Kinh nghiệm giúp học sinh lớp 12 nâng cao kết quả học tập chương hạt nhân nguyên tử thông qua phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic

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: Kinh nghiệm giúp
học sinh lớp 12 nâng cao kết quả học tập chương hạt nhân nguyên tử thông qua
phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic. 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, tơi 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 tơi 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.

1


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
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

GV: Nguyễn Văn Tường

Trường THPT Yên Định 2

-2-


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 vơ cùng khó khăn chính, hay
nhầm lẫn kiến thức, chưa hiểu rõ mối liên hệ giữa các cơng thức và đặc biệt là
học sinh rất khó nhớ.
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.
3


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.

III. PHƯƠNG PHÁP
1. KHÁCH THỂ NGHIÊN CỨU

GV: Nguyễn Văn Tường

Trường THPT Yên Định 2

-4-


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 tơi 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

Nhóm thực nghiệm

Điểm

Nhóm đối chứng

Điểm

6.6

8.9

7.8

7.5

5


3
4
5
6
7
8
9
10
11

12
13
14
15
16
17
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
GV: Nguyễn Văn Tường

7.7

6.6

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

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

-6-


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
Mớt

6.2

7.1

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
Nhóm
Thực nghiệm
Đối trứng

Số HS
51
54

Giá trị trung bình
7.1
7.0

Độ lệch chuẩn (SD)
0.77
0.99

p
0.16

Ta thấy p = 0,16 > 0,05 nên sự chênh lệch về điểm số trung bình của hai
nhóm là khơng có ý nghĩa, hai nhóm được coi là tương đương.
Kiểm tra trước và sau tác động với nhóm tương tương
Kiểm tra trước

Nhóm

Kiểm tra sau
Tác động

tác động

tác động
Áp dụng phương pháp

Thực nghiệm
Đối chứng

01

năng lượng và kỹ năng

03

02

suy luận logic
Không áp dụng phương

04

pháp năng lượng và kỹ

7

năng suy luận logic
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
GV: Nguyễn Văn Tường

Trường THPT Yên Định 2

-8-

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
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26

27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37

Nhóm thực nghiệm

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

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

6.0

7.0

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

9


38
39
40
41
42
43
44
45
46

47
48
49
50
51
52
53
54

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

7.0

8.0

7.0

8.0

8.0

7.0

6.0
8.0
7.0
Mớt

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
0.000068

0.93

bình chuẩn( SMD)
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
GV: Nguyễn Văn Tường

Trường THPT Yên Định 2

-10-


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
- 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 khơng phải do nhẫn nhiên mà do kết quả tác
động.
4. HẠN CHÊ

11


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.
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
GV: Nguyễn Văn Tường

Trường THPT Yên Định 2

-12-


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

13


Nguyễn Văn Tường

VI. TÀI LIỆU THAM KHẢO

GV: Nguyễn Văn Tường

Trường THPT Yên Định 2

-14-

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.

15


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

ε=

- Năng lượng liên kết riêng:

Wlk
→ Wlk = ε . A
A

- 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 →

A3
Z3

X 3 + ZA44 X 4

- Bảo toàn số nuclôn (số khối A)

A1 + A2 = A3 + A4

- Bảo toàn điện tích (nguyên tử số Z)

Z1 + Z 2 = Z 3 + Z 4

- Bảo toàn động lượng:

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 :

GV: Nguyễn Văn Tường

Trường THPT Yên Định 2

-16-


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 
m4 =  Z 4 .m p + ( A4 − Z 4 ).mn − ∆m4 

17


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
= ε 3 .A3 + ε 4 .A4 - ε1.A1 - ε 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 = ε 3 .A3 + ε 4 .A4 - ε1.A1 - ε 2 .A2

(5)

→ Wmin

∆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

GV: Nguyễn Văn Tường

(6)
Trường THPT Yên Định 2

-18-


∆E

= Wđsau – Wđtrước suy ra:

→ Nếu cung cấp năng lượng dưới dạng photon có năng lượng: ε = hf =
→ Wmin = ε min = hf min =

hc
λmax

∆E

= – ∆E

hc
λ

(7)

= Wđsau – Wđtrước suy ra:

→ Wđtrước

= Wđsau

→ Wcung cấp

= Wđộng năng sau– (m1 + m2 - m3 - m4)c2

→ Wcung cấp

=(m3 + m4 – m1 – m2)c2 + Wđsau

→ Wcung cấp

– ∆E

=(M – M0)c2 + Wđsau

(8)

Ví dụ 1:
Cho phản ứng hạt nhân:

9
4

Be +11 H →36 Li +24 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 + W p − WLi = 4, 033 MeV
19


Ví dụ 2:
Bắn hạt nhân α có động năng 18 MeV vào hạt nhân

14
7

N đứng yên ta có phản ứng

17
α + 14
7 N → 8 O + p . 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/c2. Động năng của hạt
prơtơn 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
m
2
1
p
mpv 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
= (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:
2
2
4
1
Cho phản ứng hạt nhân sau: 1 H + 1 H → 2 He+ 0 n + 3,25 MeV . Biết độ hụt khối của 12 H là

∆mD = 0, 0024u ;1u = 931MeV / c 2 . 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):
GV: Nguyễn Văn Tường

Trường THPT Yên Định 2

-20-


∆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 + α → 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 α 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 năng lợng cần thiết để tách các hạt nhân

20
10

Ne thành 2 hạt và hạt nhân

rằng năng lợng liên kết riêng trong các hạt nhân

20

10

Ne ,

4
2

12
6

C . Biết

He và 126 C tơng ứng là 8,03,

7,07, 7,68 MeV/nuclon.
Hng dn gii
- Phng 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

= ε 3 .A3 + ε 4 .A4 - ε1.A1 - ε 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
21


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
12
hạt nhân 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 + α →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

-22-


2. GIẢI PHÁP 2
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng và năng lượng bài tập phóng xạ
23


A

B+C

a) Định luật bảo toàn động lợng: PA = PB + PC
Hạt nhân A đứng yên phóng xạ :

PA = PB + PC =0
PB =- PC

Hạt B và C chuyển động ngợc chiều nhau : PB=PC mC.vC= mB.vB
m B vC
=
mC v B

Mặt khác :

(PB)2=(PC)2

b) Định luật bảo toàn năng lợng:

E

2.mC.WC=2mB.WB


m B WC
=
mC W B



m B vC WC
= =
mC v B W B

= Wđsau – WđTrước
=WB + WC WA
( WA = 0 )

=WB + WC
c) Phần trăm động năng các hạt 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

% WC=

WC
.100%
∆E

%WB=100%
Kết quả:

-

=

⇒ WB =

mC
∆E
mC + m B

⇒ WC =

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)

GV: Nguyễn Văn Tường

Trường THPT Yên Định 2

-24-

WC =

mB
∆E
m B + mC

(11)

VÝ dơ 1 :
Randon

222
86

Rn lµ chÊt 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 b»ng tØ sè sè khèi cđa chóng (m α /mX A /AX).
ộng năng của mỗi hạt sinh ra là bao nhiªu?
Hướng dẫn giải
W α + WX
⇒ WC =
WB =

= ∆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

Ví dụ 2 :
Hạt nhân

226
88

Ra đứng yên phân rà ra một hạt và biết đổi thành hạt nhân X. Động

năng của hạt trong phân rà 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 lỵng
cđa chóng.
Hướng dẫn giải
mα W X
4
4
4
=
=
⇒ WX =
.Wα =
.4,8= 0,0865 MeV
m X Wα 222

222
222

W α + WX

= ∆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
mPo=209,93733u, mX=205,92944u, m =4,00150u, 1u=931MeV/c2.
25