Giáo án Năng lượng hạt nhân Vật Lí 12 Cánh diều

Ngày soạn:…/…/… Ngày dạy:…/…/…
BÀI 2: NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức
Sau bài học này, HS sẽ:
- Thảo luận hệ thức E=m c2, nêu được liên hệ giữa khối lượng và năng lượng.
- Nêu được mối liên hệ giữa năng lượng liên kết riêng và độ bền vững của hạt nhân.
- Nêu được sự phân hạch và sự tổng hợp hạt nhân.
- Thảo luận để đánh giá được vai trò của một số ngành công nghiệp hạt nhân trong đời sống. 2. Năng lực
Năng lực chung:
- Năng lực tự chủ và tự học: Chủ động, tích cực thực hiện nhiệm vụ học tập, phát
triển khả năng tư duy độc lập của HS.
- Năng lực giao tiếp hợp tác: Làm việc nhóm, tích cực tham gia thảo luận nhóm,
trao đổi và chia sẻ ý tưởng về nội dung học tập.
- Năng lực giải quyết vấn đề: Đề xuất vấn đề, nêu giả thuyết, lập kế hoạch, sáng
tạo nhiều cách để giải quyết các tình huống thực tế liên quan đến năng lượng liên kết hạt nhân.
Năng lực vật lí:
- Nhận thức vật lí:
+ Thảo luận hệ thức E=mc ² , nêu được liên hệ giữa khối lượng và năng lượng.
+ Nêu được mối liên hệ giữa năng lượng liên kết riêng và độ bền vững của hạt nhân.
+ Nêu được sự phân hạch và sự tổng hợp hạt nhân.
- Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học: Vận dụng các kiến thức về năng lượng liên
kết hạt nhân để giải quyết một số vấn đề liên quan. Thảo luận để đánh giá được
vai trò của một số ngành công nghiệp hạt nhân trong đời sống. 3. Phẩm chất
- Có niềm say mê, hứng thú với việc khám phá và học tập vật lí.
- Chủ động, tích cực tham gia các hoạt động học tập.
- Cẩn thận, chặt chẽ trong suy luận
II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU:
1. Đối với giáo viên:
- SGK, SBT, SGV Vật lí 12, Kế hoạch bài dạy.
- Hình ảnh và bảng trong SGK: hình ảnh 2.1 đến 2.9.
- Video liên quan đến năng lượng liên kết hạt nhân. - Phiếu học tập.
- Máy chiếu, máy tính (nếu có).
2. Đối với học sinh:
- SGK, SBT Vật lí 12.
- Dụng cụ học tập theo yêu cầu của GV.
III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
A. HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG
a. Mục tiêu: Tạo tâm thế vào bài học, HS có nhu cầu tìm hiểu về độ bền vững, năng
lượng liên kết của các hạt nhân.
b. Nội dung: GV cho HS thảo luận về câu hỏi, HS phát biểu ý kiến của bản thân về
kiến thức đã học kết hợp với kinh nghiệm thực tế, từ đó GV định hướng HS vào nội dung của bài học.
c. Sản phẩm học tập: Câu trả lời của HS và nhu cầu tìm hiểu bài học.
d. Tổ chức thực hiện:
Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập - GV đặt câu hỏi:
Các proton mang điện tích dương nên đẩy nhau theo định luật Coulomb. Nguyên
nhân nào khiến các proton và neutron vẫn có thể liên kết chặt chẽ với nhau trong hạt nhân?
Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập
- HS thảo luận, suy nghĩ và trả lời câu hỏi.
Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận
- GV mời 2 – 3 HS trả lời câu hỏi.
Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập
- GV nhận xét chung và dẫn dắt vào bài học mới: Bài học hôm nay chúng ta cùng đi
tìm hiểu về mối liên hệ giữa khối lượng và năng lượng; mối liên hệ giữa năng lượng
liên kết riêng và độ bền vững của hạt nhân; sự phân hạch và sự tổng hợp hạt nhân.
Bài 2: Năng lượng hạt nhân.
B. HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC
Hoạt động 1. Tìm hiểu về độ hụt khối và năng lượng liên kết hạt nhân a. Mục tiêu:
- HS nêu được thế nào là lực hạt nhân.
- HS thảo luận hệ thức E=m c2, nêu được liên hệ giữa khối lượng và năng lượng.
b. Nội dung: GV hướng dẫn HS thực hiện theo các hoạt động trong SGK để tìm hiểu
về năng lượng liên kết hạt nhân.
c. Sản phẩm: Kết quả HS thực hiện các yêu cầu, gợi ý, dẫn dắt của GV để nêu được
liên hệ giữa khối lượng và năng lượng; năng lượng liên kết hạt nhân.
d. Tổ chức thực hiện:
HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS
DỰ KIẾN SẢN PHẨM
Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ I. NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT HẠT học tập NHÂN
- GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi:
Các nucleon trong hạt nhân hút nhau bằng
Lực hút giữa các nucleon trong hạt các lực rất mạnh gọi là lực hạt nhân. Các
nhân là lực gì? Lực này có đặc điểm lực này chỉ phát huy tác dụng trong phạm gì?
vi kích thước hạt nhân (10-14 m). Ở ngoài
phạm vi này, lực hạt nhân giảm nhanh xuống không.
GV yêu cầu HS quan sát Hình 2.1 và Muốn tách nucleon ra khỏi hạt nhân, cần
nhận xét về khối lượng của hạt nhân X cung cấp năng lượng để thắng lực hạt
so với tổng khối lượng của các hạt nhân.
nucleon riêng lẻ tạo nên nó. 1. Độ hụt khối
độ hụt khối = tổng khối lượng các nucleon
- khối lượng hạt nhân
∆ =Z m +( A−Z ) m −m (2.1) m p n X
Trong đó: mplà khối lượng hạt proton;
mnlà khối lượng hạt neutron; m A
Xlà khối lượng hạt nhân . Z X
+ Từ đó dẫn dắt được độ chênh lệch - Trong thuyết tương đối:
giữa hai khối lượng đó được gọi là độ E=m c2 (2.2)
hụt khối của hạt nhân, kí hiệu là ∆ m.
Với c=3.108 m/ s
- GV giới thiệu mối liên hệ giữa khối Trong vật lí hạt nhân, năng lượng thường
lượng và năng lượng theo hệ thức được đo bằng đơn vị MeV (mega electron (2.2).
vôn), khối lượng có thể đo bằng đơn vị
GV giới thiệu đơn vị đo khối lượng MeV/c². Ta có: 1 amu = 931,5 MeV/c². MeV/c².
- HS làm câu hỏi 1 (SGK – tr.94)
2. Năng lượng liên kết hạt nhân
Tính 1 MeV /c2 ra đơn vị kilôgam.
- Năng lượng ∆ mc ² để liên kết các nuclon
- Từ hệ thức liên hệ giữa khối lượng và riêng lẻ thành hạt nhân được gọi là năng
năng lượng GV hướng dẫn HS rút ra lượng liên kết hạt nhân:
được công thức tính năng lượng liên Elk=∆ mc2 kết hạt nhân.