Giáo án Vật lý 12 - CẤU TẠO HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ. ĐỘ HỤT KHỐI potx

CẤU TẠO HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ. ĐỘ HỤT KHỐI

I / MỤC TIÊU :
 Biết cấu tạo hạt nhân nguyên tử, nắm vững ý nghĩa của thuật ngữ :
nuclôn, nguyên tử số, số khối, đồng vị, đơn vị khối lượng nguyên tử;
viết được đúng kí hiệu một hạt nhân.
 Hiểu lực hạt nhân, độ hụt khối, năng lượng liên kết hạt nhân.
II / CHUẨN BỊ :
1 / Giáo viên :
- Vẽ trên giấy khổ lớn mô hình các nguyên tử
1 2 3
1 1 1
, ,
H H H
(3 đồng vị
của hiđrô) và
4
1
He
(Hình 69.1)

Hình 69.1 Mô hình cấu tạo một số nguyên tử
2 / Học sinh :
Xem lại kiến thức hóa học về cấu tạo nguyên tử.


III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC :

Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
Hoạt động 1 :
HS : Nhân và vỏ

HS : Electron

HS : Prôtôn và nơtrôn.

HS : p và mang điện dương.

HS : n và không mang điện.

HS : Nuclôn

HS : Số thứ tự Z


HS : Nguyên tử số.
HS : Số khối.

GV : Nguyên tử được cấu tạo mấy
phần ?
GV : Phần vỏ được cấu tạo từ những
hạt nào ?
GV : Phần nhân được cấu tạo từ
những hạt nào ?
GV : Prtôtôn được viết ký hiệu như
thế nào và mang điện gì ?
GV : Nơtrôn được viết ký hiệu như
thế nào và mang điện gì ?
GV : Giáo viên giới thiệu tên chung
để gọi prôtôn và nơtrôn.
GV : Số prôtôn trong hạt nhân bằng
với đại lượng nào nguyên tử trong

bảng tuần hoàn Menđêlêép ?
GV : Z có tên gọi là gì ?

HS : N = A  Z

HS : X
A
Z


HS :
Z
A

Hoạt động 2 :
HS : Hình cầu.
HS : R = 1,2.10
 15
.
3
1
A


HS : Cùng Z khác N
HS : Prôtôn hay hydrô thường :
1
1
H ;
Đơtêri

2
1
H ( hay
2
1
D ) ; Triti
3
1
H ( hay
3
1
T ).
Hoạt động 3 :
HS : Kg

HS : u

GV : Tổng số các nuclôn trong hạt
nhân có tên gọi là gì ?
GV : Số nơtrôn trong hạt nhân được
xác định như thế nào ?
GV : Hạt nhân nguyên tử của nguyên
tố có hiệu hóa học X được viết như
thế nào ?
GV : Muốn viết gọn ký hiệu ?

GV : Người ta có thể coi hạt nhân
nguyên tử hình gì ?
GV : Giới thiệu công thức xác định
bán kính hình cầu ?

GV : Đồng vị là gì ?
GV : Cho ví dụ ?


GV : Trong hệ thống đo lường quốc
tế SI đơn vị của khối lượng là gì ?
GV : Giới thiệu đơn vị của khối
HS : eV/c
2
; MeV/c
2

Hoạt động 4 :
HS : Lực hạt nhân.

HS : Liên kết các nuclôn với nhau.
HS : Lực điện từ, lực hấp dẫn.

HS : R = 10
 15
Hoạt động 5 :
HS : Z . m
p



HS : ( A  Z ). m
n

HS : M
0
= Z . m
p
+ ( A  Z ). m
n

HS : M

HS : M < M
0

lượng dùng trong vật lý hạt nhân ?
GV : Giới thiệu hai đơn vị của khối
lượng thường được dùng trong vật lý
hạt nhân ?
GV : Giới thiệu tên gọi lực tương tác
giữa các nuclôn ?
GV : Lực hạt nhân có tác dụng gì ?
GV : Giới thiệu bản chất và độ lớn
của lực hạt nhân so với các lực trong
tự nhiên ?
GV : Giới thiệu bán kính tác dụ
ng
và ý nghĩa của nó ?
GV : Giả sử ta có Z prôtôn và mỗi
prôtôn có khối lượng m
p
thì tổng

khối lượng của các hạt prôtôn bằng
bao nhiêu ?
GV : Giả sử ta có ( A  Z ) nơtrôn và
mỗi nơtrôn có khối lượng m
n
thì tổng
khối lượng của các hạt nơtrôn bằng
bao nhiêu ?

HS : E
0
= [ Z . m
p
+ ( A  Z ). m
n
] .
c
2


HS : E = M . c
2


HS : E < E
0


HS : E = E
0

 E = M . c
2




HS : E = E
0
 E = M . c
2





HS : E = M . c
2

HS :
A
E


GV : Tổng khối lượng của các hạt
nuclôn bằng bao nhiêu ?
GV : Khối lượng của hạt nhân được
tạo từ các hạt nuclôn đó bằng bao
nhiêu ?
GV : Giáo viên giới thiệu kết quả
thực nghiệm ?

GV : Các nuclôn trước khi liên kết
có năng lượng được xác định như thế
nào ?
GV : Các nuclôn sau khi liên kết có
năng lượng được xác định như thế
nào ?
GV : Giáo viên hướng dẫn học sinh
tìm mối quan hệ giữa E
0
và E ?
GV : Do năng lượng toàn phần được
bảo toàn nên đã có một lượng năng
lượng tỏa ra khi các nuclôn tạo nên
hạt nhân. Năng lượng này được xác
định như thế nào ?
GV : Ngược lại, nếu muốn tách hạt
nhân đó thành các nuclôn riêng rẽ, có
tổng khối lượng [ Z . m
p
+ ( A  Z ).
m
n
] > M thì ta phải tốn một lượng
năng lượng là bao nhiêu ?
GV : Năng lượng liên kết hạt nhân là
gì ?
GV : Năng lượng liên kết cho một
hạt nhân được tính như thế nào ?
GV : Lập luận cho học sinh thấy tính
bền vững của hạt nhân ?

IV / NỘI DUNG :
1. Cấu tạo hạt nhân. Nuclôn.
a) Cấu tạo hạt nhân
 Hạt nhân được cấu tạo từ những hạt nhỏ hơn, gọi là nuclôn. Có hai
loại nuclôn : prôtôn, kí hiệu p, mang một điện tích nguyên tố dương
+e, và nơtron, kí hiệu n, không mang điện.
 Số prôtôn trong hạt nhân bằng số thứ tự Z của nguyên tử trong bảng
tuần hoàn Men-đê-lê-ép; Z được gọi là nguyên tử số. Tổng số các
nuclôn trong hạt nhân gọi là số khối, kí hiệu A. Như vậy số nơtron
trong hạt nhân là : N = A – Z.
b) Kí hiệu hạt nhân.
Hạt nhân nguyên tử của nguyên tố có kí hiệu hóa học X được kí hiệu
là
A
Z
X

c) Kích thước hạt nhân
Có thể coi hạt nhân nguyên tử như một quả cầu bán kính R.
R = 1,2.10
-15

1
3
A
(m)
2. Đồng vị
Đồng vị là những nguyên tử mà hạt nhân chứa cùng số prôtôn Z
nhưng có số nơtron N khác nhau. Hiđrô có 3 đồng vị : hiđrô thường
1

1
H
;
đơteri
2
1
H
(hay
2
1
D
) và triti
3
1
H
(hay
3
1
T
).
3. Đơn vị khối lượng nguyên tử
a) 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
1
12
khối lượng của
đồng vị cacbon
12
6
C

1u =
23
1 12
.
12 6,022.10
g

1,66.10
-27
kg
b) Khối lượng còn có thể đo bằng đơn vị của năng lượng chia cho c
2
, cụ thể
là có thể đo bằng eV/c
2
hoặc MeV/c
2
.
1u = 931,5MeV/c
2

4. Năng lượng liên kết
a) Lực hạt nhân
Lực tương tác giữa các nuclôn trong hạt nhân được gọi là lực hạt
nhân, có tác dụng liên kết các nuclôn với nhau.
b) Độ hụt khối. Năng lượng liên kết
Khối lượng M của hạt nhân
A
Z

X
bao giờ cũng nhỏ hơn tổng khối lượng
các nuclôn tạo thành hạt nhân đó, một lượng M bằng :
M = [Zm
p
+ (A – Z)m
n
] – M
M được gọi là độ hụt khối của hạt nhân.
Theo thuyết tương đối, hệ các nuclôn ban đầu có năng lượng.
E
o
= [Zm
p
+ (A – Z)m
n
]c
2

còn hạt nhân được tạo thành từ chúng thì có năng lượng E = Mc
2
< E
o
. Vì
năng lượng toàn phần được bảo toàn, nên đã có một lượng năng lượng E =
E
o
– E = M.c
2
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 Zm
p
+ (A – Z)m
n
> M, thì ta phải tốn năng lượng E =
M.c
2
để thắng lực tương tác giữa chúng. E càng lớn thì càng tốn nhiều
năng lượng để phá vỡ liên kết giữa các nuclôn. Vì vậy, đại lượng E =
M.c
2
được gọi là năng lượng liên kết các nuclôn trong hạt nhân, hay gọn
hơn, năng lượng liên kết hạt nhân.
Năng lượng liên kết tính cho một nuclôn,
E
A

, gọi là năng lượng liên
kết riêng, đặc trưng cho sự bền vững của hạt nhân.
Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững.

V / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ :
Trả lời câu hỏi 1, 2, 3 và làm bài tập 1
Xem bài 44