Chương 7 - Chủ đề 3 - Phóng xạ

Tuần Tiết 59,60 Ngày soạn:…………………………… Ngày lên lớp:……………………………… PHÓNG XẠ I MỤC TIÊU Kiến thức - Nêu tượng phóng xạ - Viết phản ứng phóng xạ : α, β+, β- Nắm nội dung định luật cơng thức định luật phóng xạ - Nêu đặc tính q trình phóng xạ - Hiểu vai trị đồng vị Các bon 14 Kĩ - Phân biệt loại phóng xạ - Vận dụng kiến thức dạng phóng xạ để giải tập liên quan định luật phóng xạ, đồng vị Các bon 14 Thái độ - Hứng thú học tập, tích cực tự chủ chiếm lĩnhkiến thức - Có tinh thần học tập hợp tác Định hướng phát triển lực - Những lực thành phần lực chun biệt mơn Vật lí bồi dưỡng cho học sinh dạy học II THIẾT BỊ, TÀI LIỆU DẠY - HỌC Giáo viên - Giáo viên cần chuẩn bị máy chiếu, laptop số dụng cụ hỗ trợ khác mạng máy tính, ipad… để phục vụ trình chiếu, nhóm báo cáo sản phẩm - Các bảng số liệu khối lượng nguyên tử hạt nhân, đồ thị - Một số tranh ảnh, clip nhà bác học Curie Một số ứng dụng vài nguyên tố phóng xạ y học quân Học sinh: ôn lại số proton, nơtron, số khối Cách tính số hạt nhân có lượng chất III TIẾN TRÌNH TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP Hướng dẫn chung Từ hình ảnh ngun tố phóng xạ, ứng dụng y học hạt nhân để điều trị bệnh ung thư giáo viên dẫn dắt tạo cho học sinh tị mị có nhu cầu giải thích câu hỏi như: Phóng xạ gì? Các loạt phóng xạ ? làm để phóng xạ chữa bệnh ung thư Sau giáo viên giao số nhiệm vụ học tập để em tìm hiểu trước vào tiết chính, tiết dạy em sử dụng tài liệu từ sách giáo khoa, internet để đưa nhận xét kiến thức học, cuối giao cho học sinh vận dụng tìm tịi Các bước Hoạt động Tên hoạt động Thời lượng dự kiến Khởi động Hoạt động Tìm hiểu ứng dụng phóng xạ y học 15phút Hoạt động Tìm hiểu phóng xạ dạng phóng xạ 15 phút Hình thành kiến thức Hoạt động Hoạt động Luyện tập Vận dụng Hoạt động Các đặc tính phóng xạ Xây dựng kiến thức định luật phóng xạ 15 phút 15 phút Ứng dụng giải tập phóng xạ liên quan đến Đồng vị Cacbon 14 từ nêu ý 20 phút nghĩa Giải số tập thực tế liên quan đến 10 phút phóng xạ giao tập nhà A HOẠT ĐỘNG: Khởi động * Mục tiêu: mục tiêu chung học - Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ : chuẩn bị trước nhà Gv: Cho học sinh xem hình ảnh, clip nguyên tố phóng xạ Rn,Cs,Ir,I , ứng dụng phóng xạ y học Cả lớp chia nhóm: nhóm phản biện nhóm trả lời Trả lời câu hỏi liên quan đến hình ảnh quan sát: Nhóm 1:Vị trí ngun tố bảng tuần hồn? (nhóm phản biện) Nhóm 3:Cơ chế hoạt động phóng xạ y học? (nhóm phản biện) - Bước 2: Tiếp nhận thực nhiệm vụ - Bước 3: Báo cáo kết quả: trả lời phiếu học tập số - Bước 4: Đánh giá, nhận xét: từ câu trả lời nhóm giáo viên rút kết luận phóng xạ chuyển sang hình thành kiến thức dạng phóng xạ ? đặc tính phóng xạ, ứng dụng phóng xạ khoa học đời sống Sản phẩm hoạt động: Mỗi nhóm trình bày sản phẩm với mức độ khác nhau, GV lựa chọn 01 sản phẩm nhóm để làm tình kết nối vào B HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC Hoạt động 1: Tìm hiểu dạng phóng xạ Mục tiêu: Tìm hiểu dạng phóng xạ Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ : - Học sinh thảo luận nhóm dựa vào tài liệu SGK hình ảnh dạng phóng xạ - Trả lời câu hỏi:  Có dạng phóng xạ? đặc điểm dạng  Phân biệt dạng phóng xạ - Bước 2: Tiếp nhận thực nhiệm vụ - Thảo luận nhóm trả lời phiếu học tập số - Bước 3: Báo cáo kết quả: -GV hướng dẫn thảo luận trước lớp-Một nhóm cử đại diện báo cáo trước lớp - Các nhóm khác lắng nghe, đưa ý kiến thảo luận - Bước 4: Đánh giá, nhận xét: Giáo viên tổng kết lại kiến thức dạng phóng xạ a Phóng xạ  Dạng rút gọn: - Tia  dòng hạt nhân chuyển động với vận tốc 2.107m/s Đi chừng vài cm khơng khí chừng vài m vật rắn b Phóng xạ  - Tia - dịng êlectron ( ) Dạng rút gọn: c Phóng xạ  + - Tia + dịng pơzitron ( ) Dạng rút gọn: * Tia - + chuyển động với tốc độ  c, truyền vài mét khơng khí vài mm kim loại d Phóng xạ  E2 – E1 = hf - Phóng xạ  phóng xạ kèm phóng xạ - + - Tia  vài mét bêtông vài cm chì Hoạt động 2: Đặc tính phóng xạ xây dựng kiến thức định luật phóng xạ Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ : - Học sinh thảo luận nhóm dựa vào tài liệu SGK - Trả lời câu hỏi:  Q trình phóng xạ có đặc tính gì?  Mơ tả định luật phóng xạ cơng thức giải thích? - Bước 2: Tiếp nhận thực nhiệm vụ - Thảo luận nhóm trả lời phiếu học tập số - Bước 3: Báo cáo kết quả: -GV hướng dẫn thảo luận trước lớp-Một nhóm cử đại diện báo cáo trước lớp - Các nhóm khác lắng nghe, đưa ý kiến thảo luận - Bước 4: Đánh giá, nhận xét: Giáo viên tổng kết lại kiến thức đặc tính phóng xạ, định luật phóng xạ Đặc tính q trình phóng xạ - Có chất trình biến đổi hạt nhân - Có tính tự phát khơng điều khiển - Là trình ngẫu nhiên Định luật phân rã phóng xạ - Xét mẫu phóng xạ ban đầu + N0 sô hạt nhân ban đầu + N số hạt nhân lại sau thời gian t Trong  số dương gọi số phân rã, đặc trưng cho chất phóng xạ xét Chu kì bán rã (T) - Chu kì bán rã thời gian qua số lượng hạt nhân lại 50% (nghĩa phân rã 50%) - Lưu ý: sau thời gian t = xT số hạt nhân phóng xạ cịn lại là: Độ phóng xạ (H) (Sgk) C HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP Mục tiêu: Nhằm củng cố, hệ thống hóa, hồn thiện kiến thức phóng xạ định luật phóng xạ áp dụng giải tập Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ : Giáo viên cho học sinh làm tính độ tuổi mẫu vật C14,C12 Câu 1(ĐH 2014): Tia α A dòng hạt nhân C có vận tốc vận tốc ánh sáng chân khơng B dịng hạt nhân nguyên tử hiđrô D không bị lệch qua điện trường từ trường Câu 2: Phát biểu sau sai? A Tia không hạt nhân phát êlectron B Tia gồm êlectron dương hay pôzitrôn C Tia D Tia gồm hạt nhân nguyên tử He lệch phía dương tụ điện Câu 3(ĐH09): Hạt nhân A  - biến đổi thành hạt nhân B - phóng xạ C  D + Câu 4(ĐH13): Tia sau khơng phải tia phóng xạ? A Tia  B Tia + C Tia  D Tia X Câu 5(CĐ 2013): Trong khơng khí, tia phóng xạ sau có tốc độ nhỏ nhất? A Tia  B Tia  C Tia + D Tia - Câu 6(CĐ 2007): Phóng xạ β- A phản ứng hạt nhân thu lượng B phản ứng hạt nhân không thu không toả lượng C giải phóng êlectrơn (êlectron) từ lớp êlectrơn ngồi ngun tử D phản ứng hạt nhân toả lượng Câu 7(ĐH 2011): Khi nói tia , phát biểu sau sai? A Tia khơng phải sóng điện từ B Tia khơng mang điện C Tia X có tần số lớn tần số tia X D Tia có khả đâm xuyên mạnh tia Câu 8.(CĐ10)Ban đầu có N0 hạt nhân mẫu chất phóng xạ ngun chất có chu kì bán rã T Sau khoảng thời gian t = 0,5T, kể từ thời điểm ban đầu, số hạt nhân chưa bị phân rã mẫu chất phóng xạ A B C D N0 phóng xạ  biến thành hạt nhân Câu 9(CĐ 2013): Hạt nhân rã 138 ngày ban đầu có 0,02 g sau 276 ngày A mg mg Cho chu kì bán nguyên chất Khối lượng B 10 mg C 7,5 mg lại D 2,5 Câu 10 Ban đầu có 20g chất phóng xạ Sau 42,6 ngày, khối lượng chất phóng xạ cịn lại 2,5 g Chu kỳ bán rã chất phóng xạ A T = 22,5 B T = 18 ngày C T = 10 ngày D T = 14,2 Câu 11: Trong mẫu quặng Urani người ta thường thấy có lẫn chì với Urani Biết chu kỳ bán rã U238 4,5.10 năm Hãy tính tuổi quặng biểt tỉ lệ tìm thấy 10 ngun tử Urani có nguyên tử chì A 1,18.109 năm B 1,35.109 năm C 3,2.106 năm D 5,22.109 năm Số hạt U lại Ta có ; Số hạt U phân huỷ nên Câu 12: Tỉ số hạt nhân C14 C12 mẫu gỗ cổ đại tìm thấy nửa tỉ số hạt nhân C14 C12 có khơng khí Biết C14 phóng xạ β- có chu kì bán rã 5730 năm Tuổi mẫu gỗ cổ đại là: A.5730 năm B.11640 năm C.2865 năm D.8595 năm Số hạt C14 cịn lại ; Ta có số hạt C14 mẩu gỗ nửa số hạt C14 tại, nên N=1/2 N0 : t=5730 năm - Từ tập nhận xét ứng dụng C14 khoa học? - Bước 2: Tiếp nhận thực nhiệm vụ - Thảo luận nhóm trả lời phiếu học tập số - Bước 3: Báo cáo kết quả: -GV hướng dẫn thảo luận trước lớp - GV cử em lên trình bày - Bước 4: Đánh giá, nhận xét: Giáo viên tổng kết lại đáp án tập ý nghĩa C14 +Có ba loại đồng vị cacbon xuất tự nhiên Trái Đất: 99% cacbon-12, 1% cacbon-13, cacbon-14 xuất với lượng nhỏ, chiếm khoảng phần nghìn tỷ (0,0000000001%) cacbon khí +Chu kỳ bán rã cacbon-14 5.730±40 năm Cacbon-14 phân hạch thành nitơ-14 thông qua phân rã beta Nguồn tự nhiên cacbon-14 Trái Đất tia vũ trụ bắn phá nitơ bầu khí quyển, nhà khoa học cịn gọi nuclit vũ trụ Tuy vậy, vụ thử vũ khí hạt nhân khí giai đoạn 1955–1980 đóng góp phần vào lượng +Các đồng vị khác cacbon có tính chất hóa học gần Đặc tính áp dụng nghiên cứu hóa học sinh học với kỹ thuật đánh dấu cacbon: người ta sử dụng nguyên tử cacbon-14 nhằm thay đồng vị cacbon không phóng xạ nhằm theo dõi dấu vết phản ứng hóa học hóa sinh có tham gia nguyên tử cacbon hợp chất hữu +Định tuổi cacbon phóng xạ phương pháp định tuổi đồng vị phóng xạ sử dụng (14C) để xác định tuổi vật liệu hay mẫu có chứa cacbon với độ tuổi lên tới 60.000 năm Kỹ thuật nhà hóa lý Willard Libby cộng phát minh năm 1949 ông giáo sư Đại học Chicago Libby ước lượng phóng xạ trao đổi cacbon-14 xấp xỉ 14 hạt nhân 14C phân hủy phút (dpm) gam chứa túy cacbon, kết sử dụng ngày trở thành tiêu chuẩn xác định cacbon phóng xạ đại Nhờ nghiên cứu này, Libby nhận Giải Nobel Hóa học năm 1960 D VẬN DỤNG VÀ MỞ RỘNG Mục tiêu: Nhằm vận dụng kiến thức mà HS lĩnh hội để giải vấn đề học tập thực tiễn (bám vào nd bài) Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ : Giáo viên cho học sinh làm tập phóng xạ thực tế  Ở Bệnh viện K trung ương Hà Nội,một bệnh nhân trị xạ đồng vị phóng xạ để dùng tia gamma diệt tế bào bệnh Thời gian chiếu xạ lần đầu ∆t = 10 phút Cứ sau tuần bệnh nhân phải tới bệnh viện khám lại tiếp tục trị xạ Biết chu kì bán rã chất phóng xạ T = 70 ngày dùng nguồn phóng xạ sử dụng lần đầu Vậy lần trị xạ thứ phải tiến hành thời gian để bệnh nhân trị xạ với lượng tia gamma lần 1? ( Coi ∆t