8. Các chữ viết tắt trong đề tài
5.1.2. Sơ đồ cấu trúc nội dung
Nhận xét:
Chương được xây dựng theo tinh thần áp dụng phương pháp thực nghiệm. Nội dung nghiên cứu của chương:
Trước tiên SGK cung cấp các kiến thức cơ bản về cấu tạo hạt nhân, rồi chuyển sang nghiên cứu sự biến đổi tự nhiên của cấu tạo ấy, tức hiện tượng phóng xạ cả về mặt định tính lẫn định lượng (định luật phóng xạ, chu kỳ bán rã....). Phóng xạ chỉ là một trường hợp riêng của phản ứng hạt nhân nên tiếp đó HS được học tiếp một cách tổng quát về phản ứng hạt nhân. Trọng tâm là các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân: định luật bảo toàn số nuclon, định luật bảo toàn điện tích, định luật bảo toàn năng lượng toàn phần, định luật bảo toàn động lượng.
Sau khi học xong phóng xạ là phản ứng hạt nhân tự nhiên thì tiếp đó tìm hiểu các phản ứng nhân tạo và giới thiệu các đồng vị phóng xạ. Phần quan trọng nhất trong vật lí hạt nhân là năng lượng hạt nhân được bắt đầu bằng hệ thức Anhxtanh. Năng lượng này tỏa ra trong hai loại phản ứng: phản ứng phân hạch và phản ứng nhiệt hạch.
Cấu tạo của hạt nhân nguyên tử: * Hạt nhân có kí hiệu : ZAX
* Độ hụt khối mcủa hạt nhân ZAX : m[Zmp (AZ)mn]m
* Năng lượng liên kết Wlk:
Wlk [Zmp (AZ)mn m]c2
* Năng lượng liên kết riêng riêng : A Wlk Hạt nhân có càng lớn thì càng bền vững. Phóng xạ
* Các tia phóng xạ gồm : tia , tia , tia . * Phóng xạ : 3 2 1 3 3 2 2 1 1X ZA X ZA X A Z * Định luật phóng xạ : T t t N e N t N( ) 0 02 T t t m e m t m( ) 0 02 0 0 0 0 ; 2 ) ( N H N H H e H t H T t t Vận dụng giải bài tập về phóng xạ và phản ứng hạt nhân Phản ứng hạt nhân * Phản ứng hạt nhân : ZA11X1ZA22 X2 ZA33 X3ZA44 X4
* Các định luật bảo toàn : số khối, điện tích, năng lượng, động lượng.
* Năng lượng trong phản ứng hạt nhân là
tỏa năng lượng khi : W = (m0 – m) c2 > 0
thu năng lượng
W = (m0 – m) c2 < 0 * Phản ứng phân hạch : Sự phân hạch. 92235U 10 n 92236U ZA X1 ZA2 X2 k10n 200MeV 2 1 1
Điều kiện xảy ra phản ứng dây chuyền.
* Phản ứng nhiệt hạch : Phản ứng nhiệt hạch. MeV n H H H 12 32 10 3,25 2 1
5.2. Thiết kế một số bài trong chương. 5.2.1. BÀI 53 : PHÓNG XẠ
I . MỤC TIÊU : 1. Kiến thức :
- Nêu được hiện tượng phóng xạ là gì.
- Nêu được các loại tia phóng xạ và bản chất các tia phóng xạ.
- Phát biểu được định luật phóng xạ và viết được hệ thức của định luật này. - Nêu được độ phóng xạ là gì và viết được công thức tính độ phóng xạ. - Nêu được ứng dụng của các đồng vị phóng xạ.
2. Kĩ năng :
- Vận dụng được định luật phóng xạ và khái niệm độ phóng xạ để giải được các bài tập trong SGK và các bài tập.
II . CHUẨN BỊ : 1 . Giáo viên :
- Bản vẽ sẵn hình 53.1 SGK và hình 53.3 SGK. - Chuẩn bị phiếu học tập cho HS.
2 . Học sinh :
- Đọc trước bài trong SGK và làm phiếu học tập mà GV đưa.
Phiếu học tập * Câu hỏi cho học sinh chuẩn bị bài ở nhà :
- Hiện tượng phóng xạ là gì? Nguyên nhân gây ra phóng xạ là do đâu? - Có mấy loại tia phóng xạ và bản chất của từng loại tia?
- Khi hạt nhân mẹ xảy ra phóng xạ các tia , , thì hạt nhân con tiến hay lùi như thế nào trong bảng hệ thống tuần hoàn.
- Tìm hiểu công thức về định luật phóng xạ của N, m, H.
* Câu hỏi củng cố bài :
B1. Chọn câu sai khi nói về tia anpha:
A. Có vận tốc xấp xỉ bằng vận tốc ánh sáng B. Có tính đâm xuyên yếu C. Mang điện tích dương +2e D. Có khả năng ion hóa chất khí.
B2. Chọn câu đúng. Trong phóng xạ γ hạt nhân con:
A. Lùi một ô trong bảng phân loại tuần hoàn. B. Không thay đổi vị trí trong bảng tuần hoàn.
C. Tiến một ô trong bảng phân loại tuần hoàn. D. Tiến hai ô trong bảng phân loại tuần hoàn.
B3. Đồng vị Pôlôni 21084Po là chất phóng xạ α, chu kì bán rã là 138 ngày. Độ phóng xạ ban đầu của 2mg Po là:
A. 2,879.1016 Bq B. 2,879.1019 Bq C. 3,33.1014 Bq D. 3,33.1011 Bq
B4.Câu 13 Câu nào sau đây là sai khi nói về sự phóng xạ.
A. Tổng khối lượng của hạt nhân tạo thành có khối lượng lớn hơn khối lượng hạt nhân mẹ.
B. không phụ thuộc vào các tác động bên ngoài. C. hạt nhân con bền hơn hạt nhân mẹ.
D. Là phản ứng hạt nhân tự xảy ra.
B5. Trong phóng xạ -, trong bảng phân loại tuần hoàn, hạt nhân con so với hạt nhân mẹ :
A. lùi hai ô. B. lùi một ô. C. tiến 1 ô.
D. không thay đổi vị trí.
B6. Khi một hạt nhân nguyên tử phóng xạ lần lượt một tia rồi một tia -
thì hạt nhân nguyên tử sẽ biến đổi như thế nào
A. Số khối giảm 4, số prôtôn giảm 2 B. Số khối giảm 4, số prôtôn giảm 1 C. Số khối giảm 4, số prôtôn tăng 1 D. Số khối giảm 2, số prôtôn giảm 1
B7. Chọn câu sai:
A. Nơtrinô xuất hiện trong sự phóng xạ α B. Nơtrinô hạt không có điện tích C. Nơtrinô xuất hiện trong sự phóng xạ β D. Nơtrinô là hạt sơ cấp
Đáp án câu hỏi củng cố bài:
III . THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH XÂY DỰNG KIẾN THỨC :
Thí nghiệm về phóng xạ Các tia phóng xạ.
Các loại tia phóng xạ: tia , tia , tia . Bản chất các loại tia phóng xạ
Ta thường nghe trong đời sống tồn tại nhiều phóng xạ có hại cho con người, vậy phóng xạ là gì? Phải chăng cơ thể chúng ta cũng có tính phóng xạ? Để biết được vấn trên ta tìm hiểu bài mới.
Định nghĩa hiện tượng phóng xạ.
VD: 1 2 3 3 3 2 2 1 1 X ZA X ZA X A Z Định luật phóng xạ. Độ phóng xạ. Định luật phóng xạ T t t N e N t N( ) 0 02 T t t m e m t m( ) 0 02 Độ phóng xạ H 0 0 0 0 ; 2 ) ( N H N H H e H t H T t t Đồng vị phóng xạ Các ứng dụng của đồng vị phóng xạ
Thí nghiệm kiểm tra
Những cơ hội để học sinh phát huy tính tích cực, sáng tạo :
- Phát phiếu câu hỏi để HS về nhà tìm hiểu trước khi tới lớp nhằm giúp HS định hướng được nội dung mình sẽ học gồm những gì, để chuẩn bị và phát biểu.
- Yêu cầu HS sưu tầm các tranh ảnh liên quan đến hiện tượng phóng xạ. - Đặt ra những câu hỏi để gợi mở sự tư duy của HS như :
Cho một ví dụ về hiện tượng phóng xạ mà em biết.
Khi hạt nhân mẹ xảy ra hiện tượng phóng xạ thì hạt nhân con tiến hoặc lùi như thế nào trong bảng hệ thống tuần hoàn.
Giải thích hiện tượng khi các tia phóng này bay trong điện trường và từ trường thì bị lệch như thế nào.
Mở rộng cho HS công thức số nguyên tử được tính phụ thuộc khối lượng, số khối và số NA.
- Đưa ra những câu hỏi C1 trong SGK và những câu bài áp dụng để HS trao đổi nhằm phát huy tính tích cực, tự giác ở mỗi HS và yêu cầu bất kì em nào đứng dạy trả lời và cho điểm cộng nếu trả lời đúng, để HS nhớ bài lâu hơn.
IV . TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC :
Hoạt động 1 ( 5phút ) : ỔN ĐỊNH TỔ CHỨC, KIỂM TRA BÀI CŨ
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
- Lớp trưởng báo cáo tình hình của lớp. * HS chuẩn bị trả lời câu hỏi :
1) Hạt nhân có kí hiệu ZAX có A nuclôn. với A= N+Z
Z : prôtôn; kí hiệu: 11p, mang điện tích e+.
N : nơtrôn; kí hiệu : 10n, không mang điện tích.
2) Đồng vị là những nguyên tử mà hạt nhân chứa cùng số prôtôn Z nhưng có số nơtron N khác nhau.
VD: hiđrô có các đồng vị : 11H; 12H ; 31H. Đơn vị là u co trị số bằng 1/12 khối lượng của đồng vị cacbon.
3) * Khối lượng m của hạt nhân bao giờ cũng nhỏ hơn so với tổng khối lượng các nuclôn m0 tạo thành hạt nhân đó một lượng m, m là độ hụt khối.
- Yêu cầu HS cho biết tình hình của lớp. * Câu hỏi kiểm tra bài :
1) Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo như thế nào? Kí hiệu hạt nhân ra sao?
2) Đồng vị là gì? Cho ví dụ.
Đơn vị khối lượng nguyên tử là gì?
3) Độ hụt khối của hạt nhân là gì? Năng lượng liên kết và liên kết riêng là gì? Chúng có liên quan thế nào với sự bền vững của hạt nhân?
m = [Zmp + (A – Z)mn] – m * Năng lượng liên kết hạt nhân là năng lượng cần cung cấp cho để phá vỡ hạt nhân ra thành các nuclôn riêng biệt.
Wlk = [Zmp + (A – Z)mn - m]c2 Năng lượng liên kết riêng kí hiệu là
và có công thức là : =
A Wlk
Đặc trưng cho độ bền vững của hạt nhân là năng lượng liên kết riêng. Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững.
4) Đáp số: 2,7.1012
J 4) Giải bài tập số 6 trang 266 SGK.
Hoạt động 2 ( 5 phút ) : HIỆN TƯỢNG PHÓNG XẠ
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
- HS lắng nghe GV.
- Hiện tượng một hạt nhân không bền vững tự phát phân rã, phát ra các tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác gọi là hiện tượng phóng xạ.
- Do các nguyên nhân bên trong gây ra và hoàn toàn không phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất....
-Quá trình dẫn đến sự biến đổi hạt nhân.
- Quá trình phóng xạ là quá trình tỏa năng lượng.
- Vào bài : Chúng ta đã từng nghe tới rất nhiều loại phóng xa như: , , . Vậy để biết sâu hơn về những phóng xạ trên thì chúng ta đi vào bài mới.
- Hãy định nghĩa hiện tượng phóng xạ là gì ?
- nguyên nhân của quá trình phân rã phóng xạ là do đâu?
- Hãy cho biết thực chất của quá trình phân rã phóng xạ là gì ?
- Hiện tượng phóng xạ không phụ thuộc các yếu tố bên ngoài mà do yếu tố bên
trong gây ra nên nó là phản ứng tỏa hay thu năng lượng?
Hoạt động 3 ( 15 phút ) : CÁC TIA PHÓNG XẠ
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
- HS lắng nghe.
- Có 3 loại tia phóng xạ chính là tia , tia , tia .
- HS quan sát hình vẽ.
- Kí hiệu là 42He và mang điện dương. - Khoảng 2.107 (m/s).
- Làm ion hóa mạnh các nguyên tử trên đường đi và mất năng lượng rất nhanh.
- Tia chỉ đi được tối đa khỏang 8 cm trong không khí và không xuyên qua được tờ bìa dày 1 mm.
- Lùi 2 ô trong bảng. - Tia và +.
- Các hạt electron (10e) và mang điện âm.
- Các hạt pôzitrôn (10e) và mang điện
- Khi xảy ra hiện tượng phóng xạ thì sinh ra các tia phóng xạ không nhìn thấy, đó là những tia nào và bản chất của nó như thế nào? Để biết được điều đó, chúng ta cùng đi vào phần tiếp theo.
-Treo bản vẽ sẵn hình 53.1.
-Có mấy loại tia phóng xạ? Đó là những loại tia nào?
- Vậy các tia này có bản chất nhứ thế nào? Chúng ta sẽ đi vào phần tiếp theo để tìm hiểu.
-Treo bản vẽ sẵn hình 53.2 và cho HS quan sát.
* Bản chất các loại tia phóng xạ : - Tia có kí hiệu và mang điện gì ?
- Tia phóng ra từ hạt nhân với vận tốc bằng bao nhiêu ?
- Khả năng đâm xuyên, ion hóa của tia
như thế nào?
- Quãng đường đi như thế nào?
- Trong phóng xạ , hạt nhân con tiến hay lùi trong bảng tuần hoàn?
- Tia có hai loại là gì? -Tia
là hạt gì và mang điện gì?
dương.
- Chúng chuyển động cùng vận tốc và gầnbằng vận tốc ánh sáng.
- Làm ion hóa môi trường nhưng yếu hơn so với tia và có thể xuyên qua lá nhôm dày cỡ milimet.
- Tia đi được quảng đường tới hàng trăm mét trong không khí và có thể xuyên qua được lá nhôm dày cỡ vài milimet.
- tiến 1 ô trong bảng. +
lùi 1 ô trong bảng.
- Kí hiệulà 0
0 và không mang điện tích.
- Là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn, cũng là hạt phôtôn có năng lượng cao. - Khả năng xuyên thấu lớn hơn nhiều so với tia và tia .
- Tia
và + phóng ra từ hạt nhân với vận tốc bằng bao nhiêu?
- Tia có khả năng gì?
- Giới thiệu quảng đường đi của tia ?
- Trong phóng xạ , hạt nhân con tiến hay lùi trong bảng tuần hoàn?
- Tia có kí hiệu và mang điện gì?
- Bản chất của tia là gì ?
- Giới thiệu quảng đường đi tia ?
Hoạt động 4 ( 15 phút ) : ĐỊNH LUẬT PHÓNG XẠ. ĐỘ PHÓNG XẠ
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
- HS lắng nghe.
- Giảm theo thời gian.
-Là thời gian mà một nửa số nguyên tử của hạt nhân bị biến đổi.
- Số hạt nhân chưa bị phân rã là N0/2.
- Số hạt nhân chưa bị phân rã là N0/4.
- Trong quá trình phóng xạ, hạt nhân có sự biến đổi cả về lượng và về chất. Vậy sự biến đổi đó được tính bằng công thức gì? Để biết được chúng ta hãy đi vào nghiên cứu phần mới.
* Định luật phóng xạ :
- Trong quá trình phân rã hạt nhân số hạt nhân có đặc điểm gì ?
-Thế nào là chu kỳ bán rã ?
-Giả sử số hạt nhân ban đầu là N0, vậyau khoảng thời gian T số hạt nhân chưa bị phân rã bằng bao nhiêu ?
- Sau khoảng thời gian 2T số hạt nhân chưa bị phân rã bằng bao nhiêu?
- Số hạt nhân chưa bị phân rã là N0/8 và N0/16.
- Hs thảo luận và lên bảng vẽ.
- Công thức số nguyên tử và khối lượng : T t t N e N t N( ) 0 02 T t t m e m t m( ) 0 02 - Với là hằng số phóng xạ và có công thức : T T 693 , 0 2 ln . - Đơn vị là : 1/s
Đặc trưng cho từng loại chất phóng xạ. - Trong quá trình phân rã, số hạt phóng xạ giảm dần theo thời gian theo định luật hàm số mũ.
- Độ phóng xạ vàký hiệu là H. -Đơn vị : Becơren ( Bq ).
-Độ phóng xạ của một lượng chất phóng xạ tại thời điểm t bằng tích của hằng số phóng xạ và số hạt nhân phóng xạ chứa trong lượng chất đó ở thời điểm t. - Ta có : 0 0 0 0 ; 2