Nghiên cứu, vận dụng phương pháp dạy học theo lý thuyết phát triển bài tập vật lý xây dựng các dạng bài tập vật lý hạt nhân ( ban cơ bản)

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ
TRƯỜNG PT NGUYỄN MỘNG TUÂN
------------

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

TÊN ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU, VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP
DẠY HỌC THEO LÝ THUYẾT PHÁT TRIỂN BÀI TẬP VẬT LÍ
XÂY DỰNG CÁC DẠNG BÀI TẬP VẬT LÍ HẠT NHÂN
(BAN CƠ BẢN )

Người thực hiện: Dương Thị Hương
Chức vụ:
Giáo viên
Đơn vị công tác: Trường PT Nguyễn Mộng Tuân
SKKN thuộc lĩnh vực: Môn Vật lí

THANH HOÁ NĂM 2016

-1-


MỤC LỤC
I. MỞ ĐẦU
I.1
Lý do chọn đề tài
I.2
Mục đích nghiên cứu
I.3
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

I.4
Nhiệm vụ nghiên cứu
I.5
Phương pháp nghiên cứu
II.NỘI DUNG
II.1
Cơ sở lí luận của vấn đề nghiên cứu
II.2
Thực trạng học sinh làm bài tập Vật lý ở trường THPT Nguyễn
Mông Tuân Đông Sơn
III.GIẢI PHÁP SỬ DỤNG ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
III.1.SỬ DỤNG LÝ THUYẾT PHÁT TRIỂN BÀI TẬP VẬT LÝ
TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ
III.1.1 Khái niệm phát triển bài tập vật lý
III.1.2 Phương pháp phát triển bài tập vật lý
III.2.XÂY DỰNG CÁC DẠNG BÀI TẬP “VẬT LÍ HẠT NHÂN” VẬT
LÝ 12 BAN CƠ BẢN THEO LÝ THUYẾT PHÁT TRIỂN BTVL
III.2.1 Xây dựng hệ thống BTVL tiết “ bài tập vật lí hạt nhân” theo
hướng phát triển BT
III.2.2 Các bài tập cơ bản
III.2.3 Phát triển các bài tập cơ bản theo lý thuyết phát triển BTVL
III.2.4 Các dạng bài tập được phát triển từ bài tập cơ bản
III.3.THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
III.3.1 Đối tượng thực nghiệm sư phạm
III.3.2 Về kết quả kiểm tra đánh giá thực nghiệm sư phạm
III.3.3 Phân tích kết quả thực nghiệm
IV.KẾT LUẬN

-2-

Trang

1
1
1
1
2
2
2
3
3
3
4
4
4
6
8
10
13
13
13
13
14


DANH MỤC VIẾT TẮT

-3-

BTCB

Bài tập cơ bản

BTPH

Bài tập phức hợp

BTVL

Bài tập vật lí

BT

Bài tập

GV

Giáo viên

HS

Học sinh

ĐC

Đối chứng

TN

Thực nghiệm

I- MỞ ĐẦU
I.1. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Có thể nói phân dạng trong các chương của sách vật lý 12 đã được khá nhiều tác
giả biên soạn vì nó thiết thực và giúp được nhiều cho học sinh để tham khảo dùng
làm tài liệu ôn thi kì thi quốc gia. Tuy nhiên chỉ bám sát Sách giáo khoa dẫn tới
việc có nhiều dạng toán trong đề thi có mà Sách giáo khoa không có mà ta phải suy
luận, việc phân dạng bài tập trong từng chương đòi hỏi người giáo viên phải có
kiến thức tổng hợp xuyên suốt của chương đó và điều đó đã làm cụ thể hóa lượng
kiến thức trong chương đó giúp học sinh tiếp cận nhanh và nhớ được lâu lượng
kiến thức này.
Đối với học sinh có học lực yếu, đặc biệt kiến thức căn bản về đổi đơn vị, biến đổi
biểu thức còn hạn chế nên để làm một bài tập các em gặp rất nhiều khó khăn, qua
thực tế dạy dỗ tôi nhận thấy, việc nhớ công thức để tính toán thì không khó đối với
các em nhưng việc biến đổi biểu thức, tính toán đến kết quả cuối cùng thì rất khó
đối với các em.
Các kiến thức ở sách giáo khoa rất căn bản, tuy nhiên do hạn chế về suy luận nên
khi gặp những bài tập đòi hỏi phải có suy luận thì các em lúng túng không biết làm
thế nào? Để giúp học sinh có thể nắm bắt được các dạng bài tập có trong sách giáo
khoa và đề thi quốc gia nên tôi đã chọn đề tài : NGHIÊN CỨU, VẬN DỤNG PHƯƠNG
PHÁP DẠY HỌC THEO LÝ THUYẾT PHÁT TRIỂN BÀI TẬP VẬT LÍ XÂY DỰNG
CÁC DẠNG BÀI TẬP VẬT LÍ HẠT NHÂN (BAN CƠ BẢN ) để làm đề tài cho bài

nghiên cứu của mình với mong muốn các em sẽ nắm vững hơn về các dạng bài tập
của chương IX.Tuy đề tài chỉ nằm trong một phạm vi rất nhỏ trong tổng thể chương
trình vật lí lớp 12 nhưng hy vọng giúp đỡ học sinh nắm vững dạng bài tập cơ bản
xuất hiện trong các đề thi quốc gia gần đây về “Bài tập vật lí hạt nhân”. Tôi rất
mong được sự nhận xét của quý lãnh đạo, đồng nghiệp để tôi hoàn thiện hơn sáng
kiến kinh nghiệm của mình. Tôi xin chân thành cảm ơn!

I.2.MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU.
1. Phân loại và hướng dẫn học sinh làm bài tập Vật lí 12 chương IX.
2. Phạm vi nghiên cứu: Học sinh lớp 12 Trường THPT Nguyễn Mộng Tuân Đông
Sơn
I.3.ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Kết thúc chương IX môn Vật lí lớp 12 để thực hiện việc dạy - học theo phương
pháp đổi mới đạt hiệu quả cao thì đòi hỏi giáo viên phải nghiên cứu, tìm tòi để để
đưa ra được những phương pháp giảng dạy có hiệu quả nhằm hướng dẫn học sinh
biết phân loại, nắm vững phương pháp làm các bài tập liên quan đến bài tập vật lí
hạt nhân xuất hiện trong các đề thi quốc gia gần đây.
-4-


I.4.NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu, tìm hiểu lý thuyết phát triển bài tập Vật lý.
- Xây dựng các dạng bài tập Vật lý theo Lý thuyết phát triển bài tập chương “Vật lí
hạt nhân ” Vật lý 12 (ban cơ bản).
- Thực nghiệm sư phạm các phương án dạy học đã thiết kế.
I.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU :
Trong quá trình nghiên cứu tôi đã sử dụng một số phương pháp sau :
- Phương pháp điều tra giáo dục.
- Phương pháp quan sát sư phạm.
- Phương pháp thống kê, tổng hợp, so sánh.
- Phương pháp mô tả.
- Phương pháp vật lý.
II .NỘI DUNG NGHIÊN CỨU:
II.1.Cơ sở lí luận của vấn đề nghiên cứu
Đối với môn vật lý ở trường phổ thông, bài tập vật lý đóng một vai trò hết sức
quan trọng, việc hướng dẫn học sinh làm bài tập Vật lý là một hoạt động dạy học,
một công việc khó khăn, ở đó bộc lộ rõ nhất trình độ của người giáo viên vật lý

trong việc hướng dẫn hoạt động trí tuệ của học sinh, vì thế đòi hỏi người giáo viên
và cả học sinh phải học tập và lao động không ngừng. Bài tập Vật lý sẽ giúp học
sinh hiểu sâu hơn những qui luật vật lý, những hiện tượng vật lý. Thông qua các bài
tập ở các dạng khác nhau tạo điều kiện cho học sinh vận dụng linh hoạt những kiến
thức để tự lực giải quyết thành công những tình huống cụ thể khác nhau thì những
kiến thức đó mới trở nên sâu sắc hoàn thiện và trở thành vốn riêng của học sinh.
Trong quá trình giải quyết các vấn đề, tình huống cụ thể do bài tập đề ra học sinh
phải vận dụng các thao tác tư duy như so sánh phân tích, tổng hợp khái quát
hoá....để giải quyết vấn đề, từ đó sẽ giúp giải quyết giúp phát triển tư duy và sáng
tạo, óc tưởng tượng, tính độc lập trong suy nghĩ, suy luận.... Nên bài tập Vật lý gây
hứng thú học tập cho học sinh.
II.2.Thực trạng học sinh làm bài tập Vật lý ở trường THPT Nguyễn Mông
Tuân Đông Sơn
II.2.1.Đặc điểm tình hình nhà trường :
- Trường PT Nguyễn Mông Tuân có cơ sở vật chất phục vụ cho việc giảng dạy
tương đối tốt, phòng học khang trang, sạch đẹp có phòng thí nghiệm nhưng dụng cụ
thí nghiệm sử dụng ít thành công vì đồ dùng thí nghiệm chất lượng thấp cũng là
một hạn chế để học sinh có thể nắm bắt những hiện tượng Vật lí.
-Trường PT Nguyễn Mông Tuân tuyển học sinh đầu vào có chất lượng rất thấp, đa
phần là học sinh có học lực tương đối yếu, mất căn bản dẫn tới khi học các môn
Khoa học thực nghiệm như môn Vật lí các em thường chán nản và học đối phó, các
bài tập mang tính suy luận do vậy các em gặp rất nhiều khó khăn.

-5-


-Đội ngũ giảng dạy môn Vật lí ở trường khá trẻ, thâm niên trong nghề chưa cao,
nên việc học hỏi từ đồng nghiệp còn hạn chế, phải dạy kiêm nhiệm thêm môn công
nghệ nên thời gian đầu tư chuyên môn chưa nhiều. Tuy nhiên với sức trẻ toàn bộ
giáo viên môn Vật lí trong trường không ngừng học hỏi, trau dồi chuyên môn đó là

một thuận lợi lớn cho bộ môn Vật lí.
II.2.2.Thực trạng của việc hướng dẫn học sinh làm bài tập Vật lí chương IX ở
lớp.
- Trong chương IX : Vật lí hạt nhân là một khái niệm khá quen thuộc đối với học
sinh, tuy nhiên bản chất các phản ứng hạt nhân thì các em lại khá mơ hồ, song
bằng việc cho các em quan sát những thí nghiệm mô phỏng trên máy tính thì các
em dần dần đã hình dung được các đặc tính và phản ứng hạt nhân
- Về kỹ năng học sinh: Do có học lực yếu việc nắm vững được những khái niệm,
công thức tính như: năng lượng phản ứng ,năng lượng liên kết , động năng ,vận
tốc ... đã là khó đối với các em nên việc suy luận mở rộng để làm những bài tập
trong các đề quốc gia lại càng khó hơn. Trước thực trạng đó tôi nhận thấy phải
hướng dẫn các em trước hết phải nắm vững hiện tượng sau đó là kiến thức căn bản
trong sách giáo khoa cung cấp, sau đó từ từ đưa các dạng bài toán và ví dụ thực tế
trong đề thi cho các em làm quen.
- Trong quá trình giảng dạy môn Vật lí nếu giáo viên thường sử dụng phương pháp
chia nhóm để học sinh thảo luận và tìm ra kết quả cho câu hỏi và giáo viên thường
kết luận đúng, sai và không hướng dẫn gì thêm, việc giảng dạy Vật lý nhất là bài
tập vật lí như thế sẽ không đạt được kết quả cao, vì trong lớp có các đối tượng học
sinh khá, trung bình, yếu, kém nên khả năng tư duy của các em rất khác nhau, đối
với học sinh yếu, kém hay trung bình không thể tư duy kịp và nhanh như học sinh
khá, nên khi thảo luận các em chưa thể kịp hiểu ra vấn đề và nhất là khi thảo luận
nhóm, giáo viên lại hạn chế thời gian hoặc thi xem nhóm nào đưa ra kết quả nhanh
nhất thì thường các kết quả này là tư duy của các học sinh khá trong nhóm mà
không có sự cộng tác của toàn bộ thành viên trong nhóm, vì thế nếu giáo viên
không chú trọng đến việc hướng dẫn học sinh phương pháp giải bài tập Vật lí thì
học sinh sẽ đoán mò không nắm vững được kiến thức trong chương. Do vậy tôi sẽ
đưa ra các dạng bài tập và tự mỗi học sinh phải tự làm theo sự hướng dẫn.
III.GIẢI PHÁP SỬ DỤNG ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
III.1. SỬ DỤNG LÝ THUYẾT PHÁT TRIỂN BÀI TẬP VẬT LÝ TRONG
DẠY HỌC VẬT LÝ

III.1.1.Khái niệm phát triển bài tập vật lý
- BTCB(Bài tập cơ bản): là bài tập mà khi giải chỉ cần sử dụng một đơn vị kiến
thức cơ bản (một khái niệm hoặc một định luật vật lý):

-6-


- BTPH(Bài tập phức hợp): là bài tập mà khi giải cần sử dụng từ hai đơn vị kiến
thức trở lên. Như vậy, BTPH là tổ hợp các bài tập cơ bản. Thực chất của việc giải
BTPH là việc nhận ra các BTCB trong các bài tập cơ bản đó.
- Phát triển bài tập là biến đổi một BTCB thành các BTPH theo các phương án
khác nhau.
III.1.2.Phương pháp phát triển bài tập vật lý
-Việc phát triển BTVL cần phải trải qua các hoạt động: Chọn BTCB, phân tích cấu
trúc của BTCB theo các phương pháp khác nhau.
-Việc chọn BTCB là hành động có tính quyết định cho việc củng cố kiến thức, kỹ
năng.
-Từ BTCB, có thể phát triển thành những BTPH muôn hình, muôn vẻ. Về mặt lý
luận có thể khái quát thành ba hướng phát triển bài tập như sau:
Phương án 1: Hoán vị giả thuyết và kết luận của BTCB để được BTCB khác có độ
khó tương đương.
Phương án 2: Phát triển giả thuyết BTCB
Dữ kiện bài toán không liên hệ trực tiếp với ẩn số bằng phương trình biểu diễn kiến
thức cơ bản mà kiên hệ gián tiếp thông qua cái chưa biết trung gian a, b, ... nhờ
phương trình biểu diễn kiến thức cơ bản khác. Phát triển giả thuyết BTCB là thay
giả thuyết của bài tập đó bằng một số BTCB khác buộc tìm các đại lượng trung
gian là cái chưa biết liên hệ dữ kiện với ẩn số.
-Mức độ phức tạp phụ thuộc vào số bài toán trung gian (số cái chưa biết). Tuỳ
thuộc vào đối tượng học sinh mà tăng hoặc giảm số bài toán trung gian.
Phương án 3: Phát triển kết luận BTCB

-Cái cần tìm (ẩn số) không liên hệ trực tiếp với dữ kiện bằng một kiến thức cơ bản
mà thông qua các ẩn số trung gian. Phát triển kết luận là thay kết luận của BTCB
bằng một số BTCB trung gian để tìm ẩn số trung gian X, Y, ... liên kết dữ liệu a, b,
c ... và các ẩn số x1, y1...
-Mức độ phức tạp phụ thuộc số bài toán trung gian (số ẩn số trong bài toán trung
gian).
III.2.XÂY DỰNG CÁC DẠNG BÀI TẬP “VẬT LÍ HẠT NHÂN” VẬT LÝ 12
BAN CƠ BẢN THEO LÝ THUYẾT PHÁT TRIỂN BTVL
III.2.1.Xây dựng hệ thống BTVL tiết “ bài tập vật lí hạt nhân” theo hướng
phát triển BT
III.2.1.1.Cơ sở lựa chọn bài tập cơ bản
Ta đã biết bài tập cơ bản là bài tập mà lời giải chỉ cần thiết lập mối liên hệ giữa các
đại lượng đã cho và đại lượng cần tìm dựa vào kiến thức mới học. Các bài tập này
phải đảm bảo cho HS ôn tập sử dụng các công thức cơ bản của chương.
III.2.1.2.Kiến thức trọng tâm
A.Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân
-7-


a) Bảo toàn số khối A: Tổng số A của các hạt trước phản ứng và sau phản ứng bao
giờ cũng bằng nhau AA + AB = AC + AD
b) Bảo toàn điện tích Z A + Z B = Z C + Z D
c) Bảo toàn năng lượng và bảo toàn động lượng: “Trong phản ứng hạt nhân, năng
lượng và động lượng được bảo toàn”.
Lưu ý: Không có định luật bảo toàn khối lượng của hệ.
Xét phản ứng hạt nhân: A + B → C + D
Do độ hụt khối của các hạt nhân là khác nhau, khiến tổng khối lượng m của các
hạt nhân sau phản ứng có thể khác tổng khối lượng m 0 của các hạt nhân trước phản
ứng.Đặt mtr­íc = m A + mB vµ msau = mC + mD thì mtr­íc ≠ msau
B.Phóng xạ

t

Khối lượng còn lại của X sau thời gian t : m = m 0 .2 −T
Số hạt nhân X còn lại sau thời gian t :
Công thức liên hệ : n =

= m 0 .e −λ.t

.

t

N = N .2 − T = N .e −λ.t .
0
0

N m
=
NA A

Chú ý:
+ t và T phải đưa về cùng đơn vị .
+ m và m0 cùng đơn vị và không cần đổi đơn vị
C.Phản ứng hạt nhân toả năng lượng
+ Nếu mtr­íc > msau thì ban đầu hệ có năng lượng ( Etr­íc = mtr­íc .c 2 ) lớn hơn năng
lượng của hệ sau phản ứng ( Esau = msau.c 2 ) nên theo định luật bảo toàn phản ứng
phải ra toả năng lượng: ∆E = ( mtr­íc − msau ) .c2 dưới dạng động năng của các hạt nhân
sinh ra hoặc phôtôn γ .
+ Các hạt nhân sinh ra bền hơn các hạt nhân ban đầu.
+ Vậy, một phản ứng hạt nhân trong đó các hạt sinh ra, có tổng khối lượng bé hơn

tổng khối lượng của các hạt ban đầu, nghĩa là bền vững hơn, là phản ứng toả năng
lượng.
D.Phản ứng hạt nhân thu năng lượng
+ Nếu mtr­íc < msau thì Etr­íc < Esau , nghĩa là phản ứng không thể tự nó xẩy ra được.
Muốn phản ứng xẩy ra, phải cung cấp năng lượng dưới dạng động năng của các hạt
A và B. Năng lượng cung cấp cho phản ứng W bao gồm ∆E = ( msau − mtr­íc ).c 2 và
động năng Wd của các hạt nhân mới sinh: W = ∆E + Wd .
+ Vậy, một phản ứng hạt nhân sinh ra các hạt có tổng khối lượng lớn hơn tổng khối
lượng các hạt ban đầu, nghĩa là kém bền vững hơn, là phản ứng thu năng lượng.
E.Hai loại phản ứng hạt nhân toả năng lượng

-8-


Nghiên cứu năng lượng liên kết riêng của các hạt nhân, người ta nhận thấy:
+ Các hạt nhân có số khối trung bình là bền vững nhất.
+ Các nguyên tố ở cuối bảng tuần hoàn như: Urani, Plutoni có số khối lớn kém bền
vững.
+ Các nguyên tố ở đầu bảng tuần hoàn như H, He có số khối rất nhỏ càng kém bền
vững.
Vậy có thể có hai loại phản ứng hạt nhân toả năng lượng, gọi là năng lượng hạt
nhân.
+ Một hạt nhân rất nặng như Urani, Plutoni... hấp thụ một nơtron và vỡ thành hai
hạt nhân có số khối trung bình. Gọi là phản ứng phân hạch.
+ Hai hạt nhân nhẹ như hidro, hêli... kết hợp với nhau thành một hạt nhân nặng
hơn. Gọi là phản ứng nhiệt hạch.
III.2.2.Các bài tập cơ bản
Bài tập 1: Cho:­mC­=­12,00000­u;­mp­=­1,00728­u;­mn­=­1,00867­u;
1u­=­1,66058.10-27­kg;­1eV­= 1,6.10-19­J­;­c­=­3.108­m/s.­Năng­lượng
tối­thiểu­để­tách­hạt­nhân ­ 126 C ­ thành­các­nuclôn­riêng­biệt­bằng

bao­nhiêu­?
Giải
12
12
Xét­phản­ứng­tách­ 6 C ­­­­­­­­­­­­­ 6 C → 6 p + 6n
Ta­có­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ m0 = 12u
m = 6( m p + mn ) = 6(1,00728 + 1,00867 ) = 12,0957u
∆E =

Suy ra năng lượng tối thiểu

( m − m0 ) c 2 = (12,0957 − 12) uc 2
e

e

2
(
12,0957 − 12 ).1,66058.10 −27.( 3.108 )
∆E =

= 0,894.108 ( eV )

1,6.10 −19

Bài tập 2: Biết số Avôgađrô là 6,02.10 23 mol-1, khối lượng mol của hạt nhân urani
238
Số nơtron trong 119 gam urani 238
92 U là 238 gam / mol.
92 U là bao nhiêu ?

Giải
- Số hạt nhân có trong 119 gam urani 238
92 U là :
N=

m
.N A
A

=

119
.6,02.10 23 = 3.01.10 23
238

hạt

Suy ra số hạt nơtron có trong N hạt nhân urani 238
92 U là :
(A-Z). N = ( 238 – 92 ).3,01.1023 = 4,4.1025 hạt ­
Bài tập 3:Hạt nhân 104 Be có khối lượng 10,0135u. Khối lượng của nơtrôn (nơtron)
mn = 1,0087u, khối lượng của prôtôn (prôton) mP = 1,0073u, 1u = 931 MeV/c2.
Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 104 Be là bao nhiêu ?
Gi¶i :
-

-9-


Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 104 Be là :

2
∆E lk ( 4mp + 6mn − mBe ) c
ε=
=
= 6,3215MeV
A
10
Bài tập 4: Cho phản ứng hạt nhân: 31T + 12 D → 24 He + X . Lấy độ hụt khối của hạt nhân

T, hạt nhân D,hạt nhân He lần lượt là 0,009106 u; 0,002491 u; 0,030382 u và 1u =
931,5 MeV/c2. Năng lượng tỏa ra của phản ứng xấp xỉ bằng ?
Giải:
Nhiệt lượng tỏa ra : W= ( m trước – m sau).c2 = ( ∆m sau - ∆m trước )c2
1
0 X chính là hạt nơtrôn nên ∆mx = 0
W= (∆mHe − ∆mT − ∆mD )c 2 = (0, 030382 − 0, 009106 − 0, 002491)uc 2
=0,018785.931,5=17,498MeV
Bài tập 5: Khối lượng của hạt 104 Be là mBe = 10,01134u, khối lượng của nơtron là
mN = 1,0087u, khối lượng của proton là mP = 1,0073u. Tính độ hụt khối của hạt
nhân 104 Be là bao nhiêu?
Gi¶i
10
- Xác định cấu tạo hạt nhân 4 Be có Z = 4proton, 6 notron
- Vận dụng công thức độ hụt khối :
∆m =  Z .m p + ( A − Z ).mN − mhn  = 4.1,0073u + 6.1,0087u – 10,01134u

∆m = 0,069u
Bài tập 6: Cho biết mα = 4,0015u; mO = 15,999 u; m p = 1,007276u , mn = 1,008667u . Hãy
sắp xếp các hạt nhân 24 He , 126C , 168 O theo thứ tự tăng dần độ bền vững :

Giải
- Đề bài không cho khối lượng của C nhưng chú ý vì ở đây dùng đơn vị u, mà
theo định nghĩa đon vị u bằng 1/12 khối lượng đồng vị 12C ⇒ do đó có thể lấy
khối lượng 12C là 12 u.
- Suy ra năng lượng liên kết riêng của từng hạt nhân là :
He : Wlk = (2.mp + 2.mn – m α )c2 = 28,289366 MeV
⇒ Wlk riêng = 7,0723 MeV / nuclon.
C : Wlk = (6.mp + 6.mn – mC )c2 = 89,057598 MeV
⇒ Wlkriêng = 7,4215 MeV/ nuclon.
O : Wlk = (8.mp + 8.mn – mO )c2 = 119,674464 meV
⇒ Wlk riêng = 7,4797 MeV/ nuclon.
Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững. Vậy chiều bền
vững hạt nhân tăng dần là : He < C < O.
Bài tập 7: Chất Iốt phóng xạ 131
53 I dùng trong y tế có chu kỳ bán rã 8 ngày đêm. Nếu
nhận được 100g chất này thì sau 8 tuần lễ còn bao nhiêu?
12

- 10 -


Giải
Ta có : t = 8 tuần = 56 ngày = 7.T
Suy ra sau thời gian t thì khối lượng chất phóng xạ
m = m0

t
−
.2 T

131
53

I­còn lại là :

= 100.2 −7 = 0,78 gam .

Bài tập 8: Một chất phóng xạ ban đầu có N0 hạt nhân. Sau 1 năm, còn lại một phần
ba số hạt nhân ban đầu chưa phân rã. Sau 1 năm nữa, số hạt nhân còn lại chưa phân
rã của chất phóng xạ đó là
Giải
N

1
- Ta có : t1 = 1năm thì số hạt nhân chưa phân rã (còn lại ) là : N 0 =

1
2

t
T

=

1
3

- Sau 1năm nữa tức là t2 = 2t1 năm thì số hạt nhân còn lại chưa phân rã là :

N2

1
1
= t 2 = 2t1 ⇔ N 2 =  1
N0
N 0  Tt
2T 2 T
2

2

2

N1 N 0 N 0
 = 1 = 1
= 2 =
  3  9 . Hoặc N2 = 3
3
9

Bài tập 9: Chất phóng xạ Poloni 210
84 Po có chu kì bán rã T = 138 ngày phóng ra tia α
và biến thành đồng vị chì 206
82 Pb ,ban đầu có 0,168g poloni . Hỏi sau 414 ngày đêm

có :
a. Bao nhiêu nguyên tử poloni bị phân rã?
b. Tim khối lượng chì hình thành trong thời gian đó
Giải :
t = 414 ngày = 3T
a.Số nguyên tử bị phân rã sau 3 chu ki:

∆N = N 0 − N = N 0 − N 0 2 −3 =

7
N 0 hay
8

khối lượng chất bị phân rã ∆m =

7
m0 =
8

0,147g
∆N =

7 m0
7.0,168
NA =
.6,023.10 23 = 4,214.10 20 nguyên tử
8A
8.210

b.Khối lượng chì hình thành trong 414 ngày đêm:
∆mme

0,147

.206 = 0,144 g
mcon = A . Acon =
210

me
III.2.3.Phát triển các bài tập cơ bản theo lý thuyết phát triển BTVL
Ta có thể phát triển BTCB thành các BTPH theo lý thuyết phát triển bài tập trên đây
theo các phương án đã vạch ra, đối với dạng BTCB1 có thể phát triển các dạng bài
toán khác như sau:
Phương án : Hoán đổi giả thuyết và kết luận của các bài tập cơ bản

- 11 -


Bài tập 1: Tổng hợp hạt nhân heli 24 He từ phản ứng hạt nhân 11H + 37 Li → 24 He + X .
Mỗi phản ứng trên tỏa năng lượng 17,3 MeV. Năng lượng tỏa ra khi tổng hợp được
0,5 mol heli là ?
Giải:
Khi tạo ra một hạt Hêli thì năng lượng tỏa ra là 17,3 MeV
 Năng lượng tỏa ra: E = 17,3.N = 17,3. 0,5.6,02.1023 = 5,2.1024MeV
1
95
139
1
Bài tập 2: 235
là một phản ứng phân hạch
92 U + 0 n → 42 Mo + 57 La +2 0 n + 7e
của Urani 235. Biết khối lượng hạt nhân : m U = 234,99 u ; mMo = 94,88 u ; mLa =
138,87 u; mn = 1,0087 u.Cho năng suất toả nhiệt của xăng là 46.106 J/kg.Khối
lượng xăng cần dùng để có thể toả năng lượng tương đương với 1 gam U phân hạch
Giải
235
Số hạt nhân nguyên tử U trong 1 gam vật chất U là :
N =

m
.N A
A

1

= 235 .6,02.10 23 = 2,5617.10 21 hạt .

Năng lượng toả ra khi giải phóng hoàn toàn 1 hạt nhân 235U mn = 1,0087 u là
∆E = ( M0 – M ).c2
= ( mU + mn – mMo– mLa – 2mn ).c2 = 215,3403 MeV
Năng lượng khi 1 gam U phản ứng phân hạch :
E = ∆E.N = 5,5164.1023 MeV = 5,5164.1023 .1,6.10 –3 J = 8,8262J
Khối lượng xăng cần dùng để có năng lượng tương đương
Q=E
m

=

Q
46.106

≈ 1919

kg.

Bài tập 3: ­Cho phản ứng hạt nhân: 12 D + 12D→ 23He+ 01n . Xác định năng lượng liên kết
của hạt nhân 23 He . Cho biết độ hụt khối của 12 D là ∆m D = 0,0024u và tổng năng lượng
nghỉ của các hạt trước phản ứng nhiều hơn tổng năng lượng nghỉ của các hạt sau

 Mev 
2 .
 c 

phản ứng là 3,25 ( MeV ) . Lấy 1u = 931 

Giải :
+ Theo công thức tính năng lượng liên kết của hạt nhân ZA X :
∆Elk = ( Zm p + ( A − z ) mn − mhn ) . Đối với hạt nhân 23 He có 2 prôtôn và 1 nơtrôn:
∆Elk = ( 2m p + mn − m He )c 2 (1)

+ Tổng năng lượng nghỉ của các hạt trước lớn hơn tổng năng lượng nghỉ của các
hạt sau phản ứng là 3,25 ( MeV ) , tức là:

- 12 -


 Mev 
E 0 − E = 3 ,25 ( Mev ) ⇔ 2m Dc 2 − ( m α + m n ) c 2 = 3 ,25 ( Mev ) ⇒ 2m D − m He − m n = 3 ,25  2  ( 2)
 c 
2
+ Độ hụt khối của hạt nhân 1 D :

 Mev 
 ∆m D = m P + m n − m D ⇔ 0 ,0024.931  c 2  = m P + m n − m D




⇒ 2m + 2m − 2m = 4 ,4688  Mev  ( 3 )

P
n
D
2

 c 
 Mev 
+­LÊy­(2)­+­(3):­ 2m p + mn − m He = 7 ,7188  2  ( 4)
 c 
+­Thay­(4)­vµo­(1):­ ∆Elk = 7 ,7188 ( Mev ) .

Bài tập 4: ­Bắn hạt α vào hạt nhân nitơ 147 N đứng yên, xẩy ra phản ứng hạt nhân:
α +147N →178 O + p . Biết rằng hai hạt sinh ra có véc tơ vận tốc như nhau.
1) Phản ứng toả hay thu bao nhiêu năng lượng?
2) Xác định động năng của các hạt tạo thành và động năng của hạt α.
Cho khối lượng của các hạt nhân:

(

mα = 4,0015u; m N = 13,9992u; mO = 16,9947u; mP = 1,0073u; 1u = 931 Mev / c 2

)

Giải:
1) Năng lượng của phản ứng tính theo công thức:

[

]

∆E = ( mα + m N ) − ( mO + m p ) c 2 = [ ( 4 ,0015u + 13,9992u ) − (16 ,9947u + 1,0073u ) ]c 2

(

∆E = −1,21 Mev / c

2

)

+ Giá trị âm chứng tỏ phản ứng thu năng lượng là 1,21 ( Mev / c 2 ) .
2) Sử dụng định luật bảo toàn động lượng và năng lượng toàn phần:







mα vα = mO vO + mP v P
mα vα = mO vO + m P v P (1)
⇒

2
2
(
)
(
)
W

+
m
+
m
c
=
W
+
W
+
m
+
m
c
WO + WP = Wα + ∆E ( 2 )
α
α
N
O
P
O
P


 


2
2
Mà vO = v P = v : (1) ⇔ mα vα = ( mO + mP ) v ⇔ mα2 vα2 = ( mO + mP ) v 2 ⇔ 2mαWα = ( mO + mP ) v 2


mO v 2
m mW
16,9947u .4,0015u .Wα
= O α α2 =
≈ 0,21.Wα ( 3)
WO =
2
( mO + mP ) (16,9947u + 1,0073u ) 2
2mαWα

2
⇒v =
⇒
( mO + mP ) 2 
m P mαWα
1,0073u .4,0015u .Wα
m v2
WP = P =
=
≈ 0,012.Wα ( 4)
2
2

2
(
)
(
)
m

+
m
16
,
9947
u
+
1
,
0073
u
O
P

0
,
21
.
W
+
0
,
012
.
W
+ Thay (3), (4) vào (2):
α
α = Wα − 1,21 ⇒ Wα ≈ 1,555 ( Mev ) ( 5)
+ Thay (5) vào (3) và (4): WO = 0,21.1,555 ≈ 0,326 ( Mev ) ; WP = 0,012.1,555 ≈ 0,019 ( Mev ) .

III.2.4.Các dạng bài tập được phát triển từ bài tập cơ bản
Khi nghiên cứu tôi nhận thấy, việc giải bài tập liên quan đến các đại lượng vật lí tôi
thấy học sinh khá lúng khi kết hợp các phương pháp , do vậy trước tiên tôi phải
hướng dẫn học sinh cách đổi đơn vị một cách chi tiết nhất,sau đó mới hướng dẫn
học sinh vận dụng kiến thức vào bài tập.
- 13 -


Bài tập 1: Hạt nhân 234
92 U đứng yên phóng xạ ra hạt α. Biết năng lượng toả ra trong
phản ứng chuyển hết thành động năng của các hạt tạo thành. Tính năng lượng toả ra
dưới dạng động năng của hạt nhân con và hạt α . Tính vận tốc của các hạt đó.
m α = 4 ,0015u ; m U = 233 ,99u ; m Th = 229 ,9737u ; 1u = 931 ( Mev / c 2 ) .
Giải:
234
Phương trình phân rã phóng xạ: 92 U→ 42 He+ AZ X
+ Theo định luật bảo toàn điện tích và số khối: Z + 2 = 92 ; A + 4 = 234 , suy ra:
z = 90 ; A = 230 . Vậy X là 23090Th .
+ Năng lượng của phản ứng tính theo công thức:
∆E = ( m U − m α − m Th ) c 2 = ( 233 ,99u − 4 ,0015u − 229 ,9737u ) c 2 = 0 ,0148.931

Mev 2
c ≈ 13 ,78 ( Mev )
c2

+ Giá trị dương chứng tỏ phản ứng toả năng lượng.
+ Định luật bảo toàn động lượng và định luật bảo toàn năng lượng (nếu không có
các phôtôn):




0 = m α v α + m X v X
m α Wα = m X WX
4 ,0015Wα − 229 ,9737 WX = 0
⇔
⇔



m U c 2 = Wα + WX + ( m α + m X ) c 2
 Wα + WX = ∆E
 Wα + WX = 13 ,78
 WX ≈ 0 ,24 ( Mev )
⇒
 Wα ≈ 13 ,54 ( Mev )

+ Tính vận tốc từ công thức: W =
Cách 1: Thay 1u = 931 ( Mev / c 2 )

mv 2
2.W
⇒v=
có hai cách như sau:
2
m


2.Wα
2.13,54 ( Mev )
2.13,54

=
=c
= 0,256.108 ( m / s )
 vα =
2
m
4
,
0015
.
931
Mev
/
c
4
,
0015
.
931
α


2.0,24 ( Mev )
2.0,24
 v = 2.WTh =
=c
= 0,45.106 ( m / s )
2
 Th
m

229
,
9737
.
931
Mev
/
c
229
,
9737
.
931
Th

Cách 2: Thay 1u = 1,66.10 −27 ( kg )

(

)

(

)


2.13 ,54.1 ,6.10 − 19 ( J )
2.Wα
=
= 0 ,256.108 ( m / s )

 vα =
− 27
mα
4 ,0015.1 ,66.10 ( kg )


2.0 ,24.1 ,6.10 − 19 ( J )
2.WTh

=
= 0 ,45.106 ( m / s )
− 27
 v Th = m
229 ,9737.1 ,66.10 ( kg )
Th


Bài tập 2: Dùng một proton có động năng 5,45MeV bắn vào hạt nhân 49 Be đang
đứng yên. Phản ứng tạo ra hạt nhân X và hạt nhân α. Hạt α bay ra theo phương
vuông góc với phương tới của proton và có động năng 4 MeV. Khi tính động năng
của các hạt, lấy khối lượng các hạt tính theo đơn vị khối lượng nguyên tử bằng số
khối của chúng. Năng lượng tỏa ra trong phản ứng này bằng bao nhiêu ?
Giải:
- 14 -


Phương trình phản ứng hạt nhân
+) W = Wđα + WđLi - Wđp = WđLi - 1,45 (MeV)
 Pp = Pα + PLi

+) 

 Pα ⊥ Pp

2

2

1
1

p + 49Be→ 24 He+ 36Li

2

⇒ PLi = Pα + Pp ⇔ mLiWdLi = mα Wdα + m pWdp ⇒ WdLi = 3,575MeV

⇒ Năng lượng tỏa ra trong phản ứng này bằng W = 2,125 MeV
Bài tập 3: Dùng hạt α có động năng 4,5 ( Mev ) bắn phá hạt nhân 12 37Al đứng yên tạo ra
hạt nhân X và nơtron.
1) Xác định X. Phản ứng trên thu hay toả năng lượng? Xác định năng lượng đó.
2) Biết năng lượng toả ra trong phản ứng chuyển hết thành động năng của các hạt
tạo thành và hạt nhân X chuyển động theo phương hợp với phương chuyển động
của hạt α một góc ϕ = 150 . Tính động năng của hạt nhân con. Cho khối lượng của
các
hạt
tính
theo
đơn
vị

khối
lượng
nguyên
tử

(

mα = 4,0015u; m Al = 26,97435u; m X = 29,97005u; mn = 1,0087u; 1u = 931 Mev / c 2

)

Giải:
1) Phương trình phản ứng hạt nhân: α +1327Al → 01n+1530X
+ X là hạt nhân phốt pho 1530 P .
+ Năng lượng của phản ứng:

∆E = [ mα + m Al − ( mn + m X ) ] c 2 = [ 4,0015 + 26,97435 − (1,0087 + 29,97005) ]uc 2 ≈ −2,7 ( MeV ) < 0 :

phản ứng thu năng lượng.
2) áp dụng định luật bảo toàn động lượng và năng lượng (nếu không có các phôtôn






mα vα = mn v n + m X v X
mα vα − m X v X = m P v P
⇔
trong phản ứng): 

2
2
Wn + W X = Wα + ∆E
Wα + ( mα + m Al ) c = Wn + W X + ( mn + m X ) c



mα vα − m X v X = mP v P (1)
⇔
Wn = Wα + ∆E − W X = 4,5 − 2,7 − W X = 1,8 − W X ( 2 )
 
+ Cho ( v X , vα ) = 150 bình phương hai vế phương trình (1):
mα2 vα2 + m X2 v X2 − 2.mα m X vα v X cos150 = mn2 v n2 ⇔ mα Wα + m X W X − 2 mα Wα m X W X cos15 0 = mnWn
⇔

mα
m
m
m
Wα + X W X − 2 α .Wα . X W X cos15 0 = Wn ( 3)
mn
mn
mn
mn

+ Thay (2) vào (3) sau đó thay số vào:
4,0015
29,97005
4,0015
29,97005

4,5 +
WX − 2
.4,5.
W X .0,9659 = 1,8 − W X
1,0087
1,0087
1,0087
1,0087

+ Đặt t = W X thì phương trình viết lại:

W = t 2 ≈ 0,59 ( Mev )
t ≈ 0,77
17,85 + 29,71.t 2 − 44,487.t = 1,8 − t 2 ⇔ 30,71.t 2 − 44,487.t + 16,05 = 0 ⇒ 
⇒ X
2
t ≈ 0,68
W X = t ≈ 0,46 ( Mev )

- 15 -


Bài tập 4: Hạt α có động năng Wα = 4 ( MeV ) đến bắn phá hạt nhân 147 N đứng yên,
gây ra phản ứng hạt nhân, tạo ra một hạt prôtôn và một hạt nhân X.
1) Xác định hạt nhân X và tính xem phản ứng đó toả ra hay thu vào năng lượng bao
nhiêu Mev?
2) Giả sử hai hạt sinh ra có cùng độ lớn vận tốc. Hãy tính động năng và vận tốc của
hạt prôtôn.
Cho biết khối lượng các hạt nhân:

(

mα = 4,0015u ; mP = 1,0073u ; m N = 13,9992u ; m X = 16 ,9947u ; 1u = 931 Mev / c 2

)

Giải:
1) Phương trình phản ứng hạt nhân: He+147N →11H + ZAX
4
2

Z + 1 = 2 + 7
Z = 8
⇒
. Ta tìm
 A + 1 = 14 + 4  A = 17

+ Theo định luật bảo toàn điện tích và số khối: 

được hạt nhân X là hạt nhân 178 O , có 8 prôtôn và 9 nơtrôn.
+ Năng lượng của phản ứng: ∆E = [ mα + m N − ( mH + mO ) ]c 2 = −1,21 ( MeV ) < 0 : phản ứng
thu năng lượng.
m X v X2
WX
m X 16 ,9947u
2
2) Từ điều kiện phụ suy ra: W = m v 2 = m = 1,0073u ≈ 16,87 ⇒ W X = 16,87W p (1)
p
p
p p

2

+ áp dụng định luật bảo toàn năng lượng (nếu không có các phôtôn trong phản
ứng):
Wα + ( mα + m N ) c 2 = WP + W X + ( m P + m X ) c 2 ⇔ WP + W X = Wα + ∆E ⇔ WP + W X = 2 ,79
+ Thay (1) vào (2) ta có: WP + 16,87WP = 2,79 ⇒ WP ≈ 0,156 ( Mev )

+ Vận tốc: W p =

m p v 2p
2

⇒ vp =

2W p
mp

=

( 2)

2.0 ,156 ( Mev )
≈ 0 ,0182.c = 5,5.10 6 ( m / s )
2
1,0073.931 Mev / c

(

)

III.3.THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
III.3.1.Đối tượng thực nghiệm sư phạm
- Đối tượng chọn 2 lớp 12 thuộc trường THPT Nguyễn Mộng Tuân giảng dạy là
12A1 làm thực nghiệm (TN) và lớp 12A3 là đối chứng (ĐC) cho đề tài này.
- Giảng dạy : “CÁC DẠNG BÀI TẬP VẬT LÍ HẠT NHÂN” Vật lí 12 ban cơ bản.
III.3.2.Về kết quả kiểm tra đánh giá thực nghiệm sư phạm
Do số bài kiểm tra là hai nên chúng tôi tính điểm trung bình mỗi học sinh đạt được
theo công thức sau:
Trong đó:

xi =

x15 + ( 2.x1T )
3

x15 là điểm bài kiểm tra 15 phút
x1T là điểm bài kiểm tra 1 tiết
Bảng : Kết quả thực nghiệm

- 16 -


Lớp

Sĩ số
39

TN

100%

ĐC

39

Số học sinh đạt điểm xi
1
0
0
%
0

2
0

3
1

0% 2%
2

5

4
4

5
9

10%

23%

8

10

6
10
26%
7

7
8

8
5

9
2

10
0

21%

13%

5%

4

2

1

0
%
0

100
05
13% 21% 26% 18% 10
5%
2%
0
%
% %
%
%
III.3.3.Phân tích kết quả thực nghiệm
Dựa vào số liệu tính toán ở trên tôi rút ra được những nhận xét sau đây:
-Tỉ lệ học sinh kiểm tra đạt loại trung bình và yếu của lớp TN giảm đáng kể so với
lớp ĐC. Ngược lại số học sinh đạt loại khá, giỏi của các lớp TN cao hơn các lớp
ĐC.Như vậy, về mặt chất lượng và vận dụng kiến thức (cả phương pháp và kiến
thức khoa học) của học sinh lớp thực nghiệm cao hơn lớp đối chứng.
- Từ việc phân tích số liệu thực nghiệm tôi đi đến kết luận:
+ Giả thiết nêu trên đã được kiểm chứng là đúng đã kiểm nghiệm thông qua thực
nghiệm..
+ Việc tổ chức dạy học theo tiến trình đề xuất đã đem lại hiệu quả trong việc nâng

cao kiến thức học sinh. Nếu được áp dụng hệ thống bài tập phát triển vào trong quá
trình dạy học vật lý ở các trường phổ thông hiện nay chắc chắn sẽ góp phần phát
triển tư duy sáng tạo của học sinh góp phần nâng cao chất lượng dạy học.
IV.KẾT LUẬN
Dựa vào kết quả quá trình nghiên cứu, kết quả thực nghiệm sư phạm, đối chiếu với
mục đích, nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài, tôi đã đạt được những kết quả sau:
IV.1. Về mặt lý luận: Đưa ra được các hình thức sử dụng bài tập phát triển trong
dạy học vật lí.
IV.2. Về mặt nghiên cứu ứng dụng: Hình thức đưa ra bài tập đã phát triển theo
kiểu định hướng tìm tòi, khái quát chương trình hóa đã có tác dụng tốt trong việc
phát triển năng lực tư duy và khả năng sáng tạo cho HS.
IV.3. Khả năng ứng dụng các kết quả nghiên cứu vào thực tiễn
- Qua kết quả của đợt thực nghiệm sư phạm tôi đã tiến hành, cho phép rút ra được
kết luận bước đầu về tính khả thi và hiệu quả của việc sử dụng hệ thống bài tập đã
được phát triển trong quá trình dạy học để rèn luyện tư sáng tạo cho HS để góp
phần nâng cao hiệu quả dạy học môn Vật lí.
- Trong điều kiện hiện nay việc đưa hệ thống BT trên lồng ghép với BTPH là khả
thi và cần thiết. Bởi hệ thống bài tập được phát triển gây được hứng thú cao độ,
kích thích lòng ham hiểu biết, trí tò mò, phát huy tính tích cực, độc lập cuả HS.
- 17 -


Những kết luận này một lần nữa khẳng định việc sử dụng hệ thống bài tập phát
triển vào dạy học nhằm rèn luyện năng lực tư duy sáng tạo cho HS là đúng đắn và
thiết thực, phù hợp với yêu cầu đổi mới phương pháp dạy học ở nước ta hiện nay.
KIẾN NGHỊ VÀ ĐỀ XUẤT
- Để nâng cao hiệu quả dạy và học không những đòi hỏi sự nỗ lực vươn lên không
ngừng của mỗi học sinh mà còn phải có sự nghiên cứu tìm tòi học hỏi của mỗi giáo
viên giảng dạy.
- Phải có sự hợp tác toàn diện của các đồng nghiệp trong tổ chuyên môn. Bởi vậy

theo tôi, chúng ta nên chú trọng đến các buổi họp tổ chuyên môn, nhóm chuyên
môn để thảo luận đến các vấn đề đổi mới, các bài tập khó trong chương trình phổ
thông hiện hành.
XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ

Thanh Hóa, ngày16 tháng5 năm2016.
Tôi xin cam đoan đây là SKKN của
mình viết, không sao chép nội dung của
người khác.
Người viết

Dương Thị Hương

- 18 -


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Sách giáo khoa và Sách bài tập Vật lí 12 CB
2. Bài giảng trọng tâm chương trình Vật lí 12 của PGS.TS Vũ Thanh Khiết
NXB Đại học Quốc gia Hà nội
3. Website : .

- 19 -