Skkn sử dụng phương pháp năng lượng nâng cao kết quả học tập chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12

  • Số trang: 23 |
  • Loại file: DOC |
  • Lượt xem: 16 |
  • Lượt tải: 0
hoanggiang80

Đã đăng 24000 tài liệu

Mô tả:

Sử dụng phương pháp năng lượng nâng cao kết quả học tập chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12 I. TÓM TẮT ĐỀ TÀI Môn Vật lý là môn khoa học tự nhiên đòi hoi sự tư duy logic và khả năng tìm tòi sáng tạo để nắm vững kiến thức. Hơn nữa, trong giai đoạn hiện nay khi mà hình thức thi trắc nghiệm được áp dụng trong các kỳ thi tốt nghiệp và tuyển sinh đại học cao đẳng, yêu cầu về phương pháp giải nhanh và tối ưu cho các em là rất cấp thiết để các em có thể đạt được kết quả cao trong các kỳ thi đó. Tuy nhiên, đề thi trắc nghiệm thường rất dài và bao quát nhiều kiến thức. Chính vì vậy, đòi hoi các em học sinh phải có phương pháp học tập và kỹ năng tư duy logic để nhớ được nhiều kiến thức và làm thật nhanh mà không mơ hồ, nhầm lẫn giữa kiến thức này và kiến thức khác. Từ những lí do trên mà tôi đưa ra đề tài nghiên cứu: Sử dụng phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic nâng cao kết quả học tập chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12. Nghiên cứu được tiến hành trên hai lớp tương đương là lớp 12A2 và lớp 12A3 của trường THPT Yên Định 2. Lớp 12A3 là lớp thực nghiệm, lớp 12A2 là lớp đối chứng. Lớp thực nghiệm 12A3 được dạy sử dụng phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic. Trong đề tài, tôi tóm tắt lại phần kiến thức cơ bản trong sách giáo khoa phần nghiên cứu, đưa ra các kiến thức suy luận logic giúp các em học sinh hiểu sâu về kiến thức đó để nhớ chính xác và được lâu, tiếp đó tôi đưa ra các dạng bài tập cơ bản và phương pháp giải tương ứng, bài tập vận dụng các phương pháp đó và cuối cùng là các bài tập tự luyện nhằm giúp các em có kĩ năng giải bài tập. Kết quả như sau: Trước tác động thì điểm trung bình môn học kỳ I của lớp thực nghiệm là 7,1; của lớp đối chứng là 7,0. Giá trị của phép kiểm chứng T-test p = 0,16 > 0,05 (hai lớp được coi là tương đương). Sau tác động điểm trung bình bài kiểm tra của lớp thực nghiệm là 8,0; của lớp đối chứng là 7,3. Như vậy, lớp thực nghiệm có kết quả cao hơn lớp đối chứng. Kết quả kiểm tra T-test cho thấy p < 0,05 có nghĩa là có sự khác biệt lớn giữa bài kiểm tra của lớp thực nghiệm và đối chứng. Điều đó chứng to rằng việc sử dụng GV: Nguyễn Văn Tường Trường THPT Yên Định 2 1 Sử dụng phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic nâng cao kết quả học tập chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12 phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic đã làm tăng kết quả học tập chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12. II. GIỚI THIỆU 1. HIỆN TRẠNG Khi giảng dạy phần vật lý hạt nhân lớp 12 tôi nhận thấy hầu hết các em học sinh đều rất lúng túng khi làm các bài tập về năng lượng hạt nhân, bởi đây là phần có nhiều dạng bài tập, có nhiều công thức cần nhớ và việc áp dụng các công thức toán học tương đối phức tạp, dễ nhầm lẫn. Trong đó, khó khăn lớn nhất của các em là việc xác định bài toán thuộc dạng nào để ra đưa phương pháp giải phù hợp cho việc giải bài toán đó. Trong quá trình giảng dạy, tôi nhận thấy học sinh thường chỉ biết làm những bài tập đơn giản, còn những bài tập yêu cầu phải có khả năng phân tích đề hoặc tư duy, nhớ lâu và chính xác kiến thức để vận dụng thì còn nhiều hạn chế. Để giúp cho học sinh dễ dàng nắm được kiến thức và vận dụng tốt các phương pháp cơ bản giải các bài toán trong các đề thi thuộc phần vật lý nguyên tử và hạt nhân nên tôi đã thực hiện đề tài này. 2. GIẢI PHÁP THAY THÊ Giáo viên tự nghiên cứu và biên soạn tài liệu về các phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic cho học sinh. Trong tài liệu đó giáo viên hướng dẫn cụ thể cho học sinh cách giải của từng phương pháp, các ví dụ cụ thể và cách giải, các bài tập tự làm, sau đó giáo viên lên lớp hướng dẫn cho học sinh cụ thể nội dung và bài tập của từng phương pháp để các em có thể hiểu và vận dụng. Các bài tập về vật lý hạt nhân đã được viết ở rất nhiều tài liệu tham khảo. Tuy nhiên, các tài liệu đó chủ yếu viết cho học sinh khá và gioi tự đọc và có thể hiểu ngay vấn đề và áp dụng vào các bài tập khác, còn đối với đa số học sinh thì việc tự nghiên cứu các tài liệu để nắm kiến thức là vô cùng khó khăn chính, hay nhầm lẫn kiến thức, chưa hiểu rõ mối liên hệ giữa các công thức và đặc biệt là học sinh rất khó nhớ. GV: Nguyễn Văn Tường Trường THPT Yên Định 2 -2- Sử dụng phương pháp năng lượng nâng cao kết quả học tập chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12 Việc sử dụng phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic sẽ tạo ra hiệu quả cao và tiết kiệm được thời gian hơn trong quá trình làm bài tập chương hạt nhân nguyên tử. Từ đó nâng cao chất lượng của các bài kiểm tra, tạo hứng thú học tập cho học sinh. 3. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Giúp các em học sinh có thể hiểu và vận dụng tốt kiến thức giải thông thạo các dạng bài tập cơ bản về năng lượng hạt nhân và có những kĩ năng tốt trong việc làm các bài tập trắc nghiệm về chương hạt nhân nguyên tử. Tìm cho mình một phương pháp để tạo ra không khí hứng thú và lôi cuốn nhiều học sinh tham gia giải các bài tập môn vật lý, đồng thời giúp các em đạt được kết quả cao trong các kỳ thi. Đưa ra phương pháp chung để giải một số dạng bài tập. Việc nghiên cứu đề tài này nhằm giúp học sinh củng cố được kiến thức, rèn luyện được phương pháp giải các loại bài tập, nâng cao chất lượng học tập bộ môn vật lý. 4. GIẢ THIÊT NGHIÊN CỨU Áp dụng phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic sẽ làm nâng cao chất lượng học tập chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12. GV: Nguyễn Văn Tường Trường THPT Yên Định 2 3 Sử dụng phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic nâng cao kết quả học tập chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12 III. PHƯƠNG PHÁP 1. KHÁCH THỂ NGHIÊN CỨU Tôi lựa chọn học sinh lớp 12A3 và lớp 12A2 trường THPT Yên Định 2 để nghiên cứu vì hai lớp có lực học tương đương nhau, kết quả điểm trung bình môn học kì I là gần tương đồng nhau. Cả hai lớp trên đều do tôi giảng dạy từ lớp 10 đến lớp 12. Đề tài nghiên cứu sử dụng phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic giải bài tập chương hạt nhân nguyên tử thuộc chương trình lớp 12. 2. THIÊT KÊ - Xác định đối tượng học sinh áp dụng đề tài. - Trình bày kiến thức cơ sở sách giáo khoa về năng lượng hạt nhân. - Phương pháp suy luận tìm ra kiến thức liên quan đến các dạng bài tập về năng lượng hạt nhân. - Đưa ra các bài tập áp dụng trong từng dạng để học sinh luyện tập. - Kiểm tra sự tiếp thu của học sinh bằng các đề ôn luyện. - Đánh giá, đưa ra sự điều chỉnh phương pháp cho phù hợp từng đối tượng học sinh. - Chọn lớp 12A3 làm lớp thực nghiệm, lớp 12A2 là lớp đối chứng. Tôi dùng bài kiểm tra chung khối 12- học kì I-môn Vật lý làm bài kiểm tra trước tác động. Kết quả cho thấy điểm trung bình của hai nhóm có sự khác nhau, do đó chúng tôi dùng phép kiểm chứng T- test để kiểm chứng sự chênh lệch trung bình về điểm số của hai nhóm trước khi tác động. STT 1 2 3 Nhóm thực nghiệm GV: Nguyễn Văn Tường Điểm Nhóm đối chứng Điểm 6.6 8.9 7.8 7.5 7.7 6.6 Trường THPT Yên Định 2 -4- Sử dụng phương pháp năng lượng nâng cao kết quả học tập chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 5.9 6.5 6.2 7.1 6.1 6.9 5.7 8.3 6.2 6.0 7.6 6.5 6.2 7.1 5.5 7.3 7.1 8.0 8.5 7.4 5.4 5.8 6.2 6.8 7.1 7.1 5.7 6.3 7.6 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 GV: Nguyễn Văn Tường 6.3 6.0 8.0 6.5 7.4 6.8 7.8 5.7 7.2 7.0 6.9 8.2 6.8 6.7 7.1 7.8 7.9 8.7 6.2 8.1 7.7 8.6 7.8 8.1 6.2 7.7 8.6 6.4 6.9 8.4 7.5 9.2 8.1 8.7 7.4 6.6 6.2 7.3 6.7 6.6 8.2 6.8 7.3 6.5 7.2 6.3 8.4 6.8 6.0 6.8 6.4 6.3 7.2 8.3 5.7 Trường THPT Yên Định 2 5 Sử dụng phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic nâng cao kết quả học tập chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12 46 47 48 49 50 51 52 53 54 8.0 6.5 5.4 5.9 6.7 7.1 6.2 7.3 6.2 7.0 7.4 6.2 5.7 8.0 6.2 7.1 6.2 Mốt Trung vị 6.8 7.1 Giá trị trung bình 7.0 0.994232 7.1 0.767778 Độ lệch chuẩn 0.160325 Giá trị p Bảng so sánh điểm trung bình của bài kiểm tra trước tác động 7.10.770.16 Nhóm Đối trứng51 Thực nghiệm Số HS Giá trị trung bình Độ lệch chuẩn (SD) 54 7.0 0.99 p Ta thấy p = 0,16 > 0,05 nên sự chênh lệch về điểm số trung bình của hai nhóm là không có ý nghĩa, hai nhóm được coi là tương đương. Kiểm tra trước và sau tác động với nhóm tương tương Nhóm Kiểm tra trước tác động Tác động Kiểm tra sau tác động Áp dụng phương pháp Thực nghiệm 01 năng lượng và kỹ năng 03 suy luận logic Không áp dụng phương Đối chứng 02 pháp năng lượng và kỹ 04 năng suy luận logic GV: Nguyễn Văn Tường Trường THPT Yên Định 2 -6- Sử dụng phương pháp năng lượng nâng cao kết quả học tập chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12 Dùng phép kiểm chứng T-test độc lập. 3. QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU a. Sự chuẩn bị bài của giáo viên: - Lớp 12A2 (lớp đối chứng): Dạy theo phương pháp thông thường. - Lớp 12A3 (lớp thực nghiệm): Giáo viên biên soạn tài liệu về phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic có hướng dẫn cụ thể phương pháp và cách làm, sau đó giáo viên lên lớp giảng dạy cho học sinh nội dung bài tập của từng phương pháp, ra bài tập cho các em tự làm để nắm vững các phương pháp. b. Tiến hành dạy thực nghiệm: Ngoài thời gian theo phân phối chương trình, tôi bố trí một số buổi chiều để lên lớp cho học sinh. 4. ĐO LƯỜNG - Trước tác động: tôi lấy điểm trung bình môn học kỳ I làm căn cứ xác định 2 nhóm là tương đương. - Bài kiểm tra sau tác động là bài kiểm tra do tôi biên soạn gồm một số bài tập về năng lượng hạt nhân (xem phụ lục). - Tiến hành kiểm tra và chấm bài. IV. PHÂN TÍCH DỮ LIỆU VÀ KÊT QUẢ 1. TRÌNH BÀY KÊT QUẢ Bảng thống kê điểm kiểm tra đầu ra (sau gần 3 tuần tác động): STT 1 2 3 4 5 6 Nhóm thực nghiệm GV: Nguyễn Văn Tường Điểm Nhóm đối chứng Điểm 7.0 9.0 8.0 8.0 8.0 7.0 6.0 8.0 7.0 8.0 6.0 8.0 Trường THPT Yên Định 2 7 Sử dụng phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic nâng cao kết quả học tập chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 6.0 9.0 7.0 8.0 8.0 8.0 6.0 8.0 7.0 8.0 7.0 9.0 9.0 8.0 6.0 7.0 6.0 8.0 8.0 8.0 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 8.0 8.0 6.0 9.0 7.0 8.0 7.0 9.0 6.0 8.0 7.0 8.0 8.0 8.0 7.0 8.0 8.0 9.0 9.0 6.0 7.0 8.0 9.0 8.0 9.0 8.0 8.0 9.0 7.0 8.0 8.0 8.0 9.0 9.0 9.0 8.0 7.0 7.0 8.0 7.0 7.0 9.0 7.0 8.0 7.0 8.0 7.0 9.0 7.0 7.0 7.0 9.0 7.0 8.0 9.0 6.0 8.0 8.0 6.0 7.0 7.0 8.0 GV: Nguyễn Văn Tường 6.0 7.0 Trường THPT Yên Định 2 -8- Sử dụng phương pháp năng lượng nâng cao kết quả học tập chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12 49 50 51 52 53 54 7.0 8.0 7.0 8.0 8.0 7.0 6.0 8.0 7.0 Mốt 7 8 Trung vị 7.0 8.0 Giá trị trung bình 7.3 0.94 8.0 0.73 Độ lệch chuẩn Giá trị p 0.000068 Bảng so sánh điểm trung bình của bài kiểm tra sau tác động Điểm trung bình Độ lệch chuẩn Giá trị p của T- test Chênh lệch giá trị trung Đối chứng Thực nghiệm 7.3 0.94 8.0 0.73 bình chuẩn( SMD) 0.000068 0.93 2. PHÂN TÍCH DỮ LIỆU Như trên đã chứng minh: kết quả 2 nhóm trước tác động là tương đương. Sau tác động kiểm chứng chênh lệch điểm trung bình bằng t-test cho kết quả p=0,000068 < 0,05. Đây là kết quả rất có ý nghĩa, tức là sự chênh lệch kết quả điểm trung bình nhóm thực nghiệm cao hơn nhóm đối chứng không phải do ngẫu nhiên mà do kết quả của tác động. GV: Nguyễn Văn Tường Trường THPT Yên Định 2 9 Sử dụng phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic nâng cao kết quả học tập chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12 Giá trị SMD = 0,93 theo bảng tiêu chí Cohen cho thấy mức độ ảnh hưởng của dạy học có sử dụng tài liệu tự học đến kết quả là lớn. Như vậy, giả thuyết của đề tài đã được kiểm chứng. 3. BÀN LUẬN - Điểm trung bình bài kiểm tra sau tác động của nhóm thực nghiệm là là 8,0; của nhóm đối chứng là 7,3. Chứng to điểm trung bình của hai lớp có sự khác nhau rõ rệt. Lớp thực nghiệm có điểm cao hơn lớp đối chứng. - Chênh lệch giá trị trung bình chuẩn (SMD) của hai bài kiểm tra là 0,93. Chứng to biện pháp tác động có ảnh hưởng lớn đến kết quả. - Phép kiểm chứng T-test điểm trung bình bài kiểm tra sau tác động của hai lớp 12A3 và 12A2 là p = 0,000068 < 0,05. Kết quả này khẳng định sự chênh lệch điểm trung bình của hai nhóm không phải do nhẫn nhiên mà do kết quả tác động. 4. HẠN CHÊ Để có thể sử dụng phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic đòi hoi học sinh phải tìm tòi và tự học tự nghiên cứu dựa trên sự hướng dẫn của giáo viên. Để có thể giải tốt được các bài tập chương hạt nhân nguyên tử đòi hoi học sinh phải có kĩ năng và kiến thức vững vàng. Giáo viên phải hướng dẫn các em một cách cẩn thận và tỉ mỉ. V. KÊT LUẬN VÀ KIÊN NGHI 1. KÊT LUẬN Sử dụng phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic sẽ giúp các em làm bài tập một cách hiệu quả trong thời gian ngắn nhất và đạt kết quả cao trong các kì thi. Kiến thức của học sinh về chương hạt nhân nguyên tử ngày càng được củng cố và phát triển sau khi nắm vững sau khi vận dụng phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic. GV: Nguyễn Văn Tường Trường THPT Yên Định 2 -10- Sử dụng phương pháp năng lượng nâng cao kết quả học tập chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12 Qua thời gian giảng dạy tôi thấy rằng với việc phân loại bài tập như trên đã giúp học sinh có cái nhìn đúng đắn và hứng thú hơn khi học chương hạt nhân nguyên tử. Các em không còn túng túng bỡ ngỡ khi gặp các bài tập này. Chính vì vậy, mà kết quả thi thử đại học và thi học kỳ II đã có hiệu quả nhất định. Thực tế giảng dạy cho thấy việc sử dụng phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic giải các bài tập về năng lượng trong phản ứng hạt nhân thu được những kết quả rất tôt. Học sinh hiểu và áp dụng được phương pháp giải các bài tập tương đối dễ dàng, chính xác với loại bài tập về năng lượng trong phản ứng hạt nhân. Ngoài ra, học sinh có thể áp dụng phương pháp suy luận logíc để nhớ và giải đúng các bài tập thuộc chương khác. Tuy nhiên, chắc chắn đề tài không tránh khoi những thiếu sót trong cách phân dạng cũng như cách giải các bài tập minh họa. Rất mong nhận được những nhận xét, góp ý của các bạn đồng nghiệp để đề tài ngày càng hoàn chỉnh, đóng góp vào kho phương pháp giải bài tập vật lý hay và có hiệu quả. 2. KIÊN NGHI Đối với giáo viên: Thường xuyên tự học, tự bồi dưỡng để nâng cao trình độ chuyên môn. Dạy học kết hợp sử dụng phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic để tạo cho học sinh thói quen ghi nhớ và làm đúng bài tập chương hạt nhân nguyên tử. Đối với học sinh: Đọc kĩ tài liệu, học bài và làm bài theo sự hướng dẫn của giáo viên. Hiểu sâu và vận dụng tốt phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic, thường xuyên áp dụng giải các bài tập. Xin trân trọng cảm ơn! Yên Định, tháng 5 năm 2012 Người thực hiện GV: Nguyễn Văn Tường Trường THPT Yên Định 2 11 Sử dụng phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic nâng cao kết quả học tập chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12 Nguyễn Văn Tường VI. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Thế Khôi (Tổng chủ biên), Vũ Thanh Khiết (Chủ biên)- Vật lý 12 nâng cao- Nxb giáo dục-2008. 2. Lương Duyên Bình ( Tổng chủ biên), Vũ Quang ( Chủ biên)- Vật lý 12- Nxb giáo dục- 2008. 3. Một số bài tập trong các tài liệu ôn thi Đại học cao đẳng. GV: Nguyễn Văn Tường Trường THPT Yên Định 2 -12- Sử dụng phương pháp năng lượng nâng cao kết quả học tập chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12 VII. PHỤ LỤC CỦA ĐỀ TÀI A. Kiến thức cơ bản nền tảng từ sách giáo khoa: * Xét một hạt nhân: - Độ hụt khối: A Z X m  � Z .m p  ( A  Z ).mn  mhn � � � mhn  � Z .m p  ( A  Z ).mn  m � � � - Năng liên kêt: Wlk  � Z .m p  N .mn  mhn � . c 2  m . c 2 � � - Năng lượng liên kết riêng: GV: Nguyễn Văn Tường (*)  Wlk � Wlk   . A A Trường THPT Yên Định 2 13 Sử dụng phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic nâng cao kết quả học tập chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12 - Liên hệ giữa động lượng p và động năng K: P 2  2mK * Xét phản ứng tham gia của nhiều hạt nhân: A1 Z1 X 1  ZA22 X 2 � ZA33 X 3  ZA44 X 4 - Bảo toàn số nuclôn (số khối A) A1  A2  A3  A4 - Bảo toàn điện tích (nguyên tử số Z) - Bảo toàn động lượng: Z1  Z 2  Z 3  Z 4 r r r r P1  P2  P3  P4 - Bảo toàn năng lượng toàn phần: E1  E2  E3  E4 B. Giải pháp xác định kiến thức được biến đổi suy luận logic : Kiến thức trong sách giáo khoa là nền tảng cơ sở. Ỏ đây tôi xây dựng và "chế biến” kiến thức trong sách giáo khoa dưới dạng các công thức mới vận dụng nhanh tùy từng trường hợp như sau: 1. GIẢI PHÁP 1 Áp dụng phương pháp năng lượng giải bài tập về vật lý hạt nhân. Bảo toàn năng lượng toàn phần: E1  E2  E3  E4 (m1.c2 + Wđ1) + (m2.c2 + Wđ2) = (m3.c2 + Wđ3) + (m4.c2 + Wđ4) (m1 + m2 - m3 - m4)c2 = Wđ3 + Wđ4 - Wđ1 - Wđ2 Đặt E = (m1 + m2 - m3 - m4)c2 = Wđsau - WđTrước = Wd Từ (*): (**) m1  � Z1.m p  ( A1  Z1 ).mn  m1 � � � m2  � Z 2 .m p  ( A2  Z 2 ).mn  m2 � � � m3  � Z 3 .m p  ( A3  Z 3 ).mn  m3 � � � GV: Nguyễn Văn Tường Trường THPT Yên Định 2 -14- Sử dụng phương pháp năng lượng nâng cao kết quả học tập chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12 m4  � Z 4 .m p  ( A4  Z 4 ).mn  m4 � � � Thay vào (**): E = (m1 + m2 - m3 - m4)c2 = ( tổng khối lượng trước –sau) c2 = [(Z1 + Z2 – Z3 – Z4)mp + (A1 + A2 – A3 – A4)mn - (Z1 + Z2 – Z3 – Z4)mn - ( m 1 + m 2 – m 3 – m 4)] c2 = [ 0 + 0 + 0 + ( m 3 + m 4 – m 1 – m 2)] c2 = ( m 3 + m 4 – m 1 – m 2)] c2 = (tổng độ hụt khối sau –trước).c2 = m 3 c2 + m 4 c2– m 1 c2– m 2 c2 = Wlk3 + Wlk4 - Wlk1 - Wlk2 =  3 .A3 +  4 .A4 - 1.A1 -  2 .A2 Kết quả: Các công thức tính năng lượng trong phản ứng hạt nhân là: E = Wđsau – WđTrước = Wd E = (mtrước – msau).c2 = (m1 + m2 - m3 - m4)c2 (1) (2) E = ( m 3 + m 4 – m 1 – m 2)c2 (3) mn  m p  0 E = Wlk3 + Wlk4 - Wlk1 - Wlk2 (4) E =  3 .A3 +  4 .A4 - 1.A1 -  2 .A2 (5) � Wmin E E = Wđsau – Wđtrước suy ra: � Wđtrước = Wđsau � Wcung cấp = Wđộng năng các hạt sau phản ứng – E � Wcung cấp tối thiểu =0 = – E – E – E (6) = Wđsau – Wđtrước suy ra: � Nếu cung cấp năng lượng dưới dạng photon có năng lượng:   hf  � Wmin =  min  hf min  GV: Nguyễn Văn Tường hc max = – E hc  (7) Trường THPT Yên Định 2 15 Sử dụng phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic nâng cao kết quả học tập chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12 E = Wđsau – Wđtrước suy ra: – E � Wđtrước = Wđsau � Wcung cấp = Wđộng năng sau– (m1 + m2 - m3 - m4)c2 � Wcung cấp =(m3 + m4 – m1 – m2)c2 + Wđsau � Wcung cấp =(M – M0)c2 + Wđsau (8) Ví dụ 1: Cho phản ứng hạt nhân: 9 4 Be  11H � 6 3 Li  4 2 He mBe = 9,01219u; mH = 1,00783u; mLi = 6,01513u; mHe = 4,00260u;1uc2 = 931,5MeV. Biết hạt proton có động năng 5,45MeV bắn phá hạt nhân Be đứng yên, hạt Li bay ra với động năng 3,55MeV. Tìm động năng của hạt He. Hướng dẫn giải - Đề cho khối lượng các hạt nhân nên ta áp dụng công thức (2) E = (mtrước – msau).c2 = (m1 + m2 - m3 - m4).c2 = ( mBe+ mH - m Li - m He).c2 = 2,133 (MeV) - Vận dụng công thức (1) : E = Wđsau - Wđtrước = Wđ3 + Wđ4 - Wđ1 - Wđ2 = WLi + WHe - Wp - 0 WHe  E  Wp  WLi  4, 033 MeV Ví dụ 2: Bắn hạt nhân  có động năng 18 MeV vào hạt nhân 14 7 N đứng yên ta có phản ứng 17  14 7 N �8 O  p . Biết các hạt nhân sinh ra cùng tốc độ. Cho m  = 4,0015u; m p = 1,0072u; m N = 13,9992u; m O =16,9947u; cho u = 931 MeV/c2. Động năng của hạt prôtôn sinh ra có giá trị là bao nhiêu? Hướng dẫn giải 1 2 WO 2 mO vO mO 17   - Ta có = = 17  WO = 17. Wp 1 Wp 1 m p v 2p m p 2 - Đề cho khối lượng các hạt nhân nên ta sử dụng công thức (2): E = (mtrước – msau).c2 = (m1 + m2 - m3 - m4).c2 GV: Nguyễn Văn Tường Trường THPT Yên Định 2 -16- Sử dụng phương pháp năng lượng nâng cao kết quả học tập chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12 = (mα + mN – mO - mp).c2 = - 1,12 (MeV) (thu năng lượng ) - Yêu cầu bài toán liên quan tính động năng nên ta sử dụng (1): E = Wđsau - Wđtrước = Wđ3 + Wđ4 - Wđ1 - Wđ2 – 1,12 = WO + Wp - Wα - 0 – 1,12 = WO + Wp - 18 = 18. Wp - 18  Wp = 0,938 MeV và KO = 15,94 MeV. Ví dụ 3: Cho phản ứng hạt nhân sau: 12 H 12 H  24 He 01n  3,25 MeV . Biết độ hụt khối của 12 H 2 là mD  0, 0024u ;1u  931MeV / c . Năng lượng liên kết hạt nhân 24 He là bao nhiêu? Hướng dẫn giải - Đề cho độ hụt khối các hạt nhân nên ta vận dụng công thức (3): E = (m sau - m trước)c2 =( m 3 + m 4 – m 1 – m 2)c2 =( m He + m n – m H – m H)c2 =( m He + 0 – 2. m D)c2 � m He = 3, 25  0, 0048 = 0,00829087(u) 931 � WlkHe = mHe .c2 = 0,00829087. 931 = 7,7188 (MeV) Ví dụ 4: Xét phản ứng hạt nhân xảy ra khi dùng hạt α bắn phá nhân Al: 27 13 Al   � 1530 P  n . Biết khối lượng hạt nhân: mAl = 26,974 u; mα = 4,0015 u; mp = 29,97 u; mn = 1,0087 u. Động năng tối thiểu của hạt  để phản ứng xảy ra là bao nhiêu? Hướng dẫn giải Wmin = – E = -(mAl + mα - mp - mp).c2 = 2,89 (MeV) Ví dụ 5: TÝnh n¨ng lîng cÇn thiÕt ®Ó t¸ch c¸c h¹t nh©n 20 10 Ne thµnh 2 h¹t BiÕt r»ng n¨ng lîng liªn kÕt riªng trong c¸c h¹t nh©n 20 10 Ne , 4 2  vµ h¹t nh©n 12 6 C. He vµ 12 6 C t¬ng øng lµ 8,03, 7,07, 7,68 MeV/nuclon. Hướng dẫn giải GV: Nguyễn Văn Tường Trường THPT Yên Định 2 17 Sử dụng phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic nâng cao kết quả học tập chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12 - Phương trình phản ứng: 20 10 Ne � 2( 24 He)  126 C - Đề cho năng lượng liên kết riêng nên ta sử dụng công thức (5): E =  3 .A3 +  4 .A4 - 1.A1 -  2 .A2 =2(7,07.4) + 7,68.12 – 8,03.20 -0 = -11,88(MeV) - Năng lượng cần thiết tối thiểu Wmin sử dụng công thức (6): Wmin = – E = 11,88 MeV Bài tập vận dụng giải pháp 1 Bài tập 1: Cho phản ứng hạt nhân sau: 12 D 31T  24He  n Biết độ hụt khối khi tạo thành các hạt nhân 2 1 D,31T , 24He lần lượt là: mD=0,0024u; mT=0,0087u; mHe=0,0305u. Cho 1u=931MeV/c2. Năng lượng toả ra của phản ứng là A. 1,806 MeV B. 18,06 MeV C. 180,6 MeV D. 18,06 eV Bài tập 2: Một Proton có động năng 5,58MeV bắn vào hạt nhân Na23, sinh ra hạt α và hạt X. Cho mp=1,0073u; mNa=22,9854u; mα=4,0015u; mX=19,987u; 1u=931MeV/c2. Biết hạt α bay ra với động năng 6,6MeV. Động năng của hạt X là A. 2,89MeV B. 1,89MeV C. 3,9MeV D. 2,MeV Bài tập 3: Cho biết mC=12,0000u; mα=4,0015u. Năng lượng tối thiểu cần thiết để chia hạt nhân 12 6 C thành ba hạt α là A. 6,7.10-13J B. 7,7.10-13J C. 8,2.10-13J D. 5,6.10-13J Bài tập 4: Xét phản ứng hạt nhân xảy ra khi bắn phá nhôm bằng các hạt α: 27 13 30 Al    15 P  n . Biết các khối lượng: mAl =26,974u; mP=29,97u; mα=4,0015u; mn=1,0087u; 1u=931,5MeV/c2. Bo qua động năng của các hạt sinh ra. Năng lượng tối thiểu của hạt α để phản ứng xảy ra là A. 5,14MeV B. 4,21MeV C. 2,98MeV D. 2,56MeV Bài tập 5: Cho các năng lượng liên kết riêng của hạt α là 7,1 MeV, của MeV, của 230 Th là 7,7 MeV. Năng lượng toa ra khi một hạt nhân và tạo thành đồng vị Thôri A. 10,82 MeV GV: Nguyễn Văn Tường 234 92 234 U là 7,63 U phóng xạ tia α 230 90 Th là B. 13,98 MeV C. 11,51 MeV Trường THPT Yên Định 2 D. 17,24 MeV -18- Sử dụng phương pháp năng lượng nâng cao kết quả học tập chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12 2. GIẢI PHÁP 2 Áp dụng định luật bảo toàn động lượng và năng lượng bài tập phóng xạ A B+C a) §Þnh luËt b¶o toµn ®éng lîng: PA = PB + PC H¹t nh©n A ®øng yªn phãng x¹ : PA = PB + PC =0  PB =- PC H¹t B vµ C chuyÓn ®éng ngîc chiÒu nhau : PB=PC  mC.vC= mB.vB  MÆt kh¸c : GV: Nguyễn Văn Tường (PB)2=(PC)2 m B vC = mC v B  2.mC.WC=2mB.WB Trường THPT Yên Định 2 19 Sử dụng phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic nâng cao kết quả học tập chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12 m B WC =  mC W B  E b) §Þnh luËt b¶o toµn n¨ng lîng: m B vC WC = = mC v B W B = Wđsau – WđTrước =WB + WC – WA ( WA = 0 ) =WB + WC c) PhÇn tr¨m ®éng n¨ng c¸c h¹t B,C: E W W  WC W m B WC =  B  C = B = m C m B m B  mC m B  m C mC W B  WB   WC  % WC= WC .100% E %WB=100% Kết quả: - = mC E mC  m B mB E m B  mC mB 100% m B  mC %WC Các công thức vận dụng trong bài tập về phóng xạ hạt nhân m B vC WC = = mC v B W B (9) E =WB + WC (10) WC  mB E m B  mC (11) VÝ dô 1 : Randon 222 86 Rn lµ chÊt phãng x¹ phãng ra h¹t  vµ h¹t nh©n con X. BiÕt r»ng sù phãng x¹ nµy to¶ ra n¨ng lîng 12,5MeV díi d¹ng tæng ®éng n¨ng cña hai h¹t sinh ra. LÊy tØ sè khèi lîng cña c¸c h¹t gÇn ®óng b»ng tØ sè sè khèi cña chóng (m  /mX �A  /AX). Đéng n¨ng cña mçi h¹t sinh ra là bao nhiªu? Hướng dẫn giải W  + WX  WC  WB  GV: Nguyễn Văn Tường = E =12,5 mB 218 E = .12,5= 12,275 MeV m B  mC 222 mC E = 12,5 -12,275=0,225MeV mC  m B Trường THPT Yên Định 2 -20-
- Xem thêm -