IX. Cấu trúc luận văn
2.3.1.4. Tổ chức hoạt động giảng dạy
Hoạt động 1: Đặt vấn đề.
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
HS: Quan sát mô phỏng.
GV: Cho học sinh xem mô phỏng phóng xạ
.
Học sinh chú ý lắng nghe và nhận thức đƣợc vấn đề của bài học.
Năm 1896 khi nghiên cứu các hợp chất phát lân quang, nhà bác học Bec-cơ-ren đã tình cờ phát hiện thấy rằng miếng urani sunfat đã phát ra một loại bức xạ không nhìn thấy, nhƣng tác dụng mạnh lên các tấm kính ảnh bọc kỹ trong giấy đen đặt dƣới miếng đó. Khi đó Bec-cơ -ren gọi hiện tƣợng này là sự phóng xạ, urani là chất phóng xạ, bức xạ không nhìn thấy là tia phóng xạ. Đến năm 1898 Pi-e Quyri và Mary Quyri đã tìm ra 2 chất phóng xạ mới là Poloni và Radi. Radi có tính phóng xạ cao hơn nhiều Urani và Poloni. Bài học hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau đi nghiên cứu kỹ hơn về hiện tƣợng phóng xạ mà các nhà bác học trên đã tìm ra.
Hoạt động 2: Tìm hiểu hiện tượng phóng xạ, các loại tia phóng xạ.
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
HS tiếp thu, ghi nhớ GV thông báo hiện tƣợng phóng xạ:
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.
Gv cho học sinh quan sát mô phỏng hiện tƣợng phóng xạ poloni:
HS quan sát mô phỏng phóng xạ poloni và nhận xét: - Quá trình phân rã phóng xạ là quá trình dẫn đến sự biến đổi hạt nhân. HS chú ý lắng nghe và tiếp thu. HS: Hạt nhân 211 84 Po là hạt nhân mẹ, hạt nhân 207 82 Pb là hạt nhân con.
GV: Thông qua mô phỏng phóng xạ của Poloni em có nhận xét gì?
GV: Nhƣ vậy quá trình phân rã phóng xạ là quá trình dẫn đến sự biến đổi hạt nhân. Ở đây, hạt nhân 211
84 Po đã biến đổi thành hạt nhân 20782 Pb.
GV bổ xung thêm: Các nghiên cứu còn chỉ ra rằng, hiện tƣợng phóng xạ không phụ thuộc vào các yếu tố bên ngoài nhƣ nhiệt độ, áp suất…mà chỉ phụ thuộc vào các yếu tố bên trong.
GV: Quy ƣớc nhƣ sau:
Hạt nhân phóng xạ là hạt nhân mẹ, hạt nhân tạo thành (sản phẩm) là hạt nhân con.
GV: trong mô phỏng trên, hạt nhân nào là hạt nhân mẹ, hạt nhân nào là hạt nhân con? GV: Yêu cầu học sinh đọc phần 2 a.
HS đọc phần 2a và trả lời câu hỏi của giáo viên:
HS: Có 3 loại tia phóng xạ. Đó là tia , tia , tia .
HS: Tia phóng xạ có tác dụng kích thích một số phản ứng hóa học, ion hóa không khí, làm đen kính ảnh, xuyên thấu lớp mỏng vật chất, phá hủy tế bào… HS: Quan sát mô phỏng. HS: Tia thực chất là chùm loại tia phóng xạ đó? GV: Các tia phóng xạ có tác dụng gì? GV: Tia phóng xạ có 3 loại, chúng có các tác dụng kích thích một số phản ứng hóa học, ion hóa không khí, làm đen kính ảnh, xuyên thấu lớp mỏng vật chất, phá hủy tế bào…Vậy bản chất của từng loại tia nhƣ thế nào?
+ Tia : GV cho học sinh quan sát phóng xạ :
hạt nhân nguyên tử có 2 proton và 2 notron. Hạt nhân đó là hạt nhân 4
2He. Do đó, tia là chùm hạt mang điện dƣơng.
HS lắng nghe và tiếp thu.
HS quan sát mô phỏng và trả lời câu hỏi.
GV: Tia là chùm hạt nhân nguyên tử 4
2He. Hạt nhân này đƣợc phóng ra với vận tốc khoảng 2.107
m/s.
Tia có tính ion hóa không khí mạnh lên nó mất năng lƣợng rất nhanh, do đó khả năng đâm xuyên yếu, chỉ đi đƣợc tối đa 8 cm trong không khí, không xuyên qua tấm bìa dày 1 mm.
+ Tia : Tia có 2 loại là + và -. Tia - phổ biến hơn.
GV cho học sinh quan sát mô phỏng phóng xạ -
HS: tia -
thực chất là các electron. Do đó tia -
là chùm hạt mang điện âm
HS: tia là các hạt phóng ra với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng. Nó cũng là ion hóa môi trƣờng nhƣng yếu hơn tia . Do đó tia có thể đi đƣợc quãng đƣờng xa hơn tia và khả năng đâm xuyên cũng lớn hơn. Tuy nhiên tia bị tấm nhôm dày vài mm cản trở.
HS: quan sát mô phỏng. GV: Em có nhận xét gì về bản chất tia - ? Tia - thƣờng gặp ở đồng vị phóng xạ 31 H, hoặc 14 6 C.
GV: loại thứ 2 hiếm hơn là tia +. Tia + là chùm phản hạt của electron gọi là Pozitron kí hiệu +1e. Tia +
là chùm hạt mang điện dƣơng.
GV: Tia có tính chất nhƣ thế nào?
GV: Trong mô phỏng phóng xạ ta còn thấy một hạt mới tạo ra. Đó là hạt notrino và phản notrino. Đây là những hạt sơ cấp không mang điện, có khối lƣợng nghỉ bằng 0, chuyển động với vận tốc bằng vận tốc ánh sáng. Nhà vật lý ngƣời Áo là Pao- li đã tiên đoán sự tồn tại của hạt này. Thực nghiệm đã xác nhận điều đó.
GV: cho học sinh quan sát lại mô phỏng 2 phóng xạ ,:
HS: Đó là phóng xạ .
Phóng xạ thực chất là các photon có năng lƣợng cao, sinh ra. Do đó tia không mang điện.
HS: tia có năng lƣợng lớn, do đó khả năng đâm xuyên là
GV: Ở các phóng xạ , ta đều thấy có ánh sáng tạo thành khi chất phóng xạ phân rã. Đó có phải là một tia phóng xạ hay không? GV: Vậy thực chất phóng xạ là gì?
rất lớn, lớn hơn nhiều tia ,. Tia có thể dễ dàng đi qua tấm nhôm dày vài mm, nhƣng bị cản lại bởi tấm betong rất dày.
HS: Tia và tia +
mang điện dƣơng, do đó bị lệch về bản âm của tụ. Tia -
mang điện âm lên bị lệch về bản dƣơng. Tia không mang điện lên không bị lệch.
GV: phóng xạ thƣờng đi kèm phóng xạ ,.
GV: Cho học sinh quan sát minh họa khả năng đâm xuyên của các tia:
GV: Cho các tia phóng xạ (phát ra từ 1 mẫu chất phóng xạ) đi qua điện trƣờng giữa 2 bản tụ điện (hoặc từ trƣờng) thì các tia bị lệch nhƣ thế nào?
GV: Tia có khối lƣợng lớn, chuyển động với vận tốc nhỏ lên bị lệch ít, tia có khối lƣợng nhỏ nhƣng chuyển động với vận tốc lớn nên lệch nhiều hơn.
Hoạt động 3: Nghiên cứu định luật phóng xạ, độ phóng xạ.
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
HS: quan sát và tiếp thu. GV: Cho học sinh quan sát mô phỏng phóng
HS: Sau mỗi khoảng thời gian T thì một nửa số hạt nhân hiện tại bị phân rã thành hạt nhân khác.
HS: Sau thời gian T, số hạt
nhân còn lại là N0/2,
N0/4,N0/8,…N0/2k. Hay N(kT) = N0. 2-k
N(t) = N0.2- t/T =N0.e-(ln2/T)t
HS lắng nghe và tiếp thu.
GV: Sau mỗi khoảng thời gian T thì số hạt nhân chất phóng xạ thay đổi nhƣ thế nào? GV: Nếu gọi N0 là số hạt nhân chất phóng xạ ban đầu thì số hạt nhân chất phóng xạ còn lại sau những khoảng thời gian T, 2T, 3T…kT là bao nhiêu?
GV: Quá trình phân rã là liên tục, do đó ta đặt k = t/T. Khi đó, sự phụ thuộc của số hạt nhân còn lại theo thời gian nhƣ thế nào? GV: Thông báo
- T gọi là chu kỳ bán rã,
= ln2/T = 0,693 /T gọi là hằng số phóng xạ, đặc trƣng cho từng loại chất phóng xạ. Khi đó viết lại:
N = N0.e- t
- Do khối lƣợng tỉ lệ với số hạt lên khối lƣợng m của chất phóng xạ cũng giảm theo
HS: Đọc đinh luật phóng xạ. HS: Độ phóng xạ: H = - N t = N0.e- t Ta suy ra H = N. Đặt H0 = N0 suy ra: H = H0.e- t
HS lắng nghe và tiếp thu.
quy luật nhƣ số hạt nhân phóng xạ N: m = m0e- t.
GV: biểu thức N = N0.e- t và m = m0e- t biểu thị định luật phóng xạ.
GV: Yêu cầu học sinh đọc định luật phóng xạ.
GV: Tuy nhiên, không phải chất phóng xạ nào cũng giống nhau. Có chất phóng xạ mạnh, cũng có chất phóng xạ yếu. Để đặc trƣng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu ngƣời ta sử dụng đại lƣợng gọi là độ phóng xạ. Độ phóng xạ đƣợc xác định bằng số phân rã trong 1 giây.
Độ phóng xạ đặc trƣng cho tốc độ phân rã. Hãy viết biểu thức của độ phóng xạ?
GV kết luận:
+ Độ phóng xạ của một chất phóng xạ tại thời điểm t bằng tích của hằng số phóng xạ và số lƣợng hạt nhân phóng xạ chứa trong lƣợng chất đó ở thời điểm t.
+ Độ phóng xạ của một lƣợng chất phóng xạ giảm theo thời gian theo cùng quy luật hàm số mũ giống nhƣ số hạt nhân của nó.
Bq
1 Bq = 1 phân rã/ 1 giây
Ngoài ra ngƣời ta còn sử dụng đơn vị Curi kí hiệu Ci 1 Ci = 3,7.1010Bq 1mCi = 10-3 Ci 1 Ci = 10-6 Ci 1 nCi = 10-9 Ci Hoạt động 4: Đồng vị phóng xạ và các ứng dụng.
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
HS: Đọc bài và trả lời câu hỏi:
Có 2 loại đồng vị phóng xạ là đồng vị phóng xạ tự nhiên và đồng vị phóng xạ nhân tạo. HS: Đồng vị phóng xạ có ứng dụng trong y học, trong khảo cổ.
HS quan sát hiện tƣợng.
GV: Yêu cầu học sinh đọc phần 4 và trả lời câu hỏi: Có mấy loại đồng vị phóng xạ? là những loại nào?
GV: Các đồng vị phóng xạ có những ứng dụng gì?
GV: Cho học sinh xem mô phỏng ứng dụng đồng vị phóng xạ trong khảo cổ:
HS giải thích nguyên tắc.
GV: Giải thích nguyên tắc ứng dụng hiện tƣợng phóng xạ trong khảo cổ?
Hoạt động 5: Ôn tập, củng cố bài học, định hướng bài mới.
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
Làm bài tập trong phiếu học tập.
Ghi bài tập về nhà, yêu cầu chuẩn bị cho bài sau.
GV: Nhắc lại kiến thức trọng tâm của bài. Cho học sinh làm các bài tập trong phiếu học tập.
Yêu cầu học sinh về làm bài tập 1,2,3,4,5 SGK, ôn lại kiến thức về các định luật bảo toàn đã học trong cơ học