạt nhân bền vững Các kiến thức trọng tâm phóng xạ hạt nhân 2.1.Hiện tượng phóng xạ: - Định nghĩa phóng xạ: Phóng xạ tượng hạt nhân nguyên tử tự động phóng tia phóng xạ biến đổi thành hạt nhân khác Các tia phóng xạ khơng nhìn thấy được, phát chúng chúng có khả làm đen kính ảnh, làm iơn hóa chất khí, bị lệch điện trường, từ trường, - Đặc điểm tượng phóng xạ: Hiện tượng phóng xạ nguyên nhân bên hạt nhân gây ra, hồn tồn khơng phụ thuộc vào tác động bên ngồi Khơng thể can thiệp để làm cho phóng xạ xảy nhanh chậm 2.2 Các loại tia phóng xạ: Có loại tia phóng xạ + Tia anpha α: chùm hạt nhân hêli He, gọi hạt α Hạt α mang điện tích +2e hạt α phóng từ hạt nhân với vận tốc khoảng 10 7m/s, tối đa cm khơng khí, có khả làm iơn hóa chất khí, có khả đâm xuyên yếu + Tia bêta β: gồm loại - Loại phổ biến hạt bêta trừ, kí hiệu β-; chùm êlectron mang điện tích -e - Một loại khác hạt bêta cộng, kí hiệu β+ ; chùm hạt có khối lượng êlectron mang điện tích +e gọi pơzitrơn Các hạt β phóng với vận tốc gần vận tốc ánh sáng, bay xa tới hàng trăm mét khơng khí, khả iơn hóa chất khí yếu tia α, khả đâm xuyên mạnh tia α + Tia gamma γ: có chất sóng điện từ có bước sóng ngắn (dưới -11 10 m) Đây chùm phơtơn lượng cao, có khả đâm xuyên mạnh, nguy hiểm cho người Tia γ có tính chất tia Rơnghen Tia γ không bị lệch điện trường từ trường 2.3 Định luật phóng xạ: *Nội dung định luật: Mỗi chất phóng xạ đặc trưng thời gian T gọi chu kỳ bán rã Cứ sau chu kỳ số nguyên tử chất biến đổi thành chất khác *Các cơng thức định luật phóng xạ: - Số ngun tử chất phóng xạ cịn lại sau thời gian t là: - t N = N T = N e- λt - Số hạt nguyên tử bị phân rã số hạt nhân tạo thành - t T - λt số hạt (α e- e+) tạo thành: ∆N = N - N = N (1-2 ) = N (1-e ) - t m = m T = m0 e- λt - Khối lượng chất phóng xạ cịn lại sau thời gian t là: Trong đó: N0, m0 số nguyên tử, khối lượng chất phóng xạ ban đầu T(s) chu kỳ bán rã l = ln 0, 693 = T T (s-1) số phóng xạ λ T khơng phụ thuộc vào tác động bên mà phụ thuộc chất bên chất phóng xạ -Khối lượng chất bị phóng xạ sau thời gian t : - t T Δm = m - m = m (1-2 ) = m0 (1-e-λt ) Dm = 1- e- l t m -Phần trăm chất phóng xạ bị phân rã: t m T = = e- l t - Phần trăm chất phóng xạ cịn lại: m0 - Khối lượng chất tạo thành sau thời gian t ΔN ' A ' N A' -λt m= A = (1-e ) = m (1-e -λt ) NA NA A ' Trong đó: A, A’ số khối chất phóng xạ ban đầu chất tạo thành,NA = 6,022.10-23 mol-1 số Avơgađrơ Lưu ý: Trường hợp phóng xạ β+, β- A = A’⇒ m’ = ∆m *Độ phóng xạ H Là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu lượng - t -λt T chất phóng xạ, đo số phân rã giây H = H = H e = λ.N Trong đó: H0 = λN0 độ phóng xạ ban đầu Đơn vị: Becơren (Bq); 1Bq = phân rã/giây Ngồi cịn dùng đơn vị Curi (Ci); 1Ci = 3,7.1010 Bq Lưu ý: Khi tính độ phóng xạ H, H (Bq) chu kỳ phóng xạ T phải đổi đơn vị giây(s) Các kiến thức trọng tâm phản ứng hạt nhân 3.1 Phản ứng hạt nhân - Định nghĩa phản ứng hạt nhân: Mọi trình dẫn đến biến đổi hạt nhân gọi phản ứng hạt nhân - Phân loại: Gồm loại: + Phản ứng hạt nhân tự phát ( hay phóng xạ) :A → B + C + Phản ứng hạt nhân kích thích ( hay phản ứng hạt nhân tương tác): A1 Z1 A+ A2 Z2 B ® A3 Z3 C+ A4 Z4 D Trong số hạt hạt sơ cấp nuclôn, eletrôn, phôtôn 3.2 Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân + ĐL Bảo tồn số nuclơn (số khối A): A1 + A2 = A3 + A4 +ĐL Bảo tồn điện tích (ngun tử số Z):Z1 + Z2= Z3 + Z4 + ĐL Bảo toàn động lượng: ur uur uur uur ur uur uur uur p1 + p = p3 + p hay m1 v1 + m v = m v3 + m v + Bảo toàn lượng: E + K A + K B = E + K C + K D Þ ΔE + K A + K B = K C + K D Trong đó:∆E = E0 - E lượng tỏa thu vào phản ứng hạt nhân K= mv 2 động chuyển động hạt Lưu ý: - Khơng có định luật bảo toàn khối lượng - Mối quan hệ động lượng P động Kcủa hạt là: p = 2mK - Khi tính vận tốc v hay động lượng P thường áp dụng quy tắc hình bình hành r uur uu r u r ·r uu p = p12 + p 22 + 2p1p 2cosφ p = p + p φ = p ,p biết Ví dụ: => uu r uu r 2 Trường hợp đặc biệt: p1 ^ p2 => p = p1 + p uu r p1 ur p φ uu r p2 Tương tự uu r ur p1 ^ p uu r ur p2 ^ p Wd1 v1 m A = = » Wd v m A1 v = (p = 0) ⇒ p1 = p2=> 2 [ 5] [ ] (Tương tự với v1 = v2 = 0) ; 3.3 Năng lượng phản ứng hạt nhân ∆E = (m0 - m)c2 Trong đó: m = m A + m B tổng khối lượng hạt nhân trước phản ứng m = m C + m D tổng khối lượng hạt nhân sau phản ứng - Nếu m0>m phản ứng toả lượng ∆E dạng động hạt C, D phôtôn γ Các hạt sinh có độ hụt khối lớn nên bền vững - Nếu m0 1: phản ứng dây chuyền vượt hạn, không khống chế được, với k= 1: phản ứng dây chuyền tới hạn, kiểm soát được, với k < 1: phản ứng dây chuyền không xảy + Điều kiện để phản ứng dây chuyền xảy - Các nơtrôn sinh phải làm chậm lại - Để có k ≥ khối lượng khối chất hạt nhân phân hạch phải đạt tới giá trị tối thiểu gọi khối lượng tới hạn m h Ví dụ: Với 235U, khối lượng tới hạn mth = 15kg, với 235Pu, khối lượng tới hạn mth = 5kg, * Nhà máy điện nguyên tử + Bộ phận lị phản ứng hạt nhân, phản ứng phân hạch giữ chế độ tới hạn khống chế + Nhiên liệu nhà máy điện nguyên tử Urani làm giàu 235 U đặt chất làm chậm để giảm vận tốc nơtrôn + Để đạt hệ số k = 1, người ta đặt vào lò điều chỉnh hấp thụ bớt nơtrôn + Năng lượng phân hạch tỏa dạng động hạt chuyển thành nhiệt lò truyền đến nồi sinh chứa nước Hơi nước đưa vào làm quay tua bin máy phát điện 3.6 Phản ứng nhiệt hạch: - Phản ứng nhiệt hạch phản ứng kết hợp hai hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng - Là phản ứng tỏa lượng, phản ứng kết hợp tỏa lượng phản ứng phân hạch, tính theo khối lượng nhiên liệu phản ứng nhiệt hạch tỏa lượng nhiều - Phản ứng phải thực nhiệt độ cao (hàng trăm triệu độ) - Lý do: phản ứng kết hợp khó xảy hạt nhân mang điện tích dương nên chúng đẩy nhau, để chúng tiến lại gần kết hợp 12 chúng phải có động lớn để thắng lực đẩy Culơng để có động lớn phải có nhiệt độ cao - Trong thiên nhiên phản ứng nhiệt hạch xảy sao, chẵng hạn lịng Mặt Trời - Con người thực phản ứng nhiệt hạch dạng khơng kiểm sốt được, ví dụ nổ bom khinh khí (bom H)[1]; [3] 4.Các dạng tập hạt nhân nguyên tử 4.1 Bài tập cấu tạo hạt nhân: Câu : Hạt nhânnguyên tử cấu tạo từ A êlectron B prôtôn C nơtrơn D nuclôn HD: Đáp án D Câu : Hạt nhân cấu tạo từ hạt nhỏ A êlectron prôtônB êlectron nơtron C êlectron, prôtôn nơtron.D prôtôn nơtron HD: Đáp án D Câu 3:Các đồng vị ngun tố có A khối lượng nguyên tử B số nơtron C số nuclôn D số prôtôn HD: Đáp án D 238 Câu 4: Hạt nhân 92 U có cấu tạo gồm A 238 prơtơn 92 nơtron C 238 prôtôn 146 nơtron HD: Đáp án D 14 B 92 prôtôn 238 nơtron D 92 prôtôn 146 nơtron 14 Câu 5: Hạt nhân C hạt nhân N có A điện tích B số nuclơn C số prơtơn HD: Đáp án B 16 17 Câu 6: Hạt nhân O hạt nhân O có A điện tích B số nuclơn C số prơtơn HD: Đáp án C Câu 9: Số prôton hạt nhân A B 126 HD: Đáp án A D số nơtron Câu 7: Hạt nhân He hạt nhân H có A điện tích B số nuclôn C số prôtôn HD: Đáp án D Câu 8: Số nuclôn hạt nhân A B 126 HD: Đáp án C D số nơtron 230 90 210 Th nhiều số nuclôn hạt nhân 84 Po C 20 230 90 Câu 10: Số nơtron hạt nhân A B 126 D số nơtron Th 230 90 D 14 210 nhiều số proton hạt nhân 84 Po C 20 D 14 Th 210 nhiều số nơtron hạt nhân 84 Po C 20 D 14 13 HD: Đáp án D [ ] ; [ ] 4.2 Bài tập phóng xạ hạt nhân: Câu 1.Một chất phóng xạ có chu kỳ T = 10 scó độ phóng xạ ban đầu H0 = 2.107 Bq Tính: a Hằng số phóng xạ λ b Số nguyên tử ban đầu N0 c Số nguyên tử lại sau 30 s độ phóng xạ HD Giải: a Hằng số phóng xạ : λ= ln2 T = 0,0693 (s-1) Η0 b.Số hạt nhân nguyên tử ban đầu là: N0 = λ = 2,89.108 hạt N = N c.Số hạt nhân nguyên tử lại sau 30s là: - t T = N0 23 = 0,36.108(hạt) Η0 Độ phóng xạ : H = = 0,25.107 Bq 210 84 Po 206 82 Câu chất phóng xạ, phát tia α biến đổi thành chì Pb với chu kỳ 138 ngày đêm a Với 0,168g Po ban đầu có nguyên tử bị phân rã sau 414 ngày đêm? Xác định khối lượng chì tạo thành sau khoảng thời gian nói b Sau lượng Po cịn lại 10,5mg Giải: a Số hạt nhân nguyên tử bị phân rã : N0 7N0 7m0NA ∆N = N0 - N = N0 - N = N0 - = = 8.A ≈ 4,215.10 20(hạt) ∆N 7m0.206 Khối lượng chì tạo thành là: mPb = NA 206 = 8.210 = 0,1442 g b Thời gian để khối lượng Po lại 10,5mg : m T.ln T.ln16 m m = m0.e-λ.t⇒ t = ln2 = ln2 = 552 ngày đêm 226 88 Ra Câu chất phóng xạ có chu kỳ T = 1600 năm phát tia α a Tính số hạt α thu 1ph 1mg Ra phát b Lượng hạt α nói hứng lên tụ tụ điện có C = 10 -11F, thứ nối đất hiệu điện tụ bao nhiêu? c Tính thể tích khí hêli thu sau năm (365 ngày) điều kiện tiêu chuẩn 14 Biết x 4.3 Bài tập phản ứng hạt nhân: 238 Câu 92U chất phóng xạ Sau nhiều phân rã liên tiếp mà thời gian sống hạt nhân trung gian đủ ngắn để ta bỏ qua có mặt chúng sản phẩm chuyển hố ta có chuỗi phóng xạ thu gọn sau: 238 92U 20 → 82 Pb + xα + yβ- a Xác định hệ số x,y b Một mẫu chất chứa 238g U238 0,206g chì Tính tuổi mẩu chất trên, giả sử lúc hình thành, mẫu chất chưa có chì Biết chu kỳ U238 4,5 tỉ năm HD Giải: a Dùng định luật bảo toàn số khối điện tích ta x = ; y = b.Số hạt nhân Pb tạo thành 1− t T NPb= ∆N = N0 - N = N0(1 - e ) = (NPb+ NH)( ) mU m Pb m  N Α ÷ N A  Pb NA  (1 - e-λt ) => 206 =  206 + 238 => 10-3 = (10-3 + 1).(1 - e-λt ) ⇒ (1 - e-λt ) = 1001 1000 t.ln2 T.ln1,001 ln2 ≈ 6,49.106 năm ⇒e-λt = 1001 ⇒ λ t = ln1,001 = T ⇒ t = -λt Li Câu Người ta dùng prơtơn có động Kp = 1,6 MeV bắn vào hạt nhân dứng yên gây phản ứng thu hạt giống có động a Viết phương trình phản ứng Tìm hạt nhân sinh ra? b Phản ứng thu hay tỏa lượng? Năng lượng có phụ thuộc động prơtơn hay khơng? c Tính động hạt sinh 16 d Nếu toàn động hạt thu biến thành nhiệt nhiệt lượng bao nhiêu, có ∈ động p không? Cho mp = 1,0073u ; mLi = 7,0144u ; mHe = 4,0015u ; 1u = 931MeV/c2 HD Giải: 1 P Li Α a Phương trình phản ứng + → Ζ X ⇒ X = He b Tổng khối lượng hạt nhân trước phản ứng : m0 = 8,0217u Tổng khối lượng hạt nhân sau phản ứng m = 8,0030u Do m < m0⇒ nên phản ứng toả lượng Năng lượng tỏa là: ∆E = (M0 - M)c2 =17,4097 MeV ; không ∈ động p c.Theo định luật bảo toàn lượng ta có: Kp + E0 = E + 2KX K p +∆E = 1,6 +17,4 =9,5 MeV Động hạt sinh là: KX = d Nhiệt lượng Q = 2KX = 19 MeV ∈ vào động prôtôn 222 86 Câu Cho hạt nhân Rn (Rađơn) chất phóng xạ α (ban đầu đứng n) a Tìm số khối số prơtơn hạt nhân b Có nhận xét hướng độ lớn vận tốc hạt sinh c Sự phóng xạ tỏa lượng 12,68 MeV Tính tổng động hạt sinh d Tính động hạt α hạt nhân Cho khối lượng chúng tỉ lệ với số khối HD Giải: a Phương trình phóng xạ 222 86 Rn →α + 218 84 Po ⇒ Hạt nhân 218 84 Po có 84p ; 134n r -mα vα r vX = r   mX ⇒ hai hạt chuyển động v v b.Theo ĐLBT động lượng = m α + m X ⇒ vX mα = mX ngược hướng; độ lớn vận tốc tỉ lệ nghịch với khối lượng vα c.Theo ĐLBT Năng lượng ta có tổng động hạt sinh Kα + KX = ∆E = 12,68 MeV d Kα + KX = 12,68 MeV 2 12,68 A x +A α K α mα  vα  AX mα  mx  mΧ =  ÷  ÷ K X mΧ  vx  = mΧ  mα  = mα = A α ⇒ K x = A α 4.12,68 ⇒ KX = 222 ≈ 0,23 MeV ; Kα = 12,45MeV Câu 4:(Đề thi năm 2002) :Tìm lượng toả hạt nhân U234 phóng xạ α tạo thành đồng vị Th230 Cho lượng liên kết riêng α: 7,10 MeV; U : 7,63 MeV; Th : 7,70 MeV HD Giải: Gọi m0 tổng khối lượng nuclơn có phản ứng Khối lượng hạt nhân 17 m = m0 -∆m ∆E = ∆m.c2 ta có: ∆E = E0 - E = [mU - (mTh + mα)].c2 = [(m0 - ∆mU) - (m0 - ∆mTh - ∆mα)].c2 ∆E = (∆mTh + ∆mα - ∆mU).c2 = AThWTh + AαWα - AUWU = 13,98 MeV Câu Dùng nơtrơn có động 1,6 MeV bắn vào Be đứng yên thu hạt giống động a Viết phương trình p/ư Xác định hạt nhân sinh Tính động hạt b Xác định góc tạo hạt sinh Biết mn = 1,0087u ; mBe = 7,0152u ; mα= 4,0015u ; 1u = 931 MeV/c2 HD Giải: uuu r PX1 Α a Phương trình phản ứng: n + Be → Ζ X ⇒ X = He Toả lượng ∆E = E0 - E = (m0 - m)c2= 18,340 MeV ∆E +K n E0 + Kn = E + 2Kα⇒Kα = ≈ 9,97 MeV    P định luật BT động lượng ta có Pn = Pα1 + α ub.Theo u r Pn Ρn ϕ ϕ Pn = 2Pα.cos ⇒ cos = 2Ρα (*) uuu r PX Với P = 2mW® Thay vào (*) 2mnWN ϕ mnWN cos = 2mα Wα = mα Wα ≈ 0,1005⇒ϕ = 168028’ Câu Hạt α có động 7,7MeV đến đập vào hạt nhân 14 14 N đứng yên gây 1 phản ứng: α + N → H + X a Xác định cấu tạo hạt nhân X Phản ứng thu hay toả lượng b.Vận tốc H có phương vng góc với vận tốc α Tính động vận tốc X Cho mα = 4,0015u; mp = 1,0073u; mN = 13,9992u; mX = 16,9947u; 1u = 931MeV HD Giải: 17 a X = O8 prôtôn; nơtrôn Tổng khối lượng hạt nhân trước phản ứng: m0 = mα + mN = 18,0007u Tổng khối lượng hạt nhân trước phản ứng: m = mH + mX = 18,0020u Do m > m0⇒ phản ứng thu lượng :∆E = (m - m0).c2≈ 1,2103MeV r r r uu r P P P b rTheor ĐLBT động lượng ta có a = H + C PH 2 Do PH ⊥ Pα => P Χ = P α + P Η ; Mà p2 = 2mWđ =>mXWX = 2mαWα + 2mHWH (1) Theo ĐLBT lượng ta có: Wα + E0 = E + WH + WX WH = Wα - WX + ∆E.Thay vào (1) uu r Pα uu r PX 18 mXWX = mαWα + mHWH = mαWα + mH∆E m α Wα +mH ∆E mX W = ≈ 2,075MeV X vX = 2WX 2.2,075.MeV = mC 16,9947.931MeV/c2 ≈ 4,86.106 m/s [ 5] IV Hiệu sáng kiến kinh nghiệm Khi áp dụng đề tài q trình giảng dạy vật lí trường trung học phổ thơng Hoằng Hố 4, tơi thấy học sinh nắm bắt vận dụng nhanh kiến thức trọng tâm vật lí hạt nhân vào việc giải dạng tập vật lí hạt nhân nguyên tử như: cấu tạo hạt nhân, phóng xạ, phản ứng hạt nhân Kết năm trực tiếp giảng dạy chương trình vật lí 12 cụ thể sau: Trước thực sáng kiến kinh nghiệm * Kết đạt năm học 2016-2017 sau: - Kết tổng kết cuối năm lớp giảng dạy Kết học tập môn Vật lý Lớp Sĩ số Giỏi Khá Trung bình Yếu 12A1 43 35 81,4% 18,6% 0 0 - Kết thi học sinh giỏi cấp tỉnh + Có học sinh đạt giải mơn vật lí có giải ba giải khuyến khích + Có học sinh đạt giải học sinh giỏi cấp trường môn vật lí Trong giải nhì, giải ba giải khuyến khích Sau thực sáng kiến kinh nghiệm * Kết đạt năm học 2017 -2018 sau: Kết học tập môn Vật lý Lớp Sĩ số Giỏi Khá Trung bình Yếu 83,33 16,67 12A1 48 40 0 0 % % 81,58 18,42 12A4 38 31 0 0 % % - Kết thi học sinh giỏi cấp tỉnh mơn vật lí + Có học sinh đạt giải kỳ thi học sinh giỏi cấp tỉnh mơn văn hố có giải nhì, giải kk + Có 12 học sinh giỏi cấp trường gồm giải nhất, giải nhì, giải ba giải khuyến khích + Có học sinh đạt 26 điểm trở lên nhiều học sinh đạt điểm cao mơn vật lí kỳ thi trung học phổ thông quốc gia năm 2018 C KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Trong đề tài với khả cịn hạn chế thời gian khơng cho phép, giới hạn đề tài khơng q 20 trang, hệ thống kiến 19 thức trọng tâm chương hạt nhân nguyên tử chương trình vật lí 12 Qua thực tế giảng dạy, tơi thấy giới thiệu đề tài cho học sinh em tự tin việc lựa chọn kiến thức phù hợpvới dạng tập đưa cách giải nhanh cho kết xác hạt nhân nguyên tử Đề tài phát triển bổ sung mở rộng hệ thống kiến thức đưa dạng tập tương ứng áp dụng cho tất dạng tập chương hạt nhân nguyên tử nói riêng chủ đề vật lí khác chương trình vật lí phổ thơng năm Tuy có nhiều cố gắng kinh nghiệm giảng dạy hạn chế nên tin đề tài cịn có thiếu sót Tơi mong nhận xét góp ý chân thành hội đồng khoa học ngành, đồng chí đồng nghiệp em học sinh để đề tài hoàn chỉnh Tôi xin chân thành cảm ơn ! XÁC NHẬN CỦA HIỆU TRƯỞNG Thanh Hóa, ngày 25 tháng 05 năm 2019 Tơi xin cam đoan SKKN viết, không chép nội dung người khác Nguyễn Văn Trào 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO [ 1] Vật lí 12 Lương Dun Bình (Tổng chủ biên), Vũ Quang(Chủ biên) Nxb Giáo dục Việt Nam(2011) [ 2] Sách giáo viên vật lí 12 Lương Dun Bình(Tổng chủ biên), Vũ Quang (Chủ biên) Nxb Giáo dục Việt Nam (2011) [ 3] Vật lí 12 nâng cao Nguyễn Thế Khơi (Tổng chủ biên), Vũ Thanh Khiết (Chủ biên) Nxb Giáo dục Việt Nam (2012) [ 4] Sách giáo viên vật lí 12 nâng cao Nguyễn Thế Khơi (Tổng chủ biên), Vũ Thanh Khiết (Chủ biên) Nxb Giáo dục Việt Nam (2012) [ 5] Bí ơn luyện thi đại học mơn vật lí ( Chu Văn Biên) Nxb Đại Học Quốc Gia Hà Nội( 2016) [ 6] Tuyển chọn dạng tốn hay lạ khó mơn vật lý ( Chu Văn Biên) Nxb Đại Học Quốc Gia Hà Nội( 2016) [ 7] Luận văn thạc sỹ “ Vận dụng tư tưởng sư phạm tích hợp dạy học số kiến thức hạt nhân nguyên tử lớp 12, nhằm nâng cao chất lượng giáo dục học sinh ” ( Vũ Thị Thanh Hà) Đại học Thái Nguyên [ 8] Các đề thi tuyển sinh thi học sinh giỏi thi THPT Quốc gia năm gần 21 CÁC SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC XẾP LOẠI Năm học Tên sáng kiến kinh nghiệm 2001 – 2002 Đổi phương pháp dạy bài: “Các trạng thái cấu tạo chất ” 2002 – 2003 Các phương pháp giải toán cực trị mạch điện xoay chiều 2008 – 2009 Đổi phương pháp dạy “ Các tật mắt cách khắc phục” 2010 –2011 Tổng hợp dao động điều hoà phương pháp hình chiếu 2012-2013 Các phương pháp giải tốn cực trị mạch điện xoay chiều 2014-2015 Các phương pháp giải nhanh toán cực trị mạch điện xoay chiều R,L,C mắc nối tiếp 2015-2016 Các phương pháp giải nhanh toán cực trị mạch điện xoay chiều R,L,C mắc nối tiếp 2015-2016 Tổng hợp vận dụng kiến thức toán học để giải số dạng tập vật lý lớp 12 2016-2017 Hệ thống kiến thức trọng tâm chương sóng 2017-2018 Ứng dụng phương pháp chuẩn hoá số liệu toán cực trị mạch điện xoay chiều R,L,C mắc nối tiếp Xếp loại Số định Xếp loại : C Số 194/ QĐ- KHGD ngày 29/4/2003 Xếp loại : B Số 138/ QĐKH- GDCN ngày 29/6/2004 Xếp loại : C Số12/ QĐ- SGD&ĐT ngày 05/01/2010 Xếp loại : C Số 539/ QĐ- SGD&ĐT ngày18/10/2011 Xếp loại : C Số 743/ QĐ-SGD&ĐT ngày 04/11/2013 Xếp loại : B 988/ QĐ- SGD&ĐT ngày03/11/2015 Xếp loại : B Cấp Tỉnh Số QĐ: 3134/QĐ – HĐKHSK ngày 18/8/2106 Xếp loại : B Số 972/QĐ –SGD&ĐT Ngày 24/11/2016 Xếp loại : B Số 1112/QĐ –SGD&ĐT Ngày 05/11/2017 Xếp loại : B Số 1455/QĐ–SGD&ĐT Ngày 26/11/2018 22 ... tài? ?Hệ thống kiến thức trọng tâm chươnghạt nhân nguyên tử Vật lí lớp 12? ?? hệ thống đầy đủ kiến thức trọng tâm vật lí hạt nhânnguyên tử bao gồm kiến thức lý thuyết công thức quan trọng - Từ kiến thức. .. kiến thức trọng tâm chương hạt nhân nguyên tử- vật lí lớp 12? ?? tập trung nghiên cứu hệ thống kiến thức trọng tâm chươnghạt nhân nguyên tửbao gồm kiến thức trọng tâm về: cấu tạo hạt nhân, loại... thực trạng tơi viết đề tài ? ?Hệ thống kiến thức trọng tâm chương hạt nhân nguyên tử – vật lí lớp 12? ??nhằm hệ thống kiến thức chương hạt nhân nguyên tửtừ giúp em có kiến thức tổng hợp, phân loại đưa