ỨNG NHIỆT HẠCH
5.1. Xác định mục tiêu của bài
Theo sách giáo viên Vật lí 12 NC, mục tiêu của bài học được xác định [4, tr. 288]: - Về kiến thức:
“+ Nêu được phản ứng nhiệt hạch là gì.
+ Nêu được điều kiện để phản ứng nhiệt hạch xảy ra.
+ Nêu được ưu điểm của năng lượng do phản ứng nhiệt hạch tỏa ra.”
Dựa vào mục tiêu bài dạy và những tài liệu, những hiểu biết của tôi, tôi tổ chức hoạt động nhằm sử dụng lịch sử vật lí vào bài dạy sao cho phù hợp, trước tiên tôi xác định nội dung bài học có thể sử dụng lịch sử vào để trao đổi với các em HS.
5.2. Xác định nội dung của bài để sử dụng lịch sử vật lí vào dạy học và nội dung lịch sử vật lí cần đưa vào bài dung lịch sử vật lí cần đưa vào bài
Trong SGK, mục 1 trình bày về “Phản ứng nhiệt hạch” và mục 3 trình bày nội dung “Thực hiện phản ứng nhiệt hạch trên Trái Đất”.
Dựa vào mục tiêu bài học là giúp HS nêu được phản ứng nhiệt hạch là gì, điều kiện để phản ứng nhiệt hạch xảy ra, nêu được ưu điểm của năng lượng do phản ứng nhiệt hạch tỏa ra. Trong phần này SGK có đề cập đến:
- Sự nổ của bom nhiệt hạch hay bom H.
- Ưu điểm của năng lượng do phản ứng nhiệt hạch tỏa ra.
Theo tôi, đây là cơ hội có thể sử dụng lịch sử vật lí vào bài dạy nhằm giúp cho HS dễ dàng ghi nhớ bài học, có niềm đam mê với khoa học và nhất là cung cấp kiến thức về bom nhiệt hạch hay bom H, làm thế nào thực hiện được phản ứng nhiệt hạch dưới dạng kiểm soát được, đảm bảo mục tiêu của bài.
SVTH: Tiêu Tín Nguyên 87 SP. Vật lí K36
MỤC TIÊU NỘI DUNG BÀI HỌC NỘI DUNG LSVL
- Nêu được phản ứng nhiệt hạch là gì. - Nêu được điều kiện để phản ứng nhiệt hạch xảy ra.
Mục 1. Phản ứng nhiệt hạch. Câu hỏi C1. Hãy tính năng lượng tỏa ra khi 1 kg hêli được tạo thành theo phản ứng MeV n He H H 12 24 01 17,5 3 1
cho biết mα = 4,0015 u. Hãy so sánh với năng lượng tỏa ra khi 1 kg 235U bị phân hạch.
Để có thể hướng dẫn HS trả lời câu hỏi C1 trang 288 SGK, tôi cần phải hướng dẫn HS tự tìm hiểu bài học và giải. Nội dung câu hỏi C1 và các bài tập liên quan trong bài này, đề bài yêu cầu HS phải hiểu và nhớ là không nhiều và được trình bày khá rõ ràng. Vì vậy, tôi yêu cầu HS thực hiện một số phép tính về năng lượng tỏa ra trong phản ứng nhiệt hạch để đào sâu về kiến thức.
Chẳng hạn “biết công suất bức xạ năng lượng của Mặt Trời là 3,9.1026 W và giả sử trong lòng Mặt Trời xảy ra chu trình cacbon - nitơ, hãy tính lượng hêli được tạo thành trong 1 năm trong lòng Mặt Trời”. Trong trường hợp đối tượng HS ở lớp phần lớn là HS khá giỏi, tôi có thể gợi ý cho HS tính nhiệt độ lí thuyết để xảy ra phản ứng nhiệt hạch.
Để có thể hiểu rõ lí thuyết và giải các bài tập ở bài này một cách hiệu quả, theo tôi nên bổ sung kiến thức về chu trình cacbon - nitơ, phản ứng nhiệt hạch trong lòng Mặt Trời (Xem phụ lục 10). Tôi có thể tóm tắt
SVTH: Tiêu Tín Nguyên 88 SP. Vật lí K36 chu trình cacbon - nitơ của nhà vật lí người Đức là Bethe, từ đó cung cấp phương trình cho HS, cung cấp lịch sử vật lí về chu trình trên.
Mục tiêu đề nghị: - HS hiểu thêm về bom nhiệt hạch. - Giáo dục tư tưởng cho HS về việc yêu chuộng hòa bình, ngăn ngừa và bài trừ vũ khí hạt nhân.
Mục 4 (Đề nghị). Tổ chức viết báo nội bộ trong lớp.
Theo tôi, ở bài học này, tôi sẽ tổ chức cho HS tập viết báo nội bộ trong lớp để giới thiệu cho các bạn cùng biết về kiến thức của phản ứng nhiệt hạch, bom nhiệt hạch, Tsar Bomba bằng cách sử dụng những kiến thức về phản ứng nhiệt hạch trong SGK, những tài liệu mà các em tìm kiếm trên internet.
5.3. Xác định phương pháp để sử dụng lịch sử vật lí vào dạy học và hình thức tổ chức dạy học tổ chức dạy học MỤC TIÊU ĐƯỢC ĐỀ NGHỊ ĐỂ SỬ DỤNG LSVL VÀO DẠY HỌC NỘI DUNG LỊCH SỬ VẬT LÍ PHƯƠNG PHÁP - HÌNH THỨC TỔ CHỨC
- HS hiểu thêm về chu trình cacbon - nitơ để thuận lợi cho việc tìm hiểu kiến thức sâu hơn và giải bài tập tốt hơn.
- Biết được lịch sử phát hiện phản ứng nhiệt hạch xảy ra trong lòng Mặt Trời.
Nội dung 1. “Năm 1938, nhà vật lí Bethe (người Mĩ gốc Đức) đã nêu lên chu trình cacbon - nitơ gồm 6 phản ứng nối tiếp nhau, với sự tham gia của cacbon và nitơ như là chất xúc tác và trung gian; nhưng xét tổng hợp lại thì cả chu trình rút về sự tạo thành một hạt
Mục 1. Phản ứng nhiệt hạch. Tôi diễn giảng, cung cấp kiến thức cho HS (Xem phụ lục 10). Từ đó, HS hiểu được phương trình và giải bài tập có liên quan. Đồng thời, tôi cho HS xem một số video mô phỏng về phản ứng nhiệt hạch. (Xem phụ lục 12)
SVTH: Tiêu Tín Nguyên 89 SP. Vật lí K36 nhân hêli từ 4 hạt nhân
hiđrô. MeV v e He H 8 , 26 3 2 2 4 0 1 4 2 1 1
Ngoài ra, còn có chu trình prôtôn gồm 3 phản ứng tiếp nối nhau, mà tóm tắt lại là:
MeV v e He H 4 , 26 2 2 2 411 24 10
Đối với Mặt Trời, phần đóng góp của hai chu trình là như nhau. Các sao có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ Mặt Trời thì chu trình prôtôn đóng góp nhiều hơn. Các sao có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ Mặt Trời thì chu trình cacbon - nitơ đóng góp trội hơn”.
- Nêu được ưu điểm của năng lượng do phản ứng nhiệt hạch tỏa ra.
- Giáo dục tư tưởng cho HS về tác hại của bom mìn. - Giúp HS tập viết báo, hình thành ở HS việc yêu thích nghiên cứu khoa học.
Nội dung 2. Viết báo nội bộ với chủ đề “Bom nhiệt hạch”.
Mục 3. Thực hiện phản ứng nhiệt hạch trên Trái Đất. Tôi tổ chức cho HS tập viết báo nội bộ trong lớp để HS làm quen với nghiên cứu khoa học, viết luận nhằm giới thiệu cho các bạn HS khác cùng biết về kiến thức của phản ứng nhiệt hạch, bom nhiệt hạch bằng cách sử dụng những kiến thức về phản ứng nhiệt hạch trong SGK, những tài liệu mà các em tìm kiếm trên internet. Từ đó, tôi sẽ hỗ trợ các em,
SVTH: Tiêu Tín Nguyên 90 SP. Vật lí K36 gợi ý các em sắp xếp thông tin, chọn lọc thông tin chính thống để từ đó viết một bài báo nhỏ để trao đổi, giới thiệu đến các bạn cùng lớp. Đây là hoạt động vừa cho HS gợi nhớ, củng cố lại bài học, cũng như chỉ dẫn một phần nhỏ cho các em biết thế nào là tìm hiểu thông tin, nghiên cứu khoa học, góp phần hình thành ở HS niềm hăng say đối với khoa học, yêu thích khoa học. Thông qua chủ đề này giáo dục tư tưởng cho các em HS về tác hại của bom mìn trong chiến tranh, từ đó yêu chuộng nền hòa bình.
Bài báo tham khảo. (Xem phụ lục 11)
Chiếu video “Hồ sơ mật - Sự ra đời của vũ khí hạt nhân”. (Xem phụ lục 16)
SVTH: Tiêu Tín Nguyên 91 SP. Vật lí K36
PHẦN C. KẾT LUẬN 1. NHỮNG KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CỦA ĐỀ TÀI
Trong luận văn này, về mặt nghiên cứu lí thuyết, tôi đã tìm hiểu về lịch sử vật lí học, cơ sở lí luận và các phương pháp thông dụng để sử dụng lịch sử vật lí học vào giảng dạy: Nghiên cứu lịch sử vật lí để hệ thống hóa các giai đoạn hình thành và phát triển của vật lí học, tìm hiểu một số câu chuyện về cuộc đời và sự nghiệp của một số nhà vật lí, các mẩu chuyện về công trình nghiên cứu của các nhà vật lí,... Từ đó, tôi xây dựng qui trình để tập sử dụng lịch sử vật lí vào tổ chức một số hoạt động nhằm phát huy tính tự học, tự tìm tòi, học hỏi của học sinh. Sau đó, tôi vận dụng qui trình đã đề xuất để xác định phương pháp, hình thức xây dựng, tổ chức một số hoạt động dạy học và HĐNK trong Chương IX. Hạt nhân nguyên tử – Vật lí 12 Nâng cao.
Trên cơ sở lí thuyết đã nghiên cứu, tôi sử dụng lịch sử vật lí và các các phương pháp thông dụng để phục vụ dạy học 5 bài trong Chương IX. Vật lí 12 NC bằng cách đề xuất một số hoạt động trên lớp và HĐNK nhằm đạt được mục tiêu của bài. Đồng thời, tôi cung cấp một số kiến thức về lịch sử vật lí nhằm mở rộng bài giảng, cung cấp thêm kiến thức cho HS nhằm hoàn thành mục đích vừa giáo dục, vừa giáo dưỡng.
2. NHỮNG HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI
Đề tài này dừng lại ở mức độ nghiên cứu lí thuyết, sử dụng lịch sử vật lí để đề nghị cách tổ chức một số hoạt động dạy học trên lớp và HĐNK dựa trên lí thuyết đã nghiên cứu, nó chưa được kiểm nghiệm trong thực tế dạy học ở trường THPT. Đây chính là mặt hạn chế của đề tài.
Bên cạnh đó, trong đề tài này, tôi tìm được tài liệu chính thống phục vụ cho đề tài với số lượng khá ít, kể cả trên internet. Vì vậy, trong đề tài này, tôi chỉ sử dụng kiến thức thuần túy là nhiều, chỉ tổ chức hoạt động dạy học trên lớp và HĐNK với một số hình thức cơ bản, hoạt động ngắn gọn, gần gũi, đôi khi hoạt động còn lặp lại về phương pháp, hình thức tổ chức ở các bài. Tôi chưa áp dụng, tích hợp nhiều phương pháp trong một hoạt động vì chưa có kinh nghiệm nhiều trong giảng dạy. Đó cũng là hạn chế mà tôi sẽ cố gắng khắc phục trong tương lai.
3. NHỮNG DỰ ĐỊNH TRONG TƯƠNG LAI
Tôi có thể khẳng định đây là đề tài thiết thực đối với bản thân tôi nói riêng và đối với GV vật lí nói chung. Khi tôi về trường phổ thông công tác, tôi sẽ thử nghiệm đề tài
SVTH: Tiêu Tín Nguyên 92 SP. Vật lí K36 của mình trong việc giảng dạy trên lớp. Lúc đó, tôi sẽ đánh giá được đề tài của mình đạt đến mức độ nào, còn hạn chế những mặt nào. Từ đó, tôi sẽ chỉnh sửa và bổ sung nhằm hoàn thiện đề tài mà mình đã nghiên cứu.
Nghiên cứu lịch sử vật lí phục vụ dạy học là một phương pháp mà tôi rất tâm đắc. Vì thế, tôi sẽ không chỉ dừng lại ở những gì mình đã nghiên cứu mà tôi sẽ cố gắng hoàn thành những phần hạn chế và mở rộng thêm phạm vi nghiên cứu. Trong đề tài này chủ yếu tôi chỉ nghiên cứu lí thuyết và chỉ vận dụng cơ sở lí thuyết vào 5 bài trong Chương IX. Vật lí 12 NC, tôi sẽ tiếp tục nghiên cứu và áp dụng phương pháp này cho sách Vật lí 10, Vật lí 11, Vật lí 12 (ở các Chương còn lại), kể cả sách cơ bản và nâng cao. Khi tôi vận dụng nhuần nhuyễn việc nghiên cứu lịch sử vật lí phục vụ dạy học, tôi sẽ rèn cho HS cách làm việc khoa học học hỏi từ các nhà vật lí; tích cực, chủ động sáng tạo trong học tập và nghiên cứu; trân trọng những phát minh, những công trình nghiên cứu; hiểu và học hỏi tích cực những cống hiến, sự hi sinh quên mình của các nhà khoa học.
Qua việc thực hiện đề tài này, tôi thấy rõ hơn vai trò của lịch sử vật lí học trong việc giảng dạy vật lí ở trường THPT. Lịch sử vật lí học làm cho tôi hiểu rõ về cuộc đời và sự nghiệp của các nhà khoa học, sự hi sinh quên mình của họ, nhất là quá trình tìm tòi, nghiên cứu của các nhà khoa học,... Chính những điều đó đã mang đến cho tôi niềm yêu thích hơn nữa đối với môn vật lí nói riêng và các môn thuộc các ngành KHTN nói chung, đây cũng là cơ sở định hướng cho tôi trong việc nghiên cứu khoa học sau này.
Cuối cùng, qua đề tài này, tôi cũng thấy mình lớn hơn nhiều trong việc bồi dưỡng kiến thức về lịch sử vật lí, kiến thức văn hóa và cuộc sống cho bản thân. Tôi chân thành cảm ơn tất cả mọi người. Tôi kính chúc quý thầy cô và các bạn dồi dào sức khỏe để tiếp tục hoàn thành sự nghiệp “trồng người” mà Đảng và Nhà nước đã giao cho.
SVTH: Tiêu Tín Nguyên 93 SP. Vật lí K36
PHỤ LỤC
1. ERNEST RUTHERFORD “NGƯỜI KHỔNG LỒ NGUYÊN TỬ”
Vào giữa thế kỉ XIX, khi cha mẹ Rutherford còn trẻ, họ đã phiêu dạt từ Scotland tới sống ở New Zealand. Cha Rutherford là người hay làm, chịu khó chịu khổ, đầu tắt mặt tối làm lụng bất cứ việc gì người khác thuê mướn. Song do gia đình đông con, mặc dù cha mẹ Rutherford vốn là GV cũng phải nghỉ dạy để trông nom con cái, đời sống của họ rất gian nan.
Ngày 30 tháng 8 năm 1871, gia đình đông đúc ấy lại có thêm một đứa trẻ ra đời, đó chính là Ernest Rutherford. Năm 1876, mới 5 tuổi, Rutherford đã biết đọc, biết viết và đọc khá nhiều sách vở, ông được nhận vào học tiểu học ở gần nhà. Có một lần, ở nhà Rutherford có chiếc đồng hồ cũ kĩ, đã dùng 9, 10 năm bị hư hỏng, cha Rutherford đã định đem quẳng đi. Rutherford mày mò, miệt mài lau chùi, sửa sang suốt mấy ngày, cuối cùng nó thành chiếc đồng hồ chạy chuẩn xác. Rutherford cũng đã từng chế tạo ra chiếc máy ảnh đơn giản chụp được không ít ảnh lưu niệm cho gia đình.
Qua 5 năm học tập miệt mài, Rutherford 10 tuổi đã tốt nghiệp trường tiểu học với thành tích giỏi toàn diện, được nhận vào học ở Học viện Nelson (tương đương trung học) và được cấp học bổng trong suốt thời gian học ở đó. Rutherford rất chăm chỉ học tập, tích góp tiền mua sách quí, được vị hiệu trưởng Học viện Nelson uyên bác về văn học lẫn khoa học tự nhiên dẫn dắt vào con đường nghiên cứu khoa học. Trong khi đó, khoa học tự nhiên là môn học tự chọn, rất nhiều HS không chọn học thì Rutherford lại chọn môn học này. Sau 6 năm học ở Học viện Nelson, Rutherford tốt nghiệp loại ưu tú. Rutherford sau đó học ở Học viện Canterbury, tốt nghiệp với thành tích đặc biệt xuất sắc trong cả hai môn toán học và vật lí. Sau đó, Rutherford xin ở lại trường học thêm để đạt học vị thạc sĩ vật lí. Năm 1984, Rutherford bảo vệ thành công luận văn: “Sử dụng phương pháp phóng điện cao tần để từ hóa sắt” và nhận được học vị thạc sĩ vật lí.
Năm 1898, Rutherford bảo vệ thành công luận án tiến sĩ về cấu tạo vật chất: “Sự ion hóa và tính chất phóng xạ”.
Sau đó, Rutherford đã cùng với Soddy, nhà hóa học thực nghiệm hóa trẻ (1877 – 1956) đề xuất ra cách giải thích về tính phóng xạ mà cho tới tận ngày nay còn được chấp nhận. Lí luận của họ đã phá đổ quan điểm truyền thống được phát biểu lần đầu năm 1902 và được hoàn thiện vào năm tiếp sau. Tuy “giả kim thuật” đã sớm bị giới khoa học phủ định, nhưng họ lại tuyên bố: “Tính phóng xạ vừa là hiện tượng nguyên tử, vừa là “cái nôi” của sự biến hóa hóa học sản sinh ra vật chất mới!”. Họ chứng minh rằng mỗi chất
SVTH: Tiêu Tín Nguyên 94 SP. Vật lí K36 phóng xạ được đặc trưng bởi một thời gian, gọi là chu kì bán rã, cứ sau mỗi chu kì này thì một nửa số nguyên tử của chất đó đã biến đổi thành chất khác. Ông cũng cho rằng tính phóng xạ là tính chất cơ bản của giới tự nhiên, nằm trong tổ hợp các hiện tượng vật lí