lượng
\ Hình 2.9. Sử dụng năng lượng sạch Nguồn : internet Sau này em sẽ làm nghề gì? GV lƣu ý: Thực tế cho thấy, dù ở lĩnh vực nào, ngành nào, trong nông nghiệp, công nghiệp, dịch vụ, hay quản lý...trên đất nƣớc ta đều khát HS trình bày về nghề nghiệp mà mình mong muốn trong tƣơng lai Định hƣớng nghề nghiệp
khao lực lƣợng lao động đƣợc đào tạo bài bản,
có trình độ chun mơn cao, có tay nghề thành thạo, có phong cách lao động công nghiệp.
GV NX: Do nguồn tài nguyên thiên nhiên, vật liệu tự nhiên về số lƣợng và tính chất đều có giới hạn, khơng thể đáp ứng những yêu cầu mới nảy sinh trong cuộc sống. Hơn thế nữa, trong cuộc sống hiện đại, các vấn đề về cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, bùng nổ dân số, chiến tranh càng ngày càng cấp bách đòi hỏi những bƣớc phát triển kịp thời của kỹ thuật, cơng nghệ để khắc phục những khó khăn và đáp ứng các đòi hỏi ngày càng gắt gao nhân loại. Đồng thời, do cuộc sống gắn bó chặt chẽ với các hiện tƣợng tự nhiên (gió, bão, mƣa, sấm chớp, lũ lụt, động đất,...) và chịu nhiều ảnh hƣởng tích cực lẫn tiêu cực từ chúng, con ngƣời buộc phải đẩy mạnh việc nghiên cứu khoa học để hiểu rõ về tự nhiên nhằm khắc phục các tác hại và tận dụng các thuận lợi của tự nhiên cho mình, biến những gì sẵn có trong thiên nhiên thành lợi thế, thành nguồn lực để phát triển kinh tế, phát triển đất nƣớc phục vụ cho chính chúng ta.
Tuy nhiên, nếu làm khơng tốt hoặc khơng có nền tảng khoa học thì khơng những khơng tận dụng đƣợc lợi thế đó mà cịn có thể gây ra những ảnh hƣởng khơng tốt tới mơi trƣờng sống của chính chúng ta.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức Lƣu ý GV phát phiếu trắc nghiệm cho học sinh. YC HS làm trong 5 min, thu và chấm. HS làm phiếu trắc nghiệm HS làm xong nộp lại phiếu
Giao phiếu bài tập:
Phần lớn HS làm bài tốt.
Bài học giúp cho HS hiểu thêm về giá trị của các thành tựu khoa học, biết vận dụng kiến thức đã học vào thực tiễn, giáo dục kĩ năng sống cho HS. Qua đó HS đƣợc khắc sâu ý thức bảo vệ môi trƣờng, bảo vệ nguồn tài nguyên thiên nhiên đất nƣớc, bảo vệ cuộc sống của chính chúng ta.
Hoạt động 9: Dặn dị và giao bài về nhà
Làm bài tập SGK và SBT.
Tìm hiểu các biện pháp khắc phục các hạn chế của Pin quang điện
Đọc trƣớc bài : Mẫu nguyên tử Bo và quang phổ vạch của nguyên tử Hiđrô.
thành quang phổ vạch của nguyên tử hidro
2.3.2.Chủ đề 2 :
Phản ứng phân hạch – sản xuất điện từ năng lƣợng hạt nhân
Tích hợp giáo dục bảo vệ môi trƣờng ở mức độ lồng ghép, liên hệ trong bài 56 : Phản ứng phân hạch thuộc chƣơng trình vật lí 12 NC
PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH – SẢN XUẤT ĐIỆN TỪ NĂNG LƢỢNG HẠT NHÂN
I. Mục tiêu
Sau khi học xong chủ đề này HS có thể đạt đƣợc những mục tiêu sau: 1. Kiến thức
- Hiểu rõ thế nào là phản ứng phân hạch và phản ứng phân hạch dây chuyền
- Nêu đƣợc điều kiện để xảy ra phản ứng phân hạch dây chuyền - Trình bày đƣợc các bộ phận chính của nhà máy điện hạt nhân
- Hiểu rõ những lợi ích và khó khăn khi con ngƣời sử dụng năng lƣợng hạt nhân
2. Kĩ năng
- Tìm kiếm, chọn lọc thơng tin chính xác nhằm hồn thành bài tập nhóm - Thuyết trình những thành quả đạt đƣợc của nhóm mạch lạc, tự tin 3. Thái độ
- Tự giác, tích cực tham gia các hoạt động học tập
- Trân trọng những thành quả nghiên cứu phục vụ đời sống con ngƣời mà khoa học vật lí đạt đƣợc
- Có ý thức trách nhiệm tự bản thân bảo vệ môi trƣờng, tuyên truyền về lợi ích cũng nhƣ ảnh hƣởng của việc sử dụng năng lƣợng nguyên tử
4. Định hƣớng phát triển năng lực - Năng lực tự học
II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên
- Kế hoạch dạy học
- Phƣơng tiện dạy học : máy tính, máy chiếu…
- Phƣơng pháp, kĩ thuật dạy học : gợi mở, hoạt động nhóm
- Phiếu học tập, bài kiểm tra kết quả học tập gồm 10 câu hỏi trắc nghiệm 2. Học sinh
- Kế hoạch học tập
- 4 nhóm học sinh mỗi nhóm chuẩn bị bài thuyết trình về các chủ đề sau :
Nhóm 1 : Tìm hiểu về phản ứng phân hạch
Nhóm 2 : Tìm hiểu về phản ứng phân hạch dây chuyền
Nhóm 3 : Tìm hiểu về nhà máy điện hạt nhân
Nhóm 4 : Trình bày những lợi ích và ảnh hƣởng đối với môi trƣờng khi con ngƣời sử dụng năng lƣợng hạt nhân
II. Tiến trình dạy học
Hoạt động 1 : Tìm hiểu cơ chế của phản ứng phân hạch
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung Yêu cầu nhóm 1 lên thuyết trình về phản ứng phân hạch (đã đƣợc giao nhiệm vụ về nhà tìm hiểu từ tiết trƣớc) Các nhóm thảo luận và trả lời câu hỏi phản ứng phân hạch là gì?
Đặc điểm chung của các phản ứng phân hạch là gì?
Chốt lại nội dung kiến thức
Đại diện nhóm lên trình bày báo cáo
Thảo luận và cử đại diện nhóm trả lời câu hỏi
Hình 2.10. phản ứng phân hạch Nguồn : internet Nguồn : internet Chủ động ghi nhớ kiến thức Phản ứng phân hạch là sự vỡ của một hạt nhân nặng (khi dùng notron nhiệt bắn phá) thành 2 hạt nhân trung bình kèm theo vài notron phát ra
n+ X X*Y + Z +kn (với k = 2,3...)
Sau mỗi phản ứng đều có hơn 2 notron phát ra, mỗi phân hạch đều giải phóng ra năng lƣợng rất lớn gọi là năng lƣợng hạt nhân Hoạt động 2 : Tìm hiểu về phản ứng phân hạch dây chuyền
Mời nhóm 2 lên trình bày về phản
Nhóm 2 cử đại diện lên trình bày những kết quả nghiên cứu thu
Sau mỗi phân hạch có k notron đƣợc giải
ứng phân hạch dây chuyền đã đƣợc giao về nhà chuẩn bị
Yêu cầu các nhóm sau khi nghe thuyết trình xong trả lời các câu hỏi :
1. Thế nào là phản ứng phân hạch dây chuyền 2. Điều kiện để xảy ra phản ứng phân hạch dây chuyền 3. Làm thế nào để đảm bảo phản ứng dây chuyền không bị tắt nhanh? 4. Làm thế nào để điều khiển đƣợc phản ứng đƣợc về phản ứng phân hạch dây chuyền
Các nhóm thảo luận để tìm câu trả lời
Các nhóm cử đại diện trả lời các câu hỏi và nhận xét câu trả lời của các nhóm khác
phóng đến kích thích các hạt nhân rồi tạo nên những phân hạch mới Sau n lần phân hạch số notron giải phóng là kn và kích thích kn phân hạch mới Khi k<1 : phản ứng phân hạch dây chuyền tắt nhanh
Khi k = 1 : phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì, năng lƣợng phát ra khơng đổi Khi k > 1: phản ứng dây chuyền không điều khiển đƣợc, năng lƣợng phát ra tăng nhanh, có thể gây bùng nổ
Khối lƣợng tối thiểu để phản ứng phân hạch tự duy trì gọi là khối lƣợng tới hạn.
phân hạch Hình 2.11. Phản ứng dây chuyền với k = 2
Bo hay cadimi có tác dụng hấp thụ notron nên đƣợc dùng làm thanh điều khiển trong phản ứng phân hạch dây chuyền
Hoạt động 3 : Tìm hiểu về nhà máy điện hạt nhân Mời nhóm 3 lên
thuyết trình về nhà máy điện hạt nhân đã đƣợc giao về nhà nghiên cứu
Nhóm 3 cử đại diện lên trình bày những kết quả nghiên cứu của nhóm về nhà máy điện hạt nhân
Hình 2.12. Sơ đồ lị phản ứng notron nhiệt notron nhiệt
Nguồn : internet
Phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì, có điều khiển đƣợc thực hiện trong thiết bị gọi là lò phản ứng hạt nhân
Nhiên liệu phân hạch trong lò phản ứng chủ yếu là U235 và pu239. Sử dụng các thanh điều khiển chứa Bo hoặc cadimi hấp thụ notron thừa để đảm bảo k=1.
Yêu cầu các nhóm thảo luận và trả lời câu hỏi : Nêu các bộ phận chính của nhà máy điện hạt nhân?
Hình 2.13. Sơ đồ nhà máy điện hạt nhân hạt nhân
Nguồn : internet
Các nhóm thảo luận câu trả lời
Năng lƣợng tỏa ra từ lị phản ứng khơng đổi theo thời gian
Lò phản ứng hạt nhân là bộ phận chính của nhà máy điện hạt nhân.
Chất tải nhiệt sơ cấp, sau khi chạy qua vùng tâm lò, sẽ chảy qua bộ trao đổi nhiệt, cung cấp nhiệt cho lò sinh hơi. Hơi nƣớc làm quay tua bin phát điện. Hoạt động 4 : Tìm hiểu những lợi ích và ảnh hƣởng đối với môi trƣờng khi con ngƣời sử dụng năng lƣợng hạt nhân
Mời nhóm 4 lên trình bày về chủ đề đã đƣợc giao
nhiệm vụ về nhà.
Nhóm 4 cử đại diện lên thuyết trình về những kết quả nghiên cứu đạt đƣợc khi tìm hiểu về lợi ích và ảnh hƣởng đối với mơi trƣờng khi sử dụng năng lƣợng hạt nhân.
Hiện hầu hết các tàu sân bay mới đƣợc sản xuất, các thiết bị thăm dò, thám hiểm dài ngày đều sử dụng năng lƣợng hạt nhân. Một lƣợng lớn các khí tài
Năng lƣợng hạt nhân là một ứng viên sáng giá cho nguồn năng lƣợng thay thế năng lƣợng hóa thạch đang dần cạn kiệt.
Yêu cầu các nhóm HS thảo luận câu hỏi : 1. So với nhà máy thủy điện, nhiệt điện thì nhà máy điện hạt nhân có ƣu điểm gì 2. Tại sao có nhiều ƣu điểm nhƣng con ngƣời vẫn tranh cãi trong việc sử dụng nguồn năng lƣợng này 3. Bản thân em cho rằng có
quân sự siêu cấp nhƣ tàu ngầm... đều sử dụng nguồn năng lƣợng này.
Hiện tại, Litva đang là nƣớc phụ thuộc lớn nhất vào năng lƣợng hạt nhân khi 76,2% nhu cầu năng lƣợng của nƣớc này đƣợc các lị phản ứng cung cấp, vị trí thứ hai là Pháp. Tại Mỹ, 104 lò phản ứng hạt nhân đang cung cấp tới 20% điện năng cho quốc gia này. 3 cƣờng quốc, Pháp, Nhật Bản và Mỹ chiếm tới hơn 50% tổng sản lƣợng điện hạt nhân đƣợc sản xuất trên tồn thế giới.
Hình 2.14. Nhà máy điện hạt nhân
Nguồn : internet
+ Một nhà máy điện hạt nhân cỡ lớn nhƣ nhà máy điện Fukushima I (vừa bị nổ ở Nhật) có cơng suất 4,7 GW trong khi thủy điện lớn nhất của Việt Nam chỉ có cơng suất khoảng 2 GW. Fukushima I chỉ là 1 trong 6 nhà máy điện ở khu vực này của Nhật, diện tích sử dụng của cả 6 nhà máy hạt nhân này vẫn nhỏ hơn
tính đến thời điểm 1/3/2011, có 443 nhà máy hạt nhân trên khắp thế giới đặt tại 47 quốc gia khác nhau. Trong năm 2009, năng lƣợng hạt nhân chiếm khoảng 14% tổng tiêu thụ năng lƣợng trên thế giới.
nên phát triển rộng rãi năng lƣợng hạt nhân không Tại sao?
thủy điện Hịa Bình của Việt Nam. Cơng trình thủy điện lớn nhất thế giới, đập Tam Điệp của Trung Quốc cũng chỉ có cơng suất khoảng 18 GW. Diện tích của đập này là khoảng 1045 km2, trong khi
Fukushima 1 có diện tích chƣa đến 1km2.
+ Q trình sản xuất điện hạt nhân thải ra một lƣợng chất thải phóng xạ bao gồm: Urani khơng chuyển hóa đƣợc, một số nguyên tử thuộc nhóm Actini (chủ yếu là Plutoni và Curi). Các chất thải này hiện chƣa có cách xử lý triệt để và là nguy cơ lớn cho sự an toàn của con ngƣời. Nguy cơ ô nhiễm môi trƣờng của các nhà máy điện hạt nhân cịn đến từ lƣợng phóng xạ tỏa ra từ quá trình phân rã hạt nhân, tuy nhiên, con ngƣời đã có thể kiểm sốt chúng khá tốt. + Chi phí xây dựng và bắt đầu một nhà máy hạt nhân là tƣơng đối lớn.Tuy nhiên, chi phí trên mỗi đơn vị năng lƣợng giảm dần. Nếu tận dụng hết một vòng đời (khoảng 60 năm) của nhà máy điện nguyên tử, giá thành mỗi kWh điện sẽ thấp hơn cả thủy điện. Thực tế đã chứng minh, năng lƣợng hạt nhân là một điều thần kỳ thực sự mà con ngƣời đã có đƣợc. Nó đem lại những lợi ích to lớn về năng lƣợng đặc biệt cho các quốc gia khơng có nhiều tài nguyên để sản xuất năng lƣợng nhƣ Nhật chẳng hạn. Nó đem lại sức mạnh, sự vƣợt trội cho hải quân Mỹ, Nga, giúp con ngƣời và kỹ thuật vƣơn xa hơn nhiều. Tuy nhiên, bên cạnh đó, khả năng hủy diệt của loại năng lƣợng này cũng khiến ngƣời ta sợ hãi.
Chốt lại kiến thức trọng tâm
+Việc sử dụng năng lƣợng hạt nhân bị phản đối do sự lo ngại của con ngƣời về những thảm họa xảy ra khi các lò phản ứng gặp sự cố. Hai sự cố hạt nhân, 1 xảy ra năm 1986 tại Chernobyl và vừa qua tại Nhật là hai lời cảnh báo rõ ràng nhất. Tuy tại Nhật, không diễn ra một thảm họa khủng khiếp nhƣ Chernobyl, nhƣng nó cũng đã làm nhiều quốc gia quay lƣng với loại năng lƣợng này.
+Một lý do nữa các quốc gia nhƣ Đức hay Ý nói khơng với năng lƣợng hạt nhân là do họ muốn phát triển các loại năng lƣợng nguồn gốc thiên nhiên nhƣ: gió, năng lƣợng mặt trời...
HS chủ động ghi nhớ kiến thức
Hoạt động 5 : Củng cố, tổng kết Phát phiếu học tập
cho HS và u cầu các em hồn thành, sau đó thu lại chấm điểm Hoàn thành phiếu học tập và nộp lại cho GV Xét phản ứng phân hạch U235 theo phƣơng trình : U23592+n Mo9542 +La13957 +2n + 7e Tính năng lƣợng mà một phân hạch tỏa ra Cho mu=234,99u; mMo=94,88u ;
mLa=138,87u. Bỏ qua khối lƣợng electron Hoạt động 6 : giao nhiệm vụ về nhà
Chia lớp thành 4 nhóm, mỗi nhóm chuẩn bị một bài báo cáo.
Yêu cầu HS hoàn thành bài tập trong sách bài tập vật lí 12
Các nhóm nhận nhiệm vụ về nhà và tự giác phân công nhiệm vụ cho các thành viên
Nội dung báo cáo nhƣ sau: Nhóm 1: Tìm hiểu về phản ứng nhiệt hạch Nhóm 2 : Tìm hiểu về phản ứng nhiệt hạch trong vũ trụ và trên Trái Đất Nhóm 3: So sánh phản ứng nhiệt hạch và phản ứng phân hạch Nhóm 4: Vấn đề sử dụng năng lƣợng từ mặt trời đối và năng lƣợng hạt nhân đối với môi trƣờng
Kết luận chƣơng 2
Trên cơ sở lý luận ở chƣơng 1, nội dung chƣơng 2 đã xây dựng và trình bày đƣợc các vấn đề chính nhƣ sau:
- Mục tiêu tích hợp giáo dục bảo vệ mơi trƣờng trong dạy học vật lí ở trƣờng phổ thông, bao gồm các mục tiêu về kiến thức, kĩ năng, giáo dục thái độ, phẩm chất cho HS
- Nội dung chƣơng trình tích hợp giáo dục bảo vệ mơi trƣờng trong mơn vật lí phần năng lƣợng
- Xây dựng đƣợc 2 chủ đề tích hợp giáo dục bảo vệ môi trƣờng trong dạy học vật lí phần năng lƣợng thuộc chƣơng trình vật lí 12 là:
+ Chủ đề 1 : Hiện tƣợng quang điện trong - ứng dụng của hiện tƣợng quang điện trong
+ Chủ đề 2: Phản ứng phân hạch– sản xuất điện từ năng lƣợng hạt nhân - Xây dựng kế hoạch dạy học chi tiết cho 2 chủ đề trên
Từ những nội dung đƣợc trình bày ở chƣơng 2 là cơ sở cho tác giả tiến hành thực nghiệm sƣ phạm nhằm kiểm chứng giả thuyết khoa học.
Chƣơng 3
THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm
3.1.1. Mục đích
Mục đích của thực nghiệm sƣ phạm (TNSP) là kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết khoa học mà đề tài đặt ra, cụ thể là kiểm tra chất lƣợng của nội dung chủ đề tích hợp đã xây dựng và tính khả thi việc tổ chức hoạt động dạy học tích hợp giáo dục bảo vệ mơi trƣờng phần năng lƣợng trong vật lí.
3.1.2. Nhiệm vụ
Trong quá trình TNSP luận văn thực hiện các nhiệm vụ sau: - chọn lớp TN và lớp ĐC
- Tổ chức dạy học theo kế hoạch đã đề xuất
- So sánh, đối chiếu kết quả học tập và xử lí kết quả thu đƣợc của lớp TN