Giáo án Vật lý 12 bài 37: Phóng xạ

Giáo án Vật Lí 12 - kì 2 - cơ bản - Đinh Thị Hà – Năm học 2012-2013

PHÓNG XẠ
I- MỤC TIÊU
1. Kiến thức
- Nêu được hiện tượng phóng xạ là gì?
- Nắm được phản ứng phóng xạ , -, + từ đó hiểu rõ các định luật dịch chuyển phóng
xạ.
- Nêu được các đặc tính cơ bản của quá trình phóng xạ.
- Nắm được hệ thức của định luật phóng xạ. Định nghĩa được chu kì bán rã và hằng số
phân rã.
- Nêu được một số ứng dụng của các đồng vị phóng xạ.
2. Kĩ năng
- Rèn kĩ năng vận dụng các kiến thức cơ bản vào giải bài tập
- Viết được phương trình phản ứng phóng xạ , -, +. Đồng thời viết và hiểu được hệ
thức của định luật phóng xạ
3. Thái độ
- Có thái độ nghiêm túc trong học tập và có tinh thần hợp tác với giáo viên khi xây
dựng bài giảng mới
II- CHUẨN BỊ
1. Giáo viên
- Giáo án, sách vật lí 12 và sách bài tập vật lí 12. Đồ dùng dạy học cần thiết
2. Học sinh
- Số bài tập được giao.
- Sách, vở và đồ dùng học tập theo quy định.
III- THIẾT KẾ BÀI GIẢNG
1. Kiểm tra bài cũ – Lồng ghép vào bài giảng
2. Bài giảng mới
HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC
SINH
Hoạt động 1: “Đặt vấn đề vào bài giảng

mới”
GV: Đặt vấn đề vào bài giảng mới như sách
giáo khoa.
HS: Lắng nghe và nhận thức vấn đề cần nghiên
cứu
Hoạt động 2: “Nghiên cứu hiện tượng phóng
xạ”
GV: Thông báo định nghĩa phóng xạ.
HS: Ghi nhận định nghĩa hiện tượng phóng

NỘI DUNG
I- HIỆN TƯỢNG PHÓNG XẠ
1. Định nghĩa hiện tượng phóng xạ (Sgk)
“Phóng xạ là quá trình phân rã tự phát của
một hạt nhân không bền vững(tự nhiên hay
nhân tạo). Quá trình phân rã này kèm theo sự
tạo ra các hạt nhân và có thể kèm theo sự phát
ra các bức xạ điện từ. Hạt nhân tự phân rã gọi
là hạt nhân mẹ, hạt nhân được tạo thành sau
phản ứng gọi là hạt nhân con”
2. Các dạng phóng xạ


Giáo án Vật Lí 12 - kì 2 - cơ bản - Đinh Thị Hà – Năm học 2012-2013
xạ.

a. Phóng xạ 
A
Z

X  AZ 24 Y 24 He(1)

Hạt nhân con lùi 2 ô trong bảng hệ thống tuần
hoàn so với hạt nhân mẹ
* Quy ước: “Lùi” là đi về đầu bảng, còn
GV: Y/c HS đọc Sgk và nêu những dạng phóng “tiến” là đi về cuối bảng
A 4
xạ.
Dạng rút gọn: AZ X   Z 2 Y
+
HS: Nêu 4 dạng phóng xạ: ,  ,  . .
GV: Thuyết trình như sgk về các dạng phóng
xạ
- Tia  là dòng hạt nhân 24He chuyển động với
+) Hạt nhân mẹ X phân rã tạo thành hạt nhân
vận tốc 2.107m/s. Đi được chừng vài cm trong
con Y, đồng thời phát ra tia phóng xạ 
không khí và chừng vài m trong vật rắn.
+) Em có nhận xét gì về vị trí của hạt nhân con
b. Phóng xạ so với hạt nhân mẹ?
- Tia - là dòng êlectron ( 01e)
HS: Trả lời
GV: Nhận xét và chính xác hoá câu trả lời của
Dạng rút gọn:
hs
A

HS: Lắng nghe và ghi nhớ
X ��
� ZA1Y

Z


* Tia - và + chuyển động với tốc độ  c,
truyền được vài mét trong không khí và vài
- Bản chất của phóng xạ  và tính chất của nó? mm trong kim loại.
Ra phóng xạ   viết phương * Trong phóng xạ - và + còn có một loại hạt
- Hạt nhân 226
88
trình?
chuyển động gần bằng vận tốc của ánh sáng,
+
có khối lượng rất nhỏ và không mang điện đó
là hạt nơtrino.
- Trong phóng xạ +
A
A
0
0
- Bản chất của phóng xạ  là gì?
Z X  Z Y  1 e 0 
A
- Thực chất trong phóng xạ  kèm theo phản

Hay dạng thu gọn ZA X 
 Z Y  00 
0
hạt của nơtrino ( 0 ) có khối lượng rất nhỏ,
- Trong phóng xạ không mang điện, chuyển động với tốc độ  c. A
A

0
0
Z X  Z Y 1 e  0 
1
1
0
0
n
�
p

e


Cụ thể: 0
1
1
0
A

Hay dạng thu gọn ZA X 
 Z Y  00 
14
- Hạt nhân 6C phóng xạ   viết phương
d. Phóng xạ 
trình?
E2 – E1 = hf
- Bản chất của phóng xạ + là gì?
Đây
là

chùm
photon
mang năng lượng cao.
- Thực chất trong phóng xạ + kèm theo hạt
- Phóng xạ  là phóng xạ đi kèm phóng xạ 0
nơtrino ( 0 ) có khối lượng rất nhỏ, không
và +.





Giáo án Vật Lí 12 - kì 2 - cơ bản - Đinh Thị Hà – Năm học 2012-2013
mang điện, chuyển động với tốc độ  c.
Cụ thể: 11 p � 01n  10e 00

- Tia  đi được vài mét trong bêtông và vài cm
trong chì.
- Không bị lệch trong điện trường, từ trường
- Hạt nhân 127N phóng xạ +  viết phương
- Có các tính chất như tia Rơnghen
trình?
- Tia - và + có tính chất gì?
- Trong phóng xạ - và +, hạt nhân con sinh ra
ở trạng thái kích thích  trạng thái có mức
năng lượng thấp hơn và phát ra bức xạ điện từ
, còn gọi là tia .
3. Củng cố
GV: Hệ thống nội dung phần bài đã dạy
HS: Lắng nghe và lĩnh hội kiến thức

4. Hướng dẫn học bài ở nhà
GV: Yêu cầu hs học bài theo vở ghi và sgk. Đọc trước phần bài còn lại
HS: Nhận nhiệm vụ về nhà


Giáo án Vật Lí 12 - kì 2 - cơ bản - Đinh Thị Hà – Năm học 2012-2013

PHÓNG XẠ(Tiếp)
I- MỤC TIÊU
1. Kiến thức
- Nêu được hiện tượng phóng xạ là gì?
- Nắm được phản ứng phóng xạ , -, + từ đó hiểu rõ các định luật dịch chuyển phóng
xạ.
- Nêu được các đặc tính cơ bản của quá trình phóng xạ.
- Nắm được hệ thức của định luật phóng xạ. Định nghĩa được chu kì bán rã và hằng số
phân rã.
- Nêu được một số ứng dụng của các đồng vị phóng xạ.
2. Kĩ năng
- Rèn kĩ năng vận dụng các kiến thức cơ bản vào giải bài tập
- Viết được phương trình phản ứng phóng xạ , -, +. Đồng thời viết và hiểu được hệ
thức của định luật phóng xạ
3. Thái độ
- Có thái độ nghiêm túc trong học tập và có tinh thần hợp tác với giáo viên khi xây
dựng bài giảng mới
II- CHUẨN BỊ
1. Giáo viên
- Giáo án, sách vật lí 12 và sách bài tập vật lí 12. Đồ dùng dạy học cần thiết
2. Học sinh
- Số bài tập được giao.
- Sách, vở và đồ dùng học tập theo quy định.

III- THIẾT KẾ BÀI GIẢNG
1. Kiểm tra bài cũ – Lồng ghép vào bài giảng
Hoạt động 1 “Kiểm tra bài cũ”
GV: Yêu cầu hs trả lời câu hỏi sau
Hãy viết đầy đủ chuỗi phóng xạ của Urani phân rã thành radi dưới đây
238
92





U   Th 
 Pa  
 U   Th   Ra

HS: Lên bảng thực hiện
GV: Sửa sai nếu có
GV: Đặt vấn đề chuyển tiếp sang phần II
HS: Lắng nghe và nhận thức vấn đề

2. Bài giảng mới


Giáo án Vật Lí 12 - kì 2 - cơ bản - Đinh Thị Hà – Năm học 2012-2013
HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC
SINH

NỘI DUNG

Hoạt động 2 “Định luật phóng xạ”
GV: Trở lại với quá trình phóng xạ. Em hãy
cho biết quá trình phóng xạ có đặc tính gì?
HS: Trả lời
GV: Nhận xét và chính xác vấn đề

II- ĐỊNH LUẬT PHÓNG XẠ
1. Đặc tính của quá trình phóng xạ
a) Có bản chất là một quá trình biến đổi hạt
nhân
b) Có tính tự phát
c) Là một quá trình ngẫu nhiên

GV: Trình bày định luật phóng xạ
HS: Lắng nghe và hợp tác với gv
Gọi N là số hạt nhân ở thời điểm t. Tại thời
điểm t + dt  số hạt nhân còn lại N + dN
với dN < 0.
 Số hạt nhân phân rã trong thời gian dt là
bao nhiêu?
HS: Trả lời
GV: Số hạt nhân đã phân huỷ -dN tỉ lệ với
đại lượng nào?
HS: Trả lời
GV: Gọi N0 là số hạt nhân của mẫu phóng
xạ tồn tại ở thời điểm t = 0  muốn tìm số
hạt nhân N tồn tại lúc t > 0  ta phải làm
gì?
HS: Trả lời
N

t
 ln| N | N   t 0
0

 ln|N| - ln|N0| = -t

2. Định luật phóng xạ
- Xét một mẫu phóng xạ ban đầu.
+ N0 sô hạt nhân ban đầu.
+ N số hạt nhân còn lại sau thời gian t.
N  N0e  t

Trong đó  là một hằng số dương gọi là
hằng số phân rã, đặc trưng cho chất phóng
xạ đang xét
3. Chu kì bán rã (T)
- Chu kì bán rã là thời gian qua đó số lượng
các hạt nhân còn lại 50% (nghĩa là phân rã
50%).
T

ln2 0,693




- Lưu ý: sau thời gian t = x.T thì số hạt
nhân phóng xạ còn lại là:
N

|N |
  t � N  N0e t
 ln
| N0 |

N0
2x

III- ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ NHÂN TẠO
1. Phóng xạ nhân tạo và phương pháp
GV: Chu kì bán rã là gì? Ta nghiên cứu tiểu nguyên tử đánh dấu
mục 3 phần II
+) Hiện tượng phóng xạ nhân tạo
N
Chiếu rọi tia  (phát ra bởi Pôlôni) trong
1
N  0  N0e T � e T 
10’ vào một tấm nhôm dày 1mm. Kết quả
2
2
là tấm nhôm đó phát ra tia phóng xạ  
Nguyên tố nhôm qua phản ứng trên biến
GV: Yêu cầu chứng minh rằng, sau thời
thành nguyên tố phóng xạ phôtpho
4
gian t = xT thì số hạt nhân phóng xạ còn lại
He  27 Al  30 P 1 n
là N 

N0

2x

2

13

15

0

Với chu kì bán rã T = 3’15’’
- Các hạt nhân phóng xạ với các nguyên tố


Giáo án Vật Lí 12 - kì 2 - cơ bản - Đinh Thị Hà – Năm học 2012-2013
HS: Thực hiện yêu cầu của gv
Hoạt động 3: “Đồng vị phóng xạ nhân
tạo”
GV: Thuyết trình như sgk
Ngoài các đồng vị có sẵn trong tự nhiên,
người ta cũng chế tạo được nhiều đồng vị
phóng xạ gọi là đồng vị phóng xạ nhân tạo.
Các đồng vị phóng xạ này có rất nhiều ứng
dụng trong khoa học và công nghệ
HS: Lắng nghe và nhận thức vấn đề

X bình thường không phải là chất phóng xạ
theo sơ đồ
a
z

A 1
z

30
X 10 n  15
P  zA1 X

X là đồng vị phóng xạ của X.

Khi trộn lẫn với các hạt nhận bình thường
không phóng xạ, các hạt nhân phóng xạ
A 1
X được gọi là các nguyên tử đánh dấu,
z
nó cho phép khảo sát sự tồn tại, phân bố,
sự vận chuyển của các nguyên tố X
- Phương pháp nguyên tử đánh dấu có
nhiều ứng dụng trong sinh học, hoá học, y
học,…..

GV: Trình bày về phóng xạ nhân tạo và
phương pháp nguyên tử đánh dấu
HS: Lắng nghe và ghi nhớ

2. Đồng vị 14C, đồng hồ của trái đất
(sgk – 192,193)
- Ở tầng cao khí quyển một nơtron chậm
khi gặp hạt nhân 147 N (có trong khí quyển)
tạo nên phản ứng: 10 n 147 N  146 C 11 p
14


6 C là một đồng vị phóng xạ  , chu kì
bán rã là T = 5 730 năm
- Trong khí quyển có cácbon điôxit: Trong
số các hạt nhân cácbon ở đây có lẫn cả 126 C
và 146 C (tỉ lệ không đổi: 146 C chiếm 10-6 %)
- Các loài thực vật hấp thụ CO2 trong
không khí, trong đó cácbon thường và
cacbon phóng xạ với tỉ lệ 10 -6%. Khi loài
thực vật đó chết, không còn hấp thụ khí
CO2 trong không khí và 146 C không còn tái
sinh trong thực vật đó nữa. Và vì 146 C
GV: Kể cho hs nghe về ứng dụng của
phóng xạ nên số lượng 146 C giảm dần trong
phương pháp nguyên tử đánh dấu
14
HS: Lắng nghe và lĩnh họi kiến thức
6 C
thực vật đó. Tức là tỉ lệ 12
trong loài
6

C

GV: Yêu cầu hs nghiên cứu tài liệu để hiểu thực vật đó đang giảm đi so với tỉ lệ đó
về đồng vị 14 C, đồng hồ của trái đất
trong không khí
HS: Thực hiện theo yêu cầu của gv
So sánh hai tỉ lệ đó ta xác định được thời
gian từ lúc loài thực vật đó chết cho đến

nay. Phương pháp này cho phép tính được
các khoảng thời gian từ 5 đến 55 thế kỉ


Giáo án Vật Lí 12 - kì 2 - cơ bản - Đinh Thị Hà – Năm học 2012-2013

3. Củng cố
GV: Hệ thống nội dung toàn bài
HS: Lắng nghe và lĩnh hội kiến thức
4. Hướng dẫn học bài ở nhà
GV: Yêu cầu hs học bài theo vở ghi và sgk. Làm bài tập về phóng xạ trong sgk và sbt.
Đọc trước bài Phản ứng phân hạch
HS: Nhận nhiệm vụ về nhà