SKKN giúp học sinh trường THPT quan sơn phân loại và giải một số bài tập lên quan đến năng lượng của phản ứng hạt nhân

MỤC LỤC Nội dung 1: MỞ ĐẦU - Lí chọn đề tài - Mục đích nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu 2: NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM - Cơ sở lí luận vấn đề - Thực trạng vấn đề nghiên cứu - Giải pháp thực để giải vấn đề - Hiệu đề tài 3- KẾT LUẬN- KIẾN NGHỊ Trang 2 3 3 4 14 15 1 MỞ ĐẦU 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong kì thi THPT Quốc gia năm 2017 mơn Vật lí nằm thi tổ hợp Khoa học tự nhiên với hình thức thi trắc nghiệm khách quan có số lượng 40 câu thời gian 50 phút Việc thay đổi so với năm trước đòi hỏi giáo viên giảng dạy phải thay đổi phương pháp, nội dung ôn luyện để phù hợp với tình hình thực tế Kiến thức Vật lý hạt nhân lớp 12 phần quan trọng chương trình SGK Trong đề thi phần mà em học sinh khai thác để giành điểm tuyệt đối câu hỏi có liên quan đến kiến thức Vật lí hạt nhân Tuy nhiên với học sinh THPT Quan Sơn việc làm tất câu hỏi liên quan đến Vật lý hạt nhân điều đễ dàng Trong q trình ơn luyện cho học sinh nhận thấy phần lớn em học sinh THPT Quan Sơn chưa nắm bắt, hiểu rõ chưa phân dạng hay ghi nhớ dạng toán liên quan đến lượng phản ứng hạt nhân Bản thân nhận thấy khó khăn phần ngồi kỹ giải tốn có phần hạn chế học sinh vùng cao cịn phần thân chưa phân dạng phù hợp trình bày chi tiết để em dễ hiểu vận dụng Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn, nhu cầu ôn luyện em học sinh THPT Quan Sơn, thân nghiên cứu, phân tích tổng hợp tập lượng phản ứng hạt nhân từ nguồn tài liệu Hocmai.v; violet.vn; tuyensinh247.com…đặc biệt tài liệu thầy giáo như: Đoàn Văn Lượng, Chu Văn Biên, Phạm Quốc Toản, Trần Quốc Dũng, Nguyễn Anh Vinh… Tôi thay đổi, xếp, phân loại áp dụng vào thực tế giảng dạy nhà trường năm học 2017-2018 thu kết tích cực Việc mong nuốn cung cấp cho học sinh tài liệu ôn luyện phù hợp với trình độ nhận thức học sinh động lực lí để tơi thực đề tài Xin chia sẻ với đồng nghiệp đề tài sáng kiến kinh nghiệm: “ Giúp học sinh trường THPT Quan Sơn phân loại giải số tập liên quan đến lượng phản ứng hạt nhân ” mong góp ý đồng nghiệp Xin chân thành cảm ơn! 1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn giảng dạy trường THPT Quan Sơn mục tiêu đạt điểm cao kì thi THPT Quốc gia 2018, đề tài viết với mục đích: - Cung cấp tài liệu ôn tập cho học sinh THPT Quan Sơn với nội dung cách tiếp cận phù hợp với trình độ nhận thức em, để từ em học tập, nghiên cứu, luyện giải tập đề thi thử áp dụng vào kì thi THPT Quốc gia năm 2018 - Rèn luyện kỹ giải tập liên quan lượng phản ứng hạt nhân, tạo tự tin cho em học sinh luyện giải đề thi - Nâng cao khả tự học, tự rèn luyện giáo viên, mạnh dạn chia sẻ học hỏi với đồng nghiệp 1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Đề tài nghiên cứu phầnVật lí hạt nhân chương trình lớp 12 THPT Trong phần Vật lý hạt nhân có nhiều dạng tốn, nhiên đề tài tập trung vào đối tượng tập lượng phản ứng hạt nhân; Phân tích khó khăn học sinh, định hình phân loại thành dạng tốn cụ thể cho phù hợp với học sinh THPT Quan Sơn Từ thay đổi cách tiếp cận vấn đề để em học sinh giải tốt toán liên quan đến lượng phản ứng hạt nhân 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp mà sử dụng để nghiên cứu đề tài: - Phương pháp điều tra, khảo sát thực tế lực học sinh THPT Quan Sơn từ phân loại đối tượng để có phương pháp ơn luyện phù hợp - Phương pháp thu thập liệu, tổng hợp phân tích, hệ thống hóa kiến thức để đưa kết vận dụng q trình ơn luyện cho học sinh NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ 1) Năng lượng liên kết lượng liên kết riêng( Kiến thức Vật lý 12 ): m Z m p (A Z).mn mX WLk a) Độ hụt khối hạt nhân: b) Năng lượng liên kết hạt nhân: m.c2 c) Năng lượng liên kết riêng: WLkr W Lk A m.c2 A 2) Phản ứng hạt nhân( Kiến thức Vật lý 12 ): a) Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân: + Định luật bảo tồn điện tích + Định luật bảo toàn số khối + Định luật bảo toàn động lượng + Định luật bảo toàn lượng toàn phần( bao gồm lượng nghỉ động hạt nhân) b) Năng lượng phản ứng hạt nhân A z1 X1 + Az 22 X A z 3 X + Az 44 X4 Gọi m1 , m2 , m3 , m4 khối lượng hạt nhân Năng lượng phản ứng: Wp = (mtrước – msau).c2 = ( m1 m2 ) ( m3 m4 ) c2 Wp > 0: Phản ứng tỏa lượng Wp < 0: Phản ứng thu lượng 3) Kiến thức hình học 10: (a b)2 (c d)2 a b 2 ab cos( a, b ) c2 d2 2cd cos( c, d) 2.2 THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ TRƯỚC KHI ÁP DỤNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Trong năm trước gặp tập lượng phản ứng hạt nhân đề thi, học sinh trường THPT Quan Sơn thường làm tập liên quan đến khối lượng, độ hụt khối, lượng liên kết, lượng liên kết riêng hay động hạt nhân dạng xác định lượng phản ứng theo chiều thuận Tuy nhiên gặp toán lượng phản ứng liên quan đến động lượng, biểu diễn véc tơ động lượng, tìm động năng, vận tốc hạt nhân em học sinh gặp khó khăn - Số lượng tập Vật lý có nhiều mạng, sách ơn luyện Nhưng với điều kiện thực tế trường THPT Quan Sơn, việc học sinh tự tìm hiểu, tự học, tự nghiên cứu khó khăn Nếu trình bày vắn tắt em khó hiểu - Về lực nhận thức tư em học sinh THPT Quan Sơn so với học sinh trường khác có phần hạn chế Các em học sinh gặp khó khăn tốn biến đổi đơi chút q nặng tính tốn - Học sinh trường THPT Quan Sơn thường không nhớ đầy đủ dạng tốn, khơng định hình hướng giải sau em đọc đề 2.3 GIẢI PHÁP THỰC HIỆN ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Cách tiếp cận : a) Yêu cầu học sinh nắm vững kiến thức sách giáo khoa: Độ hụt khối, lượng liên kết, lượng liên kết riêng, mối liên hệ động lượng động hạt nhân; định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân; xác định lượng phản ứng theo khối lượng hạt nhân b) Phân tích rõ định luật bảo tồn lượng phản ứng hạt nhân( bao gồm lượng nghỉ động hạt nhân ) Z A 1 X1 ZA22 X2 A3 Z X3 Z A 4 X4 ( m1c W1 ) ( m2 c W2 ) ( m3 c W3 ) ( m4 c W4 ) c) Phân loại dạng toán liên quan đến lượng phản ứng hạt nhân thành dạng yêu cầu em phải nhớ tên dạng Điều quan trọng để em biết nhớ hay quên dạng nào? Dạng em gặp khó khăn để kịp thời ôn luyện bồi dưỡng Bốn dạng toán phân loại sau: Dạng : Năng lượng phản ứng hạt nhân xuất phương trình phản ứng Dạng : Năng lượng phản ứng hạt nhân liên quan đến khối lượng hạt nhân Dạng : Năng lượng phản ứng hạt nhân liên quan đến độ hụt khối, lượng liên kết lượng liên kết riêng hạt nhân Dạng : Năng lượng phản ứng hạt nhân liên quan đến vận tốc, động hạt nhân Các dạng toán lượng phản ứng hạt nhân Dạng : Năng lượng phản ứng hạt nhân xuất phương trình phản ứng Kiến thức: Z A X1 ZA22 X2 1 A3 Z X3 A4 Z X4 WP - Nhận xét : Khi sử dụng hạt nhân ZA1 X1 hay tạo thành hạt nhân ZA3 X3 lượng phản ứng : WP Vậy có N hạt nhân ZA1 X1 ( hay tạo thành N hạt nhân ZA3 X3 ) lượng hạt nhân : W = N.WP - Học sinh ghi nhớ công thức tìm số hạt nhân m (g) ZA m X1 N A N A n NA Với n số mol Bài tập ví dụ: Ví dụ 1: Cho phản ứng hạt nhân: 31 T + 21 D He + X +17,6MeV a) Tính lượng toả từ phản ứng tổng hợp 50 hạt 42 He? b) Tính lượng toả từ phản ứng sử dụng mol Đơteri? c) Tính lượng toả từ phản ứng tổng hợp 2g Hêli Giải: a) Năng lượng toả từ phản ứng tổng hợp 50 hạt 42 He - Khi tạo thành hạt 42 He lượng tỏa là: WPư = 17,6MeV Vậy tạo thành 50 hạt 42 He lượng cần tìm là: W = N.WP = 50.17,6 = 880MeV b) Năng lượng toả từ phản ứng sử dụng 2mol Đơteri W = N.WP = n.NA WP = 2,1197.1025MeV c) Năng lượng toả từ phản ứng tổng hợp 2g Hêli 23 m NA 2.6, 023.1023 3, 01.10 - Số nguyên tử hêli có 2g hêli: N 3 A - Năng lượng toả gấp N lần lượng phản ứng nhiệt hạch: W = N.WP = 3,01.1023.17,6 = 52,976.1023 MeV Ví dụ 2: Cho phản ứng: 31 H + 21 H 42 He + 01 n + 17,6 MeV Tính lượng tỏa sử dụng 0,75gam Triti? Giải Năng lượng tỏa sử dụng 0,75gam Triti m Vận dụng công thức: W = N.WP = ( A NA ) WPư W = 0,75 6,022.1023.17,6 = 2,649.1024 MeV Ví dụ 3: Cho phản ứng hạt nhân sau: 12 D 12 D 23 He 01n 3, 25 MeV Biết 1u 931,5 MeV / c2 a) Xác định lượng tỏa sử dụng 10 hạt Đơteri? b) Xác định lượng tỏa sử dụng hạt phân tử D2O? c) Xác định lượng tỏa sử dụng 10gam nước nặng D2O Giải H H He n 3,25 MeV a) Năng lượng tỏa sử dụng 10 hạt Đơteri - Ở cần lưu ý: Cần hạt Đơteri để có lượng 3,25MeV N 10 - Vậy lượng cần tìm là: W WP = 3, 25 =16,25MeV b) Năng lượng tỏa sử dụng hạt phân tử D2O - Số hạt Đơteri có hạt D2O là: N - Vậy lượng cần tìm là: W WP = 3, 25 = 13MeV c) Năng lượng tỏa sử dụng 10gam nước nặng D2O - Số phân tử D2O có 10 gam D2O: N m A D2 O DO NA - Số hạt Đơteri có 10 gam D2O: ND 2.ND2O m NA A DO - Vậy lượng cần tìm là: W N D WP = m NA W = 10 6, 022.10 23.3, 25 9, 785.1023 MeV P A D2 O 20 Dạng : Năng lượng phản ứng hạt nhân liên quan đến khối lượng hạt nhân Kiến thức: Z A 1 X1 ZA22 X2 A3 Z X3 Z A 4 X4 Gọi m1 , m2 , m3 , m4 khối lượng hạt nhân Năng lượng phản ứng: Wp = (mtrước – msau).c2 = ( m1 m2 ) ( m3 m4 ) c2 Wp >0: Phản ứng tỏa lượng Wp - Đây phản ứng toả lượng Ví dụ 3: Cho phản ứng hạt nhân: 1737Cl 11H 1837 Ar 01n phản ứng tỏa hay thu lượng? Biết mCl = 36,956563u, mH = 1,007276u, mAr =36,956889u, 1u = 931MeV/c2 Giải 37 Cl 1 H 37 18 Ar n - Năng lượng phản ứng: Wpư = (mtrước – msau).c = ( m Cl m ) H( m mAr) c 17 n - Suy ra: Wp = -1,6 MeV < - Phản ứng thu lượng 1,6MeV Ví dụ 4: Phản ứng 23592 U + 01 n → 4295 Mo + 13957 La +2 01 n phản ứng phân hạch Urani 235 Biết khối lượng hạt nhân : m U = 234,99 u ; mMo = 94,88 u ; mLa = 138,87 u ; mn = 1,0087 u Cho suất toả nhiệt xăng 46.106 J/kg Khối lượng xăng cần dùng để toả lượng tương đương với gam U phân hạch ? Giải - Năng lượng toả giải phóng hồn tồn hạt nhân 235U phân hạch là: ( m m ) ( m m m ).c2 = 215,3403MeV Wp = (mtrước – msau).c - Số hạt nhân nguyên tử 235U gam U : = N n U Mo La n m 23 N = 2,5617.1021 hạt A A 235 6, 02.10 - Năng lượng gam U phản ứng phân hạch : W = N.WP = 5,5164.1023 MeV = 5,5164.1023 1,6.10–3 J = 8,8262J - Khối lượng xăng cần dùng để thu lượng gam 235U phân hạch : m W 46.106 1919 kg Dạng : Năng lượng phản ứng hạt nhân liên quan đến độ hụt khối, lượng liên kết lượng liên kết riêng hạt nhân Kiến thức: Z A 1 X1 ZA22 X2 A3 Z X3 Z A 4 X4 - Ta gọi: m1 , m2 , m3 , m4 độ hụt khối hạt nhân WLk1 , WLk , WLk , WLk lượng liên kết hạt nhân WLkr1 , WLkr , WLkr , WLkr lượng liên kết riêng hạt nhân - Năng lượng phản ứng hạt nhân: (1) Wp = ( m3 m4 ) ( m1 m2 ) c2 (2) Wp = (WLk WLk ) (WLk WLk ) Wp = (A3 WLkr A4 WLkr ) (A1 WLkr A2 WLkr ) (3) Lưu ý : Trong công thức sử dụng số Proton số Nơtron vế Đây điều học sinh cần kiểm tra trước vận dụng Bài tập ví dụ: Ví dụ 1: Cho phản ứng hạt nhân: 31T 12D 24He 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 Tính lượng tỏa phản ứng? Giải - Ta có phản ứng : 1T D He n - Vận dụng công thức : Wp = ( mm ) ( m m ) c2 - Ở X Nơtron, nên độ hụt khối 0, nên : Wp = (m He ) ( mm ) c2=17,498 MeV T D Ví dụ : Hai hạt nhân đơteri D tương tác với thành hạt nhân 23He nơtron 01n : 12 D 12 D 23 He 01n Biết lượng liên kết 12D 2,18 MeV 23He 7,62MeV Phản ứng tỏa hay thu lượng bao nhiêu? Giải - Vận dụng công thức: Wp = (WLk WLk ) (WLk WLk ) - Ở Nơtron, độ hụt khối 0, nên khơng có lượng liên kết riêng - Ta có:Wp = (WHe (WD WD ) = 7,62 - (2,18 + 2,18) = 3,26 MeV - Phản ứng tỏa lượng vì: Wp > Ví dụ 3: Tìm lượng tỏa hạt nhân 23492 U phóng xạ tia α tạo thành đồng vị Thôri 23090Th Cho lượng liên kết riêng hạt α 7,1 MeV, 234U 7,63 MeV, 230Th 7,7 MeV Giải phản ứng biết lượng liên A W Lkr ) (A1 WLkr A2 WLkr ) - Đây toán tính lượng toả kết riêng WLkr hạt nhân 234 230 - Ta có phương trình: 92 U → 90Th + α Áp dụng công thức: Wp = (A3 WLkr - Ta có: Wp = (ATh WLkr (Th) A WLkr ( ) ) AU WLkr (U) - 13,98 MeV Ví dụ 4: Cho phản ứng hạt nhân sau: 12 H 12 H 23 He 01n 3,25MeV Biết độ hụt khối 12 H mD= 0,0024 u 1u = 931,5 MeV/ c2 Xác định lượng liên kết hạt nhân 23He ? Giải 2 - Ta có phản ứng hạt nhân: H H 23 He 01n 3,25MeV - Năng lượng tỏa phản ứng theo lượng kiên kết: Wp = (WLk WLk ) (WLk WLk ) = (WLk (He) ) (2WLk (D) ) Suy ra: W Lk (He) 2W Lk (D) + Wpư = 2( mD ).c2 + Wpư = 7,7212MeV Dạng : Năng lượng phản ứng hạt nhân liên quan đến vận tốc, động hạt nhân Kiến thức: a) Loại : Phản ứng hạt nhân tổng quát Z A1 X1 Z A2 X2 Z A3 X3 A4 Z X4 - Ta gọi: W1 , W2 , W3 , W4 động hạt nhân P1 , P2 , P3 , P4 động lượng hạt nhân - Năng lượng phản ứng : Wp = ( W3 +W4)–(W1+W2) - Định luật bảo toàn động lượng: P1 P P P4 Đến ta vận dụng dẳng thức: (a b ) ( c d ) (1) a b 2ab cos(a , b ) c d 2cd cos(c , d ) Ta suy : P12 P22 2P1 P2 cos(P1 , P2 ) P32 P42 cos(P3 , P4 ) (2) - Mối liên hệ động động lượng: P2 2mW - Việc kết hợp (1),(2) (3) cho ta hệ phương trình để tìm đáp án b) Loại : Sự phóng xạ Z A1 X1 Z A2 X2 ZA3 X3 2P3 P4 (3) - Hạt nhân mẹ đứng yên nên động năng, động lượng không - Năng lượng phản ứng : Wp = ( W2 +W3) (1) - Định luật bão toàn động lượng: P P P22 P32 , với: P2 2mWđ (2) Suy ra, 2m2 W2 = 2m3 W3 m2 W2 = m3 W3 (3) Lưu ý quan trọng suy từ (1),(2) (3): m + Hệ thức : m v W W v W W Wm p m m m 3 2 2 W + Động hạt bay : W 3 m3 W m2 m3 p m2 W p m2 m3 + Phần trăm lượng tỏa chuyển thành động hạt ZA2 X Z A 3 X3 W2 100% Wp W W p m3 100% m m m 100% m2 100% m3 Bài tập ví dụ: Ví dụ 1: Dùng Proton có động 5,58MeV bắn phá hạt nhân 1123Na đứng yên sinh hạt hạt nhân X có động 6,6MeV 2,61MeV 1) Viết phương trình phản ứng 2) Xác định lượng phản ứng? Giải 23 1) Phương trình phản ứng: H 11 Na 24 He 1020Ne 2) Năng lượng phản ứng: Vận dụng công thức xác định lượng phản ứng theo động hạt nhân ta có: WP (W WNe ) (WH WNa ) (6, 2, 61) 5, 58 3, 63 MeV Phản ứng tỏa lượng Ví dụ 2: Người ta dùng hạt prơtơn có động 2,69 MeV bắn vào hạt nhân Liti đứng yên thu hạt α có động Tính động vận tốc hạt α tạo thành? cho mp = 1,0073u; mLi = 7,0144u; m α =4,0015u ; 1u = 931 MeV/c2 Giải - Phản ứng hạt nhân: p Li He 24He - Năng lượng phản ứng hạt nhân là: W = (mtrước – msau).c2 = ( mLi mn ) (2 mHe ) c2 = 17,4097 MeV - Phương trình liên hệ lượng phản ứng theo động năng: W = ( 2WHe ) – ( WLi + Wp) = ( 2WHe ) – (Wp) - Ta suy ra: W W W p 10, 05MeV 10 - Vận tốc hạt α là: v 2W 2.10, 05 MeV 2.10, 05 MeV m 4, 0015u 4, 0015.931MeV c2 c 2.10, 05 =2,2.107m/s 4, 0015.931 Ví dụ 3: Một nơtơron có động 1,1MeV bắn vào hạt nhân Liti đứng yên gây phản ứng: 01 n 36 Li X 24He Cho mn = 1,00866 u; mX = 3,01600u ; mHe = 4,0016u; mLi = 6,00808u Biết hạt nhân Heli bay vng góc với hạt nhân X Xác định động hạt nhân X hạt nhân Heli? Giải - Ta có lượng phản ứng: Wp Wp ( mHe m X ) ( m Li mn ) c2 = - 0,8 MeV (phản ứng thu lượng) - Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: Pn PHe PX Biểu diễn hình vẽ, ta có: P He 900 O Pn P X Pn PHe PX Pn2 PHe2 PX2 PHe PX cos(90 ) mnWn mHe WHe m X WX - Năng lượng phản ứng theo động năng: Wp = ( WHe + WX ) – ( Wn ) 4W Từ (1),(2) ta có hệ phương trình: 3W 1,1 He X WHe WX 0,3 He (1) (2) W 0,2MeV 0,1MeV W X Ví dụ 4: Hạt α có động 3,1MeV đập vào hạt nhân nhơm đứng yên gây phản ứng 27 30 13 Al 15 P n , khối lượng hạt nhân m α = 4,0015u, mAl = 26,97435u, mP = 29,97005u, mn = 1,008670u, 1u = 931,5MeV/c2 Giả sử hai hạt sinh có tốc độ Động hạt n Giải - Năng lượng phản ứng hạt nhân WPư = (mtrước – msau).c2 = (m m Al ) ( mP mn ) c2 = - 2,672 MeV - Phương trình liên hệ lượng phản ứng theo động năng: WPư = ( WP + Wn ) – WHe = - 2,672 MeV ( WP + Wn ) = 0,428 MeV (1) 30 - Động hạt 15 P n : WP m v2 P P m v2 ; Wn n n mà vP = 11 Wn mn Wp mP W Wn WP Wn n 30 30 WP Wn 31 Kết hợp với (1): W Wn W P 0, 428 n 0, 0138MeV 3131 Ví dụ 5: Cho prơtơn có động 2,25MeV bắn phá hạt nhân 73 Li đứng yên Sau phản ứng xuất hai hạt X giống nhau, có động có phương chuyển động hợp với phương chuyển động prơtơn góc φ Cho biết mP = 1,0073u; mLi = 7,0142u; mX = 4,0015u; 1u = 931,5 MeV/c2 Coi phản ứng khơng kèm theo phóng xạ gamma a) Xác định động hạt nhân X b) Tính giá trị góc φ Giải - Phương trình phản ứng: H Li 24 X 24 X a) Động hạt nhân X - Năng lượng phản ứng: WPư = (mtrước – msau).c ( m m ) (2 m X ).c = 17,23MeV - Phương trình liên hệ lượng phản ứng theo động hạt nhân: WPư = ( 2WX ) – ( WLi + WH) = 2WX – WH = 17, 23 2WX HLi 2, 25 WX 9,74MeV Vậy động hạt nhân X 9,74MeV b) Tính giá trị góc φ - Vận dụng định luật bảo toàn động lượng: P P H P Li P X P X H P P X X P X O φ φ Ta có: PX PH PH2 PX PX PX2 PX2 (PH ) (P X PX )2 PX PX cos( PX , PX ) PH2 PX2 PX2 PX PX cos(2 ) - Công thức liên hệ động lượng động vật: P2 2mW - Ta suy ra: mH WH m X W X m X W X 2 mXW X mXWX cos(2 ) mH WH m X WX mXWX cos(2 ) cos(2 ) cos(2 ) m W 2m W H H X X m W 2m W H H X X 2mXWX 0,967659 165,38 82, 690 2mXWX 12 Ví dụ 6: Bắn hat anpha vào hạt nhân nito 147 N đứng yên tạo phản ứng: He 14 N 1 H 17 8O 1, 21MeV Giả sử hai hạt sinh có vecto vận tốc Xác định động hạt anpha? (xem khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị u gần số khối nó) Giải - Phản ứng thu lượng: WPư = -1,21 MeV - Theo ĐL bảo toàn động lượng ta có: P PN PH PO P PH PO - Vì hai hạt sinh có vecto vận tốc, nên ta có : P PH PO mv mH mO v (với v vận tốc hai hạt sau phản ứng) v mv m m 2v HO - Động hạt anpha: m v2 W 2v2 - Tổng động hai hạt sinh ra: W W (m m )v (m m ) (2 )2 v2 HO HO 2W HO - Phương trình liên hệ lượng phản ứng theo động hạt nhân: WPư = (WH WO) W = W W79W 1,21 W W 1,21 1,555MeV Ví dụ 7: Hạt nhân 22688 Ra đứng yên phân rã thành hạt hạt nhân X (không kèm theo tia ) Biết lượng mà phản ứng tỏa 3,6 MeV khối lượng hạt gần số khối chúng tính đơn vị u Tính động hạt hạt nhân X Giải 226 - Phương trình phản ứng: 88 Ra + 22286 Rn - Năng lượng phản ứng: WP = 3,6 MeV - Vận dụng công thức giải nhanh phần kiến thức: Z A 1 X1 W A2 Z X2 Z A 3 X3 m3 + Động hạt bay : Wp m2 m m2 W Ta có: m2 m mX m mRn m W W W Rn m mRn p Wp Wp 3,6 0,0637MeV 222 222 3,6 3,5362MeV 222 13 Ví dụ 8: Hãy viết phương trình phóng xạ Randon ( 22286 Rn ) Có phần trăm lượng toả phản ứng chuyển thành động hạt ? Coi hạt nhân Randon ban đầu đứng yên khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị khối lượng nguyên tử số khối Giải - Phương trình phóng xạ Randon ( 22286 Rn ): 222 86 Rn 218 84Po - Phần trăm lượng toả phản ứng chuyển thành động hạt là: - Vận dụng công thức giải nhanh phần kiến thức: Z A 1 X1 A2 Z X2 Z A 3 X3 + Phần trăm lượng tỏa chuyển thành động hạt A X Z2 W2 100% Wp m m 100% W m2 W m W 100% 100% m3 p 100% Po 218 100% 98,198% 218 m mPo p m W Ta có: 100% m3 Ví dụ 9: Pơlơni ( 21084Po ) chất phóng xạ , có chu kì bán rã T=138 ngày Tính vận tốc hạt , biết hạt nhân Pôlôni phân rã toả lượng WP = 2,60MeV Giải - Phương trình phóng xạ Pơlơni ( 21084Po ): 210 84 Po 206 82Pb - Phương trình lượng phản ứng theo động hạt nhân: WP = ( W + WPb)- ( WPo ) = W + WPb = 2,60MeV - Động hạt : Vận dụng công thức giải nhanh trên: m W Pb m mPb - Vận tốc hạt : v W P 2W m 206 2,60 2,55MeV 4,08.10 13 J 206 2.4,08.10 13 11,1.106 m / s 2.4 HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI Trong năm học kể từ 2016 - 2017 trở trước nói gặp toán liên quan đến lượng phản ứng hạt nhân gây khó khăn cho học sinh trường THPT Quan Sơn đặc biệt toán yêu cầu xác định động năng, vận tốc hay hướng bay hạt nhân so với hạt nhân kích thích ban đầu 14 Tuy nhiên năm học 2017-2018 với cách tiếp cận mới, cải tiến phương pháp, phân loại thành dạng toán yêu cầu học sinh phân tích để hiểu, ghi nhớ vận dụng định hướng giáo viên, từ cho học sinh vận dụng vào đề thi thử thu kết sau: *) Về phía học sinh: Tạo hứng thú học tập cho em, hình thành thói quen phân tích đề kết hợp với lý thuyết để vận dụng vào tập; tự tin trước tập lượng phản ứng hạt nhân; Có tài liệu ơn luyện phù hợp cho học sinh THPT Quan Sơn *) Về kết học sinh (ôn ban Tự nhiên) làm tập liên quan đến kiến thức Vật lý hạt nhân đề thi: Đề thi ĐH 2017, cho làm mã đề; có 60% em làm Kết khảo sát sau vận dụng phương pháp lớp 12A1 Số câu khảo sát: 50 câu lượng phản ứng hạt nhân Điểm 10 6,5 Điểm Điểm < 6,5 Điểm < 33,33% 46,66% 20,01% 0% KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 3.1 KẾT LUẬN Trong năm học 2017-2018 sau tổng hợp, nghiên cứu, phân tích phân loại toán lượng phản ứng hạt nhân, từ vận dụng vào q trình ơn luyện trường THPT Quan Sơn, thân nhận thấy rằng, từ việc lúng túng giải tập khó phần lượng phản ứng hạt nhân em dần tự tin bước vận dụng hiệu kiến thức vào trình làm Các em học sinh linh hoạt gặp số tốn có biến đổi đơi chút so với kiến thức học Điều thật có ý nghĩa em kì thi tới Như thân tơi trình bày trên, đề tài nghiên cứu xuất phát từ nhu cầu thực tế giảng dạy nhà trường tài liệu ôn tập cho em học sinh THPT Quan Sơn, vận dụng năm học 2017-2018 thu kết thực tế đáng khích lệ Tuy nhiên thời gian áp dụng chưa dài cịn số hạn chế, thân mong góp ý đồng nghiệp để đề tài hoàn thiện Bản thân tiếp tục bổ sung hoàn thiện với hi vọng tài liệu giúp ích cho học sinh vùng khó học tập vận dụng để luyện giải đề thi trắc nghiệm Xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo biên soạn đề thi thử trường THPT, thầy cô giáo diễn đàn tạp chí vật lý tuổi trẻ; vatly247.com; thuvienvatly.com; vatlyphothong.vn đặc biệt thầy giáo Đoàn Văn Lượng, Chu Văn Biên, Phạm Quốc Toản, Trần Quốc Dũng, Nguyễn Anh Vinh… định hướng cho thực đề tài sáng kiến này! 3.2 KIẾN NGHỊ - Sở giáo dục nên tiếp tục trì thi viết sáng kiến kinh nghiệm XÁC NHẬN CỦA BGH Quan Sơn, ngày 17 tháng 05 năm 2018 Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác 15 Nguyễn Mạnh Thắng NGUỒN TÀI LIỆU THAM KHẢO - SGK Vật lý 12 – NXB GD - Tạp chí vật lý tuổi trẻ - hocmai.vn - vatly247.com - thuvienvatly.com - vatlyphothong.vn - Tài liệu ôn thi đại học thầy giáo: Đoàn Văn Lượng, Chu Văn Biên, Phạm Quốc Toản, Trần Quốc Dũng, Nguyễn Anh Vinh 16 ... toán phân loại sau: Dạng : Năng lượng phản ứng hạt nhân xuất phương trình phản ứng Dạng : Năng lượng phản ứng hạt nhân liên quan đến khối lượng hạt nhân Dạng : Năng lượng phản ứng hạt nhân liên quan. .. quan đến độ hụt khối, lượng liên kết lượng liên kết riêng hạt nhân Dạng : Năng lượng phản ứng hạt nhân liên quan đến vận tốc, động hạt nhân Các dạng toán lượng phản ứng hạt nhân Dạng : Năng lượng. .. gặp tập lượng phản ứng hạt nhân đề thi, học sinh trường THPT Quan Sơn thường làm tập liên quan đến khối lượng, độ hụt khối, lượng liên kết, lượng liên kết riêng hay động hạt nhân dạng xác định lượng