Giáo án Vật lí 12 Bài 36: Năng lượng liên kết của hạt nhân. Phản ứng hạt nhân

Ngày soạn: 29/03/2024
Tiết 60: NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức
- Nêu được lực hạt nhân là gì và các đặc điểm 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, năng lượng liên kết riêng của 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. 2. Năng lực a. Năng lực chung
- Năng lực tự học và nghiên cứu tài liệu.
- Năng lực trình bày và trao đổi thông tin.
- Năng lực nêu và giải quyết vấn đề.
- Năng lực hoạt động nhóm.
b. Năng lực đặc thù môn học
- Sử dụng các bảng đã cho trong SGK, tính được năng lượng liên kết và năng lượng liên kết riêng của một hạt nhân.
- Vận dụng kiến thức để tính năng lượng phản ứng hạt nhân, vận dụng các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân 3. Phẩm chất
- Có thái độ hứng thú trong học tập.
- Có ý thức tìm hiểu và liên hệ các hiện tượng thực tế liên quan.
- Có tác phong làm việc của nhà khoa học.
II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU 1. Giáo viên a. Phiếu học tập
Phiếu học tập số 1
Các nuclon trong hạt nhân hút nhau bằng các lực rất mạnh, tạo nên các hạt nhân
bền vững. Các lực hút đó gọi là lực hạt nhân
Câu 1: So sánh lực hạt nhân với những loại lực đã biết?
Câu 2: Nêu đặc tính của lực hạt nhân?
Phiếu học tập số 2
Câu 1: Hạt nhân Heli có bao nhiêu proton và nơtron? Tính tổng khối lượng các hạt đó theo đơn vị
u? Cho khối lượng hạt nhân He là 4,00150u. Hãy so sánh khối lượng tổng các nuclon trong hạt nhân
He với khối lượng hạt nhân He
Câu 2: Khối lượng của một hạt nhân luôn nhỏ hơn tổng khối lượng của các nuclon tạo thành hạt


nhân, độ chênh lệch đó gọi là độ hụt khối. Hãy suy ra công thức xác định độ hụt khối?
Câu 3: Trạng thái 1 của hạt nhân He gồm 2 proton và 2 nơtron liên kết chặt chẽ với nhau. Trạng thái
2 ứng với 2 proton và 2 nơtron không liên kết với nhau. Muốn cho hệ chuyển từ trạng thái 1 sang
trạng thái 2 phải cung cấp cho hệ năng lượng thắng được năng lượng liên kết giữa các nuclon. Giá
trị tối thiểu của năng lượng cần cung cấp gọi là năng lượng liên kết của hạt nhân. Hãy xác định biểu
thức của năng lượng liên kết này?
Câu 4: Năng lượng liên kết tính cho 1 nuclon trong hạt nhân gọi là năng lượng
liên kết riêng, đặc trưng cho độ bền vững của hạt nhân. Hãy viết biểu thức xác
định năng lượng liên kết riêng của hạt nhân?
Phiếu học tập số 3
Câu 1: Phân loại phản ứng hạt nhân?
Câu 2: So sánh phản ứng hóa học và phản ứng hạt nhân bằng cách hoàn thành bảng sau: Phản ứng hóa học Phản ứng hạt nhân
Câu 3: Nêu các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân? Viết hệ thức định luật bảo toàn điện
tích và định luật bảo toàn số khối?
Câu 4: Viết biểu thức xác định năng lượng của phản ứng hạt nhân? Khi nào phản ứng tỏa năng lượng? thu năng lượng? 2. Học sinh
- Ôn lại kiến thức về: phản ứng hóa học và các định luật bảo toàn
- SGK, vở ghi bài, giấy nháp.
III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
Hoạt động 1: Mở đầu: Làm nảy sinh và phát biểu vấn đề tìm hiểu về phản ứng hạt nhân a. Mục tiêu:
Làm nảy sinh và phát biểu vấn đề về phản ứng hạt nhân
b. Nội dung: Học sinh tiếp nhận vấn đề từ giáo viên
c. Sản phẩm: ý kiến của các nhóm.
d. Tổ chức thực hiện: Bước thực hiện Nội dung các bước

Bước 1
GV nêu câu hỏi kiểm tra kiến thức cũ:
- Nêu cấu tạo của hạt nhân và khái niệm đồng vị. Xác định số nuclon, số proton 36 36 67
và số notron trong các chất sau: S Ar Zn 13 ; 18 ; 30 .
- Nêu khái niệm đơn vị Cacbon, mối liên hệ giữa khối lượng và năng lượng. Bước 2
HS suy nghĩ cá nhân tìm câu trả lời Bước 3
GV đặt vấn đề: Biến chì thành vàng luôn là ước mơ của các nhà giả kim thuật
thời trung cổ. Ngày đó, mọi thử nghiệm của họ đều thất bại vì họ không biết rằng
vàng và chì là hai nguyên tố khác nhau. Tuy nhiên ngày nay, việc này có thể thực
hiện dễ dàng bằng máy gia tốc hạt nhân, thông qua chuỗi phản ứng hạt nhân để
phá vỡ cấu trúc và thay đổi tính chất của chì, biến chúng thành vàng. Vậy phản
ứng hạt nhân là gì? Làm sao để thay đổi được hạt nhân? Ta sẽ tìm hiểu trong bài học này Bước 4
HS nhận thức được vấn đề cần nghiên cứu
Hoạt động 2: Hình thành kiến thức
Hoạt động 2.1: Tìm hiểu về lực hạt nhân a. Mục tiêu:
- Nêu được lực hạt nhân là gì và các đặc điểm của lực hạt nhân.
b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm: 1. Lực hạt nhân
Lực tương tác giữa các nuclôn trong hạt nhân được gọi là lực hạt nhân, có tác dụng liên kết các nuclôn với nhau.
d. Tổ chức thực hiện: Bước thực hiện Nội dung các bước Bước 1
- GV yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập số 1 Bước 3
- HS thực hiện nhiệm vụ theo nhóm.
- GV quan sát và lựa chọn hai nhóm: chính xác nhất, sai sót nhiều nhất, để trình bày trước lớp.
- HS các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện:
Câu 1: Lực hạt nhân không phải là lực tĩnh điện vì lực hạt nhân luôn là lực hút,
không phụ thuộc vào điện tích. Lực hạt nhân không phải là lực hấp dẫn vì lực
hấp dẫn giữa các nuclon trong hạt nhân nhỏ, không tạo thành liên kết bền vững được
Câu 2: Lực hạt nhân là lực truyền tương tác giữa các nuclon trong hạt nhân và
chỉ phát huy tác dụng trong phạm vi kích thước hạt nhân Bước 4
- GV tổng kết đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh và nhấn
mạnh nội dung kiến thức chính :


Lực tương tác giữa các nuclôn trong hạt nhân được gọi là lực hạt nhân, có tác
dụng liên kết các nuclôn với nhau. Lực hạt nhân chỉ phát huy tác dụng trong
phạm vi kích thước hạt nhân
Hoạt động 2.2: Tìm hiểu năng lượng liên kết hạt nhân a. Mục tiêu:
- 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, năng lượng liên kết riêng của hạt nhân.
- 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, năng lượng liên kết riêng của hạt nhân.
b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm:
2. Năng lượng liên kết của hạt nhân: a. Độ hụt khối A
Khối lượng m của hạt nhân X Z
bao giờ cũng nhỏ hơn tổng khối lượng các nuclôn tạo thành
hạt nhân đó một lượng m, gọi là độ hụt khối của hạt nhân:
m = [Zmp + (A – Z)mn] – m
b. Năng lượng liên kết:
Năng lượng liên kết của một hạt nhân được tính bằng tổng độ hụt khối của hạt nhân với thừa số c2.
Wlk = m.c2 = [Zmp + (A – Z)mn - m].c2
c. Năng lượng liên kết riêng Wlk
Năng lượng liên kết tính cho 1 nuclôn A gọi là năng lượng liên kết riêng, đặc trưng cho sự
bền vững của hạt nhân.
Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững.
d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1
- Yêu cầu HS đọc SGK và hoàn thành phiếu học tập số 2 Bước 2
Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm Bước 3
GV theo dõi cá nhân và các nhóm học sinh, quan sát vở ghi để phát hiện khó khăn của
HS trong quá trình học tập, ghi vào sổ theo dõi những trường hợp cần lưu ý (nếu cần). Bước 4
Báo cáo kết quả và thảo luận
- Đại diện mỗi nhóm trình bày một bài lên bảng
- Học sinh các nhóm thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. Bước 5
- GV có thể tổ chức cho HS đánh giá lẫn nhau thông qua các tiêu chí trong quá trình báo