Giáo án Vật lý Lớp 12 - Chương VII: Hạt nhân nguyên tử - Tiết 59+60, Bài 36: Năng lượng liên kết của hạt nhân. Phản ứng hạt nhân

Ngày soạn: /	/ Ngày dạy: /	/
Tiết 59, 60

NĂNG LƯỢNG LIấN KẾT CỦA HẠT NHÂN. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
o0o
MỤC TIấU BÀI HỌC
Về kiến thức
Nờu được những đặc tớnh của lực hạt nhõn.
Viết được hệ thức Anh-xtanh.
Phỏt biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của độ hụt khối lượng của hạt nhõn.
Phỏt biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của năng lượng liờn kết của hạt nhõn.
Sử dụng cỏc bảng đó cho trong Sgk, tớnh được năng lượng liờn kết và năng lượng liờn kết riờng của một hạt nhõn.
Phỏt biểu được định nghĩa phản ứng hạt nhõn và nờu được cỏc định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhõn.
Phỏt biểu được và nờu được vớ dụ về phản ứng hạt nhõn.
Viết biểu thức năng lượng của một phản ứng hạt nhõn và nờu được điều kiện của phản ứng hạt nhõn trong cỏc trường hợp: toả năng lượng và thu năng lượng.
Về kĩ năng
Vận dụng cỏc cụng thức đó học vào giải bài tập trong SGK
Về thỏi độ
Rốn thỏi độ tớch cực tỡm hiểu, học tập, tự lực nghiờn cứu cỏc vấn đề mới trong khoa học
Năng lực hướng tới
a, Phẩm chất năng lực chung
Phẩm chất: Tự lập, tự tin, tự chủ; Cú trỏch nhiệm bản thõn và cộng đồng
Năng lực chung: Năng lực tự học; năng lực giải quyết vấn đề; Năng lực giao tiếp; Năng lực hợp tỏc; Năng lực sử dụng ngụn ngữ; Năng lực tớnh toỏn.
b, Năng lực chuyờn biệt mụn học
Năng lực sử dụng ngụn ngữ, năng lực tớnh toỏn, năng lực thực hành, thớ nghiệm
PHƯƠNG PHÁP-KĨ THUẬT
Phương phỏp
PP dạy học Gợi mở - vấn đỏp, PP thuyết trỡnh, PP hoạt động nhúm, PP cụng tỏc độc lập
Kĩ thuật dạy học
Kĩ thật dặt cõu hỏi, kĩ thuật XYZ
CHUẨN BỊ
Chuẩn bị của giỏo viờn:
Gớao ỏn, tranh, ảnh trong SGK.
SGK, SGV, một số dụng cụ thớ nghiệm
Giao một số cõu hỏi trong bài học mới cho học sinh tỡm hiểu trước ở nhà.
Chuẩn bị của học sinh:
Đọc trước bài học, tự tỡm thụng tin trong SGK sỏch tham khảo, mạng để trả lời cỏc cõu hỏi trong SGK và cỏc cõu hỏi giỏo viờn giao về nhà cho HS tiết trước.
HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
Ổn định lớp
Kiểm tra bài cũ
Bài mới
Họat động của giỏo viờn
Họat động của học sinh
Nội dung
HOẠT ĐỘNG 1: Khởi động (2’)
Mục tiờu:	HS biết được cỏc nội dung cơ bản của bài học cần đạt được, tạo tõm thế cho học sinh đi vào tỡm hiểu bài mới.
Phương phỏp dạy học: Dạy học nhúm; dạy học nờu và giải quyết vấn đề; phương phỏp thuyết trỡnh; sử dụng đồ dung trực quan
Định hướng phỏt triển năng lực:	Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sỏt, năng lực
sỏng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.
Lực hạt nhõn cú phải là lực tĩnh điện?
- HS đưa ra phỏn đoỏn
Tiết 59, 60
Để trả lời cõu hỏi này, chỳng ta sẽ tỡm
NĂNG LƯỢNG
hiểu
LIấN KẾT CỦA
HẠT NHÂN.
PHẢN ỨNG HẠT
NHÂN
HOẠT ĐỘNG 2: Hỡnh thành kiến thức (20’) Mục tiờu: - Nờu được những đặc tớnh của lực hạt nhõn,thức Anh-xtanh.
định nghĩa và viết được biểu thức của độ hụt khối lượng của hạt nhõn. năng lượng liờn kết của hạt nhõn.
tớnh được năng lượng liờn kết và năng lượng liờn kết riờng của một hạt nhõn
Phương phỏp dạy học: Dạy học nhúm; dạy học nờu và giải quyết vấn đề; phương phỏp thuyết trỡnh; sử dụng đồ dung trực quan
Định hướng phỏt triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sỏt, năng lực sỏng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.
Cỏc hạt nhõn bền vững, vậy lực nào đó liờn kết cỏc nuclụn lại với nhau.
Thụng bỏo về lực hạt nhõn.
Lực hạt nhõn cú phải là lực tĩnh điện?
Lực hạt nhõn cú phải là lực hấp dẫn?
đ Lực hạt nhõn khụng cựng bản chất với lực tĩnh điện hay lực hấp dẫn.
đ Nú là một lực mới truyền tương tỏc giữa cỏc nuclụn đ lực tương tỏc mạnh.
Chỉ phỏt huy tỏc dụng
HS ghi nhận lực hạt nhõn.
Khụng, vỡ lực hạt nhõn là lực hỳt giữa cỏc nuclụn, hay núi cỏch cỏch nú khụng phụ thuộc vào điện tớch.
Khụng, vỡ lực này khỏ nhỏ (cỡ 12,963.10-35N), khụng thể tạo thành liờn kết bền vững.
Nếu khoảng cỏch giữa cỏc nuclụn lớn hơn kớch thước hạt nhõn thỡ lực
I. Lực hạt nhõn
Lực tương tỏc giữa cỏc nuclụn gọi là lực hạt nhõn (tương tỏc hạt nhõn hay tương tỏc mạnh).
Kết luận:
+ Lực hạt nhõn là một loại lực mới truyền tương tỏc giữa cỏc nuclụn trong hạt nhõn, cũn gọi là lực tương tỏc mạnh.
+ Lực hạt nhõn chỉ phỏt huy tỏc
trong	phạm	vi	kớch
thước hạt nhõn nghĩa là gỡ?
hạt	nhõn	giảm	nhanh xuống khụng.
dụng trong phạm vi kớch thước hạt nhõn (10-15m)
Xột hạt nhõn 4He cú khối
2
lượng m( 4He ) = 4,0015u
2
với tổng khối lượng của cỏc nuclụn?
đ Cú nhận xột gỡ về kết quả tỡm được?
đ Tớnh chất này là tổng quỏt đối với mọi hạt nhõn.
Độ hụt khối của hạt nhõn
4He ?
2
Xột hạt nhõn 4He , muốn
2
chuyển hệ từ trạng thỏi 1 sang trạng thỏi 2, cần cung cấp cho hệ năng lượng để thắng lực liờn kết giữa cỏc nuclụn, giỏ trị tối thiểu của năng lượng cần cung cấp?
đ năng lượng liờn kết.
Trong trường hợp 4He ,
2
nếu trạng thỏi ban đầu gồm cỏc nuclụn riờng lẻ đ hạt nhõn 4He đ toả năng
2
lượng đỳng bằng năng lượng liờn kết Elk đ quỏ trỡnh hạt nhõn toả năng lượng.
Mức độ bền vững của một hạt nhõn khụng những phụ thuộc vào năng lượng liờn kết mà cũn phụ thuộc vào số nuclụn của hạt nhõn đ Năng lượng liờn kết tớnh cho 1 nuclụn?
Hạt nhõn cú năng lượng liờn kết riờng càng lớn chứng tỏ hạt nhõn đú như thế nào?
Cỏc hạt nhõn bền vững nhất cú Elk lớn nhất vào cỡ
A
8,8MeV/nuclụn, là những
Tổng khối lượng cỏc nuclụn tạo thành hạt nhõn
4He :
2
2mp + 2mn = 2.1,00728 +
2.1,00866 = 4,03188u
2mp + 2mn > m( 4He )
2
Dm = 2mp + 2mn - m( 4He )
2
= 4,03188 - 4,0015
= 0,03038u
(2mp + 2mn)c2 - m( 4He ) c2
2
Năng lượng liờn kết:
Elk = [2mp + 2mn - m( 4He
2
)]c2
= Dm.c2
Hạt nhõn cú số khối A đ cú A nuclụn đ năng lượng liờn kết tớnh cho 1 nuclụn:
Elk .
A
Càng bền vững.
II. Năng lượng liờn kết của hạt nhõn
1. Độ hụt khối
Khối lượng của một hạt nhõn luụn luụn nhỏ hơn tổng khối lượng của cỏc nuclụn tạo thành hạt nhõn đú.
Độ chờnh lệch khối lượng đú gọi là độ hụt khối của hạt nhõn, kớ hiệu Dm
Dm = Zmp + (A – Z)mn
– m( A X )
Z
2. Năng lượng liờn kết
E = ộởZm + (A - Z)m - m( AX)ựỷ c2
lk	p	n	Z
2
Hay Elk = Dmc
- Năng lượng liờn kết của một hạt nhõn được tớnh bằng tớch của độ hụt khối của hạt nhõn với thừa số c2.
3. Năng lượng liờn kết riờng
Năng lượng liờn kết riờng, kớ hiệu Elk , là thương số giữa
A
năng lượng liờn kết Elk và số nuclụn A.
Năng lượng liờn kết riờng đặc trưng cho mức độ bền vững của hạt nhõn.
hạt	nhõn	nằm	ở	khoảng
giữa của bảng tuần hoàn (50 < A < 95)
- Y/c HS đọc Sgk và cho biết như thế nào là phản ứng hạt nhõn?
- Là quỏ trỡnh cỏc hạt nhõn tương tỏc với nhau và biến đổi thành hạt nhõn khỏc.
III. Phản ứng hạt nhõn
1. Định nghĩa và đặc tớnh
- Phản ứng hạt nhõn là quỏ trỡnh biến đổi của cỏc hạt nhõn.
a. Phản ứng hạt nhõn tự phỏt
- Là quỏ trỡnh tự phõn ró của một hạt nhõn khụng bền vững thành cỏc hạt nhõn khỏc.
b. Phản ứng hạt nhõn kớch thớch
Quỏ trỡnh cỏc hạt nhõn tương tỏc với nhau tạo ra cỏc hạt nhõn khỏc.
Đặc tớnh:
+ Biến đổi cỏc hạt nhõn.
+ Biến đổi cỏc nguyờn tố.
+ Khụng bảo toàn khối lượng nghỉ.
2. Cỏc định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhõn
Bảo toàn điện tớch.
Boả toàn số nuclụn (bảo toàn số A).
Bảo toàn năng lượng toàn phần.
Bảo toàn động lượng.
3. Năng lượng phản ứng hạt nhõn
Phản ứng hạt nhõn cú thể toả năng lượng hoặc thu năng lượng.
Q = (mtrước - msau)c2
+ Nếu Q > 0đ phản ứng toả năng lượng:
Nếu Q < 0 đ phản ứng thu năng lượng:
- Chia làm 2 loại.
- Y/c HS tỡm hiểu cỏc đặc tớnh của phản ứng hạt nhõn dựa vào bảng 36.1
- HS ghi nhận cỏc đặc tớnh.
- Y/c Hs đọc Sgk và nờu cỏc định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhõn.
Vớ dụ: Xột phản ứng hạt nhõn:
A1 A + A2 B = A3 X + A4 Y Z1	Z2	Z3	Z4
- Lưu ý: Khụng cú định luật bảo toàn khối lượng nghỉ mà chỉ cú bảo toàn năng lượng toàn phần trong phản ứng hạt nhõn.
- Muốn thực hiện một phản ứng hạt nhõn thu năng lượng chỳng ta cần làm gỡ?
HS đọc Sgk và ghi nhận cỏc đặc tớnh.
Bảo toàn điện tớch: Z1 + Z2 = Z3 + Z4 (Cỏc Z cú thể õm)
Bảo toàn số khối A:
A1 + A2 = A3 + A4
(Cỏc A luụn khụng õm)
Phải cung cấp cho hệ một năng lượng đủ lớn.
HOẠT ĐỘNG 3: Hoạt động luyện tập (10') Mục tiờu: Luyện tập củng cố nội dung bài học
Phương phỏp dạy học: dạy học nờu và giải quyết vấn đề; phương phỏp thuyết trỡnh
Định hướng phỏt triển năng lực:	Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sỏt, năng lực sỏng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.
Cõu 1: Năng lượng liờn kết riờng là
A. năng lượng cần để giải phsong một nuclụn ra khỏi hạt nhõn.
năng lượng cần để giải phúng một ờlectron ra khỏi nguyờn tử.
năng lượng liờn kết tớnh trung bỡng cho một nuclụn trong hạt nhõn.
là tỉ số giữa năng lượng liờn kết và số hạt cú trong nguyờn tử.
Cõu 2: Năng lượng liờn kết của một hạt nhõn
cú thể cú giỏ trị dương hoặc õm
càng lớn thỡ hạt nhõn càng bền vững
cú thể cú giỏ trị bằng 0
tỉ lệ với khố lượng hạt nhõn
Cõu 3: Hạt nhõn bền vững hơn nếu
cú năng lượng liờn kết riờng lớn hơn
cú năng luộng liờn kết riờng nhỏ hơn
cú nguyờn tử số (A) lớn hơn
cú độ hụt khối nhỏ hơn
Cõu 4: Lực hạt nhõn là
lực từ
lực tương tỏc giữa cỏc nuclụn
lực điện
lực điện từ
11
Cõu 5: Khi bắn phỏ hạt nhõn nitơ 714N bằng nơtron thỡ tạo ra đồng vị Bo (5 B) và một
hạt
A. nơtron	B. proton
C. hạt α	D. nơtrinụ
19
Cõu 6: Trong phản ứng hạt nhõn p + 9 F → X +α, X là hạt nhõn của nguyờn tố
A. nitơ	B. nờon
C. cacbon	D. ụxi
Cõu 7: Gọi m là khối lượng, Δm là độ hụt khối, A là số nuclụn của hạt nhõn nguyờn tử. Độ bền vững của hạt nhõn dược quyết định bởi đại lượng
A. m	B. Δm
C. m/A	D. Δm/A
Cõu 8: Cỏc phản ứng hạt nhõn tuõn theo định luật
A. bảo toàn số proton	B. bảo toàn số nơtron
C. bảo toàn số nuclụn	D. bảo toàn khối lượng
40	40
Cõu 9: Trong phản ứng hạt nhõn 19 K→20 Ca+X, X là hạt
A. nơtron	B. bờta trừ
C. bờta cộng	D. đơteri
Cõu 10: Chọn phỏt biểu đỳng về phản ứng hạt nhõn
Phản ứng hạt nhõn là sự va chạm giữa hai nguyờn tử.
Phản ứng hạt nhõn khụng làm thay đổi nguyờn tử số của hạt nhõn.
Phản ứng hạt nhõn là sự biến đổi của chỳng thành những hạt nhõn khỏc.
Phúng xạ khụng phải là phản ứng hạt nhõn.
Hướng dẫn giải và đỏp ỏn
Cõu
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Đỏp ỏn
C
C
A
B
C
D
D
C
B
C
HOẠT ĐỘNG 4: Hoạt động vận dụng (8’) Mục tiờu: Vận dụng làm bài tập
Phương phỏp dạy học: Dạy học nhúm; dạy học nờu và giải quyết vấn đề; phương phỏp
thuyết trỡnh
Định hướng phỏt triển năng lực:	Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sỏt, năng lực sỏng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.
- Yờu cầu HS thảo luận :
Nờu và giải thớch cỏc định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhõn.
1. Chuyển giao nhiệm vụ học tập:
GV chia nhúm yờu cầu hs trả lời vào bảng phụ trong thời gian 5 phỳt:
GV theo dừi và hướng dẫn HS
2. Đỏnh giỏ kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập:
- GV Phõn tớch nhận xột, đỏnh giỏ, kết quả thực hiện
nhiệm vụ học tập của học sinh.
1. Thực hiện nhiệm vụ học tập:
- HS sắp xếp theo nhúm, chuẩn bị bảng phụ và tiến hành làm việc theo nhúm dưới sự hướng dẫn của GV
2. Bỏo cỏo kết quả hoạt động và thảo luận
Lưu ý: Phúng xạ hay phản ứng hạt nhõn khụng tuõn theo định luật bảo toàn khối lượng, năng lượng nghỉ, số proton, notron, electron, cơ năng (năng lượng cơ học).
HOẠT ĐỘNG 5: Hoạt động tỡm tũi và mở rộng (2’) Mục tiờu: Tỡm tũi và mở rộng kiến thức
Phương phỏp dạy học: dạy học nờu và giải quyết vấn đề
Định hướng phỏt triển năng lực:	Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sỏt, năng lực sỏng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.
Vẽ sơ đồ tư duy
Hướng dẫn về nhà
Chuẩn bị bài mới
- Làm tất cả cỏc bài tập trong SGK trang 187 và SBT