BÁO CÁO KẾT QUẢ
NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN
1. Lời giới thiệu:
“Vật lý hạt nhân" là một trong những chủ đề dễ lấy điểm đối với học sinh THPT vì vậy để
học sinh hiểu hơn về phần này và khắc sâu kiến thức để học tốt hơn. Tôi sắp xếp hệ thống
các bài tập theo dạng, đồng thời hướng dẫn cách giải cụ thể cũng như vận dụng kiến
thức toán học cho mỗi dạng bài. Việc làm này nhằm cụ thể hóa lượng kiến thức trong
chương giúp các em học sinh củng cố kiến thức và chủ động tìm ra cách giải nhanh nhất,
hiệu quả nhất khi làm bài tập.
2. Tên sáng kiến: Phương pháp giải bài tập vật lý hạt nhân.
3. Tác giả sáng kiến:
- Họ và tên: Phạm Thị Thu Hường
- Địa chỉ tác giả sáng kiến: Tổ Lý - Hóa - Công nghệ Trường THPT Lê Xoay.
- Số điện thoại: 098.495.2346 . E-mail: phamhuong.thptlx@gmail.com
4. Chủ đầu tư tạo ra sáng kiến: Phạm Thị Thu Hường.
5. Lĩnh vực áp dụng sáng kiến:
- Giảng dạy bộ môn Vật lý phần “Vật lý hạt nhân” dùng cho học sinh lớp 12 ôn thi
THPTQG.
Chuyên đề áp dụng cho chương trình Vật lý lớp 12 (cả chương trình chuẩn và nâng
cao), của chương VẬT LÝ HẠT NHÂN. Cụ thể, chuyên đề đã giúp các em học sinh khắc sâu
một số kiến thức cơ bản về Vật lý hạt nhân, đồng thời đưa ra một hệ thống những bài tập
minh họa đa dạng vừa cơ bản, vừa hay và có loại khó, cũng phong phú về hình thức, có cả bài
tập tự luận để nghiền ngẫm sâu sắc và có cả bài tập trắc nghiệm nhằm đánh giá phân loại học
sinh hiện nay, qua đó học sinh có thêm kỹ năng về giải các bài tập Vật lý.
6. Ngày sáng kiến được áp dụng lần đầu: Ngày 11/3/2016.
7. Mô tả bản chất của sáng kiến:
7.1. Lý do chọn đề tài
Giải bài tập là một khâu quan trọng không thể thiếu trong quá trình học tập môn Vật lí.
Tuy nhiên, đứng trước mỗi bài tập, điều khó khăn lớn nhất đối với học sinh là sự lựa chọn cách
giải nào cho phù hợp để đi đến kết quả đúng, nhanh và dựa trên cơ sở nào để lựa chọn phương
pháp này thực sự là một bài toán khó đối với mỗi giáo viên nói chung và với bản thân tôi nói
riêng. Đặc biệt trong phần: Vật lý hạt nhân. Đây là phần cuối trong chương trình Vật lí 12 và là
một phần trong chương trình ôn thi THPT QG hàng năm.
7.2. Mục đích nghiên cứu
1. Hệ thống lại kiến thức cơ bản, hiện tượng liên quan đến Vật lý hạt nhân để học sinh
nắm vững.
2. Phân dạng rõ ràng để học sinh hiểu rõ bản chất rồi vận dụng vào làm bài tập một cách
nhẹ nhàng, hiệu quả.
3. Tích lũy kinh nghiệm kiến thức cho bản thân tôi trong công tác giảng dạy. Là tài liệu
tham khảo cho các học sinh ôn thi THPTQG.
2
7.3. Nhiệm vụ nghiên cứu
Làm sáng tỏ mối quan hệ giữa Vật lý hạt nhân và toán học cũng như cách ứng dụng
máy tính cầm tay để giải bài toán Vật lý hạt nhân.
7.4. Đối tượng nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Các dạng bài tập Vật lý hạt nhân.
- Đối tượng áp dụng: Học sinh lớp 12, học sinh ôn thi THPT Quốc gia.
7.5. Phạm vi nghiên cứu
- Phạm vi nghiên cứu: Phần Vật lý hạt nhân – Vật lý 12
7.6. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu bằng lý luận: Nghiên cứu các giáo trình về phương pháp dạy học Vật lý,
các sách giáo khoa và sách tham khảo.
- Nghiên cứu bằng thực nghiệm: Trao đổi với đồng nghiệp cùng bộ môn, tổng kết
kinh nghiệm từ thực tế dạy học, khảo sát so sánh kết quả đánh giá học sinh qua từng giai đoạn
để đánh giá tính hiệu quả của đề tài. Thực hiện qua việc giảng dạy phần Vật lý hạt nhân.
7.7. Thời gian thực hiện
Tháng 3/2016 đến tháng 01/2020.
7.8. Cơ sở lý luận của đề tài
Các bài toán trong phần Vật lý hạt nhân chủ yếu áp dụng kết quả lý thuyết để vận dụng
giải quyết các bài toán thực tế: Tính lượng chất phóng xạ sau một thời gian nào đó; tính tuổi cổ
vật …hoặc những ứng dụng trong đời sống- kĩ thuật của con người thông qua các công thức đã
học ở phần lí thuyết.
Từ những nhận thức trên, trong quá trình xây dựng nội dung tôi đã phân chia thành
từng phần với từng dạng bài cụ thể.
7.9. Thực trạng vấn đề nghiên cứu
7.9.1. Những thuận lợi khi tiến hành giảng dạy của thầy và việc học của trò về
Vật lý hạt nhân.
Vật lý hạt nhân là phần kiến thức cuối chương trình và mới lạ mà học sinh lần đầu
được tiếp cận ở lớp 12, nó vừa mang tính chất vi mô về chất nhưng lại mang tính vĩ mô về sự
ảnh hưởng của nó đối với thế giới hiện đại. Hơn nữa khi làm bài tập các em có thể vận dụng
rất nhiều kiến thức liên môn để giải quyết bài tập như: Toán, Hóa, Sinh …. Vì vậy học sinh
rất có hứng thú trong học tập phần này.
7.9.2. Những khó khăn khi tiến hành giảng dạy của thầy và việc học của trò về
Vật lý hạt nhân
Để làm một số bài tập cần phải vận dụng kiến thức: Toán, Hóa, kĩ năng sử dụng máy
tính cầm tay…để hiểu rõ hơn về bản chất cũng như làm nhanh hơn vì thế nếu học sinh không
nắm được kiến thức các môn học ở những phần liên quan sẽ làm cho học sinh mất nhiều thời
gian và thấy bài tập khó hơn.
7.10. Các giải pháp chung để tổ chức thực hiện
* Chuẩn bị đề tài
- Kế thừa đề tài đã triển khai từ năm học trước, phát triển lên và có thay đổi phương
pháp cho phù hợp với đổi mới hiện nay.
- Hướng dẫn học sinh sử dụng tài liệu tham khảo, sách hay để học sinh tìm đọc.
3
- Chọn lọc, biên soạn theo hệ thống từng bài dạy.
- Nghiên cứu các đề thi THPTQG năm trước và trao đổi kinh nghiệm cùng đồng nghiệp.
* Biện pháp, giải pháp đặt ra
- Hình thành thái độ học tập môn Vật lý cho học sinh
Học sinh lớp 12 hầu hết đã có ý thức khá tốt về việc tự học và nghiên cứu. Nắm bắt được
yếu tố này, giáo viên khơi gợi sự say mê, ham tìm tòi, sáng tạo nhằm kính thích sự hứng thú học
tập của học sinh trong quá trình học môn Vật lý nói chung, phần Vật lý hạt nhân nói riêng.
- Cách thức tiến hành
Khi tiến hành giảng dạy phần này, tôi giảng những kiến thức cơ bản và chia thành từng
dạng bài cụ thể để học sinh dễ học và dễ làm bài tập vận dụng.
Các bước tiến hành: Với mỗi phần tôi tiến hành theo 3 bước cụ thể:
+ Phương pháp.
+ Bài tập ví dụ từ dễ đến khó và có nhận xét cần thiết.
+ Bài tập trắc nghiệm vận dụng tự giải.
Sau đây là những nội dung cụ thể:
CÁC DẠNG BÀI TẬP
I. CẤU TẠO HẠT NHÂN- ĐỘ HỤT KHỐI VÀ NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT:
Dạng 1: Xác định cấu tạo hạt nhân:
a. Phương pháp: Từ kí hiệu hạt nhân
A
ZX
ZA,
, N = A-Z
b. Bài tập
Bài 1: Xác định cấu tạo hạt nhân
238
92U
,
Na
23
11
,
He
4
2
(Tìm số Z prôtôn và số N nơtron
+
238
92U
có cấu tạo gồm: Z=92, A = 238 N = A – Z = 146. Đáp án:
238
92U
: 92 prôtôn ; 146
nơtron
+
gồm: Z= 11, A = 23 N = A – Z = 12 Đáp án:
Na
23
11
: 11 prôtôn ; 12 nơtron
+
He
4
2
gồm: Z= 2, A = 4 N = A – Z = 2 Đáp án:
Na
23
11
: 2 prôtôn ; 2 nơtron
c.Trắc nghiệm:
Câu 1. Phát biểu nào sau đây là đúng?
A. Hạt nhân nguyên tử
X
A
Z
được cấu tạo gồm Z nơtron và A prôton.
B. Hạt nhân nguyên tử
X
A
Z
được cấu tạo gồm Z prôton và A nơtron.
C. Hạt nhân nguyên tử
X
A
Z
được cấu tạo gồm Z prôton và (A – Z) nơtron.
D. Hạt nhân nguyên tử
X
A
Z
được cấu tạo gồm Z nơtron và (A + Z) prôton.
Câu 2. Hạt nhân
Co
60
27
có cấu tạo gồm:
A. 33 prôton và 27 nơtron B. 27 prôton và 60 nơtron
C. 27 prôton và 33 nơtron D. 33 prôton và 27 nơtron
Câu 3: Xác định số hạt proton và notron của hạt nhân
N
14
7
A. 07 proton và 14 notron B. 07 proton và 07 notron
C. 14 proton và 07 notron D. 21 proton và 07 notron
Câu 4: Trong nguyên tử đồng vị phóng xạ
U
235
92
có:
4
A. 92 electron và tổng số proton và electron là 235 B. 92 proton và tổng số proton và
electron là 235
C. 92 proton và tổng số proton và nơtron là 235 D. 92 proton và tổng số nơtron là 235
Câu 5: Nhân Uranium có 92 proton và 143 notron kí hiệu nhân là
A.
U
327
92
B.
U
235
92
C.
U
92
235
D.
U
143
92
Câu 6: Tìm phát biểu sai về hạt nhân nguyên tử Al
A. Số prôtôn là 13. B. Hạt nhân Al có 13 nuclôn.
C. Số nuclôn là 27. D. Số nơtrôn là 14.
Câu 7: Trong vật lý hạt nhân, bất đẳng thức nào là đúng khi so sánh khối lượng prôtôn (mP),
nơtrôn (mn) và đơn vị khối lượng nguyên tử u.
A. mP > u > mn B. mn < mP < u C. mn > mP > u D. mn = mP > u
Câu 8. Cho hạt nhân
11
5X
. Hãy tìm phát biểu sai.
A. Hạt nhân có 6 nơtrôn. B. Hạt nhân có 11 nuclôn.
C. Điện tích hạt nhân là 6e. D. Khối lượng hạt nhân xấp xỉ bằng 11u.
Câu 9(ĐH–2007): Phát biểu nào là sai?
A. Các đồng vị phóng xạ đều không bền.
B. Các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số prôtôn nhưng có số nơtrôn (nơtron) khác nhau gọi
là đồng vị.
C. Các đồng vị của cùng một nguyên tố có số nơtrôn khác nhau nên tính chất hóa học khác nhau.
D. Các đồng vị của cùng một nguyên tố có cùng vị trí trong bảng hệ thống tuần hoàn.
Câu 10.(ĐH–CĐ-2010) So với hạt nhân
29
14 Si
, hạt nhân
40
20 Ca
có nhiều hơn
A. 11 nơtrôn và 6 prôtôn. B. 5 nơtrôn và 6 prôtôn.
C. 6 nơtrôn và 5 prôtôn. D. 5 nơtrôn và 12 prôtôn.
Câu 11: (CĐ-2011) Hạt nhân
35
17 Cl
có:
A. 35 nơtron B. 35 nuclôn C. 17 nơtron D. 18 proton.
Dạng 2: Xác định độ hụt khối, năng lượng liên kết hạt nhân, năng lượng liên kết riêng:
a.Phương Pháp: +Sử dụng công thức độ hụt khối:
0
mmm
; m = Zmp+ Nmn
+Năng lượng liên kết:
22
. . . .
lk p n hn
W Z m N m m c m c


+Năng lượng liên kết riêng: =
A
Wlk
MeV/nuclon. Hay
A
mc
A
E2
+ Chuyển đổi đơn vị từ uc2 sang MeV: 1uc2 = 931,5MeV
Chú ý: + So sánh: Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững.
+ Hạt nhân có số khối từ 50 – 70 trong bảng HTTH thường bền hơn các
nguyên tử của các hạt nhân còn lại.
b.Bài tập
Bài 1: Khối lượng của hạt
10
4Be
là mBe = 10,01134u, khối lượng của nơtron là mN = 1,0087u,
khối lượng của proton là mP = 1,0073u. Tính độ hụt khối của hạt nhân
10
4Be
là bao nhiêu?
HD giải-Xác định cấu tạo hạt nhân
10
4Be
có Z = 4proton, N= A-Z = 10-4= 6 notron
- Độ hụt khối:
. ( ).
p N hn
m Z m A Z m m


= 4.1,0073u + 6.1,0087u – 10,01134u
m = 0,07u . Đáp án: m = 0,07u
5
Bài 2: Tính năng lượng liên kết hạt nhân Đơtêri
D
2
1
? Cho mp = 1,0073u, mn = 1,0087u, mD =
2,0136u; 1u = 931 MeV/c2.
A. 2,431 MeV. B. 1,122 MeV. C. 1,243 MeV. D. 2,234MeV.
Giải :Độ hụt khối của hạt nhân D: Δm = ∑ mp + ∑ mn ─ mD = 1.mp +1.mn – mD = 0,0024 u
Năng lượng liên kết của hạt nhân D: Wlk = Δm.c2 = 0,0024.uc2 = 2,234 MeV.
Chọn D.
Bài 3. Xác định số Nơtrôn N của hạt nhân:
He
4
2
. Tính năng lượng liên kết riêng. Biết mn =
1,00866u; mp = 1,00728u; mHe = 4,0015u
HD giải: Từ
He
ZAN
4
2
224 N
. Ta có
03038,00015,4)(2 np mmm
u
MeVMeVucE29,285,931.03038,003038,0 2
MeV07,7
4
29,28
Bài 4. Cho
Fe
56
26
. Tính năng lượng liên kết riêng. Biết mn = 1,00866u; mp = 1,00728u; mFe =
55,9349u
HD giải: + Ta có
ummm np 50866,09349,553026
MeVMeVucE8,4735,931.50866,050866,0 2
MeV46,8
56
8,473
Bài 5: Hạt nhân
Be
10
4
có khối lượng 10,0135u. Khối lượng của nơtrôn (nơtron) mn = 1,0087u,
khối lượng của prôtôn (prôton) mP = 1,0073u, 1u = 931 MeV/c2. Năng lượng liên kết riêng
của hạt nhân là
Be
10
4
A. 0,632 MeV. B. 63,215MeV. C. 6,325 MeV. D. 632,153 MeV.
HD Giải: -Năng lượng liên kết của hạt nhân
Be
10
4
: Wlk = Δm.c2 = (4.mP +6.mn – mBe).c2 =
0,0679.c2 = 63,249 MeV.
- Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân
Be
10
4
:
63,125 6,325
10
lk
W
A
MeV/nuclôn. Chọn: C.
Bài 6. Hạt nhân heli có khối lượng 4,0015 u. Tính năng lượng liên kết riêng của hạt nhân hêli.
Tính năng lượng tỏa ra khi tạo thành 1 gam hêli. Cho biết khối lượng của prôton và nơtron là
mp = 1,007276 u và mn = 1,008665 u; 1 u = 931,5 MeV/c2; số avôgađrô là NA = 6,022.1023
mol-1.
Giải: He =
A
Wlk
=
A
cmmZAmZ Henp
2
).)(.(
=
4
5,931).0015,4)008685,1007276,1.(2(
=
7,0752 MeV; W =
M
m
.NA.Wlk =
0015,4
1
.6,022.1023.7,0752.4 = 46,38332.1023 MeV =
7,42133.1011 J.
Bài 7. Tính năng lượng liên kết riêng của hai hạt nhân
Na
23
11
và
Fe
56
26
. Hạt nhân nào bền
vững hơn?
Cho: mNa = 22,983734u; mFe = 55,9207u; mn = 1,008665 u; mp = 1,007276 u; 1u = 931,5
MeV/c2.
HDGiải.
Na =
A
Wlk
=
A
cmmZAmZ Henp
2
).)(.(
=
23
5,931).983734,22008685,1.12007276,1.11(
=
8,1114 MeV;