Đang tải... (xem toàn văn)
SKKN Sáng kiến kinh nghiệm cho giáo viên cấp thpt về phương pháp giải nhanh bằng tính nhầm cho các bài toán phóng xạ, có công thức mới tự chế cực kì hay, biến bài toán khó, phức tạp thành bài toán dễ dàng với 1 công thức.
MỤC LỤC Nội dung MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài 2 Mục đích nghiên cứu Khách thể đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Phương pháp điều tra PHẦN NỘI DUNG Chương Hiện tượng phóng xạ Định luật phóng xạ Chương Rút lại cơng thức tính cho phóng xạ Rút quy luật tính nhẩm nhanh 11 Xây dựng cơng thức độc chiêu cho phóng xạ trình 13 PHẦN KẾT LUẬN 13 Kết nghiên cứu áp dụng 13 Bài học kinh nghiệm 13 Kiến nghị 14 Kết luận 15 PHẦN PHỤ LỤC PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hệ thống giáo dục nước tồn giới ln thay đổi phương pháp, nội dung dạy học kiểm tra đánh giá Cách khoảng 10 năm, việc kiểm tra, đánh giá chất lượng học sinh nước ta chủ yếu dựa tự luận Một nhược điểm lớn cách đánh giá nội dung không đa dạng khơng đủ thời gian, đồng thời chưa thực cơng cịn phụ thuộc định vào quan điểm, thái độ người chấm Cho tới nay, hầu hết việc kiểm tra, đánh giá sử dụng phương án trắc nghiệm chủ yếu Việc kiểm tra, đánh giá học sinh qua trắc nghiệm có nhiều ưu điểm quan trọng công bằng, nội dung bao quát nhiều Tuy nhiên, để làm nhanh xác đáp số trắc nghiệm khơng phải đơn giản Học sinh cần hiểu rõ chất tượng, phải hiểu cơng thức tính đâu mà có, từ vận dụng đa dạng vào tập “Vật lý hạt nhân” nói mẻ với học sinh, học lần vào chương cuối nội dung Sách giáo khoa Vật lý 12 Vì thế, nhiều học sinh chưa bắt kịp chất tượng, đặc biệt tượng phóng xa Dẫn đến việc nhiều học sinh lúng túng, chưa đưa cách giải nhanh vấn đề, hay toán phóng xạ hạt nhân Qua thời gian dạy, nghiên cứu thêm tài liệu tìm tịi, so sánh phương pháp giải tốn phóng xạ, tơi rút phương pháp giải tốn phóng xạ tối ưu nhất, giúp học sinh vận dụng tốt học chương Vật lý hạt nhân Với lý định chọn ‘‘Phương pháp giải siêu nhanh tập phóng xạ vật lý hạt nhân’’ làm đề tài nghiên cứu Mục đích nghiên cứu - Giúp học sinh dễ tiếp cận với chương Vật lí hạt nhân, cụ thể q trình phóng xạ - Đưa phương án giải nhanh tập phóng xạ, tối ưu thời gian làm trắc nghiệm Khách thể đối tượng nghiên cứu - Khách thể: Lý thuyết q trình phóng xạ, dạng phóng xạ thường gặp - Đối tượng: Phương pháp giải tập phóng xạ vật lý hạt nhân Phạm vi nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu khai thác nội dung liên quan đến tập q trình phóng xạ hạt nhân, giới hạn chương Sách giáo khoa vật lí 12 Nhiệm vụ nghiên cứu Để thực tốt đề tài nghiên cứu, người thực đề tài cần phải thực nhiệm vụ sau: Nghiên cứu tài liệu chuyên môn, sách giáo khoa, sách tập, tài liệu tham khảo Nghiên cứu phương pháp dạy học tích cực Dạy thử nghiệm Dự đồng nghiệp, trao đổi, rút kinh nghiệm Kiểm tra, đánh giá kết thực đề tài dựa vào kết học tập học sinh để từ có điều chỉnh, bổ sung hợp lý Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Nghiên cứu tài liệu chuyên môn Phương pháp quan sát: Người thực đề tài tự tìm tịi, nghiên cứu, đúc rút kinh nghiệm từ thực tiễn giảng dạy Phương pháp trao đổi, thảo luận: Từ kết nghiên cứu, người thực đề tài tiến hành trao đổi, thảo luận với đồng nghiệp, rút kinh nghiệm để hoàn thiện đề tài Phương pháp thực nghiệm: Giáo viên tiến hành dạy thể nghiệm theo phương pháp nghiên cứu đề tài Phương pháp điều tra: Giáo viên tập áp dụng để kiểm tra đánh giá kết sử dụng phương pháp PHẦN NỘI DUNG Chương Cơ sở lý thuyết Hiện tượng phóng xạ 1.1 Khái niệm Phóng xạ q trình phân hủy tự phát hạt nhân không bền vững (tự nhiên hay nhân tạo) Q trình phóng xạ kèm theo tạo hạt phát xạ điện từ Hạt nhân tự phân rã gọi hạt nhân mẹ Hạt nhân tạo thành sau phân rã hạt nhân 1.2 Các dạng phóng xạ: a Phóng xạ : Hạt nhân mẹ X phân rã tạo thành hạt nhân Y, đồng thời phát tia phóng xạ theo phương trình: + Bản chất tia phóng xạ : Tia dòng hạt nhân Hêli () Có vận tốc chừng 2.107 m/s Có khả làm ion hóa mạnh nguyên tử đường Tia tối đa chừng 8cm khơng khí chừng vài micrơmet vật rắn b Phóng xạ -: Phóng xạ - q trình phát tia -, tia - dịng hạt electron () + c Phóng xạ +: Phóng xạ + trình phát tia +, tia + dịng hạt pozitron ()có điện tích +e có khối lượng khối lượng electron + Tính chất tia ( ): - Có tốc độ lớn; xấp xỉ tốc độ ánh sáng - Có khả ion hóa mơi trường yếu tia - Tia vài mét khơng khí vài milimét kim loại d Phóng xạ : Trong phân rã ; hạt nhân trạng thái kích thích phóng xạ tia để trở trạng thái - Tia có chất sóng điện từ có bước sóng ngắn (dưới 10-11m) - Có tốc độ tốc độ ánh sáng: 3.108m/s - Có khả xuyên thấu lớn nhiều so với tia tia - Tia qua vài mét bêtơng vài cm chì Định luật phóng xạ: 2.1 Đặc tính q trình phóng xạ: Có chất q trình biến đổi hạt nhân Có tính tự phát khơng điều khiển được; không chịu tác động yếu tố từ mơi trường ngồi nhiệt độ, áp suất … Là trình ngẫu nhiên: với hạt nhân phóng xạ cho trước; thời điểm phân rã khơng xác định; ta khơng thể khảo sát biến đổi hạt nhân đơn lẽ, mà khảo sát biến đổi thống kê số lớn hạt nhân phóng xạ 2.2 Định luật phóng xạ: Mỗi chất phóng xạ đặc trưng khoảng thời gian gọi chu kỳ bán rã Sau chu kỳ bán rã, lượng chất phóng xạ lại nửa so với ban đầu N= No số nguyên tử chất phóng xạ lúc thời điểm đầu (t = 0) N số ngun tử chất phóng xạ cịn lại thời điểm t T chu kỳ bán rã (cùng đơn vị với t) Hằng số phóng xạ: => Ta thấy số lượng hạt nhân chất phóng xạ giảm theo quy luật hàm mũ, biểu diễn qua đồ thị phía Chương Phát triển phương phái giải nhanh tốn phóng xạ Rút lại công thức giải tập Giả sử ban đầu (lúc t = 0) có khối lượng chất phóng xạ m0, số hạt nhân nguyên tử N0 100% nguyên chất Từ định nghĩa trình phóng xạ ta có cơng thức: * Tính khối lượng lại, số hạt nhân lại phần trăm (theo khối lượng số hạt nhân) lại sau thời gian t Khối lượng còn: m= ; Số hạt nhân còn: N=; Phần trăm còn: %còn = 100 * Tính khối lượng bị phân rã, số hạt nhân bị phân rã phần trăm (theo khối lượng số hạt nhân) bị phân rã sau thời gian t Khối lượng chất bị phân rã : ; Số hạt nhân bị phân rã : Phần trăm bị phân rã : Rút quy luật tính nhẩm nhanh cho tốn phóng xạ Từ sở Lý thuyết công thức tơi rút bảng tính nhẩm nhanh cho dạng tập phóng xạ bên Dựa vào bảng này, ta nhẩm nhanh tốn thuận tính khối lượng, số hạt, phần trăm toán ngược thời gian t, chu kì phóng xạ T Quy luật nhớ bảng dễ dàng nhiều so với số phương pháp mà nhiều thầy sử dụng để tính nhẩm phần BẢNG TÍNH NHANH: Cịn lại (m, N, %cịn) Đã bị phân rã Ví dụ 1: ( Đề thi THPT QG 2015) Đồng vị phóng xạ phân rã , biến thành đồng vị bền với chu kỳ bán rã 138 ngày Ban đầu có mẫutinh khiết Đến thời điểm t, tổng số hạt hạt nhân( tạo ra) gấp 14 lần số hạt nhân lại Giá trị t bằng: A 552 ngày B 414 ngày C 828 ngày D 276 ngày Hướng dẫn: Phương trình phóng xạ: Tổng số hạt hạt nhân( tạo ra) gấp 14 lần số hạt nhân lại: => Nhìn vào bảng tính nhanh ta thấy rơi vào trường hợp => t = 3T = 414 ngày Ta thấy cách làm nhanh so với việc cơng thức tìm t Ví dụ 2: (Đề thi Đại học 2011) Chất phóng xạ pơlơni 206 82 210 84 Po phát tia 210 84 biến đổi thành chì Pb Cho chu kì bán rã Po 138 ngày Ban đầu (t = 0) có mẫu pơlơni ngun chất Tại thời điểm t1, tỉ số số hạt nhân pôlôni số hạt nhân chì mẫu Tại thời điểm t2 = t1 + 276 ngày, tỉ số số hạt nhân pơlơni số hạt nhân chì mẫu A 15 B 16 C D 25 Hướng dẫn: Với câu làm bình thường dài phức tạp Nhưng với cách tính nhẩm theo bảng, ta nhanh chóng nhìn đáp án mà khơng phải thực phép tính phức tạp: + Tại thời điểm t1: => t1 = 2T (phần bị gấp lần phần còn) + Tại thời điểm t2 = t1 + 276 = 4T => Đáp số câu A (phần bị gấp 15 lần phần cịn) Ví dụ 3: (Đề thi đại học 2013) : Ban đầu mẫu chất phóng xạ nguyên chất có N0 hạt nhân Biết chu kì bán rã chất phóng xạ T Sau thời gian 4T, kể từ thời điểm ban đầu, số hạt nhân chưa phân rã mẫu chất phóng xạ 15 N0 16 A N0 B 16 N0 C N0 D Hướng dẫn: Với câu hỏi này, so vào bảng ta cần chọn đáp án phần , tức đáp án B Ví dụ 4: (Đề thi cao đẳng 2013) Một đồng vị phóng xạ có chu kì bán rã 12,7 Sau 38,1 giờ, độ phóng xạ đồng vị giảm phần trăm so với lúc ban đầu? A 85% B 80% C 87,5% D 82,5% Hướng dẫn : Ta có : => phần trăm bị phân rã Ví dụ 5: (Đề thi cao đẳng năm 2009): Gọi khoảng thời gian để số hạt nhân đồng vị phóng xạ giảm bốn lần Sau thời gian 2 số hạt nhân cịn lại đồng vị phần trăm số hạt nhân ban đầu? A 25,25% B 93,75% C 6,25% D 13,5% Hướng dẫn: + khoảng thời gian để số hạt nhân đồng vị phóng xạ giảm bốn lần => = 2T (dựa vào bảng) => Sau thời gian 2 = 4T phần trăm cịn * Một số tập luyện tập thêm Câu 1(Đề thi cao đẳng 2007): Ban đầu mẫu chất phóng xạ nguyên chất có khối lượng m0 , chu kì bán rã chất 3,8 ngày Sau 15,2 ngày khối lượng chất phóng xạ cịn lại 2,24 g Khối lượng m0 A 5,60 g B 35,84 g C 17,92 g D 8,96 g Câu (Đề thi ĐH – 2007): Giả sử sau phóng xạ (kể từ thời điểm ban đầu) số hạt nhân đồng vị phóng xạ cịn lại 25% số hạt nhân ban đầu Chu kì bán rã đồng vị phóng xạ A B 1,5 C 0,5 D Câu 3(Đề thi cao đẳng 2008): Ban đầu có 20 gam chất phóng xạ X có chu kì bán rã T Khối lượng chất X lại sau khoảng thời gian 3T, kể từ thời điểm ban đầu A 3,2 gam B 2,5 gam C 4,5 gam D 1,5 gam Câu (ÐỀ ĐẠI HỌC – 2008): Một chất phóng xạ có chu kỳ bán rã 3,8 ngày Sau thời gian 11,4 ngày độ phóng xạ (hoạt độ phóng xạ) lượng chất phóng xạ cịn lại phần trăm so với độ phóng xạ lượng chất phóng xạ ban đầu? A 25% B 75% C 12,5% D 87,5% Câu : Một lượng chất phóng xạ Radon() ngun chất Sau 16 ngày độ phóng xạ giảm 93,75% Tính chu kì bán rã chất phóng xạ A 4h B 6h C 8h D 2h Câu Chất phóng xạ có chu kì bán rã 138 ngày đêm, khối lượng ban đầu 200g Sau 276 ngày đêm khối lượng chất phóng xạ lại A 150g B 50g C ≈ 1,45g D ≈ 0,725g Câu Chất phóng xạ có chu kì bán rã ngày đêm, khối lượng ban đầu 100g Sau 32 ngày đêm khối lượng chất phóng xạ lại A 12,5g B 3,125g C 25g D 6,25g Câu : Một chất phóng xạ có chu kỳ bán rã 3,8 ngày Sau thời gian 11,4 ngày độ phóng xạ (hoạt độ phóng xạ) lượng chất phóng xạ cịn lại phần trăm so với độ phóng xạ lượng chất phóng xạ ban đầu? A 25% B 75% C 12,5% D 87,5% Câu : Sau khoảng thời gian ngày đêm 87,5% khối lượng ban đầu chất phóng xạ bị phân rã thành chất khác Chu kì bán rã chất phóng xạ A 12 B C D 10 Câu 10 (ĐH 2013) : Ban đầu mẫu chất phóng xạ nguyên chất có N hạt nhân Biết chu kì bán rã chất phóng xạ T Sau thời gian 4T, kể từ thời điểm ban đầu, số hạt nhân chưa phân rã mẫu chất phóng xạ 15 N0 A 16 N0 B 16 N0 C N0 D Xây dựng công thức độc chiêu cho phóng xạ có q trình thời gian VD 1: (ÐỀ ĐẠI HỌC – 2009): Một chất phóng xạ ban đầu có N0 hạt nhân Sau năm, cịn lại phần ba số hạt nhân ban đầu chưa phân rã Sau năm nữa, số hạt nhân lại chưa phân rã chất phóng xạ N0 A 16 N0 B N0 C N0 D VD 2: Một chất phóng xạ ban đầu có N hạt nhân Sau năm, cịn lại phần tư số hạt nhân ban đầu chưa phân rã Sau năm nữa, số hạt nhân lại chưa phân rã chất phóng xạ A N0 /6 B N0 /16 C N0 /9 D N0 /4 Với tốn ví dụ ví dụ ta giải theo cách bình thường, trình để đáp số cuối Tuy nhiên làm tốn thời gian cho trắc nghiệm, chứng minh đến công thức cuối giải tốn cách nhanh chóng sau: + Ta có => => + Ta đặt: => Với cơng thức áp dụng cho ví dụ ví dụ ta dễ dàng nhẩm đáp án Ví dụ 1: Sau t1 = => a = => sau năm t2 =2: Ví dụ 2: tương tự ta nhẩm đáp án 11 Ví dụ 3: (Đề thi cao đẳng năm 2009): Gọi khoảng thời gian để số hạt nhân đồng vị phóng xạ giảm bốn lần Sau thời gian 2 số hạt nhân lại đồng vị phần trăm số hạt nhân ban đầu? A 25,25% B 93,75% C 6,25% D 13,5% C PHẦN KẾT LUẬN Kết nghiên cứu áp dụng Tôi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm cho học sinh năm gần thu kết khả quan Năm học gần năm 2017-2018 giảng dạy phương pháp lớp 12A10 12A12 kết 100% em hiểu biết cách áp dụng giải nhanh Khi cho em làm kiểm tra phần lớp 100% em vận dụng phương pháp hoàn thành hết phần bản; phần lớp 12A10 có 82% em làm được, lớp 12A12 có 76% em làm 12 Các tốn phóng xạ đề thi THPT Quốc Gia phù hợp để sử dụng phương pháp Với Phương pháp nhẩm học sinh làm nhanh, tiết kiệm nhiều thời gian để làm câu khác Bài học kinh nghiệm Sau áp dụng thành công đề tài này, thân thu kết đáng kể kinh nghiêm quý báu cho thân sau: Khi đưa cơng thức, phương pháp tính cần dẫn dắt học sinh chứng minh nguồn gốc phương pháp giải hay cơng thức áp dụng Từ giúp học sinh hiểu chất, nhớ lâu có hứng thú học tập Mỗi phương pháp áp dụng cho đối tượng học sinh định, dạng tập dành cho đối tượng học sinh định Cần lựa chọn phương pháp cấp độ tập phù hợp với đối tượng giảng dạy Kiến nghị Xuất phát từ sở lý luận, thực tiễn, mục đích dạy học thành cơng hạn chế thực đề tài, để góp phần vào việc giảng dạy mơn đạt kết tốt, tơi có kiến nghị sau: Đối với tổ chuyên môn, đưa phương pháp vào thảo luận họp tổ, thầy cô chưa áp dụng áp dụng hiệu chưa cao sử dụng để giảng dạy cho học sinh, nhằm nâng cao chất lượng dạy học, tạo hứng thú cho học sinh Phương pháp giải nhanh tốn phóng xạ có nhiều thầy nghiên cứu, cách giải vấn đề tơi cho tốn cúng tìm tịi kĩ đẩy hiệu cao Vì tơi mong thầy có chun mơn sau tìm hiểu phương pháp giới thiệu với đồng nghiệp Kết luận Trên số suy nghĩ, tìm tịi giáo viên giảng dạy cho học sinh phần thu nhận kết khả quan, gây hứng 13 thú cho học sinh học tập nhận phản ứng tích cực học sinh Tuy nhiên điều kiện lực thời gian nên vấn đề đưa có chỗ cịn hạn chế Rất mong quan tâm đọc góp ý vận dụng đồng nghiệp Xin chân thành cảm ơn ! TP Hồ Chí Minh, ngày tháng … năm … 14 Danh mục tài liệu tham khảo Vật lý 12 NXB GD Năm 2017 Lương Duyên Bình (Tổng chủ biên) - Vũ Quang (Chủ biên) Đề thi THPT Quốc gia năm học qua 15 ... Vật lý hạt nhân Với lý định chọn ‘‘Phương pháp giải siêu nhanh tập phóng xạ vật lý hạt nhân? ??’ làm đề tài nghiên cứu Mục đích nghiên cứu - Giúp học sinh dễ tiếp cận với chương Vật lí hạt nhân, ... điện từ Hạt nhân tự phân rã gọi hạt nhân mẹ Hạt nhân tạo thành sau phân rã hạt nhân 1.2 Các dạng phóng xạ: a Phóng xạ : Hạt nhân mẹ X phân rã tạo thành hạt nhân Y, đồng thời phát tia phóng... pơlơni ngun chất Tại thời điểm t1, tỉ số số hạt nhân pơlơni số hạt nhân chì mẫu Tại thời điểm t2 = t1 + 276 ngày, tỉ số số hạt nhân pôlôni số hạt nhân chì mẫu A 15 B 16 C D 25 Hướng dẫn: