SKKN Hướng dẫn học sinh lớp 12 cơ bản phân dạng và nắm được phương pháp giải bài tập phần hạt nhân nguyên tử
- Từ vị trí của bộ môn vật lí trong cấp học THPT hiện nay:
Môn vật lí cũng như nhiều môn học khác được xem là môn khoa học cơ bản, học vật lí càng cần phát triển năng lực tư duy, tính chủ động, độc lập, sáng tạo của học sinh để tìm hiểu và lĩnh hội các tri thức khoa học. Trong khuôn khổ nhà trường phổ thông, các bài tập vật lí thường là những vấn đề không quá phức tạp, có thể giải được bằng những suy luận lôgic, bằng tính toán hoặc thực nghiệm dựa trên cơ sở những qui tắc vật lí, phương pháp vật lí đã qui định trong chương trình học; bài tập vật lí là một khâu quan trọng trong quá trình dạy và học vật lí.
Việc giải bài tập vật lí giúp củng cố đào sâu, mở rộng những kiến thức cơ bản của bài giảng, xây dựng, củng cố kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lí thuyết vào thực tiễn, là biện pháp quý báu để phát triển năng lực tư duy của học sinh, có tác dụng sâu sắc về mặt giáo dục tư tưởng. Vì thế trong giải bài tập vật lí việc tìm ra phương án tối ưu nhất để giải nhanh, chính xác, đúng bản chất vật lí là điều vô cùng quan trọng.[1]
- Đặc trưng của môn vật lí lớp 12 THPT:
Chương trình vật lí lớp 12 THPT bao gồm cả cơ, quang, điên xoay chiều và vật lí hạt nhân, hầu như đều là các kiến thức mới với các em, đã thế lí thuyết rất dài, nhiều công thức phức tạp, nhiều hằng số với các đơn vị rất khó nhớ lại đòi hỏi phải chính xác tuyệt đối. Từ đó đòi hỏi người giáo viên dạy bộ môn phải không ngừng nâng cao kiến thức, chuyên môn nghiệp vụ, phải có phương pháp tốt trong ôn tập và kiểm tra.[1]
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT YÊN ĐỊNH 3 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM HƯỚNG DẪN HỌC SINH LỚP 12 CƠ BẢN PHÂN DẠNG VÀ NẮM ĐƯỢC PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP PHẦN HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Người thực hiện: Lê Thị Liên Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc môn: Vật lí THANH HOÁ NĂM 2019 MỤC LỤC 1. MỞ ĐẦU 1.1 Lí do chọn đề tài: - Từ vị trí của bộ môn vật lí trong cấp học THPT hiện nay: Môn vật lí cũng như nhiều môn học khác được xem là môn khoa học cơ bản, học vật lí càng cần phát triển năng lực tư duy, tính chủ động, độc lập, sáng tạo của học sinh để tìm hiểu và lĩnh hội các tri thức khoa học. Trong khuôn khổ nhà trường phổ thông, các bài tập vật lí thường là những vấn đề không quá phức tạp, có thể giải được bằng những suy luận lôgic, bằng tính toán hoặc thực nghiệm dựa trên cơ sở những qui tắc vật lí, phương pháp vật lí đã qui định trong chương trình học; bài tập vật lí là một khâu quan trọng trong quá trình dạy và học vật lí. Việc giải bài tập vật lí giúp củng cố đào sâu, mở rộng những kiến thức cơ bản của bài giảng, xây dựng, củng cố kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lí thuyết vào thực tiễn, là biện pháp quý báu để phát triển năng lực tư duy của học sinh, có tác dụng sâu sắc về mặt giáo dục tư tưởng. Vì thế trong giải bài tập vật lí việc tìm ra phương án tối ưu nhất để giải nhanh, chính xác, đúng bản chất vật lí là điều vô cùng quan trọng.[1] Đặc trưng của môn vật lí lớp 12 THPT: Chương trình vật lí lớp 12 THPT bao gồm cả cơ, quang, điên xoay chiều và vật lí hạt nhân, hầu như đều là các kiến thức mới với các em, đã thế lí thuyết rất dài, nhiều công thức phức tạp, nhiều hằng số với các đơn vị rất khó nhớ lại đòi hỏi phải chính xác tuyệt đối. Từ đó đòi hỏi người giáo viên dạy bộ môn phải không ngừng nâng cao kiến thức, chuyên môn nghiệp vụ, phải có phương pháp tốt trong ôn tập và kiểm tra.[1] - Từ thực tế của việc học tập bộ môn: Nhiều học sinh có ý thức học môn vât lí để thi khối A, A1, nhưng phương pháp còn bị động, đối phó, trông chờ, ỷ lại vào giáo viên. Từ yêu cầu ngày càng cao của thi cử: Hiện nay, trong xu thế đổi mới của ngành giáo dục về phương pháp kiểm tra đánh giá kết quả giảng dạy và thi tuyển trắc nghiệm khách quan đã trở thành phương pháp chủ đạo trong kiểm tra đánh giá chất lượng dạy và học trong nhà trường THPT. Điểm đáng lưu ý là nội dung kiến thức kiểm tra đánh giá tương đối rộng đòi hỏi học sinh phải học kỹ nắm vững toàn bộ kiến thức của chương trình, tránh học tủ học lệch. Đối với các kỳ thi ĐH và CĐ, học sinh không những phải nắm vững kiến thức mà còn đòi hỏi học sinh phản ứng nhanh đối với các dạng toán, đặc biệt là các dạng toán mang tính chất khảo sát mà các em thường học.[1] Kết quả bồi dưỡng HSG và học sinh vào các trường ĐH – CĐ: Trong quá trình giảng dạy bản thân đã không ngừng học hỏi, tích lũy được nhiều kinh nghiệm hay để có thể áp dụng trong thực tế. Việc bồi dưỡng học sinh giỏi đã có kết quả nhất định. Trong các kỳ thi vào ĐH – CĐ hàng năm cũng có nhiều học sinh đạt điểm cao. 1.2. Mục đích nghiên cứu Tôi nghiên cứu đề tài này nhằm: + Giúp học sinh lớp 12 ban cơ bản học tự chọn môn vật lí có thêm được các kiến thức và kỹ năng cơ bản trong ôn tập phần “Giao thoa ánh sáng”,giúp các em ôn luyên lí thuyết, phân dạng bài tập và có các phương pháp tối ưu để giải các bài tập phần này. + Tìm cho mình 1 phương pháp để tạo ra các phương pháp giảng dạy phù hợp với đối tượng học sinh nơi mình công tác, tạo ra không khí hứng thú và lôi cuốn nhiều học sinh tham gia giải các bài tập, giúp các em đạt kết quả cao trong các kỳ thi. + Được nghe lời nhận xét góp ý từ đồng nghiệp, đồng môn + Nâng cao chất lượng học tập bộ môn, góp phần nhỏ bé vào công cuộc CNH – HĐH đất nước. + Mong muốn được HĐKH các cấp nhận xét, đánh giá, ghi nhận kết qủa nỗ lực của bản thân giúp cho tôi có nhiều động lực mới hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao. Đề tài được sử dụng vào việc: - Ôn tập chính khóa và ôn thi THPTQG ( chỉ là phụ ). - Ôn thi CĐ – ĐH ( là chính ). - Giáo viên hướng dẫn học sinh ôn tập trên cơ sở: ôn tập lí thuyết, phân dạng bài tập, giải các bài tập mẫu, ra bài tập ôn luyện có đáp án để học sinh tự làm. 1.3. Đối tượng nghiên cứu. Là học sinh lớp 12B7, 12B8 Trường THPT Yên Định 3. Tham khảo cho học sinh lớp 12 Ban KHTN Thuận lợi: + Học sinh cuối cấp, có ý thức mục tiêu rõ ràng trong việc chọn nghề, chọn trường, chọn khối. + Học sinh nông thôn, ít tệ nạn xã hội, có ý thức vươn lên để thoát khỏi đói nghèo. + Một số ít học sinh có năng lực, có nguyện vọng thi vào các trường ĐH, các trường cao đẳng Khó khăn: + Số học sinh thực sự học được có ý thức tốt đều đã vào ban KHTN, một số khác vào lớp chọn. + Số học sinh ban cơ bản học tự chọn vật lí ở 2 lớp 12B7, 12B8 chỉ có: 25% có nhu cầu thực sự: có học lực TB khá quyết tâm học để theo khối A, A1. 40% học để thi tốt nghiệp và theo khối (vì 2 khối này có nhiều ngành nghề để lựa chọn), số này có học lực TB. 35% không thể thi khối khác (vì xác định không đậu đại học, cao đẳng sẽ đi học nghề thì môn vật lí cũng rất cần thiết trong học tâp và xét tuyển sau này), số này có học lực yếu, ý thức kém. Sách giáo khoa vật lí 12 cơ bản và nâng cao, sách giáo viên, các chuyên đề, đề thi và đáp án hàng năm, tài liệu từ internet 1.4 Phương pháp nghiên cứu: Thực hiện ôn tập cho học sinh lớp 12 hoặc dạy vào giờ tự chọn. - Phương pháp áp dụng vào việc: + Ôn tập chính khóa và ôn thi tốt nghiệp (chỉ là phụ). + Ôn thi học sinh giỏi và ôn thi vào đại học – cao đẳng (là chính ). 2. NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1. Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm 2.1.1. Cơ sở của việc dạy - học bộ môn: Dạy học là quá trình tác động 2 chiều giữa giáo viên và học sinh, trong đó học sinh là chủ thể của quá trình nhận thức, còn giáo viên là người tổ chức các hoạt động nhận thức cho học sinh. Nếu giáo viên có phương pháp tốt thì học sinh sẽ nắm kiến thức một cách dễ dàng và ngược lại.[1] 2.1.2. Cơ sở của kiến thức - kỹ năng: + Về mặt kiến thức: Sau khi học xong, học sinh phải nhớ được, hiểu được các kiến thức cơ bản trong chương trình sách giáo khoa. Đó là nền tảng vững chắc để phát triển năng lực cho học sinh ở cấp cao hơn. 2.1.2.1. Cấu tạo hạt nhân, Độ hụt khối. a. Cấu tạo hạt nhân - Nguyên tử có cấu tạo rỗng gồm một hạt nhân mang điện tích dương ở giữa và e chuyển động xung quanh - Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ những hạt nhỏ gọi là nuclôn. Có hai loại nuclôn: Prôtôn kí hiệu là p mang điện tích nguyên tố dương. Nơtrôn kí hiêu là n năng lượng không mang điện tích. - Một nguyên tố có nguyên tử số Z thì: vỏ nguyên tử có Z electron hạt nhân có N nơtron và Z prôtôn - Tổng số A = Z + N gọi là số khối - Một nguyên tử hay hạt nhân của nguyên tố X kí hiệu là: b. Đơn vị khối lượng hạt nhân Trong vật lí hạt nhân, khối lượng thường được đo bằng đơn vị khối lượng nguyên tử. Kí hiệu là u. Theo định nghĩa, u có trị số bằng khối lượng của đồng vị cacbon (gam) ≈ 1,66.1027 kg Chú ý: Khối lượng của các nuclon tính theo đơn vị u thường dùng mP = 1,0073u và mN = 1,0087u Theo Anh-xtanh, năng lượng E và khối lượng m tương ứng của cùng một vật luôn luôn tồn tại đồng thời và tỉ lệ với nhau, hệ số tỉ lệ là c2 theo biểu thức: E = mc2 c là tốc độ ánh sáng trong chân không có giá trị c = 3.108m/s. Khi đó 1uc2 = 931,5 MeV → 1u = 931,5 MeV/c2 MeV/c2 được coi là 1 đơn vị khối lượng hạt nhân. c. Độ hụt khối Z * Xét một hạt nhân có Z proton và N notron, khi các nuclon chưa liên kết để tạo thành hạt nhân thì khối lượng của hạt nhân chính là khối lượng của các nuclon, có giá trị m0 = Z.mP + N.mN * Sau khi các nuclon liên kết thì hạt nhân có khối lượng là m, thực nghiệm chứng tỏ m < m0. Đại lượng Δm = m0 – m, được gọi là độ hụt khối hạt nhân. Từ đó ta có: d. Năng lượng liên kết hạt nhân - Năng lượng liên kết hạt nhân Theo thuyết tương đối, hệ các nuclôn ban đầu có năng lượng E0 = [ZmP + (A – Z)mn]c2 Còn hạt nhân được tạo thành từ chúng thì có năng lượng E = mc2 < E0. Vì năng lượng toàn phần được bảo toàn, nên đã có một lượng năng lượng ΔE = E0 – E = Δm.c2 tỏa ra khi hệ các nuclôn tạo nên hạt nhân. Ngược lại, nếu muốn tách hạt nhân đó thành các nuclôn riêng rẽ, có tổng khối lượng ZmP + N.mn > m, thì ta phải tốn năng lượng ΔE = Δm.c2 để thắng lực tương tác giữa chúng. ΔE càng lớn thì càng tốn nhiều năng lượng để phá vỡ liên kết giữa các nuclôn. Vì vậy, đại lượng ΔE = Δm.c2 được gọi là năng lượng liên kết các nuclôn trong hạt nhân, hay gọn hơn, năng lượng liên kết hạt nhân. Ta có: - Năng lượng liên kết riêng Là năng lượng liên kết tính cho một nuclôn, kí hiệu là ε và được cho bởi công thức ε = ΔE/A 2.1.2.2. Hiện tượng phóng xạ a. Khái niệm Hiện tượng một hạt nhân không bền vững tự phát phân rã, đồng thời phát ra các tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác được gọi là hiện tượng phóng xạ. b. Đặc điểm * Có bản chất là một quá trình biến đổi hạt nhân. * Có tính tự phát và không điều khiển được. * Là một quá trình ngẫu nhiên. c. Các tia phóng xạ Các tia phóng xạ thường được đi kèm trong sự phóng xạ của các hạt nhân. Có 3 loại tia phóng xạ chính có bản chất khác nhau là tia anpha (ký hiệu là α), tia beta(hí hiệu là β), tia gamma(kí hiệu là γ). Các tia phóng xạ là những tia không nhìn thấy được, nhưng có những tác dụng cơ bản như kích thích một số phản ứng hóa học, ion hóa chất khí c1. Phóng xạ α - Tia α thực chất hạt nhân của nguyên tử Heli, hí hiệu . Phương trình phóng Dạng rút gọn - Trong không khí, tia α chuyển động với vận tốc khoảng 107 m/s. Đi được chừng vài cm trong không khí và chừng vài μm trong vật rắn, không xuyên qua được tấm bìa dày 1 mm. c2 .Phóng xạ β - Tia β là các hạt phóng xạ phóng xa với tốc độ lớn (xấp xỉ tốc độ ánh sáng), cũng làm ion hóa không khí nhưng yếu hơn tia α. Trong không khí tia β có thể đi được quãng đường dài vài mét và trong kim loại có thể đi được vài mm. Có hai loại phóng xạ β là β+ và β– * Phóng xạ β–: Tia β– thực chất là dòng các electron Phương trình phân rã β– có dạng: Thực chất trong phân rã β– còn sinh ra một hạt sơ cấp (gọi là hạt phản notrino). * Phóng xạ β+: Tia β+ thực chất là dòng các electron dương Phương trình phân rã β+ có dạng: Thực chất trong phân rã β+ còn sinh ra một hạt sơ cấp (goi là hạt notrino). ♥ Chú ý: Các hạt notrino và phản notrino là những hạt không mang điện, có khối lượng bằng 0 và chuyển động với tốc độ xấp xỉ tốc độ ánh sáng. c3. Phóng xạ γ: * Tia γ là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn, cũng là hạt phôtôn có năng lượng cao, thường đi kèm trong cách phóng xạ β+ và β– * Tia γ có khả năng xuyên thấu lớn hơn nhiều so với tia α và β. d. Định luật phóng xạ Sau một khoảng thời gian xác định T thì một nửa số hạt nhân hiện có bị phân rã, biến đổi thành hạt nhân khác, T được gọi là chu kì bán rã của chất phóng xạ. Gọi N0 là số hạt nhân lúc ban đầu, N là số hạt nhân còn lại ở thời điểm t Sau t = T thì số hạt nhân còn lại là N0/2. Sau t = 2T thì số hạt nhân còn lại là N0/4. Sau t = 3T thì số hạt nhân còn lại là N0/8 Sau t = k.T thì số hạt nhân còn lại là Vậy số hạt nhân còn lại ở thời điểm t có liên hệ với số hạt nhân ban đầu theo hệ thức , đây có dạng phương trình mũ. Áp dụng công thức logarith ta có Đặt Khi đó (1) Do khối lượng tỉ lệ với số hạt nhân nên từ (1) ta tìm được phương trình biểu diễn quy luật giảm theo hàm mũ của khối lượng chất phóng xạ m(t) = , (2) Các công thức (1) và (2) biểu thị định luật phóng xạ Vậy trong quá trình phóng xạ thì số hạt nhân và khối lượng giảm theo quy luật hàm mũ. Các trường hợp đặc biệt, học sinh cần nhớ để giải nhanh các câu hỏi trắc nghiệm: t Còn lại N= N0 Tỉ số N/N0 hay (%) Bị phân rã N0 – N (%) Tỉ số (N0- N)/N0 Tỉ số (N0- N)/N t =T N = N0 = 1/2 hay ( 50%) N0/2 hay ( 50%) 1/2 1 t =2T N = N0 = 1/4 hay (25%) 3N0/4 hay (75%) 3/4 3 t =3T N = N0 = 1/8 hay (12,5%) 7N0/8 hay (87,5%) 7/8 7 t =4T N = N0 = 1/16 hay (6,25%) 15N0/16 hay (93,75%) 15/16 15 t =5T N = N0= 1/32 hay (3,125%) 31N0/32 hay (96,875%) 31/32 31 t =6T N = N0 = 1/64 hay (1,5625%) 63N0/64 hay (98,4375%) 63/64 63 t =7T N = N0 = 1/128 hay (0,78125%) 127N0/128 hay (99,21875%) 127/128 127 t =8T N = N0 = 1/256 hay(0,390625%) 255N0/256 hay (99,609375%) 255/256 255 t =9T ................. ----------- ---------- ------- ------- Hay: Thời gian t T 2T 3T 4T 5T 6T Còn lại: N/N0 hay m/m0 1/2 1/22 1/23 1/24 1/25 1/26 Đã rã: (N0 – N)/N0 1/2 3/4 7/8 15/16 31/32 63/64 Tỉ lệ % đã rã 50 75 87,5 93,75 96,875 98,4375 Tỉ lệ ( tỉ số) hạt đã rã và còn lại 1 3 7 15 31 63 Tỉ lệ ( tỉ số) hạt còn lại và đã bị phân rã 1 1/3 1/7 1/15 1/31 1/63 2.1.2.3. Phản ứng hạt nhân a. Định nghĩa Phản ứng hạt nhân là mọi quá trình biến đổi hạt nhân dẫn đến sự biến đổi chúng thành các hạt khác. X1 + X2 → X3 + X4 trong đó X1, X2 là các hạt tương tác, còn X3, X4 là các hạt sản phẩm. Nhận xét: Sự phóng xạ: A→ B + C cũng là một dạng của phản ứng hạt nhân, trong đó A là hạt nhân mẹ, B là hạt nhân con và C là hạt α hoặc β. Một số dạng phản ứng hạt nhân: Phản ứng hạt nhân tự phát - Là quá trình tự phân rã của một hạt nhân không bền vững thành các hạt nhân khác. Phản ứng hạt nhân kích thích - Quá trình các hạt nhân tương tác với nhau tạo ra các hạt nhân khác. Đặc điểm của phản ứng hạt nhân: * Biến đổi các hạt nhân. * Biến đổi các nguyên tố. * Không bảo toàn khối lượng nghỉ.. b. Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân Xét phản ứng hạt nhân: Định luật bảo toàn điện tích. Tổng đại số các điện tích của các hạt tương tác bằng tổng đại số các điện tích của các hạt sản phẩm. Tức là: Z1 + Z2 = Z3 + Z4 Bảo toàn số nuclôn (bảo toàn số A). Trong phản ứng hạt nhân, tổng số nuclôn của các hạt tương tác bằng tổng số nuclôn của các hạt sản phẩm. Tức là: A1 + A2 = A3 + A4 Bảo toàn động lượng. Trong phản ứng hạt nhân thì động lượng của các hạt trước và sau phản ứng được bằng nhau Tức là Bảo toàn năng lượng toàn phần. Trong phản ứng hạt nhân thì năng lượng toàn phần trước và sau phản ứng là bằng nhau. Năng lượng toàn phần gồm động năng và năng lượng nghỉ nên ta có biểu thức của định luật bảo toàn năng lượng toàn phần: Chú ý: Từ công thức tính động lượng và động năng ta có hệ thức liên hệ giữa động lượng và động năng , (1) + Về kỹ năng: Học sinh biết vận dụng kiến thức đã học để trả lời được các câu hỏi lí thuyết, vận dụng lí thuyết giải được các bài tập Việc bồi dưỡng các kiến thức kỹ năng phải dựa trên cơ sở năng lực, trí tuệ của học sinh ở các mức độ từ đơn giản đến phức tạp. Như vậy, việc dạy bài mới trên lớp mới chỉ cung cấp kiến thức cho học sinh. Học sinh muốn có kiến thức, kỹ năng phải được thông qua một quá trình khác: Đó là quá trình ôn tập. Trong 6 mức độ của nhận thức, tôi chú ý đến 2 mức độ là: Mức độ vận dụng và mức độ sáng tạo. Mức độ vận dụng là mức độ học sinh có thể vận dụng các kiến thức cơ bản đã học để giải đươc các dạng BT áp dụng công thức thay số và tính toán . Còn mức độ sáng tạo yêu cầu học sinh phải biết tổng hợp lại, sắp xếp lại, thiết kế lại những thông tin đã có để đưa về các dạng BT cơ bản hoặc bổ sung thông tin từ các nguồn tài liệu khác để phân thành các dạng BT và nêu các phương pháp giải sao cho phù hợp với các kiến thức đã học. 2.2. Thực trạng của vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm: - Việc học tập của học sinh nhằm 2 mục đích: Học để biết và học để thi. Nếu chỉ học để biết thì học sinh chỉ cần “đọc” và “nhớ”. Còn học để thi học sinh phải có kỹ năng cao hơn: Nhớ kiến thức -> Trình bày kiến thức -> Vận dụng kiến thức -> Sáng tạo thêm từ các kiến thức đã có -> Kết quả học tập. - Trong các đề thi THPTQG, ĐH - CĐ Mỗi đề thi thường có một số câu hỏi khó (câu hỏi nâng cao) mà nếu hoc sinh chỉ vận dụng công thức SGK thì không thể làm được. Ví dụ :Chương Sóng ánh sáng ở SGK lớp 12 cơ bản có Bài 35 Tính chất và cấu tạo hạt nhân; Bài 36 Năng lượng liên kết hạt nhân; Bài 37 Phóng xạ; Bài 38 Phản ứng phân hạch; Bài 39 Phản ứng nhiệt hạch kiến thức lý thuyết chỉ nói chung chung, không đi sâu vào từng vấn đề cụ thể nhưng các dạng bài tập đưa ra trong các kỳ thi ĐH và CĐ lại phức tạp. Với chỉ kiến thức SGK thì học sinh ban cơ bản không thể nào giải được đề thi ĐH và CĐ phần này. Hơn nữa, “ Giao thoa ánh sáng” với học sinh THPT thật phức tạp bởi nguốn sáng có thể là nguồn đơn sắc, nguồn gồm hai, ba nguồn sáng đơn sắc hoặc nguồn ánh sáng trắng. Trong quá trình giảng dạy tôi nhận thấy học sinh thường chỉ biết làm những bài tập đơn giản thay vào công thức có sẵn, còn các bài tập yêu cầu phải có khả năng phân tích đề hoặc tư duy thì kết quả rất kém. Để giúp học sinh có thể nắm được và vận dụng các phương pháp cơ bản để giải các bài tập trong các đề thi phần: giao thoa với nguồn sáng gồm hai, ba nguồn đơn sắc hoặc giao thoa với nguồn ánh sáng trắng, tôi chọn đề tài: “Huớng dẫn học sinh lớp 12 ban cơ bản phân dạng và nắm được phương pháp giải bài tập phần: “Hạt nhân nguyên tử’’ Trong đề tài này, tôi tóm tắt những phần lý thuyết cơ bản, đưa ra các dạng bài tập và phương pháp giải, bài tập tự luyện nhằm giúp các em ôn tập lí thuyết, phân dạng bài tập và có phương pháp giải các dạng bài tập. 2.3. Phân dạng bài tập 2.3.1. DẠNG 1: ĐỘ HỤT KHỐI, NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT HẠT NHÂN Cách giải: Áp dụng công thức: Và công thức Ví dụ 1: Tính độ hụt khối của hạt nhân có khối lượng mHe= 4,0015u. Hướng dẫn giải : Hạt nhân có 2 proton và 2 nơtron. Khi đó m0 = Z.mP + N.mn = 2.mP + 2.mn = 2.1,0073 + 2.1,0087 = 4,049527u Độ hụt khối Δm = m0 – m = 4,049527 – 4,0015 = 0,048027u Ví dụ 2: Tìm độ hụt khối và năng lượng liên kết của hạt nhân Liti . Biết khối lượng nguyên tử Liti, nơtron và prôtôn có khối lượng lần lượt là: mLi = 7,0160u; mN = 1,0087u và mP = 1,0073u. Biết 1u = 931,5 MeV/c2 Hướng dẫn giải : Hạt nhân có 3 proton và 4 nơtron. Khi đó: M0 = Z.mP + N.mn = 3.mP + 4.mn = 3.1,0073 + 4.1,0087 = 7,08299 u Độ hụt khối: Δm = m0 – m = 7,08299 – 7,0160 = 0,06699 u Năng lượng liên kết của hạt nhân là: ΔE = Δm.c2 = 0,06699 uc2 = 0,06699.931,5 = 62,401185 MeV Ví dụ 3: Hạt nhân Natri có kí hiệu và khôí lượng của nó là mNa = 22,983734 u, biết mp = 1,0073 u, mn = 1,0087 u. Tính độ hụt khối và năng lượng liên kết, năng lượng liên kết riêng của hạt nhân Na. Hướng dẫn giải : Độ hụt khối: Δm = 11.1,0073 + 13.1,0087 - 22,9837 = 0,201 (u) Năng lượng liên kết của Na: Elk = 0,201.931 = 187 (MeV). 2.3.2 DẠNG 2: TÍNH TOÁN CÁC ĐẠI LƯỢNG TỪ ĐỊNH LUẬT PHÓNG XẠ. Phương pháp : sử dụng các phương trình sau * Phương trình liên hệ giữa khối lượng hạt nhân (m) và số hạt nhân (N) là * Số hạt nhân bị phân rã, kí hiệu là ΔN, được tính bởi công thức Tương tự, khối lượng hạt nhân đã phân rã là * Khi thời gian phân rã (t) tỉ lệ với chu kỳ bán rã (T) thì ta sử dụng công thức , còn khi thời gian t không tỉ lệ với chu kỳ T thì ta sử dụng công thức * Trong sự phóng xạ không có sự bảo toàn khối lượng mà chỉ có sự bảo toàn về số hạt nhân. Tức là, số hạt nhân con tạo thành bằng số hạt nhân mẹ đã phân rã. Khi đó ta có Ví dụ 1: Chất phóng xạ Coban 60Co dùng trong y tế có chu kì bán rã T = 5,33 năm và khối lượng nguyên tử là 58,9u. Ban đầu có 500 (g) 60Co. a) Khối lượng 60Co còn lại sau 12 năm là bao nhiêu ? b) Sau bao lâu thì khối lượng chất phóng xạ còn lại 100 (g)? Hướng dẫn giải: Theo bài ta có m0 = 500 (g), T = 5,33 (năm), t = 12 (năm) a) Khối lượng còn lại của Co ban là b) Khi khối lượng chất Co còn lại 100 (g) thì ta có m = 100 (g). Khi đó từ công thức: Từ đó ta có (năm) Ví dụ 2: Một chất phóng xạ có chu kỳ bán rã là 3,8 ngày. Sau thời gian 11,4 ngày thì độ phóng xạ (hoạt độ phóng xạ) của lượng chất phóng xạ còn lại bằng bao nhiêu phần trăm so với độ phóng xạ của lượng chất phóng xạ ban đầu? A. 25%. B. 75%. C. 12,5%. D. 87,5%. Hướng dẫn giải: T = 3,8 ngày ; t = 11,4 = 3T ngày . Do đó ta đưa về hàm mũ để giải nhanh như sau : m→ m 1 Chọn : C. Ví dụ 3: (ĐH -2009): Một chất phóng xạ ban đầu có N0 hạt nhân. Sau 1 năm, còn lại một phần ba số hạt nhân ban đầu chưa phân rã. Sau 1 năm nữa, số hạt nhân còn lại chưa
Tài liệu đính kèm:
- skkn_huong_dan_hoc_sinh_lop_12_co_ban_phan_dang_va_nam_duoc.doc