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

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 hỏi 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 hỏi 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 tỏ 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 THẾ
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 giỏi 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 THIẾT 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. THIẾT KẾ
- 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 Nhóm thực nghiệm Điểm Nhóm đối chứng Điểm
1
6.6 8.9
2
7.8 7.5
3
7.7 6.6
GV: Nguyễn Văn Tường 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
5.9 6.5
5
6.2 7.1
6
6.1 6.9
7
5.7 8.3
8
6.2 6.0
9
7.6 6.5
10
6.2 7.1
11
5.5 7.3
12
7.1 8.0
13
8.5 7.4
14
5.4 5.8
15
6.2 6.8
16
7.1 7.1
17
5.7 6.3

18
7.6 6.3
19
6.0 8.0
20
6.5 7.4
21
6.8 7.8
22
5.7 7.2
23
7.0 6.9
24
8.2 6.8
25
6.7 7.1
26
7.8 7.9
27
8.7 6.2
28
8.1 7.7
29
8.6 7.8
30
8.1 6.2
31
7.7 8.6
32
6.4 6.9

33
8.4 7.5
34
9.2 8.1
35
8.7 7.4
36
6.6 6.2
37
7.3 6.7
38
6.6 8.2
39
6.8 7.3
40
6.5 7.2
41
6.3 8.4
42
6.8 6.0
43
6.8 6.4
44
6.3 7.2
45
8.3 5.7
46
8.0 6.5
GV: Nguyễn Văn Tường 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
47
5.4 5.9
48
6.7 7.1
49
6.2 7.3
50
6.2 7.0
51
7.4 6.2
52
5.7
53
8.0
54
6.2
Mốt
6.2 7.1
Trung vị
6.8 7.1
Giá trị trung bình
7.0 7.1
Độ lệch chuẩn
0.994232 0.767778
Giá trị p
0.160325
Bảng so sánh điểm trung bình của bài kiểm tra trước tác động

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
Thực nghiệm 01
Áp dụng phương pháp
năng lượng và kỹ năng
suy luận logic
03
Đối chứng 02
Không áp dụng phương
pháp năng lượng và kỹ
năng suy luận logic
04

Dùng phép kiểm chứng T-test độc lập.
GV: Nguyễn Văn Tường Trường THPT Yên Định 2
Nhóm Số HS Giá trị trung bình Độ lệch chuẩn (SD) p
Thực nghiệm 51 7.1 0.77
0.16
Đối trứng 54 7.0 0.99
-6-
Sử dụng phương pháp năng lượng nâng cao kết quả học tập
chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12
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 KẾT QUẢ
1. TRÌNH BÀY KẾT QUẢ
Bảng thống kê điểm kiểm tra đầu ra (sau gần 3 tuần tác động):
STT Nhóm thực nghiệm Điểm Nhóm đối chứng Điểm
1
7.0 9.0
2
8.0 8.0
3
8.0 7.0
4
6.0 8.0
5
7.0 8.0
6

6.0 8.0
7
6.0 9.0
8
7.0 8.0
9
8.0 8.0
10
6.0 8.0
GV: Nguyễn Văn Tường 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
11
7.0 8.0
12
7.0 9.0
13
9.0 8.0
14
6.0 7.0
15
6.0 8.0
16
8.0 8.0
17
6.0 7.0
18
8.0 8.0
19

6.0 9.0
20
7.0 8.0
21
7.0 9.0
22
6.0 8.0
23
7.0 8.0
24
8.0 8.0
25
7.0 8.0
26
8.0 9.0
27
9.0 6.0
28
7.0 8.0
29
9.0 8.0
30
9.0 8.0
31
8.0 9.0
32
7.0 8.0
33
8.0 8.0
34

9.0 9.0
35
9.0 8.0
36
7.0 7.0
37
8.0 7.0
38
7.0 9.0
39
7.0 8.0
40
7.0 8.0
41
7.0 9.0
42
7.0 7.0
43
7.0 9.0
44
7.0 8.0
45
9.0 6.0
46
8.0 8.0
47
6.0 7.0
48
7.0 8.0
49

7.0 8.0
50
7.0 8.0
51
8.0 7.0
52
6.0
53
8.0
GV: Nguyễn Văn Tường 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
54
7.0
Mốt
7 8
Trung vị
7.0 8.0
Giá trị trung bình
7.3 8.0
Độ lệch chuẩn
0.94 0.73
Giá trị p
0.000068
Bảng so sánh điểm trung bình của bài kiểm tra sau tác động
Đối chứng Thực nghiệm
Điểm trung bình
7.3 8.0
Độ lệch chuẩn

0.94 0.73
Giá trị p của T- test
0.000068
Chênh lệch giá trị trung
bình chuẩn( SMD)
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.
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
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
- 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 tỏ 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 tỏ 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 CHẾ

Để có thể sử dụng phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic đòi
hỏi 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 hỏi 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. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. KẾT 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.
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.
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
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 khỏi 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. KIẾN NGHỊ
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
Nguyễn Văn Tường
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
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:
A
Z
X
- Độ hụt khối:
. ( ).
p n hn
m Z m A Z m m
 
∆ = + − −
 
. ( ).
hn p n
m Z m A Z m m
 
= + − − ∆
 
(*)
- Năng liên kêt:
2 2
. . . .
lk p n hn
W Z m N m m c m c
 
= + − = ∆
 

- Năng lượng liên kết riêng:
lk
lk

W
W .
A
A
ε ε
= → =
- Liên hệ giữa động lượng p và động năng K:
2
2P mK
=
* Xét phản ứng tham gia của nhiều hạt nhân:
3
1 2 4
1 2 3 4
1 2 3 4
A
A A A
Z Z Z Z
X X X X+ → +
GV: Nguyễn Văn Tường 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
- Bảo toàn số nuclôn (số khối A)
1 2 3 4
A A A A+ = +
- Bảo toàn điện tích (nguyên tử số Z)
1 2 3 4
Z Z Z Z+ = +
- Bảo toàn động lượng:

1 2 3 4
P P P P+ = +
r r r r
- Bảo toàn năng lượng toàn phần:
1 2 3 4
E E E E+ = +
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:
1 2 3 4
E E E E+ = +
(m
1
.c
2
+ W
đ1
) + (m
2
.c
2
+ W
đ2
) = (m
3
.c

2
+ W
đ3
) + (m
4
.c
2
+ W
đ4
)
(m
1


+ m
2
- m
3

- m
4
)c
2
= W
đ3
+ W
đ4
- W
đ1
- W

đ2
Đặt
E
∆
= (m
1


+ m
2
- m
3

- m
4
)c
2
= W
đsau
- W
đTrước
=
d
W
∆
(**)
Từ (*):
1 1 1 1 1
. ( ).
p n

m Z m A Z m m
 
= + − − ∆
 
2 2 2 2 2
. ( ).
p n
m Z m A Z m m
 
= + − − ∆
 
3 3 3 3 3
. ( ).
p n
m Z m A Z m m
 
= + − −∆
 
4 4 4 4 4
. ( ).
p n
m Z m A Z m m
 
= + − − ∆
 
Thay vào (**):
E
∆
= (m
1

+ m
2
- m
3

- m
4
)c
2
= ( tổng khối lượng trước –sau) c
2
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
= [(Z
1
+ Z
2
– Z
3
– Z
4
)m
p
+ (A
1
+ A

2
– A
3
– A
4
)m
n
- (Z
1
+ Z
2
– Z
3
– Z
4
)m
n
- (
m
∆
1
+
m
∆
2
–
m
∆
3
–

m
∆
4
)] c
2
= [ 0 + 0 + 0 + (
m
∆
3
+
m
∆
4
–
m
∆
1
–
m
∆
2
)] c
2
= (
m
∆
3
+
m
∆

4
–
m
∆
1
–
m
∆
2
)] c
2
= (tổng độ hụt khối sau –trước).c
2
=
m
∆
3
c
2

+
m
∆
4
c
2
–
m
∆
1

c
2
–
m
∆
2
c
2

= W
lk3
+ W
lk4
- W
lk1
- W
lk2
=
3 3
.A
ε
+
4 4
.A
ε
-
1 1
.A
ε
-

2 2
.A
ε
Kết quả: Các công thức tính năng lượng trong phản ứng hạt nhân là:
E
∆
= W
đsau
– W
đTrước
=
d
W
∆
(1)
E
∆
= (m
trước
– m
sau
).c
2
= (m
1


+ m
2
- m

3

- m
4
)c
2

(2)
E
∆
= (
m∆
3
+
m∆
4
–
m∆
1
–
m∆
2
)c
2
(3)
0
n p
m m∆ = ∆ =
E
∆

= W
lk3
+ W
lk4
- W
lk1
- W
lk2
(4)
E
∆
=
3 3
.A
ε
+
4 4
.A
ε
-
1 1
.A
ε
-
2 2
.A
ε
(5)
E
∆

= W
đsau
– W
đtrước
suy ra:
→
W
đtrước
= W
đsau
–
E
∆
→
W
cung cấp
= W
động năng các hạt sau phản ứng
–
E
∆
→
W
cung cấp tối thiểu
= 0 –
E
∆
→
W
min

= –
E
∆
(6)
E
∆
= W
đsau
– W
đtrước
suy ra:
→
Nếu cung cấp năng lượng dưới dạng photon có năng lượng:
hc
hf
ε
λ
= =
→
W
min
=
min min
axm
hc
hf
ε
λ
= =
= –

E
∆
(7)
E
∆
= W
đsau
– W
đtrước
suy ra:
→
W
đtrước
= W
đsau
–
E
∆
→
W
cung cấp
= W
động năng sau
– (m
1


+ m
2
- m

3

- m
4
)c
2
→
W
cung cấp
=(m
3


+ m
4
– m
1

– m
2
)c
2

+ W
đsau
→
W
cung cấp
=(M – M
0

)c
2

+ W
đsau
(8)

GV: Nguyễn Văn Tường 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
Ví dụ 1 :
Cho phản ứng hạt nhân:
9 1 6 4
4 1 3 2
Be H Li He
+ → +
m
Be
= 9,01219u; m
H
= 1,00783u; m
Li
= 6,01513u; m
He
= 4,00260u;1uc
2
= 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
∆
= (m
trước
– m
sau
).c
2
= (m
1


+ m
2
- m
3

- m
4
).c
2
= ( m
Be
+ m
H
- m
Li
- m

He
).c
2
= 2,133 (MeV)
- Vận dụng công thức (1) :
E
∆
= W
đsau
- W
đtrước

= W
đ3
+ W
đ4
- W
đ1
- W
đ2
= W
Li
+ W
He
- W
p
- 0
4,033
He p Li
W E W W= ∆ + − =

MeV
Ví dụ 2 :
Bắn hạt nhân α có động năng 18 MeV vào hạt nhân
14
7
N
đứng yên ta có phản ứng
14 17
7 8
N O p
α + → +
. Biết các hạt nhân sinh ra cùng tốc độ. Cho m
α
= 4,0015u; m
p
=
1,0072u; m
N
= 13,9992u; m
O
=16,9947u; cho u = 931 MeV/c
2
. Động năng của hạt
prôtôn sinh ra có giá trị là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải
- Ta có
2
2
1
W

2
1
W
2
O O
O O
p p
p p
m v
m
m
m v
= =
=
17
1
= 17
⇒
W
O
= 17. W
p
- Đề cho khối lượng các hạt nhân nên ta sử dụng công thức (2):
E
∆
= (m
trước
– m
sau
).c

2
= (m
1


+ m
2
- m
3

- m
4
).c
2
= (m
α
+ m
N
– m
O
- m
p
).c
2
= - 1,12 (MeV) (thu năng lượng )
- Yêu cầu bài toán liên quan tính động năng nên ta sử dụng (1):
E
∆
= W
đsau

- W
đtrước

= W
đ3
+ W
đ4
- W
đ1
- W
đ2
– 1,12 = W
O
+ W
p
- W
α
- 0
GV: Nguyễn Văn Tường Trường THPT Yên Định 2
-16-
S dng phng phỏp nng lng nõng cao kt qu hc tp
chng ht nhõn nguyờn t cho hc sinh lp 12
1,12 = W
O
+ W
p
- 18 = 18. W
p
- 18

W
p
= 0,938 MeV v K
O
= 15,94 MeV.
Vớ d 3 :
Cho phn ng ht nhõn sau:
MeVnHeHH 25,3
1
0
4
2
2
1
2
1
+++
. Bit ht khi ca
H
2
1
l
2
0,0024 ;1 931 /
D
m u u MeV c = =
. Nng lng liờn kt ht nhõn
He
4
2

l bao nhiờu?
Hng dn gii
- cho ht khi cỏc ht nhõn nờn ta vn dng cụng thc (3):
E = (m
sau
- m
trc
)c
2


=(
m
3
+
m
4

m
1

m
2
)c
2

=(
m
He
+

m
n

m
H

m
H
)c
2

=(
m
He
+ 0 2.
m
D
)c
2



m

He
=
3,25
0,0048
931
+

= 0,00829087(u)

W
lkHe
=
He
m
.
c
2
= 0,00829087. 931 = 7,7188 (MeV)
Vớ d 4 :
Xột phn ng ht nhõn xy ra khi dựng ht bn phỏ nhõn Al:
27 30
13 15
Al P n

+ +
. Bit
khi lng ht nhõn: m
Al
= 26,974 u; m

= 4,0015 u; m
p
= 29,97 u; m
n
= 1,0087 u.
ng nng ti thiu ca ht phn ng xy ra l bao nhiờu?
Hng dn gii

W
min
=
E

= -(m
Al
+ m

- m
p
- m
p
).c
2
= 2,89 (MeV)
Vớ d 5 :
Tính năng lợng cần thiết để tách các hạt nhân
Ne
20
10
thành 2 hạt

và hạt nhân
C
12
6
. Biết
rằng năng lợng liên kết riêng trong các hạt nhân
Ne

20
10
,
He
4
2
và
C
12
6
tơng ứng là 8,03,
7,07, 7,68 MeV/nuclon.
Hng dn gii
- Phng trỡnh phn ng:
20 4 12
10 2 6
2( )Ne He C +
- cho nng lng liờn kt riờng nờn ta s dng cụng thc (5):

E

=
3 3
.A

+
4 4
.A

-

1 1
.A

-
2 2
.A

=2(7,07.4) + 7,68.12 8,03.20 -0 = -11,88(MeV)
GV: Nguyn Vn Tng Trng THPT Yờn nh 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
- Năng lượng cần thiết tối thiểu W
min
sử dụng công thức (6):
W
min
= –
E
∆
= 11,88 MeV
Bài tập vận dụng giải pháp 1
Bài tập 1: Cho phản ứng hạt nhân sau:
nHeTD +→+
4
2
3
1
2
1

Biết độ hụt khối khi tạo thành
các hạt nhân
HeTD
4
2
3
1
2
1
,,
lần lượt là: ∆m
D
=0,0024u; ∆m
T
=0,0087u; ∆m
He
=0,0305u. Cho
1u=931MeV/c
2
. 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 m
p
=1,0073u; m
Na
=22,9854u; m
α
=4,0015u; m
X

=19,987u; 1u=931MeV/c
2
.
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 m
C
=12,0000u; m
α
=4,0015u. Năng lượng tối thiểu cần thiết để chia
hạt nhân
C
12
6
thành ba hạt α là
A. 6,7.10
-13
J B. 7,7.10
-13
J C. 8,2.10
-13
J D. 5,6.10
-13
J
Bài tập 4: Xét phản ứng hạt nhân xảy ra khi bắn phá nhôm bằng các hạt α:
nPAl +→+
30
15
27
13

α
. Biết các khối lượng: m
Al
=26,974u; m
P
=29,97u; m
α
=4,0015u;
m
n
=1,0087u; 1u=931,5MeV/c
2
. Bỏ 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
234
U là 7,63
MeV, của
230
Th là 7,7 MeV. Năng lượng tỏa ra khi một hạt nhân
234
92
U
phóng xạ tia α
và tạo thành đồng vị Thôri
230
90
Th
là

A. 10,82 MeV B. 13,98 MeV C. 11,51 MeV D. 17,24 MeV

GV: Nguyễn Văn Tường Trường THPT Yên Định 2
-18-
S dng phng phỏp nng lng nõng cao kt qu hc tp
chng ht nhõn nguyờn t cho hc sinh lp 12
2. GII PHP 2
p dng nh lut bo ton ng lng v nng lng bi tp phúng x
A B + C
a) Định luật bảo toàn động l ợng:
A
P
=
B
P
+
C
P
Hạt nhân A đứng yên phóng xạ :
A
P
=
B
P
+
C
P
=0

B
P
=-
C
P
Hạt B và C chuyển động ngợc chiều nhau : P
B
=P
C


m
C
.v
C
= m
B
.v
B


C
B
m
m
=
B
C
v
v

Mặt khác : (P
B
)
2
=(P
C
)
2


2.m
C
.W
C
=2m
B
.W
B


C
B
m
m
=
B
C
W
W

C
B
m
m
=
B
C
v
v
=
B
C
W
W

b) Định luật bảo toàn năng l ợng:
E

= W
sau
W
Trc
GV: Nguyn Vn Tng Trng THPT Yờn nh 2
19
S dng phng phỏp nng lng v k nng suy lun logic
nõng cao kt qu hc tp chng ht nhõn nguyờn t cho hc sinh lp 12
=W
B
+ W

C
W
A

=W
B
+ W
C
( W
A
= 0 )
c) Phần trăm động năng các hạt B,C:
C
B
m
m
=
B
C
W
W

B
C
C
B
m
W
m
W

=
=
CB
CB
mm
WW
+
+
=
CB
mm
E
+



E
mm
m
W
BC
C
B

+
=


=
C

W
E
mm
m
CB
B

+
% W
C
=
%100.
E
W
C

=
CB
B
mm
m
+
100%
%W
B
=100% - %W
C
Kt qu: Cỏc cụng thc vn dng trong bi tp v phúng x ht nhõn
C
B

m
m
=
B
C
v
v
=
B
C
W
W
(9)
E

=W
B
+ W
C
(10)
=
C
W
E
mm
m
CB
B

+

(11)
Ví dụ 1 :
Randon
222
86
Rn
là chất phóng xạ phóng ra hạt

và hạt nhân con X. Biết rằng sự phóng
xạ này toả ra năng lợng 12,5MeV dới dạng tổng động năng của hai hạt sinh ra. Lấy tỉ
số khối lợng của các hạt gần đúng bằng tỉ số số khối của chúng (m

/m
X

A

/A
X
).
ộng năng của mỗi hạt sinh ra l bao nhiêu?
Hng dn gii
W

+ W
X
=
E

=12,5

=
C
W
E
mm
m
CB
B

+
=
222
218
.12,5= 12,275 MeV
E
mm
m
W
BC
C
B

+
=
= 12,5 -12,275=0,225MeV
Ví dụ 2 :
Hạt nhân
226
88

Ra
đứng yên phân rã ra một hạt

và biết đổi thành hạt nhân X. Động
năng của hạt

trong phân rã là 4,8MeV. Hãy xác định năng lợng toàn phần toả ra
trong một phân rã. Coi khối lợng của hạt nhân tính theo đơn vị u xấp xỉ bằng khối lợng
của chúng.
GV: Nguyn Vn Tng Trng THPT Yờn nh 2
-20-
S dng phng phỏp nng lng nõng cao kt qu hc tp
chng ht nhõn nguyờn t cho hc sinh lp 12
Hng dn gii
X
m
m

=

W
W
X
=
222
4


W
X

=
222
4
.W

=
222
4
.4,8= 0,0865 MeV
W

+ W
X
=
E

=4,8 +0,0865 =4,8865 MeV
Ví dụ 3 :
Hạt nhân
210
84
Po
có tính phóng xạ

. Trớc khi phóng xạ hạt nhân Po đứng yên. Tính
động năng của hạt nhân X sau phóng xạ. Cho khối lợng hạt nhân Po là
m
Po
=209,93733u, m
X

=205,92944u, m

=4,00150u, 1u=931MeV/c
2
.
Hng dn gii
E
= (m
trc
m
sau
).c
2
=5,949(MeV)
E
mm
m
W
BC
C
B

+
=
=
210
4
.5,949=0,1133 MeV
Ví dụ 4 :
Hãy viết phơng trình phóng xạ

của Randon (
222
86
Rn
).Có bao nhiêu phần trăm năng l-
ợng toả ra trong phản ứng trên đợc chuyển thành động năng của hạt

? Coi rằng hạt
nhân Randon ban đầu đứng yên và khối lợng hạt nhân tính theo đơn vị khối lợng
nguyên tử bằng số khối của nó.
Hng dn gii
% W
C
=
%100.
E
W
C

=
CB
B
mm
m
+
100%=
222
218
.100%=98,2%

Ví dụ 5 :
Pôlôni
210
84
Po
là một chất phóng xạ

. Tính vận tốc của hạt

, biết rằng mỗi hạt nhân
Pôlôni khi phân rã toả ra một năng lợng E=2,60MeV.
Hng dn gii
W

+ W
X
=
E

=2,6
X
m
m

=

W
W
X
=

206
4


W

= 0,04952MeV= 0,07928 .10
-13
J

v=
m
W2
= 1,11.10
7
m/s
GV: Nguyn Vn Tng Trng THPT Yờn nh 2
21
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
Bài tập vận dụng giải pháp 2
Bài tập 1: Hạt nhân U238 đứng yên phân rã tạo thành hạt α và hạt X. Biết động năng
của hạt X là 3,8.10
-2
MeV, động năng của hạt α là
A. 2,22MeV B. 0,22MeV C. 4,42MeV D. 7,2MeV
Bài tập 2: Cho phản ứng hạt nhân sau:
α
4
2

3
1
1
0
6
3
+→+ TnLi
. Phản ứng tỏa ra nhiệt lượng
4,8MeV. Coi động năng các hạt ban đầu không đáng kể, động năng hạt α sinh ra là
A. 2,74.10
-13
JB. 4,36.10
-13
J C. 1,25.10
-13
J D. 3,29.10
-13
J
Bài tập 3: Hạt nhân phóng xạ
234
92
U
đứng yên phát ra hạt α theo phương trình
234 4 A
92 2 Z
U He X
→ +
. Năng lượng tỏa ra của phản ứng này là 14,15MeV. Xem khối lượng
hạt nhân gần đúng bằng số khối tính theo đơn vị u. Động năng của hạt α là bao nhiêu?
A. 13,72MeV B. 12,91MeV C. 13,91MeV D. 12,79MeV

Bài tập 4: Hạt nhân U238 đứng yên phân rã α và biến thành hạt nhân Th. Động năng
của hạt α bay ra chiếm bao nhiêu % năng lượng phân rã ?
A. 1,68% B. 98,3% C. 16,8% D. 96,7%
Bài tập 5: Cho phản ứng hạt nhân:
MeVTnLi 9,4
4
2
3
1
1
0
6
3
++→+
α
. Giả sử động năng của
các hạt nơtron và Li rất nhỏ, động năng của hạt T và hạt α là
A. 2,5 MeV và 2,1 MeV B. 2,8 MeV và 1,2 MeV
C. 2,8 MeV và 2,1 MeV D. 2,5 MeV và 1,2 MeV
GV: Nguyễn Văn Tường Trường THPT Yên Định 2
-22-
Sử dụng phương pháp năng lượng nâng cao kết quả học tập
chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12
GV: Nguyễn Văn Tường Trường THPT Yên Định 2
23