Giáo án Vật lý 12 nâng cao - Bài 52: Cấu tạo của hạt nhân nguyên tử, độ hụt khối - Trường THPT Lê Hồng Phong

<span class='text_page_counter'>(1)</span>TrườngTHPT Lê Hồng Phong Toå: Vaät lyù Bài 52: CẤU TẠO CỦA HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ. ĐỘ HỤT KHỐI I. MUÏC TIEÂU: 1. Kiến thức: - Nêu được cấu tạo của hạt nhân, biết kí hiệu hạt nhân và đơn vị khối lượng nguyên tử. - Nêu được lực hạt nhân là gì và các đặc điểm của lực hạt nhân. - Nêu được độ hụt khối của hạt nhân là gì và viết được công thức tính độ hụt khối. - Nêu được năng lượng liên kết hạt nhân là gì và viết được công thức tính năng lượng liên kết. 2. Kó naêng: - Viết được cấu tạo hạt nhân. - Vận dụng được biểu thức tính năng lượng liên kết hạt nhân. II. CHUAÅN BÒ: 1. Giaùo vieân: - Vẽ trên giấy khổ lớn mô hình các nguyên tử: + Ba đồng vị của hiđrô: 11 H , 12 H và 13 H + Heli 24 He 2. Hoïc sinh: - Ôn lại kiến thức về hoá học: + Cấu tạo nguyên tử + Caáu taïo haït nhaân + Bảng tuần hoàn các nguyên tố III. NOÄI DUNG GHI BAÛNG: 1. Caáu taïo haït nhaân. Nucloân a. Caáu taïo haït nhaân - Hạt nhân được cấu tạo từ những hạt rất nhỏ gọi là nuclôn - Coù hai nucloân: * Proâtoân (kh: p) + Khối lượng: mp = 1,67262.10-27kg + Ñieän tích: mang moät ñieän tích nguyeân toá döông +e * Nôtron (kh: n) + Khối lượng: mn = 1,67493.10-27kg + Khoâng mang ñieän tích - Số prôtôn trong hạt nhân bằng số thứ tự Z của nguyên tử trong bảng hệ thống tuần hoàn: + Z gọi là nguyên tử số (điện tích hạt nhân) + Toång soá caùc nucloân trong haït nhaân goïi laø soá khoái (kh: A) + Soá nôtron (kh: N): N = A – Z b. Kí hieäu haït nhaân A A X hoặc XA Z X , * Ví duï: - Kí hiệu của hạt nhân heli: 24 He , 4 He hoặc He4 - Kí hieäu cuûa haït nhaân urani:. U,. 238 92. U hoặc U 238. 238 92. c. Kích thước của hạt nhân - Hạt nhân có kích thước rất nhỏ, nếu xem hạt nhân là hình cầu thì đường kính của nó vào khoảng -14 10 m đến 10-15m. Lop12.net.

<span class='text_page_counter'>(2)</span> - Công thức gần đúng xác định bán kính: R  1,2.10. 15. 1 3. A ( m). 2. Đồng vị * Ñònh nghóa: SGK * Ví duï: - Hiđrô có 3 đồng vị: hiđrô thường 11 H , hiđrô nặng (hay đơteri) 12 H (hay 12 D ), hiđrô siêu nặng (hay triti) 13 H (hay 31T ). - Cácbon có 4 đồng vị với số nơtron từ 5 đến 8. * Các đồng vị được chia làm hai loại: đồng vị bền và đồng vị phóng xạ (không bên) 3. Đơn vị khối lượng nguyên tử a. Đơn vị khối lượng nguyên tử - Đơn vị khối lượng nguyên tử (kh: u), có trị số bằng 1/12 khối lượng đồng vị cácbon 126 C 1u  1,66055.10-27kg b. Hệ thức Anh-xtanh: E = mc2 1u = 931,5MeV/c2 4. Năng lượng liên kết a. Lực hạt nhân - Lực hạt nhân: lực tương tác giữa các nuclôn - Ñaëc ñieåm: + Lực hút + Chỉ xẩy ra khi khoảng cách giữa hai nuclôn nhỏ hơn hoặc bằng kích thước của hạt nhân + Có cường độ rất lớn ( còn gọi là lực tương tác mạnh) b. Độ hụt khối. Năng lượng liên kết * Độ hụt khối: m  Zm p  ( A  Z )mn  m. . . - m là khối lượng của hạt nhân - Zmp + (A – Z)mn là tổng khối lượng của prôtôn và nơtron * Năng lượng liên kết: Wlk  m.c 2 - Năng lượng liên kết các nuclôn trong hạt nhân gọi ngắn gọn là năng lượng liên kết hạt nhân. * Năng lượng liên kết riêng là năng lượng tính cho một nuclôn, nó đặc trưng cho độ bền vững của W hạt nhân và được xác định: lk A - Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững. IV. Phöông phaùp daïy – hoïc: * Hoạt động 1: Ôn lại một số kiến thức đã học ở hoá học và nắm vững cấu tạo hạt nhân nguyên tử và đồng vò. Hoạt động của GV và Hs Noäi dung * Y/c Hs thảo luận theo nhóm về các kiến thức đã - Hạt nhân được cấu tạo từ các nuclôn: prôtôn học ở môn hoá học lớp 10: cấu tạo nguyên tử, cấu (kh:p), khối lượng mp = 1,67262.10-27kg, mang một taïo haït nhaân, ñieän tích vaø soá khoái cuûa haït nhaân ñieän tích nguyeân toá döông +e vaø nôtron (kh: n),khoái lượng mn = 1,67493.10-27kg, không mang điện tích. + Các nhóm trả lời: - Hạt nhân được cấu tạo từ các nuclôn: prôtôn - Số prôtôn Z (nguyên tử số) -27 - Soá nôtron N (kh:p), khối lượng mp = 1,67262.10 kg, mang một ñieän tích nguyeân toá döông +e vaø nôtron (kh: n),khoái - Soá khoái A = Z + N lượng mn = 1,67493.10-27kg, không mang điện tích. Lop12.net.

<span class='text_page_counter'>(3)</span> - Điện tích hạt nhân Z (nguyên tử số) chính là số thứ tự Z của nguyên tử trong bảng hệ thống tuần hoàn vaø ñaây chính laø soá proâtoân trong haït nhaân. - Toång soá caùc nucloân trong haït nhaân goïi laø soá khoái A - Soá nôtron trong haït nhaân N: N = A – Z * Hạt nhân được kí hiệu như thế nào? * Ví duï: - Haït nhaân heli: - Haït nhaân urani: * Y/c Hs thảo luận theo nhóm về khái niệm động vị đã học ở hoá học + Các nhóm trả lời: - Đồng vị là những nguyên tử mà hạt nhân chứa cuøng soá proâtoân Z (coù cuøng vò trí trong baûng tuaàn hoàn), nhưng có số nơtron khác nhau. * Ví duï: - Hiđrô có ba đồng vị, cácbon có 5 đồng vị * Có những loại đồng vị nào?. - Hạt nhân được kí hiệu: 4 2. A Z. X , A X hoặc XA. He , 4 He hoặc He4. U,. 238 92. U hoặc U 238. 238 92. * Định nghĩa đồng vị: SGK. 1 1. H , 12 H vaø 13 H ; 116C , 126 C , 136C vaø 146 C. - Có hai loại đồng vị: bền và phóng xạ (không bền). * Hoạt động 2: Tìm hiểu đơn vị khối lượng nguyên tử. Hoạt động của GV và Hs Noäi dung * Y/c Hs thảo luận theo nhóm về đơn vị cácbon đã - Đơn vị khối lượng nguyên tử là u, bằng 1/12 khối học trong hoá học. lượng của đồng vị cácbon 126 C + Các nhóm trả lời: 1u  1,66055.10 27 kg * Vaäy 1u baèng bao nhieâu kg? 1 12 g  1,66055.10  27 kg + 1u = 23 12 6,0221.10 * Hệ thức Anh-xtanh được viết như thế nào? 1u = 931,5MeV/c2 2 E = mc - Trong vật lí hạt nhân người ta thường dùng đơn vị eV hoặc MeV. Vậy đơn vị khối lượng nguyên tử 1MeV/c2 = 1,78.10-30kg ngoài u ra thì còn dùng đơn vị nào nữa? eV MeV + 2 , c c2 * Hoạt động 3: Tìm hiểu về lực hạt nhân, độ hụt khối và năng lượng liên kết. Hoạt động của GV và Hs Noäi dung * Y/c các nhóm đọc SGK về phần lực hạt nhân. - Lực hạt nhân là lực tương tác giữa các nuclôn + Các nhóm trả lời: trong hạt nhân và là lực hút. * Lực hạt nhân là gì? - Lực hạt nhân chỉ xẩy ra khi khoảng cách giữa hai - là lực tương tác giữa các nuclôn trong hạt nhân và nuclôn nhỏ hơn hoặc bằng kích thước của hạt nhân. là lực hút. * Lực hạt nhân chỉ xẩy ra khi nào? * Lưu ý: Lực hạt nhân là loại lực mạnh nhất trong - chỉ xẩy ra khi khoảng cách giữa hai nuclôn nhỏ hơn các loại lực mạnh nhất. hoặc bằng kích thước của hạt nhân. * Giả sử có một hạt nhân ZA X - Hạt nhân này có khối lượng m Lop12.net.

<span class='text_page_counter'>(4)</span> - Tổng khối lượng của prôtôn và nơtron: Zmp + Nmm hay Zmp = (A – Z)mn - Khối lượng m bao giờ cũng nhỏ hơn một lượng m so với tổng khối lượng các nuclôn tạo thành hạt nhân đó. m được gọi là độ hụt khối của hạt nhân. * Vậy độ hụt khối m được xác định như thế nào? m  Zm p  ( A  Z )mn  m. . . . . * Theo thuyết tương đối thì: - hệ các nuclôn ban đầu có năng lượng được xác ñònh nhö theá naøo? E o  Zm p  ( A  Z )mn c 2. . - Độ hụt khối : m m  Zm p  ( A  Z )mn  m. . - hạt nhân được tạo thành có năng lượng được xác ñònh nhö theá naøo? E = mc2 < Eo * Theo ñlbtnl thì nhö theá naøo? + Phải có một lượng năng lượng được tảo ra và được xaùc ñinh: Wlk  E o  E  m.c 2. - Năng lượng liên kết hạt nhân: Wlk  m.c 2. - vậy muốn tách hạt nhân có khối lượng m thành các nuclôn thì cũng tốn một năng lượng cũng là Wlk  m.c 2 để thắng lực hạt nhân. Do đó. Wlk  m.c 2 được gọi là năng lượng liên kết hạt nhaân.. * Hoạt động 4: Củng cố. Câu 1: Phát biểu nào sau đây đúng: Hạt nhân A. Z nôtron vaø A proâtoân C. Z proâtoân vaø (A – Z) nôtron. A Z. - Năng lượng liên kết tính cho một nuclôn gọi là W năng lượng liên kết riêng, nó được xác định lk A - Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững.. X được cấu tạo gồm: B. Z proâtoân vaø Anô tron D. Z nôtron vaø (A + Z) prroton. Câu 2: Chọn câu đúng: Kí hiệu của nguyên tử mà hạt nhân của nó chứa 8p và 9n là: A. 178 O B. 178 O C. 89 O D. 179 O Câu 3: Phát biểu nào sau đây là đúng: Đồng vị là các nguyên tử mà hạt nhân của chúng có: A. Soá khoái A baèng nhau B. Soá proâtoân baèng nhau C. Soá nôtron baèng nhau D. Có khối lượng bằng nhau Câu 4: Chọn câu đúng: Lực hạt nhân là: A. Lực tĩnh điện B. Lực liên kết giữa các prôtôn C. Lực liên kết giữa các nơtron D. Lực liên kết giữa các nuclôn * Hoạt động 5: Dặn dò - Hs về nhà trả lời và làm tất cả các bài tập trong SGK. - Hs ôn lại kiến thức về lực Lo-ren-xơ và lực điện trường đã học ở VL11 - Hs đọc trước bài 35. Lop12.net.

<span class='text_page_counter'>(5)</span>