SKKN thiết kế bản đồ tư duy xây dựng hệ thống bài tập chương vật lý hạt nhân luyện thi đại học

THIẾT KẾ BẢN ĐỒ TƯ DUY XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI
TẬP CHƯƠNG VẬT LÝ HẠT NHÂN - LUYỆN THI ĐẠI HỌC
PHẦN THỨ NHẤT : ĐẶT VẤN ĐỀ
1. Lý do chọn giải pháp
Chúng ta đang sống trong những năm đầu của thế kỷ XXI thế kỷ của trí
tuệ, sáng tạo. Đất nước ta đang bước vào thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hoá
đất nước. Viễn cảnh sôi động nhưng cũng nhiều thử thách đòi hỏi nghành giáo dục
và đào tạo phải có những đổi mới căn bản mạnh mẽ ngang tầm với sự phát triển
chung của thế giới và khu vực. Sự nghiệp giáo dục và đào tạo phải góp phần quyết
định vào việc bồi dưỡng trí tuệ khoa học, năng lực sáng tạo cho thế hệ trẻ, để mọi
công dân Việt Nam khi rời ghế nhà trường đều thực sự là những người lao động tự
chủ, năng động, sáng tạo trong công việc. Họ thực sự là chủ nhân của đất nước, tạo
được của cải vật chất, tinh thần cho xã hội.
Văn kiện Đại hội IX Đảng cộng sản Việt Nam tiếp tục quán triệt quan
điểm giáo dục là quốc sách hàng đầu “ Tiếp tục nâng cao chất lượng giáo dục
toàn diện, đổi mới nội dung phương pháp dạy và học, hệ thống trường lớp và hệ
thống quản lý giáo dục, thực hiện “ chuẩn hóa, hiện đại hóa, xã hội hóa”. Phát
huy tinh thần độc lập suy nghĩ sáng tạo của học sinh, sinh viên, đề cao năng lực
tự học, tự hoàn thiện học vấn và tay nghề”.
Để nâng cao chất lượng giáo dục người giáo viên phải nắm vững mục
tiêu của bộ môn, có biện pháp để thực hiện mục tiêu đó. Đồng thời phải biết xác
định mực tiêu dạy học cho mỗi tiết học, mỗi chương, mỗi phần kiến thức đó tổ
chức hoạt động dạy học đó nhằm đáp ứng được mục tiêu dạy học. Vật lý là môn
khoa học cơ bản nên việc dạy Vật Lý trong trường phổ thông phải giúp học sinh
nắm được kiến thức cơ bản, trọng tâm của bộ môn, mối quan hệ giữa Vật Lý và
các môn khoa học khác để vận dụng các quy luật vật lý vào thực tiễn đời sống.
1


Vật lý biểu diễn các quy luật tự nhiên thông qua toán học vì vậy hầu hết
các khái niệm, các định luật, quy luật và phương pháp… của Vật Lý trong trường

phổ thông đều được mô tả bằng ngôn ngữ toán học, đồng thời cũng yêu cầu học
sinh phải biết vận dụng tốt toán học vào Vật Lý để trả lời nhanh, chính xác các
dạng bài tập Vật Lý nhằm đáp ứng tốt các yêu cầu ngày càng cao của các đề thi
TNPT và TSĐH.
Vấn đề đặt ra là với số lượng lớn các công thức Vật Lý trong chương trình
PTTH làm sao nhớ hết để vận dụng, trả lời các câu hỏi trong khi đề thi trắc
nghiệm phủ hết chương trình, không trọng tâm, trọng điểm, thời gian trả lời mỗi
câu hỏi quá ngắn, (không quá 1,5 phút) nên việc suy luận và chứng minh các
công thức cần vận dụng là bất khả thi.
Hơn nữa hình thức thi trắc nghiệm được áp dụng trong các các kỳ thi tốt
nghiệp và tuyển sinh vào cao đẳng đại học thì yêu cầu để nhận dạng và giải nhanh
và tối ưu các câu trắc nghiệm, đặc biệt là các câu trắc nghiệm định lượng là rất
cần thiết để có thể đạt được kết quả cao trong kỳ thi. Trong đề thi đại học năm
2009 – 2010, 2010 – 2011. Môn Vật Lý có những câu trắc nghiệm định lượng khá
khó mà các đề thi trước đó, nếu chưa gặp và chưa giải qua lần nào thì thí sinh khó
mà giải nhanh và chính xác câu này.
Trong khi đó bản đồ tư duy là một công cụ hữu ích trong giảng dạy và
trong học tập ở trường THPT vì chúng giúp giáo viên và học sinh trong việc trình
bày các ý tưởng, tóm tắt, hệ thống hóa kiến thức của một bài học, một chủ đề,
một chương hay một cuốn sách một cách rõ ràng mạch lạc, lôgic và đặc biệt là dễ
phát triển ý tưởng. Đồng thời để giúp học sinh nhận dạng các câu trắc nghiệm
định lượng từ đó có thể giải nhanh và chính xác từng câu, trên cơ sở thiết lập
được bản đồ tư duy hệ thống hóa kiến thức chương sóng cơ tôi cũng đồng thời
dựa vào bản đồ tư duy để phân dạng bài tập và xây dựng hệ thống bài tập từ đó
đưa ra phương pháp giải cho từng dạng.
Vì vậy, với mong muốn đóng góp một phần nhỏ vào việc nâng cao chất
lượng dạy và học vật lý ở trường phổ thông, trong năm nay tôi chọn giải pháp
2

“Thiết kế bản đồ tư duy xây dựng hệ thống bài tập chương Vật lý hạt nhân luyện thi đại học” và hoàn thành nội dung vào tháng 5-2013.

2. Mục đích của giải pháp
- Nghiên cứu thiết kế và sử dụng bản đồ tư duy hệ thồng hóa kiến thức
chương Vật lý hạt nhân
- Xây dựng hệ thống bài tập và phân loại dạng bài tập chương Vật lý hạt
nhân.
- Hướng dẫn phương pháp giải giúp học sinh luyện thi đại học chương Vật
lý hạt nhân .
3. Đối tượng nghiên cứu
- Hoạt động dạy và học của học sinh trong quá trình dạy học chương Vật
lý hạt nhân lớp 12 THPT .
4. Nhiệm vụ của giải pháp
4.1
-

. Nghiên cứu cơ sở lí luận của giải pháp về:

Hoạt động nhận thức.

- Bản chất của học và chức năng của dạy
- Xác định mục tiêu dạy học, về kiểm tra đánh giá hoạt động học tập, về
bài tập vật lý , những chức năng của bài tập vật lý trong day hoc, sự
định hướng hành động giải bài tập Vật lý.
4.2

. Ứng dụng bản đồ tư duy hỗ trợ đổi mới phương pháp dạy học và

quản lý nhà trường.
4.3

. Nghiên cứu hệ thống kiến thức chương sóng cơ SGK lớp 12 cơ bản

và nâng cao.
4.4

Nghiên cứu phương pháp sử dụng bài tập Vật Lý trong việc phát

triển tư duy độc lập sáng tạo cho học sinh và theo định hướng dạy học tích
cực.

3


4.5

. Lựa chọn và xây dựng, phân loại hệ thống bài tập chương sóng

cơ
4.6

. Tiến hành kiểm tra để khảo sát chất lượng hiệu quả dạy học và

tiến hành thực nghiệm.
5. Phương pháp nghiên cứu :
Trong quá trình nghiên cứu tôi đã sử dụng một số phương pháp sau :
- Phương pháp quan sát sư phạm
- Phương pháp thống kê, tổng hợp, so sánh.
- Phương pháp mô tả, liệt kê…
- Phương pháp thực nghiệm

Ngoài ra còn sử dụng các phương pháp khác.
6. Điểm mới của giải pháp:
- Thiết kế được bản đồ tư duy hệ thống hóa kiến thức chương Vật lý hạt
nhân.
- Lựa chọn và xây dựng, phân loại một hệ thống bài tập chương Vật lý
hạt nhân đa dạng, phong phú.
- Đề xuất phương hướng sử dụng hệ thống bài tập chương Vật lý hạt
nhân trong giảng dạy để phát triển năng lực tư duy tích cực, độc lập sáng tạo và
gây hứng thú học tập cho học sinh.
7. Giả thuyết khoa học
Vận dụng được những hiểu biết về lý luận về xác định được mục tiêu dạy
học , về kiểm tra đánh giá kết quả học tập, về sử dụng bài tập vật lý trong dạy hoc
và ứng dụng bản đồ tư duy hỗ trợ đổi mới phương pháp dạy học và quản lý nhà
trường sẽ thiết kế được bản đồ tư duy hệ thống hóa kiến thức chương sóng cơ
đồng thời lựa chọn và xây dựng, phân loại một hệ thống bài tập chương sóng cơ
đa dạng, phong phú giúp học sinh ôn thi tốt nghiệp, Cao đẳng, Đại học.
8. Cấu trúc của giải pháp
Ngoài phần mở đầu, kết luận, danh mục các tài liệu tham khảo, phụ lục giải
pháp được trình bày ở ba chương
4


Chương I : Tổng quan về cơ sơ sở lý luận và về tình hình nghiên cứu có liên
quan đến giải pháp
Chương II : Thiết kế bản đồ và sử dụng bản đồ tư duy xây dựng hệ thống
bài tập chương Vật lý hạt nhân.
Chương III: Thực nghiệm Sư Phạm

PHẦN THỨ HAI : NỘI DUNG
CHƯƠNG I

TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ VỀ TÌNH HÌNH
NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN GIẢI PHÁP
1.1.

CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA GIẢI PHÁP

1.1.1. Hoạt động nhận thức của học sinh.
1.1.1.1.Khái niệm nhận thức.
Nhận thức là một trong ba mặt cơ bản của đời sống tâm lí con người (nhận
thức, tình cảm và hành động), nó là tiền đề của hai mặt kia và đồng thời có quan
hệ chặt chẽ với chúng và với các hiện tượng tâm lí khác. Hoạt động nhận thức
bao gồm nhiều quá trình khác nhau, có thể chia hoạt động nhận thức thành hai
giai đoạn lớn:
- Nhận thức cảm tính (cảm giác và tri giác)
- Nhận thức lí tính (tư duy và tưởng tượng)
1.1.1.2. Dạy học Vật Lý theo hướng tích cực.
a. Phương pháp dạy học tích cực.
Phương pháp dạy học tích cực là khái niệm nói tới những phương pháp
giáo dục, dạy học theo hướng phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo của người
học. Vì vậy phương pháp dạy học tích cực thực chất là các phương pháp dạy học
hướng tới việc giúp học sinh học tập chủ động, tích cực, sáng tạo chống lại thói
quen học tập thụ động.
5


Phương pháp dạy học tích cực chú trọng đến hoạt động học, vai trò của
người học trong quá trình dạy học theo các quan điểm, tiếp cận mới về hoạt động
dạy học như "Dạy học hướng vào người học", "hoạt động hoá người học", "kiến
tạo theo mô hình tương tác".
b. Những dấu hiệu đặc trưng của phương pháp dạy học tích cực

- Những phương pháp dạy học có chú trọng đến việc tổ chức, chỉ đạo để
người học trở thành chủ thể hoạt động, tự khám phá kiến thức chưa biết. Trong
giờ học, học sinh được tổ chức, động viên tham gia vào các hoạt động học tập
qua đó vừa nắm được kiến thức, kỹ năng mới, vừa nắm được phương pháp nhận
thức, học tập. Từ đó phát triển nhân cách người lao động tự chủ, năng động, sáng tạo.
- Những phương pháp dạy học có chú trọng rèn luyện kỹ năng, phương
pháp và thói quen tự học, từ đó tạo cho học sinh sự hứng thú, lòng ham muốn,
khát khao học tập. Giúp họ dễ dàng thích ứng với cuộc sống xã hội phát triển.
- Những phương pháp dạy học chú trọng đến việc tổ chức các hoạt động của
từng học sinh, hoạt động học tập hợp tác trong tập thể nhóm, lớp học.
- Những phương pháp dạy học có sự phối hợp sử dụng rộng rãi các phương
tiện trực quan nhất là các phương tiện kỹ thuật nghe nhìn, máy vi tính, phần mềm
dạy học..
- Những phương pháp dạy học có sử dụng các phương pháp kiểm tra, đánh
giá đa dạng, khách quan, tạo điều kiện để học sinh được tham gia tích cực vào hoạt
động tự đánh giá và đánh giá lẫn nhau. Nội dung, phương pháp và hình thức kiểm
tra đánh giá phải đa dạng phong phú với sự trợ giúp của các thiết bị kỹ thuật, máy
tính và phần mềm kiểm tra để đảm bảo tính khách quan, phản ánh trung thực tình
trạng kiến thức của học sinh và quá trình đào tạo.
Như vậy khi sử dụng các phương pháp dạy học trong dạy học Vật Lý
chúng ta cần khai thác những yếu tố tích cực của từng phương pháp dạy học
đồng thời cũng cần phối hợp các phương pháp dạy học với phương tiện trực
quan, phương tiện kỹ thuật, tính đặc thù của phương pháp dạy học Vật Lý để
nâng cao tính hiệu quả của quá trình đổi mới phương pháp dạy học Vật Lý.
6


1.1.2. Bản đồ tư duy ( BĐTD)
1.1.2.1. Bản đồ tư duy là gì?
Bản đồ tư duy ( MINDMAP) hay còn gọi là tư duy, lược đồ tư duy: là

phương pháp dạy học chú trọng đến cơ chế ghi nhớ, dạy cách học, cách tự học
nhằm tìm tòi, đào sâu, mở rộng một ý tưởng, hệ thống hóa một chủ đề hay một
mạch kiến thức … bằng cách kết hợp việc sử dụng đồng thời hình ảnh, đường nét,
màu sắc, chữ viết, sự tư duy tích cực. BĐTD kế thừa mở rộng và ở mức độ cao
hơn của việc lập biểu đồ. Học sinh tự ghi chép kiến thức trên bản đồ tư duy bằng
từ khóa và ý chính, cụm từ viết tắt và các đường liên kết, ghi chú… bằng các màu
sắc, hình ảnh và chữ viết. Khi tự ghi theo cách hiểu của chính mình, học sinh sẽ
chủ động hơn, tích cực học tập và ghi nhớ bền vững hơn, dề nhớ rộng đào sâu ý
tưởng. Mỗi người ghi theo một cách khác nhau, không dập khuôn, máy móc, dễ
phát triển ý tưởng bằng cách vẽ thêm nhánh, phát huy được sáng tạo. Người học
luôn có được niềm tin trước “ sản phẩm kiến thức hội họa” do tự mình làm ra
dưới sự hướng dẫn của thầy cô giáo và sự hợp tác của tập thể.
Dạy học bằng bản đồ tư duy xuất phát từ tiếp thu kiến thức kinh nghiệm
quốc tế và nghiên cứu thực tiễn giới thiệu để đưa vào áp dụng ở giáo dục Việt
Nam sau khi đã triển khai thành công ở một số địa phương .
1.1.2.2. Thiết kế bản đồ tư duy góp phần đổi mới phương pháp dạy học .
Định hướng đổi mới phương pháp dạy học hiện nay là tích cực hóa hoạt
động học sinh. Tích cực hóa hoạt động học tập là quá trình làm cho người học trở
thành chủ thể tích cực hóa hoạt động học tập của chính họ. Để phát huy được tính
tích cực của học sinh, cần tạo cho học sinh được suy nghĩ nhiều hơn, cơ chế của
hoạt động BĐTD chú trọng tới hình ảnh, màu sắc, với các mạng lưới ( các
nhánh). BĐTD là một công cụ đồ họa nối các hình ảnh có liên quan với nhau vì
vậy có thể vận dụng BĐTD vào dạy học kiến thức mới, ôn tập, hệ thống hóa kiến
thức …và lập kế hoạch công tác.
Một số kết quả nghiên cứu khoa học cho thấy bộ não con người sẽ hiểu
sâu, nhớ lâu và in đậm điều mà do chính mình tự suy nghĩ, tự viết, vẽ ra theo
7


ngôn ngữ của mình vì vậy việc sử BĐTD huy động tối đa tiềm năng của bộ não

giúp học sinh học tập một cách tích cực, là biện pháp hỗ trợ đổi mới phương pháp
một cách hiệu quả. Việc học sinh lập BĐTD còn giúp các em phát triển khả năng
thẩm mỹ, do việc thiết kế nó phải bố cục màu sắc, các đường nét, các nhánh sao
cho đẹp, sắp xếp các ý tưởng một cách khoa học súc tích, hợp lý trực quan, dễ
hiểu, dễ ‘đọc”, dễ tiếp thu.
Những điều cần tránh khi sử dụng bản đồ tư duy
- Ghi lại nguyên cả đoạn văn dài dòng.
- Ghi chép quá nhiều ý không cần thiết.
- Dành quá nhiều thời gian để vẽ, viết, tô màu…
Vận dụng BĐTD trong dạy học :
Đối với học sinh trung bình : Tập cho học sinh có theo quen tự ghi chép
hay tổng kết một vấn đề, một chủ đề đã đọc, đã học theo cách hiểu của các em
dưới dạng BĐTD.
-Cho học sinh tập “đọc hiểu” và tự vẽ BĐTD sau từng bài học. Ban đầu
cho học sinh làm quen với một số BĐT có sẵn sau đó tập cho các em vẽ bằng
cách cho key words - tên chủ đề hoặc một hình ảnh, hình vẽ của chủ đề chính
vào vị trí trung tâm rồi đặt các câu hỏi gợi ý để các em tiếp tục vẽ ra các nhánh
cấp 1, cấp 2, cấp 3… Hướng dẫn gợi ý để các em tự hệ thống kiến thức trọng tâm,
kiến thức cần nhớ của mỗi bài học vào một trang giấy. Cũng có thể vẽ trung trên
một cuốn vở hoặc để thành các trang giấy rời rồi kẹp thành một tập. Một bài học
được vẽ kiến thức trọng tâm trên một trang giấy giúp các em dễ ôn tập, xem lại
kiến thức khi cần rút tờ BĐTD của bài đó ra là các em nhanh chóng ôn lại các
kiến thức một cách dễ dàng.
Đối với học sinh khá, giỏi : Sử dụng BĐTD để tìm chiến lược giải
quyết một vấn đề, hay tìm hướng giải một bài toán, hệ thống hóa kiến thức …
Việc vẽ BĐTD theo nhóm lên thực hiện trước khi nghiên cứu tài liệu mới. kiến
thức mới để cả nhóm tìm chiến lược giải quyết vấn đề hoặc cũng có thể thực hiện
8

để hệ thống hóa kiến thức một chủ đề, một chương. Sau khi mỗi nhóm “vẽ’
xong,nhóm đại diện của mỗi nhóm hoặc một số thành viên trong nhóm “ thuyết
trình” BĐTD cho cả lớp nghe và thảo luận, góp ý bổ sung nếu (cần thiết)
Ngoài việc vẽ BĐTD trong học tập cho các em sử dụng BĐTD tự ghi tóm
lược nội dung chính của cuốn sách dưới dạng BĐTD khi các em đọc sách . Hoặc
gợi ý cho các em lập kế hoặc học tập, vạch kế hoạch cho bản thân để biến ước mơ
thành hiện thực trong tương lai, các kế hoạch này có thể bổ sung dần dần theo
năm tháng bằng cách vẽ thêm nhánh khi mỗi người có sự điều chỉnh kế hoạch.
Bản đồ tư duy có thể vẽ trên giấy, bìa, bảng phụ… bằng cách sử dụng
bút chì màu, phấn màu, tẩy … hoặc có thể thiết kế trên powerpoint hoặc các phần
mền trên bản đồ tư duy. Với trường có điều kiện cơ sở hạ tầng công nghệ thông
tin tốt có thể cài vào máy phần mền Mindmap cho giáo viên, học sinh sử dụng.
Việc dùng giấy, bút chì màu, tẩy … để vẽ BĐTD có ưu điểm là phát huy tối đa
tính sáng tạo của học sinh, phát triển năng khiếu hội họa, sở thích của học sinh,
các em tự do chọn màu sắc ( xanh, đỏ, vàng, tím … ), đường nét ( đậm, nhạt,
thẳng, cong … ), các em tự “sáng tác” nên mỗi BĐTD thể hiện rõ hiểu, cách trình
bày kiến thức của từng học sinh và cũng do các em tự làm nên các em yêu quí,
trân trọng “ tác phẩm” của mình.
1.2. Xây dựng lập luận trong giải bài tập
Xây dựng lập luận trong giải bài tập là một bước quan trọng của quá trình
giải bài tập vật lý. Trong bước này, ta phải vận dụng những định luật vật lý,
những quy tắc, những công thức để thiết lập mối quan hệ giữa đại lượng cần tìm,
hiện tượng cần giải thích hay dự đoán với những dữ kiện cụ thể đã cho trong đầu
bài. Muốn làm được điều đó, cần phải thực hiện những suy luận logic hoặc những
biến đổi toán học thích hợp. Có rất nhiều cách lập luận tùy theo loại bài tập hay
đặc điểm của từng bài tập. Tuy nhiên, tất cả các bài tập mà ta đã nêu ra trong mục
phân loại bài tập ở trên đều chứa đựng một số yếu tố của bài tập định tính và bài
tập tính toán tổng hợp. Dưới đây, ta xét đến phương pháp xây dựng lập luận giải
hai loại bài tập đó.
9

1.2.1. Xây dựng lập luận trong giải bài tập định tính
Bài tập định tính thường có hai dạng: giải thích hiện tượng và dự đoán hiện
tượng sẽ xảy ra.
1.2.1.1 Bài tập giải thích hiện tượng:
Giải thích hiện tượng thực chất là cho biết một hiện tượng và lý giải xem vì
sao hiện tượng lại xảy ra như thế. Nói cách khác là biết hiện tượng và phải giải
thích nguyên nhân của nó. Đối với học sinh, nguyên nhân đó là những đặc tính,
những định luật vật lý. Như vậy, trong các bài tập này, bắt buộc phải thiết lập
được mối quan hệ giữa một hiện tượng cụ thể với một số đặc tính của sự vật hiện
tượng hay với một số định luật vật lý. Ta phải thực hiện phép suy luận logic (luận
ba đoạn), trong đó tiên đề thứ nhất là một đặc tính chung của sự vật hoặc định
luật vật lý có tính tổng quát, tiên đề thứ hai là những điều kiện cụ thể, kết luận là
hiện tượng nêu ra.
Thông thường những hiện tượng thực tế rất phức tạp mà các định luật vật lý
lại rất đơn giản, cho nên mới nhìn thì khó có thể phát hiện ra mối liên hệ giữa
hiện tượng đã cho với những định luật vật lý đã biết. Ngoài ra, ngôn ngữ dùng
trong lời phát biểu các định nghĩa, định luật vật lý nhiều khi lại không hoàn toàn
phù hợp với ngôn ngữ thông thường dùng để mô tả hiện tượng. Vì vậy cần phải
mô tả hiện tượng theo ngôn ngữ vật lý và phân tích hiện tượng phức tạp ra các
hiện tượng đơn giản chỉ tuân theo một định luật, một quy tắc nhất định.
Có thể đưa ra một quy trình sau đây để định hướng cho việc tìm lời giải bài
tập định tính giải thích hiện tượng:
• Tìm hiểu đầu bài, đặc biệt chú trọng diễn đạt hiện tượng mô tả trong đầu
bài bằng ngôn ngữ vật lý (dùng các khái niệm vật lý thay cho khái niệm dùng
trong đời sống hằng ngày).
• Phân tích hiện tượng.
• Xây dựng lập luận:
- Tìm trong đầu bài những dấu hiệu có liên quan đến một tính chất vật lý,

một định luật vật lý đã biết.
10


- Phát biểu đầy đủ tính chất đó, định luật đó.
- Xây dựng một luận ba đoạn để thiết lập mối quan hệ giữa định luật đó với
hiện tượng đã cho, nghĩa là giải thích được nguyên nhân của hiện tượng. Trong
trường hợp hiện tượng phức tạp thì phải xây dựng nhiều luận ba đoạn liên tiếp.

1.2.1.2 Bài tập dự đoán hiện tượng:
Dự đoán hiện tượng thực chất là căn cứ vào những điều kiện cụ thể của đầu
bài, xác định những định luật chi phối hiện tượng và dự đoán được hiện tượng gì
xảy ra và xảy ra như thế nào. Từ đó tìm quy luật chung chi phối hiện tượng cùng
loại và rút ra kết luận. Về mặt logic, ta phải thiết lập một luận ba đoạn, trong đó
ta mới biết tiên đề thứ hai (phán đoán khẳng định riêng), cần phải tìm tiên đề thứ
nhất (phán đoán khẳng định chung) và kết kuận (phán đoán khẳng định riêng).
1.2.2. Xây dựng lập luận trong giải bài tập định lượng
Muốn giải được bài tập định lượng, trước hết phải hiểu rõ hiện tượng xảy ra,
diễn biến của nó từ đầu đến cuối. Cho nên, có thể nói phần đầu của bài tập định
lượng là một bài tập định tính. Do đó, khi giải bài tập định lượng cần phải thực
hiện bước 1 và 2 giống như khi giải bài tập định tính. Riêng bước 3 về xây dựng
lập luận, có thể áp dụng các công thức và những cách biến đổi toán học chặt chẽ,
rõ ràng hơn
Có hai phương pháp xây dựng lập luận: phương pháp phân tích và phương
pháp tổng hợp.
1.2.2.1. Phương pháp phân tích: phương pháp phân tích bắt đầu bằng
việc tìm một định luật, một quy tắc diễn đạt bằng một công thức có chứa đại
lượng cần tìm và một vài đại lượng khác chưa biết. Sau đó tìm những định luật,
công thức khác cho biết mối quan hệ giữa những đại lượng chưa biết này với các
đại lượng đã biết trong đầu bài. Cuối cùng ta tìm được một công thức trong đó chỉ

chứa đại lượng cần tìm với các đại lượng đã biết. Thực chất của phương pháp
phân tích là phân tích một bài toán phức tạp thành nhiều bài toán đơn giản hơn.
11


1.2.2.2. Phương pháp tổng hợp: việc giải bài tập bắt đầu từ những đại
lượng đã cho trong điều kiện của bài tập. Dựa vào các định luật, quy tắc vật lý, ta
phải tìm những công thức chứa đại lượng đã cho và các đại lượng trung gian mà
ta dự kiến có liên quan đến đại lượng phải tìm. Cuối cùng ta tìm được một công
thức chỉ chứa đại lượng phải tìm và những đại lượng đã biết.
1.2.2.3. Phối hợp phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp:
trong thực tế giải bài tập, hai phương pháp trên không tách rời nhau, mà thường
xen kẽ, hỗ trợ lẫn nhau.
Phương pháp tổng hợp đòi hỏi người giải bài tập có kiến thức rộng rãi, kinh
nghiệm phong phú để có thể dự đoán được con đường đi từ những dữ kiện trung
gian, thoạt mới nhìn hình như không có quan hệ gì chặt chẽ tới một kết quả có
liên quan đến tất cả những điều đã cho. Bởi vậy, ở giai đoạn đầu của việc giải bài
tập thuộc một dạng nào đó, do học sinh chưa có nhiều kinh nghiệm, ta nên bắt
đầu từ câu hỏi đặt ra trong bài tập rồi gỡ dần, làm sáng tỏ dần những yếu tố có
liên quan đến đại lượng cần tìm, nghĩa là dùng phương pháp phân tích.
Trong những bài tập tính toán tổng hợp, hiện tượng xảy ra do nhiều nguyên
nhân, trải qua nhiều giai đoạn, khi xây dựng lập luận có thể phối hợp hai phương
pháp.
1.3.Hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý
Để việc hướng dẫn giải bài tâp cho học sinh có hiệu quả, thì trước hết giáo
viên phải giải được bài tập đó, và phải xuất phát từ mục đích sư phạm để xác định
kiểu hướng dẫn cho phù hợp.
1.3.1 Các kiểu hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý
1.3.1.1 Hướng dẫn theo mẫu (Angorit)
-Định nghĩa: hướng dẫn angorit là sự hướng dẫn chỉ rõ cho học sinh những

hành động cụ thể cần thực hiện và trình tự thực hiện các hành động đó để đạt
được kết quả mong muốn

12


-Yêu cầu đối với giáo viên: giáo viên phải phân tích một cách khoa học việc
giải toán để xác định được một trình tự giải một cách chính xác, chặt chẽ, logic,
khoa học.
-Yêu cầu đối với học sinh: chấp hành các hành động đã được giáo viên chỉ
ra, vận dụng đúng công thức và tính toán cẩn thận sẽ giải được bài toán đã cho.
*Ưu điểm:
- Bảo đảm cho học sinh giải được bài tập đã cho một cách chắc chắn.
- Giúp cho việc rèn luyện kỹ năng giải bài tập của học sinh một cách hiệu
quả.
* Nhược điểm: ít có tác dụng rèn luyện cho học sinh khả năng tìm tòi,
sáng tạo.Sự phát triển tư duy sáng tạo của học sinh bị hạn chế. Để khắc phục
nhược điểm này, trong quá trình giải bài tập, giáo viên phải lôi cuốn học sinh
tham gia vào quá trình xây dựng angorit cho bài tập.
-Điều kiện áp dụng: khi cần dạy cho học sinh phương pháp giải một bài toán
điển hình,luyện cho học sinh kỹ năng giải một dạng bài tập xác định
1.3.1.2 Hướng dẫn tìm tòi
- Định nghĩa: định hướng tìm tòi là kiểu định hướng mang tính chất gợi ý
cho học sinh suy nghĩ tìm tòi phát hiện cách giải bài toán.
-Yêu cầu đối với giáo viên: giáo viên phải gợi mở để học sinh tự tìm cách
giải quyết, tự xác định các hành động thực hiện để đạt được kết quả, phải chuẩn
bị thật tốt các câu hỏi gợi mở.
- Yêu cầu đối với học sinh: học sinh phải tự lực tìm tòi cách giải quyết chứ
không phải là học sinh chỉ việc chấp hành các hành động theo mẫu của giáo viên.
* Ưu điểm:

- Tránh được tình trạng giáo viên làm thay học sinh trong việc giải bài tập.
- Phát triển tư duy, khả năng làm việc tự lưc của học sinh.
* Nhược điểm:
- Do học sinh phải tự tìm cách giải quyết bài toán nên đôi khi cũng không
đảm bảo học sinh giải được bài toán một cách chắt chắn.
13


- Phương pháp này không thể áp dụng cho toàn bộ đối tượng học sinh.
- Hướng dẫn của giáo viên không phải lúc nào cũng định hướng được tư duy
của học sinh.
♦ Điều kiện áp dụng: khi cần giúp đỡ học sinh vượt qua khó khăn để giải
quyết được bài tập đồng thời vẫn đảm bảo được yêu cầu phát triển tư duy học
sinh muốn tạo điều kiện để học sinh tự lực tìm tòi cách giải quyết
1.3.2 Định hướng khái quát chương trình hóa:
- Định nghĩa: định hướng khái quát chương trình hóa là sự hương dẫn cho
học sinh tự tìm tòi cách giải quyết tương tự như hướng dẫn tìm tòi. Sự định
hướng được chương trình hóa theo các bước dự định hợp lý để giải quyết vấn đề
đặt ra.
Cụ thể:
+ Giáo viên định hướng ban đầu để học sinh tự tìm tòi giải quyết vấn đề đặt
ra.
+ Nếu học sinh không tự giải quyết được, giáo viên sẽ gợi ý thêm, cụ thể hóa
hoặc chi tiết hóa thêm một bước để thu hẹp phạm vi tìm tòi giải quyết cho vừa
sức học sinh.
+ Nếu học sinh vẫn không tự giải quyết được thì giáo viên nên chuyển dần
sang kiểu định hương theo mẫu để theo đó học sinh tự giải quyết được một bước
hay một khía cạnh nào đó của vấn đề. Sau đó tiếp tục giải quyết vấn đề tiếp theo.
+Cứ như thế giáo viên hướng dẫn và định hướng để học sinh giải quyết hoàn
chỉnh vấn đề.

- Yêu cầu đối với giáo viên: định hướng hoạt động tư duy của học sinh,
không được làm thay, phải theo sát tiến trình hoạt động giải bài toán của học sinh.
-Yêu cầu đối với học sinh: phải tự mìn giải quyết vấn đề, vận dụng hết kiến
thức và kỹ năng đã được học để tham gia vào quá trình giải.
*Ưu điểm:

14


- Rèn luyện được tư duy và tính độc lập suy nghĩ của học sinh trong quá
trình giải bài tập.
- Đảm bảo cho học sinh giải được bài tập đã cho.
- Giáo viên có thể theo sát học sinh trong quá trình giải bài tập nên dễ phát
hiện được những thiếu sót hoặc sai lầm của học sinh để điều chỉnh và củng cố lại.
* Nhược điểm:
- Để làm tốt được sự hướng dẫn này phụ thuộc vào trình độ và khả năng sư
phạm của người giáo viên. Đôi khi người giáo viên dễ sa vào làm thay cho học
sinh trong từng bước định hướng. Do vậy, câu hỏi định hướng của giáo viên phải
được cân nhắc kỹ và phù hợp với trình độ học sinh.
Trong quá trình hướng dẫn học sinh giải bài tập không thể theo một khuôn
mẫu nhất định, mà tùy thuộc vào nội dung, kiến thức, yêu cầu của bài toán, và
còn tùy thuộc vào đối tượng học sinh mà chúng ta có cách lựa chọn kiểu hướng
dẫn cho phù hợp. Như người giáo viên phải biết phối hợp cả ba kiểu hướng dẫn
trên nhưng áp dụng kiểu hướng dẫn tìm tòi là chủ yếu.
1.4. Lựa chọn và sử dụng bài tập trong dạy học vật lý
1.4.1. Lựa chọn bài tập
Hệ thống bài tập mà giáo viên lựa chọn phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Bài tập phải đi từ dễ tới khó, từ đơn giản đến phức tạp (phạm vi và số
lượng các kiến thức, kĩ năng cần vận dụng từ một đề tài đến nhiều đề tài, số
lượng các đại lượng cho biết và các đại lượng cần tìm…) giúp học sinh nắm được

phương pháp giải các loại bài tập điển hình.
- Mỗi bài tập phải là một mắt xích trong hệ thống bài tập, đóng góp một
phần nào đó vào việc củng cố, hoàn thiện và mở rộng kiến thức.
- Hệ thống bài tập cần bao gồm nhiều thể loại bài tập: bài tập giả tạo và bài
tập có nội dung thực tế, bài tập luyện tập và bài tập sáng tạo, bài tập cho thừa
hoặc thiếu dữ kiện, bài tập mang tính chất ngụy biện và nghịch lý, bài tập có
nhiều cách giải khác nhau và bài tập có nhiều lời giải tùy theo điều kiện cụ thể

15


của bài tập mà giáo viên không nêu lên hoặc chỉ nêu lên một điều kiện nào đó mà
thôi.
 Bài tập giả tạo: là bài tập mà nội dung của nó không sát với thực tế, các
quá trình tự nhiên được đơn giản hóa đi nhiều hoặc ngược lại, cố ý ghép nhiều
yếu tố thành một đối tượng phức tạp để luyện tập, nghiên cứu. Bài tập giả tạo
thường là bài tập định lượng, có tác dụng giúp học sinh sử dụng thành thạo các
công thức để tính đại lượng nào đó khi biết các đại lượng khác có liên quan, mặc
dù trong thực tế ta có thể đo nó trực tiếp được.
 Bài tập có nội dung thực tế: là bài tập có đề cập đến những vấn đề có liên
quan trực tiếp tới đối tượng có trong đời sống, kĩ thuật. Dĩ nhiên những vấn đề đó
đã được thu hẹp và đơn giản hóa đi nhiều so với thực tế. Trong các bài tập có nội
dung thực tế, những bài tập mang nội dung kĩ thuật có tác dụng lớn về mặt giáo
dục kĩ thuật tổng hợp. Nội dung của các bài tập này phải thỏa mãn các yêu cầu:
- Nguyên tắc hoạt động của các đối tượng kĩ thuật nói đến trong bài tập phải
gắn bó mật thiết với những khái niệm và định luật vật lý đã học.
- Đối tượng kĩ thuật này phải có ứng dụng khá rộng rãi trong thực tiễn sản
xuất của nước ta hoặc địa phương nơi trường đóng.
- Số liệu trong bài tập phải phù hợp với thực tế sản xuất.
- Kết quả của bài tập phải có tác dụng thực tế, tức là phải đáp ứng một vấn

đề thực tiễn nào đó.
Khi ra cho học sinh những bài tập vật lý có nội dung kĩ thuật, cần có bài tập
không cho đầy đủ dữ kiện để giải, học sinh có nhiệm vụ phải tìm những dữ kiện
đó bằng cách tiến hành các phép đo hoặc tra cứu ở các tài liệu.
 Bài tập luyện tập: được dùng để rèn luyện cho học sinh áp dụng các kiến
thức đã học để giải từng loại bài tập theo mẫu xác định. Việc giải những bài tập
loại này không đòi hỏi tư duy sáng tạo của học sinh mà chủ yếu cho học sinh
luyện tập để nằm vững cách giải đối với từng loại bài tập nhất định.
 Bài tập sáng tạo: là bài tập mà các dữ kiện đã cho trong đầu bài không chỉ
dẫn trực tiếp hay gián tiếp cách giải. Các bài tập sáng tạo có tác dụng rất lớn
16


trong việc phát triển tính tự lực và sáng tạo của học sinh, giúp học sinh nắm vững
kiến thức chính xác, sâu sắc và mềm dẻo. Bài tập sáng tạo có thể là bài tập giải
thích một hiện tượng chưa biết trên cơ sở các kiến thức đã biết. Hoặc là bài tập
thiết kế, đòi hỏi thực hiện một hiện tượng thực, đáp ứng những yêu cầu đã cho.
1.4.2. Sử dụng hệ thống bài tập:
- Các bài tập đã lựa chọn có thể sử dụng ở các khâu khác nhau của quá trình
dạy học: nêu vấn đề, hình thành kiến thức mới củng cố hệ thống hóa, kiểm tra và
đánh giá kiến thức kĩ năng của học sinh.
- Trong tiến trình dạy học một đề tài cụ thể, việc giải hệ thống bài tập mà
giáo viên đã lựa chọn cho học sinh thường bắt đầu bằng những bài tập định tính
hay những bài tập tập dợt. Sau đó học sinh sẽ giải những bài tập tính toán, bài tập
đồ thị, bài tập thí nghiệm có nội dung phức tạp hơn. Việc giải những bài tập tính
toán tổng hợp, những bài tập có nội dung kĩ thuật với dữ kiện không đầy đủ,
những bài tập sáng tạo có thể coi là sự kết thúc việc giải hệ thống bài tập đã được
lựa chọn cho đề tài.
- Cần chú ý cá biệt hóa học sinh trong việc giải bài tập vật lý, thộng qua các
biện pháp sau

+ Biến đổi mức độ yêu cầu của bài tập ra cho các loại đối tượng học sinh
khaac1 nhau, thể hiện ở mức độ trừu tượng của đầu bài, loại vấn đề cần giải
quyết, phạm vi và tính phức hợp của các số liệu cần xử lý, loại và số lượng thao
tác tư duy logic và các phép biến đổi toán học cần sử dụng, phạm vi và mức độ
các kiến thức, kĩ năng cần huy động.
+ Biến đổi mức độ yêu cầu về số lượng bài tập cần giải, về mức độ tự lực
của học sinh trong quá trình giải bài tập.
Bài tập vật lý là một yêu cầu học tập đặt ra cho học sinh, được học sinh giải
quyết dưạ trên cơ sở các lập luận lôgic, nhờ các phép tính toán, các thí nghiệm
dựa trên những kiến thức về khái niệm, định luật và thuyết vật lý

17


Trong quá trình dạy học vật lý, việc giảng day vật lý phải gắn liền với việc rèn
luyện cho học sinh giải bài tập. Đó cũng là một đặc điểm của các môn khoa học
tự nhiên.
1.1.3.1. Vai trò và tác dụng của bài tập vật lý
Xét về mặt phát triển tính tự lực của học sinh và nhất là về mặt rèn luyện
kỹ năng vận dụng kiến thức đã lĩnh hội được thì vai trò của việc giải bài tập vật lý
trong quá trình học tập có giá trị rất lớn. Bài tập vật lý được sử dụng trong nhiều
khâu trong quá trình dạy học.
- Bài tập vật lý là một phương tiện nghiên cứu hiện tượng vật lý.
- Bài tập vật lý là phương tiện để phát triển tư duy vật lý của học sinh.
- Bài tập là một phương tiện rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức của học
sinh vào thực tiễn.
- Bài tập vật lý là một phương tiện để giáo dục học sinh.
- Bài tập vật lý là một phương tiện để kiểm tra, đánh giá kiến thức, kỹ năng,
kỹ xảo của học sinh.
- Đặc biệt, để giải được các bài tập vật lý dưới hình thức trắc nghiệm khách

quan học sinh ngoài việc nhớ lại các kiến thức một cách tổng hợp, chính xác ở
nhiều phần, nhiều chương, nhiều cấp học thì học sinh cần phải rèn luyện cho
mình tính phản ứng nhanh trong từng tình huống cụ thể, bên cạnh đó học sinh
phải giải thật nhiều các dạng bài tập khác nhau để có được kiến thức tổng hợp,
chính xác và khoa học .

18


CHƯƠNG II: NỘI DUNG CỤ THỂ CỦA GIẢI PHÁP KHOA HỌC
THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG BẢN ĐỒ TƯ DUY XÂY DỰNG
HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG VẬT LÝ HẠT NHÂN - LUYỆN THI
ĐẠI HỌC.
2. 1. Nội dung kiến thức và kỹ năng hình thành ở học sinh khi học chương
Vật lý hạt nhân.
Đặc điểm chung của chương:
Theo chương trình vật lý 12 cơ bản chương ‘Vật lý hạt nhân” gồm 5 bài :
• Tinh chất và cấu tạo hạt nhân.
• Năng lượng liên kết hạt nhân và phản ứng hạt nhân.
• Phóng xạ.
• Phản ứng phân hạch.
• Phản ứng nhiệt hạch.
2.2. Bản đồ tư duy hệ thồng hóa kiến thức chương “ Vật lý hạt nhân ”
BẢN ĐỒ

19


Từ bản đồ tư duy tôi đã hệ thống được kiến thức “Vật lý hạt nhân” cụ thể như
sau :

2.2.1. Cấu tạo hạt nhân nguyên tử:
Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các hạt rất nhỏ gọi là các nuclon.
a) Nuclôn: Nuclôn gồm có 2 loại là prôtôn và nơtrôn.
- Prôtôn :
kí hiệu p , mang điện tích nguyên tố dương +e ,có khối lượng mp =
1,67262. 10−27 kg
- Nơtrôn :
kí hiệu n , không mang điện , khối lượng mn = 1,67493. 10−27 kg
b) Kí hiệu hạt nhân nguyên tử của nguyên tố X:
A
Z

X hoặc A X trong đó X là kí hiệu nguyên tố , Z là nguyên tử số(hay số prôtôn

có trong hạt nhân) , A gọi là số khối (hay khối lượng số) , N = (A – Z) là số
nơtrôn có trong hạt nhân.
c/ Đồng vị :
Là những nguyên tố có cùng nguyên tử số Z nhưng khác nhau về số khối (tức là
khác nhau về số nơtrôn N)
Ví dụ : Đồng vị của cácbon
1
1

10
6

C , 116C , 126C , 136C , 146 C , 156C , 166C ; Đồng vị của hidro:

H , 12 H (Đơteri, kí hiệ D), 13 H (Triti, kí hiệu T)

d/ Đơn vị khối lượng nguyên tử:
Đơn vị khối lượng nguyên tử u là ½ khối lượng một nguyên tử của đồng vị phổ
1 12

− 27
biến 126C : u = 12 . N gam = 1,66055.10 kg ; với NA = 6,022.1023 hạt/mol là số
A

Avôgađrô.
Ví dụ : mp = 1,007276u ; mn = 1,008665u ; me = 0,000549u << mp và mn => khối
lượng nguyên tử tập trung chủ yếu ở hạt nhân.

20


2.2.2. Sự phóng xạ:
2.2.2.1. Hiện tượng phóng xạ:
- Là hiện tượng một hạt nhân tự động phóng ra những bức xạ gọi là tia phóng xạ
và biến đổi (phân rã) thành hạt nhân khác.
- Các tia phóng xạ gồm : tia anpha (α) , tia bêta (β) (gồm có 2 lọai β+ và β−) , tia
gamma (γ) (Xem bản chất và tính chất của các tia phóng xạ ở sgk vật lí 12)
2.2.2.2. Định luật phóng xạ :
 Đặc tính của sự phóng xạ :
- Quá trình phóng xạ là một quá trinh biến đổi hạt nhân.
- Có tính tự phát và không điều kiển được , nó do nguyên nhân bên trong hạt
nhân đó gây ra và không phụ thuộc vào các tác động từ bên ngoài.
- Phóng xạ là một quá trình ngẫu nhiên.
 Phát biểu định luật : Trong quá trình phân rã , số hạt nhân phóng xạ giảm
theo thời gian theo định luật hàm số mũ.
 Công thức:

N (t ) =

N0
= N 0 .e −λ.t
2k

m(t ) =

m0
= m0 .e −λ.t
2k

.

Với: k = t/T là số chu kì bán rã trong thời gian t ; λ = ln2/T= 0,693/T và gọi là
hằng số phóng xạ.
N0 và m0 là số nguyên tử ban đầu và khối lượng ban đầu của lượng chất
phóng xạ .
N(t) và m(t) là số nguyên tử và khối lượng còn lại sau thời gian t .
 Độ phóng xạ: Độ phóng xạ H của một lượng chất phóng xạ đặc trưng cho
tính phóng xạ mạnh hay yếu, đo bằng số phân rã trong 1s.
dN
H ( t ) =−
=λ.N ( t ) =λ.N 0 .e −λ.t =H 0 .e −λ.t
dt

Trong đó : H0 = λ.N0 gọi là độ phóng xạ ban đầu
- Đơn vị của độ phóng xạ là Becơren (Bq): 1Bq = 1 phân rã /giây ,
- Đơn vị khác là Curi(Ci) : 1Ci = 3,7.1010 Bq

21


2.2.3. Phản ứng hạt nhân:
2.2.3.1. Định nghĩa:
Phản ứng hạt nhân là mọi quá trình dẫn đến sự biến đổi hạt nhân.
- Hai loại phản ứng hạt nhân : phản ứng tự phân rã (hay phán ứng tự phát) và
phản ứng có sự tương tác giữa các hạt nhân (hay phản ứng hạt nhân kích thích)
A + B → C +

- Dạng phương trình tổng quát :

D

- Trong trường hợp phóng xạ phương trình có dạng : A → B + C . Trong đó A
là hạt nhân mẹ , nếu B là
hạt nhân con thì C là tia phóng xạ ( hạt α hoặc β).
2.2.3.2 Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân :
Có 4 định luật bảo toàn :
+ Định luật bảo toàn số nuclôn (số khối A) .
+ Định luật bảo toàn điện tích (nguyên tử số Z) .
Xét phương trình :

A1
Z1

A3
A4
A+ZA22 B →

Z3 C +
Z4 D

- Theo định luật bảo toàn số khối ta có :

A1 + A2 = A3 + A4

- Theo định luật bảo toàn điện tích ta có : Z1 + Z2 = Z3 + Z4
+ Định luật bảo toàn động lượng :




PA +PB =PC +PD

hay





m A .V A + m B .VB = mC .VC + m D .VD

+ Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần (bao gồm năng lượng nghỉ và động
năng của các hạt) .
E A + E B = EC + E D

hoặc ∆E + K A + K B = K C + K D

+ Biểu thức quan hệ giữa động năng và động lượng : P 2 = 2mK

Chú ý : Không có sự bảo toàn khối lượng , bảo toàn động năng trong phản ứng
hạt nhân.
2.2.4. Hệ thức Anhxtanh giữa năng lượng và khối lượng:
2
+ Năng lượng toàn phần của một vật có khối lượng m là : E = m .c với c = 3.108

m/s là vận tốc ánh sáng trong chân không , m là khối lương tương đối tính.

22


+ Từ hệ thức Anhxtanh cho thấy khối lượng các hạt không chỉ đo bằng kg , u mà
còn đo bằng đơn vị : eV/c2 hoặc MeV/c2.
1MeV/c2 = 1,7827.10−30kg ; 1u = 1,66055.10−27kg = 931,5 MeV/c2 ,
Hoặc: 1u.c2 = 931,5 MeV , hoặc:

MeV
u
=
.
2
931,5
c

2.2.5. Độ hụt khối – năng lượng hạt nhân.
2.2.5.1. Độ hụt khối:
Độ hụt khối là độ giảm khối lượng của một hạt nhân X(có khối lượng mX) so
với khối lượng m0 của Z prôtôn và N nơtrôn riêng rẽ tạo thành hạt nhân đó :
∆m = m0 – mX = Z.mp + (A−Z).mn – mX
2.2.5.2 Năng lượng liên kết :

+ Khi các nuclôn liên kết lại thành một hạt nhân X thì tỏa ra một năng lượng là :
∆E = W = (m0 – mX).c2
+ Sự hụt khối dẫn đến sự tỏa năng lượng khi hình thành hạt nhân và do đó khi
muốn phá vỡ một hạt nhân thành các nuclôn riêng rẽ , ta phải tốn một năng lượng
tối thiểu bằng ∆E để thắng lực liên kết hạt nhân . Vì vậy năng lượng ∆E = W =
(m0 – m).c2 gọi là năng lượng liên kết hạt nhân , kí hiệu là Wlk :

[

]

Wlk = Z .m p + ( A − Z ).m p − mhn .c 2

2.2.5.3. Năng lượng liên kết riêng :
- Năng lượng liên kết riêng là năng lượng liên kết tính cho một nuclôn trong hạt
nhân :

Wlk ( R ) =

Wlk
A

- Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn, thì càng bền vững.
2.2.5.4. Năng lượng của phản ứng hạt nhân:
Xét phản ứng hạt nhân :

A + B → C +

D

- Tổng khối lượng của các hạt nhân trước phản ứng là : mtrước = m0 = mA + mB
- Tổng khối lượng của các hạt nhân sau phản ứng là :

23

msau = m = mC + mD


• Nếu m < m0 thì

∆m = ( m0 − m) > 0 :

ta có phản ứng tỏa năng lượng , năng

lượng tỏa ra bằng: Wtỏa = (m0 – m).c2 dưới dạng động năng của các hạt nhân sản
phẩm C và D .
- Sự phân hạch và phản ứng nhiệt hạch là hai phản ứng tỏa năng lượng .
• Nếu m > m0 thì ∆m = (m0 − m) < 0 : ta có phản ứng thu năng lượng, năng
2
lượng thu vào có giá trị W thu= m 0 −m .c .

Phản ứng thu năng lượng không thể tự nó xảy ra mà phải cung cấp cho các hạt
nhân ban đầu A và B một năng lượng dưới dạng động năng thỏa mãn công thức :
W = (m − m0 ).c 2 + Wđ . Với Wđ là tổng động năng của các hạt nhân mới sinh ra .

* Hai loại phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng
+ Hai hạt nhân rất nhẹ (có số khối A < 10) như hiđrô, hêli, … kết hợp với nhau
thành một hạt nhân nặng hơn. Vì sự tổng hợp hạt nhân chỉ có thể xảy ra ở nhiệt
độ cao nên phản ứng này gọi là phản ứng nhiệt hạch.
+ Một hạt nhân nặng vỡ thành hai mãnh nhẹ hơn (có khối lượng cùng cỡ). Phản

ứng này gọi là phản ứng phân hạch.
a) Sự phân hạch
Dùng nơtron nhiệt (còn gọi là nơtron chậm) có năng lượng cở 0,01eV bắn vào
235

U ta có phản ứng phân hạch:
1
0

n+

135
92

U→

A1
Z1

X1 +

A2
Z2

1

X2 + k 0 n

Đặc điểm chung của các phản ứng phân hạch: sau mỗi phản ứng đều có hơn hai
nơtron được phóng ra, và mỗi phân hạch đều giải phóng ra năng lượng lớn.

Người ta thường gọi đó là năng lượng hạt nhân.
* Phản ứng phân hạch dây chuyền
+ Các nơtron sinh ra sau mỗi phân hạch của urani (hoặc plutoni, …) lại có thể bị
hấp thụ bởi các hạt nhân urani (hoặc plutoni, …) khác ở gần đó, và cứ thế, sự
phân hạch tiếp diễn thành một dây chuyền. Số phân hạch tăng lên rất nhanh trong
một thời gian rất ngắn, ta có phản ứng phân hạch dây chuyền.

24


+ Điều kiện xảy ra phản ứng phân hạch dây chuyền: Muốn có phản ứng dây
chuyền ta phải xét tới số nơtron trung bình k còn lại sau mỗi phân hạch (còn gọi
là hệ số nhân nơtron)
- Nếu k < 1 thì phản ứng dây chuyền không xảy ra.
- Nếu k = 1 thì phản ứng dây chuyền xảy ra với mật độ nơtron không đổi. Đó là
phản ứng dây chuyền điều khiển được.
- Nếu k > 1 thì dòng nơtron tăng liên tục theo thời gian, dẫn tới vụ nổ nguyên tử.
Đó là phản ứng dây chuyền không điều khiển được.
Để giảm thiểu số nơtron bị mất vì thoát ra ngoài nhằm đảm bảo có k ≥ 1, thì
khối lượng nhiên liệu hạt nhân phải có một giá trị tối thiểu, gọi là khối lượng tới
hạn mth. Với 235U thì mth vào cỡ 15kg; với 239U thì mth vào cỡ 5kg.
* Lò phản ứng hạt nhân. Nhà máy điện hạt nhân
Phản ứng hạt nhân dây chuyền tự duy trì, có điều khiển, được thực hiện trong
thiết bị gọi là lò phản ứng hạt nhân.
Trong phần lớn các lò phản ứng nhiên liệu phân hạch là 235U hay 238Pu. Để đảm
bảo cho k = 1, trong các lò phản ứng người ta dùng các thanh điều khiển có chứa
bo hay cađimi là các chất có tác dụng hấp thụ nơtron.
Bộ phân chính của nhà máy điện hạt nhân là lò phản ứng hạt nhân. Chất tải
nhiệt sơ cấp, sau khi chạy qua vùng tâm lò, sẽ chảy qua bộ trao đổi nhiệt, cung
cấp nhiệt cho lò sinh hơi. Hơi nước làm chạy tua bin phát điện giống như trong

các nhà máy điện thông thường.
b) Phản ứng nhiệt hạch
Khi hai hạt nhân nhẹ kết hợp lại để tạo nên một hạt nhân nặng hơn thì có năng
lượng tỏa ra. Ví dụ: 21 H + 21 H → 23 He + 01 n + 4MeV.
Phản ứng kết hợp hạt nhân chỉ xảy ra ở nhiệt đô rất cao nên mới gọi là phản
ứng nhiệt hạch.
* Phản ứng nhiệt hạch trong vũ trụ
Phản ứng nhiệt hạch trong lòng Mặt Trời và các ngôi sao là nguồn gốc năng
lượng của chúng.
25