GiaoanCVII.Hạt nhân nguyên tử

GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 BAN CƠ BẢN GIÁO VIÊN: NGUYỄN THẾ VŨ
CHƯƠNG VII:HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ
Tiết 61
Bài 35: TÍNH CHẤT VÀ CẤU TẠO CỦA HẠT NHÂN
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức:
- Nêu được cấu tạo của các hạt nhân.
- Nêu được các đặc trưng cơ bản của prôtôn và nơtrôn.
- Giải thích được kí hiệu của hạt nhân.
- Định nghĩa được khái niệm đồng vị.
2. Kĩ năng:
II. CHUẨN BỊ
1. Giáo viên: Chuẩn bị một bảng thống kê khối lượng của các hạt nhân.
2. Học sinh: Ôn lại về cấu tạo nguyên tử.
III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
1. Ổn định lớp(1’)
2. Kiểm tra bài cũ:
3. Vào bài:(3’) Trong quá trình tìm hiểu cấu tạo của các chất, người ta ngày càng đi sâu vào phạm vi
các kích thước ngày càng nhỏ, nhỏ hơn kích thước phân tử, nguyên tử.
Năm 1897 J.J. Tôm-xơn (Thompson) tìm ra được hạt êlectron và đo được tỉ số e/m.
Năm 1908 J. Pê-rin (Perrin) xác định được giá trị số A-vô-ga-đrô, chứng minh sự tồn tại của
nguyên tử.
Năm 1909 – 1911 E. Rơ-dơ-pho (Rutherford) tìm ra sự tồn tại của hạt nhân trong nguyên tử. Ông
đề xuất cấu tạo nguyên tử gồm có hạt nhân và các êlectron.
Các nhà vật lí học chưa dừng ở đó mà vẫn tiếp tục đi sâu vào cấu tạo bên trong của hạt nhân
nguyên tử. Vấn đề này đã được giải quyết cơ bản vào năm 1932 khi Sát-uých (J. Chadwick) tìm ra
hạt nơtron.
Hoạt động 1 (20 phút): Tìm hiểu về cấu tạo hạt nhân
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
- Nguyên tử có cấu tạo như thế nào?
- Hạt nhân có kích thước như thế

nào?
(Kích thước nguyên tử 10
-9
m)
- Hạt nhân có cấu tạo như thế nào?
- Y/c Hs tham khảo số liệu về khối
lượng của prôtôn và nơtrôn từ Sgk.
- Z là số thứ tự trong bảng tuần hoàn,
ví dụ của hiđrô là 1, cacbon là 6 …
- Số nơtrôn được xác định qua A và Z
như thế nào?
- Hạt nhân của nguyên tố X được kí
hiệu như thế nào?
- 1 hạt nhân mang điện tích
+Ze, các êlectron quay xung
quanh hạt nhân.
- Rất nhỏ, nhỏ hơn kích thước
nguyên tử 10
4
÷ 10
5
lần (10
-14

÷ 10
-15
m)
- Cấu tạo bởi hai loại hạt là
prôtôn và nơtrôn (gọi chung là
nuclôn)

- Số nơtrôn = A – Z.
- Kí hiệu của hạt nhân của
nguyên tố X:
A
Z
X
I. Cấu tạo hạt nhân
1. Hạt nhân tích điện
dương +Ze (Z là số thứ tự
trong bảng tuần hoàn).
- Kích thước hạt nhân rất
nhỏ, nhỏ hơn kích thước
nguyên tử 10
4
÷ 10
5
lần.
2. Cấu tạo hạt nhân
- Hạt nhân được tạo thành
bởi các nuclôn.
+ Prôtôn (p), điện tích (+e)
+ Nơtrôn (n), không mang
điện.
- Số prôtôn trong hạt nhân
bằng Z (nguyên tử số)
- Tổng số nuclôn trong hạt
nhân kí hiệu A (số khối).
- Số nơtrôn trong hạt nhân
là A – Z.
3. Kí hiệu hạt nhân

- Hạt nhân của nguyên tố
144
Tuần:…………..
Ngày soạn:…../……/…
Ngày dạy:…../……./…
GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 BAN CƠ BẢN GIÁO VIÊN: NGUYỄN THẾ VŨ
- Ví dụ:
1
1
H
,
12
6
C
,
16
8
O
,
67
30
Zn
,
238
92
U
→ Tính số nơtrôn trong các hạt nhân
trên?
- Đồng vị là gì?
- Nêu các ví dụ về đồng vị của các

nguyên tố.
- Cacbon có nhiều đồng vị, trong đó
có 2 đồng vị bền là
12
6
C
(khoảng
98,89%) và
13
6
C
(1,11%), đồng vị
14
6
C
có nhiều ứng dụng.
1
1
H
: 0;
12
6
C
: 6;
16
8
O
: 8;
67
30

Zn
: 37;
238
92
U
: 146
- HS đọc Sgk và trả lời.
X được kí hiệu:
A
Z
X
- Kí hiệu này vẫn được
dùng cho các hạt sơ cấp:
1
1
p
,
1
0
n
,
0
1
e
−
−
.
4. Đồng vị
- Các hạt nhân đồng vị là
những hạt nhân có cùng số

Z, khác nhau số A.
- Ví dụ: hiđrô có 3 đồng vị
a. Hiđrô thường
1
1
H

(99,99%)
b. Hiđrô nặng
2
1
H
, còn gọi là
đơ tê ri
2
1
D
(0,015%)
c. Hiđrô siêu nặng
3
1
H
, còn
gọi là triti
3
1
T
, không bền, thời
gian sống khoảng 10 năm.
Hoạt động 2 (20 phút): Tìm hiểu khối lượng hạt nhân

Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
- Các hạt nhân có khối lượng rất lớn
so với khối lượng của êlectron →
khối lượng nguyên tử tập trung gần
như toàn bộ ở hạt nhân.
- Để tiện tính toán → định nghĩa một
đơn vị khối lượng mới → đơn vị khối
lượng nguyên tử.
- Theo Anh-xtanh, một vật có năng
lượng thì cũng có khối lượng và
ngược lại.
- Dựa vào hệ thức Anh-xtanh → tính
năng lượng của 1u?
- Lưu ý: 1J = 1,6.10
-19
J
- HS ghi nhận khối lượng
nguyên tử.
- HS ghi nhận mỗi liên hệ
giữa E và m.
E = uc
2

= 1,66055.10
-27
(3.10
8
)
2
J

= 931,5MeV
II. Khối lượng hạt nhân
1. Đơn vị khối lượng hạt
nhân
- Đơn vị u có giá trị bằng
1/12 khối lượng nguyên tử
của đồng vị
12
6
C
.
1u = 1,6055.10
-27
kg
2. Khối lượng và năng
lượng hạt nhân
- Theo Anh-xtanh, năng
lượng E và khối lượng m
tương ứng của cùng một
vật luôn luôn tồn tại đồng
thời và tỉ lệ với nhau, hệ số
tỉ lệ là c
2
.
E = mc
2
c: vận tốc ánh sáng trong
chân không (c = 3.10
8
m/s).

1uc
2
= 931,5MeV
→ 1u = 931,5MeV/c
2
MeV/c
2
được coi là 1 đơn
vị khối lượng hạt nhân.
- Chú ý quan trọng:
+ Một vật có khối lượng
m
0
khi ở trạng thái nghỉ thì
khi chuyển động với vận
tốc v, khối lượng sẽ tăng
lên thành m với
145
GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 BAN CƠ BẢN GIÁO VIÊN: NGUYỄN THẾ VŨ
0
2
2
1
m
m
v
c
=
−
Trong đó m

0
: khối lượng
nghỉ và m là khối lượng
động.
+ Năng lượng toàn phần:
2
2
0
2
2
1
m c
E mc
v
c
= −
−
Trong đó: E
0
= m
0
c
2
gọi là
năng lượng nghỉ.
E – E
0
= (m - m
0
)c

2
chính là
động năng của vật.
4. Củng cố và dặn dò(1’)
- Cấu tạo hạt nhân gồm có Z phôtôn và A – Z nơtron (A: số nuclôn). Kí hiệu :
- Khối lượng hạt nhân tính ra đơn vị:
u: 1u = 1,66055.10
-27
kg
≈
931 MeV/c
2
- Hệ thức Anhxtanh:
2
.cmE
=
- GBTSGK
- Xem trước bài mới
IV. RÚT KINH NGHIỆM
................................................................................................................................................................................................
Tiết 62- 63
Bài 36: NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN
PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức:
- Nêu được những đặc tính của lực hạt nhân.
- Viết được hệ thức Anh-xtanh.
- Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của độ hụt khối lượng của hạt nhân.
- Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của năng lượng liên kết của hạt nhân.
- Sử dụng các bảng đã cho trong Sgk, tính được năng lượng liên kết và năng lượng liên kết riêng

của một hạt nhân.
- Phát biểu được định nghĩa phản ứng hạt nhân và nêu được các định luật bảo toàn trong phản ứng
hạt nhân.
- Phát biểu được và nêu được ví dụ về phản ứng hạt nhân.
- Viết biểu thức năng lượng của một phản ứng hạt nhân và nêu được điều kiện của phản ứng hạt
nhân trong các trường hợp: toả năng lượng và thu năng lượng.
2. Kĩ năng:
II. CHUẨN BỊ
1. Giáo viên: Các bảng số liệu về khối lượng nguyên tử hoặc hạt nhân, đồ thị của
W
lk
A
theo A.
2. Học sinh: Ôn lại bài 35.
146
Tuần:…………..
Ngày soạn:…../……/…
Ngày dạy:…../……./…
Tuần:…………..
Ngày soạn:…../……/…
Ngày dạy:…../……./…
GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 BAN CƠ BẢN GIÁO VIÊN: NGUYỄN THẾ VŨ
III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
1. Ổn định lớp(1’)
2. Kiểm tra bài cũ(2’)
- Các hạt nhân có cùng số A và khác số Z được gọi là các hạt nhân đồng khối, ví dụ và .
So sánh:
+ Khối lượng.
+. Bán kính.
+. Điện tích của hai hạt nhân đồng khối

3. Vào bài:(1’): Do cơ chế nào, các nuclôn liên kết với nhau tạo thành hạt nhân bền vững? Các hạt
nhân có thể biến thành những hạt nhân khác được không? Nói cách khác, ước mơ biến đá thành vàng
của loài người có thành hiện thực?
Hoạt động 1 (25 phút): Tìm hiểu về lực hạt nhân
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
- Các hạt nhân bền vững, vậy lực nào
đã liên kết các nuclôn lại với nhau.
- Thông báo về lực hạt nhân.
- Lực hạt nhân có phải là lực tĩnh
điện?
- Lực hạt nhân có phải là lực hấp
dẫn?
→ Lực hạt nhân không cùng bản chất
với lực tĩnh điện hay lực hấp dẫn.
→ Nó là một lực mới truyền tương
tác giữa các nuclôn → lực tương tác
mạnh.
- Chỉ phát huy tác dụng trong phạm
vi kích thước hạt nhân nghĩa là gì?
- HS ghi nhận lực hạt nhân.
- Không, vì lực hạt nhân là lực
hút giữa các nuclôn, hay nói
cách cách nó không phụ thuộc
vào điện tích.
- Không, vì lực này khá nhỏ
(cỡ 12,963.10
-35
N), không thể
tạo thành liên kết bền vững.
- Nếu khoảng cách giữa các

nuclôn lớn hơn kích thước hạt
nhân thì lực hạt nhân giảm
nhanh xuống không.
I. Lực hạt nhân
- Lực tương tác giữa các
nuclôn gọi là lực hạt nhân
(tương tác hạt nhân hay
tương tác mạnh).
- Kết luận:
+ Lực hạt nhân là một loại
lực mới truyền tương tác
giữa các nuclôn trong hạt
nhân, còn gọi là lực tương
tác mạnh.
+ Lực hạt nhân chỉ phát
huy tác dụng trong phạm
vi kích thước hạt nhân (10
-
15
m)
Hoạt động 2 (30 phút): Tìm hiểu về năng lượng liên kết của hạt nhân
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
- Xét hạt nhân
4
2
He
có khối lượng m(
4
2
He

) = 4,0015u với tổng khối lượng
của các nuclôn?
→ Có nhận xét gì về kết quả tìm
được?
→ Tính chất này là tổng quát đối với
mọi hạt nhân.
- Độ hụt khối của hạt nhân
4
2
He
?
- Xét hạt nhân
4
2
He
, muốn chuyển hệ
từ trạng thái 1 sang trạng thái 2, cần
cung cấp cho hệ năng lượng để thắng
lực liên kết giữa các nuclôn, giá trị tối
- Tổng khối lượng các nuclôn
tạo thành hạt nhân
4
2
He
:
2m
p
+ 2m
n
= 2.1,00728 +

2.1,00866 = 4,03188u
2m
p
+ 2m
n
> m(
4
2
He
)
∆m = 2m
p
+ 2m
n
- m(
4
2
He
)
= 4,03188 - 4,0015
= 0,03038u
(2m
p
+ 2m
n
)c
2
- m(
4
2

He
) c
2
- Năng lượng liên kết:
E
lk
= [2m
p
+ 2m
n
- m(
4
2
He
)]c
2
II. Năng lượng liên kết
của hạt nhân
1. Độ hụt khối
- Khối lượng của một hạt
nhân luôn luôn nhỏ hơn
tổng khối lượng của các
nuclôn tạo thành hạt nhân
đó.
- Độ chênh lệch khối lượng
đó gọi là độ hụt khối của
hạt nhân, kí hiệu ∆m
∆m = Zm
p
+ (A – Z)m

n

– m(
A
Z
X
)
2. Năng lượng liên kết
2
( ) ( )
A
lk p n Z
E Zm A Z m m X c
 
= + − −
 
147
GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 BAN CƠ BẢN GIÁO VIÊN: NGUYỄN THẾ VŨ
thiểu của năng lượng cần cung cấp?
→ năng lượng liên kết.
- Trong trường hợp
4
2
He
, nếu trạng
thái ban đầu gồm các nuclôn riêng lẻ
→ hạt nhân
4
2
He

→ toả năng lượng
đúng bằng năng lượng liên kết E
lk
→
quá trình hạt nhân toả năng lượng.
- Mức độ bền vững của một hạt nhân
không những phụ thuộc vào năng
lượng liên kết mà còn phụ thuộc vào
số nuclôn của hạt nhân → Năng
lượng liên kết tính cho 1 nuclôn?
- Hạt nhân có năng lượng liên kết
riêng càng lớn chứng tỏ hạt nhân đó
như thế nào?
- Các hạt nhân bền vững nhất có
lk
E
A

lớn nhất vào cỡ 8,8MeV/nuclôn, là
những hạt nhân nằm ở khoảng giữa
của bảng tuần hoàn (50 < A < 95)
= ∆m.c
2
- Hạt nhân có số khối A → có
A nuclôn → năng lượng liên
kết tính cho 1 nuclôn:
lk
E
A
.

- Càng bền vững.
Hay
2
lk
E mc
=∆
- Năng lượng liên kết của
một hạt nhân được tính
bằng tích của độ hụt khối
của hạt nhân với thừa số c
2
.
3. Năng lượng liên kết riêng
- Năng lượng liên kết riêng,
kí hiệu
lk
E
A
, là thương số
giữa năng lượng liên kết E
lk
và số nuclôn A.
- Năng lượng liên kết riêng
đặc trưng cho mức độ bền
vững của hạt nhân.
Hoạt động 3 (30 phút): Tìm hiểu về phản ứng hạt nhân
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
- Y/c HS đọc Sgk và cho biết như thế
nào là phản ứng hạt nhân?
- Chia làm 2 loại.

- Y/c HS tìm hiểu các đặc tính của
phản ứng hạt nhân dựa vào bảng 36.1
- Y/c Hs đọc Sgk và nêu các định luật
bảo toàn trong phản ứng hạt nhân.
Ví dụ: Xét phản ứng hạt nhân:
31 2 4
1 2 3 4
AA A A
Z Z Z Z
A B X Y
+ = +
- Lưu ý: Không có định luật bảo toàn
khối lượng nghỉ mà chỉ có bảo toàn
- Là quá trình các hạt nhân
tương tác với nhau và biến đổi
thành hạt nhân khác.
- HS ghi nhận các đặc tính.
- HS đọc Sgk và ghi nhận các
đặc tính.
- Bảo toàn điện tích:
Z
1
+ Z
2
= Z
3
+ Z
4
(Các Z có thể âm)
- Bảo toàn số khối A:

A
1
+ A
2
= A
3
+ A
4
III. Phản ứng hạt nhân
1. Định nghĩa và đặc tính
- Phản ứng hạt nhân là quá
trình biến đổi của các hạt
nhân.
a. Phản ứng hạt nhân tự
phát
- Là quá trình tự phân rã
của một hạt nhân không
bền vững thành các hạt
nhân khác.
b. Phản ứng hạt nhân kích
thích
- Quá trình các hạt nhân
tương tác với nhau tạo ra
các hạt nhân khác.
- Đặc tính:
+ Biến đổi các hạt nhân.
+ Biến đổi các nguyên tố.
+ Không bảo toàn khối
lượng nghỉ.
2. Các định luật bảo toàn

trong phản ứng hạt nhân
a. Bảo toàn điện tích.
b. Boả toàn số nuclôn (bảo
toàn số A).
c. Bảo toàn năng lượng
toàn phần.
148