Giáo án Vật lý 12 bài 36: Năng lượng liên kết của hạt nhân và phản ứng hạt nhân

TRƯỜNG THPT TRẦN PHÚ

GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 BAN CƠ BẢN

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
Wlk
1. Giáo viên: Các bảng số liệu về khối lượng nguyên tử hoặc hạt nhân, đồ thị của
theo A.
A
2. Học sinh: Ôn lại bài 35.
3. Nội dung ghi bảng:
Bài 36: NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN
PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
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 (10-15m)
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 = Zmp + (A – Z)mn – m( ZA X )
2
Elk  �
Zmp  ( A  Z)mn  m( ZA X)�
�
�c

2. Năng lượng liên kết
Hay

Elk  mc2

- Năng lượng liên kết của một hạt nhân được tính bằng tích của độ hụt khối của hạt nhân với thừa số
c2.
3. Năng lượng liên kết riêng
E
- Năng lượng liên kết riêng, kí hiệu lk , là thương số giữa năng lượng liên kết Elk và số nuclôn A.
A
- Năng lượng liên kết riêng đặc trưng cho mức độ bền vững của hạt nhân.
III. Phản ứng hạt nhân

TRƯỜNG THPT TRẦN PHÚ

GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 BAN CƠ BẢN

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. Bảo toàn số nuclôn (bảo toàn số A).
c. Bảo toàn năng lượng toàn phần.
d. Bảo toàn động lượng.
3. Năng lượng phản ứng hạt nhân
- Phản ứng hạt nhân có thể toả năng lượng hoặc thu năng lượng. Q = (mtrước - msau)c2
+ Nếu Q > 0 phản ứng toả năng lượng:
- Nếu Q < 0  phản ứng thu năng lượng:
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
- Các hạt nhân bền vững, vậy lực nào đã liên kết
- HS ghi nhận lực hạt nhân.
các nuclôn lại với nhau.
- Thông báo về lực hạt nhân.
- Lực hạt nhân có phải là lực tĩnh điện?
- Không, vì lực hạt nhân là lực hút giữa các
nuclôn, hay nói cách cách nó không phụ thuộc
vào điện tích.
- Lực hạt nhân có phải là lực hấp dẫn?
- Không, vì lực này khá nhỏ (cỡ 12,963.10-35N),
 Lực hạt nhân không cùng bản chất với lực tĩnh không thể tạo thành liên kết bền vững.
điện hay lực hấp dẫn.
 Nó là một lực mới truyền tương tác giữa các
- Nếu khoảng cách giữa các nuclôn lớn hơn
nuclôn  lực tương tác mạnh.
- Chỉ phát huy tác dụng trong phạm vi kích thước kích thước hạt nhân thì lực hạt nhân giảm nhanh
xuống không.
hạt nhân nghĩa là gì?
Hoạt động 2 (30 phút): Tìm hiểu về năng lượng liên kết của hạt nhân


TRƯỜNG THPT TRẦN PHÚ

GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 BAN CƠ BẢN

Hoạt động của GV
4
2

4
2

- Xét hạt nhân Hecó khối lượng m( 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 24He?

Hoạt động của HS
- Tổng khối lượng các nuclôn tạo thành hạt
nhân 24He:
2mp + 2mn = 2.1,00728 + 2.1,00866 = 4,03188u
2mp + 2mn > m( 24He)
m = 2mp + 2mn - m( 24He)
= 4,03188 - 4,0015
= 0,03038u

- Xét hạt nhân 24He, muốn chuyển hệ từ trạng thái
(2mp + 2mn)c2 - m( 24He) c2
1 sang trạng thái 2, cần cung cấp cho hệ năng
lượng để thắng lực liên kết giữa các nuclôn, giá

- Năng lượng liên kết:
trị tối thiểu của năng lượng cần cung cấp?
Elk = [2mp + 2mn - m( 24He)]c2
 năng lượng liên kết.
= m.c2
- Trong trường hợp 24He, nếu trạng thái ban đầu
gồm các nuclôn riêng lẻ  hạt nhân 24He  toả
năng lượng đúng bằng năng lượng liên kết Elk 
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 - Hạt nhân có số khối A  có A nuclôn  năng
E
phụ thuộc vào số nuclôn của hạt nhân  Năng
lượng liên kết tính cho 1 nuclôn: lk .
lượng liên kết tính cho 1 nuclôn?
A
- Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn
- Càng bền vững.
chứng tỏ hạt nhân đó như thế nào?
E
- Các hạt nhân bền vững nhất có lk lớn nhất vào
A
cỡ 8,8MeV/nuclôn, là những hạt nhân nằm ở
khoảng giữa của bảng tuần hoàn (50 < A < 95)
Hoạt động 3 (30 phút): Tìm hiểu về phản ứng hạt nhân
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
- Y/c HS đọc Sgk và cho biết như thế nào là phản - Là quá trình các hạt nhân tương tác với nhau
ứng hạt nhân?
và biến đổi thành hạt nhân khác.

- HS ghi nhận các đặc tính.
- Chia làm 2 loại.
- Y/c HS tìm hiểu các đặc tính của phản ứng hạt
- HS đọc Sgk và ghi nhận các đặc tính.
nhân dựa vào bảng 36.1
- Y/c Hs đọc Sgk và nêu các định luật bảo toàn
- Bảo toàn điện tích:
trong phản ứng hạt nhân.
Z1 + Z2 = Z3 + Z4
Ví dụ: Xét phản ứng hạt nhân:
(Các Z có thể âm)
A1
A
A
A
- Bảo toàn số khối A:
A  Z2 B  Z3 X  Z4Y
Z1
2
3
4
A1 + A2 = A3 + A4
- Lưu ý: Không có định luật bảo toàn khối lượng
(Các A luôn không âm)


TRƯỜNG THPT TRẦN PHÚ

GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 BAN CƠ BẢN

nghỉ mà chỉ có bảo toàn năng lượng toàn phần
trong phản ứng hạt nhân.
- Muốn thực hiện một phản ứng hạt nhân thu
- Phải cung cấp cho hệ một năng lượng đủ lớn.
năng lượng chúng ta cần làm gì?
4. Củng cố và dặn dò(1’)
- Lực tương tác giữa các nuclôn gọi là lực hạt nhân (tương tác hạt nhân hay tương tác mạnh).
- Năng lượng liên kết của hạt nhân là năng lượng tối thiểu cần thiết phải cung cấp để tách các
nuclôn; nó được đo bằng tích của độ hụt khối lượng với thừa số c2:
- Mức độ bền vững của một hạt nhân tùy thuộc vào năng lượng liên kết trên một nuclôn:
- Phản ứng hạt nhân là quá trình biến đổi của các hạt nhân, được chia thanh hai loại:
Phản ứng hạt nhân tự phát;
Phản ứng hạt nhân kích thích.
- Các định luật bảo toàn trong một phản ứng hạt nhân:
Bảo toàn điện tích;
Bảo toàn số nuclôn (bảo toàn số A);
Bảo toàn năng lượng toàn phần;
Bảo toàn động lượng.
- Năng lượng của một phản ứng hạt nhân:

- GBTSGK
- Xem trước bài mới