Giáo án Vật lí 12 Bài 38: Phản ứng phân hạch. Phản ứng nhiệt hạch

Ngày soạn: 08/04/2024
Tiết 63, 64: CHỦ ĐỀ: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH. PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức
- Nêu được phản ứng phân hạch là gì, phản ứng nhiệt hạch là gì?
- Lí giải được sự tạo thành phản ứng dây chuyền và nêu điều kiện để có phản ứng dây chuyền
- Nêu được các điều kiện để tạo ra phản ứng nhiệt hạch. 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
- Vận dụng kiến thức để tìm hiểu về các lò phản ứng hạt nhân, bom nguyên tử
- Vận dụng kiến thức để giải thích về năng lượng nhiệt hạch của các sao 3. Phẩm chất
- Có thái độ hứng thú trong học tập. Có tác phong làm việc của nhà khoa học.
- Có ý thức tìm hiểu và liên hệ các hiện tượng thực tế liên quan.
II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU 1. Giáo viên
a. Phiếu học tập và phiếu trợ giúp
Phiếu học tập số 1
Câu 1: Phản ứng phân hạch là gì? Quá trình phóng xạ có
phải quá trình phân hạch không? Tại sao?
Câu 2: Quá trình phân hạch của hạt nhân X không trực tiếp mà phải qua trạng thái X* như sơ đồ bên:
a. Tại sao không dùng protôn thay cho nơtron?
b. Hoàn thành chuỗi phản ứng phân hạch sau:
Phiếu học tập số 2


Câu 1: Xét phản ứng phân hạch Urani điển hình sau:
Phản ứng phân hạch là phản ứng thu hay tỏa năng lượng? Sự phân hạch của 1g giải
phóng lượng năng lượng bao nhiêu?
Câu 2: Sự phân hạch của Urani có kèm theo sự giải phóng
2,5 nơtrôn (tính trung bình) với năng lượng lớn. Đối với hạt
nhân 239Pu, con số này là 3.
Các nơtrôn sinh ra sau mỗi phân hạch có ảnh hưởng gì đến
khối lượng Urani còn lại?
Câu 3: Giả sử sau mỗi lần phân hạch, có k nơtron được giải
phóng. Nêu các trường hợp của phản ứng phân hạch ứng với
các trường hợp k<1, k = 1 và k > 1?
Phiếu học tập số 3
Câu 1: Phản ứng nhiệt hạch là gì?
Câu 2: Điều kiện để thực hiện phản ứng nhiệt hạch?
Câu 3: Trình bày về năng lượng nhiệt hạch?
Phiếu học tập số 4
So sánh phản ứng phân hạch và phản ứng nhiệt hạch bằng cách hoàn thành bảng sau: Giống nhau:

Khác nhau: Phản ứng phân hạch Phản ứng nhiệt hạch Định nghĩa Điều kiện Đặc điểm 2. Học sinh
- Ôn lại kiến thức về phóng xạ, phản ứng hạt nhân
- 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 phân hạch
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: Câu trả lời ôn tập kiến thức cũ và nhận thức vấn đề nghiên cứu bài học của HS
d. Tổ chức thực hiện: Bước thực hiện Nội dung các bước Bước 1
GV nêu câu hỏi kiểm tra kiến thức cũ:
- Định nghĩa phóng xạ? Nêu các dạng phóng xạ?
- Định nghĩa chu kì bán rã và nêu nội dung định luật phóng xạ? Bước 2
HS suy nghĩ cá nhân tìm câu trả lời Bước 3
GV đặt vấn đề: 8h15 sáng ngày 6/8/1945, quân đội Mỹ đã ném quả bom
nguyên tử đầu tiên trong lịch sử nhân loại mang tên “Little Boy”, nặng 5
tấn xuống thành phố Hiroshima. Với sức nóng 4.000 độ C, bức xạ và sóng
nén áp suất cao trong nháy mắt đã làm thành phố 400 năm tuổi tan thành
tro bụi, 140 nghìn người dân Hiroshima đã thiệt mạng.
3 ngày sau, vào 11h02’ ngày 9/8/1945, Mỹ lại dội quả bom nguyên tử thứ
hai mang tên “Fat Man” xuống thành phố Nagasaki, giết chết 70 nghìn
người. Ngoài số thương vong tức thì, có hàng chục nghìn người khác cũng
đã chết vì các căn bệnh trực tiếp hoặc gián tiếp do phóng xạ gây ra kéo dài cho đến ngày nay.
Tại sao quả bom nguyên tử lại có sức công phá lớn như vậy? Ta sẽ tìm hiểu trong bài học hôm nay 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 cơ chế phản ứng phân hạch a. Mục tiêu:
- Nêu được phản ứng phân hạch là gì, cơ chế phản ứng phân hạch kích thích
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:
I. Phản ứng phân hạch
1. Định nghĩa: phân hạch là phản ứng trong đó một hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ hơn.
Phân loại: Phản ứng phân hạch tự phát và phân hạch kích thích
Phân hạch tự phát xảy ra với xác xuất nhỏ vì vậy ta chỉ quan tâm đến các phản ứng phân hạch kích thích.
2. Phản ứng phân hạch kích thích: 235 238 239
 Xét phản ứng phân hạch của hạt nhân U U U 92 ; 92 ; 94
 Dùng notron chậm bắn vào hạt nhân X, làm hạt nhân X chuyển sang trạng thái kích thích
X*, không bền và bị phân hạch. n + X  X*  Y + Z + kn (k = 1, 2, 3 …)
d. Tổ chức thực hiện: Bước thực hiện Nội dung các bước Bước 1
- GV giao nhiệm vụ: yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập số 1 Bước 2
- 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: Phản ứng phân hạch là phản ứng trong đó một hạt nhân nặng vỡ thành
hai mảnh nhẹ hơn. Quá trình phóng xạ không phải là phản ứng phân hạch và
phóng xạ là quá trình tự phát, còn phản ứng phân hạch là quá trình kích thích
Câu 2: Không dùng proton cho nơtron vì proton mang điện tích dương, chịu
tác dụng của lực đẩy do các hạt nhân tác dụng Bước 3
- GV tổng kết đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh, nhấn
mạnh nội dung kiến thức chính:
1. Định nghĩa: phân hạch là phản ứng trong đó một hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ hơn.
Phân loại: Phản ứng phân hạch tự phát và phân hạch kích thích
Phân hạch tự phát xảy ra với xác xuất nhỏ vì vậy ta chỉ quan tâm đến các
phản ứng phân hạch kích thích.