Giáo án vật lý - Chương ix: hạt nhânnguyên tử

Chương IX: HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ I.KIẾN THỨC: - Nêu được cấu tạo hạt nhân. Từ kí hiệu hạt nhân, xác định được số lượng các nuclon cấu tạo hạt nhân và tính được khối lượng hạt nhân. - Nêu được lực hạt nhân là gì v cc đặc điểm của lực hạt nhân. - Nêu được độ hụt khối của hạt nhân và viết được công thức tính độ hút khối. - Nêu được thế nào là năng lượng liên kết hạt nhân. Hiểu được mối liên hệ giữa năng lượng liên kết với tính bền vững của hạt nhân. - Hiểu được thế nào là phản ứng hạt nhân, phát Biểu được các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân. - Nêu được hiện tượng phóng xạ là gì, tHÀNH phần v bản chất cc tia phĩng xạ. Pht Biểu được định luật phóng xạ và viết hệ thức của định luật này. - Nêu được phản ứng phân hạch là gì, phản ứng dy chuyền l gì, cc điều kiện để phản ứng xảy ra. - Hiểu được thế nào là phản ứng nhiệt hạch, ưu điểm của năng lượng do phản ứng nhiệt hạch tỏa ra. II.KĨ NĂNG: -Tính được độ hụt khối và năng lượng liên kết của hạt nhân nguyên tử. - Từ phương trình phản ứng hạt NHÂN tính được năng lượng tỏa ra hay thu vào trong phản ứng hạt nhân. - Vận dụng được định luật phóng xạ và khái niệm độ phóng xạ để giải được các bài tập. III.GIÁO DỤC MÔI TRƯỜNG: Các tia phóng xạ phát ra từ các chất phóng xạ, từ các phản ứng phân hạch làm ô nhiễm môi trường, cần có Bàiện pháp phịng trnh. CẤU TẠO HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ I.MỤC TIÊU: - Nắm được cấu tạo của hạt nhân nguyên tử, các thuật ngữ: nuclon, nguyên tử số, số khối, đồng vị, đơn vị khối lượng nguyên tử và viết đúng kí hiệu một hạt nhân. - Hiểu lực hạt nhân, độ hút khối, năng lượng liến kết hạt nhân. II.CHUẨN BỊ: -GV: Vẽ mơ hình cc đồng vị của hidro; bảng tuần hoàn Menđêlêep. -HS: Ôn tập kiến thức về cấu tạo hạt nhân nguyên tử, điện tích, số khối của hạt nhân. (hóa học lớp 10) III.TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: 1) Ơn tập kiến thức cũ (5’): GV yêu cầu HS nhắc lại kiến thức đ học về NGUYÊN tử hạt nhân, điện tích, số khối của hạt nhân. (Chú ý phát Biểu của từng HS) 2) Giảng Bài mới (35’) GV Yêu cầu HS xem tranh Bàiếm họa trong SGK. Tiết 1. CẤU TẠO HẠT NHÂN. Hoạt động 1. (15’) CẤU TẠO HẠT NHÂN – NUCLON – ĐỘ HỤT KHỐI Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung -Từ ý kiến pht Biểu của HS, GV tĩm tắt kiến thức về cấu tạo hạt NHÂN như SGK. -Lưu ý HS nhớ cc thuật ngữ nuclon; NGUYÊN tử số, số khối. -Nu mối quan hệ giữa Z, A, N. -GV trình by kí hiệu hạt NHÂN như SGK: AZ X , đưa ra VD v giải thích cấu tạo hạt NHÂN. Heli: 42 He . H. Hy giải thích cấu tạo của hạt NHÂN 23892U ? -GV thông báo về kích thước của hạt nhân như SGK, đưa ra công thức 52.1 (SGK). Nêu câu hỏi C1. +Gợi ý để HS thực hiện. -HS tự suy nghĩ, nhớ lại về cấu tạo hạt nhân, trả lời câu hỏi của GV hướng dẫn. Phương án trả lời: -Hạt NHÂN U238 gồm cĩ A = 238nuclon, NGUYÊN tử số Z = 92prôton và N = 146 nơtron -HS lm v trả lời Câu hỏi C1 (thảo luận nhĩm). -Một HS trình by cch giải. 3 3 1 15 3 1 15 3 4 (1) 3 4 (2) 3 1, 2.10 .238 1, 2.10 .4 59,5 U U He He U He U He V R V R R R V V              a)Cấu tạo hạt NHÂN: (SGK) b)Kí hiệu hạt NHÂN: AZ X X: kí hiệu NGUYÊN tố hĩa học c)Kích thước hạt nhân. Xem hạt nhân nguyên tử như quả cầu có bán kính: 1 11 31, 2.10 ( )R A m Hoạt động 2. (5’) ĐỒNG VỊ -Lấy VD về đồng vị bằng hình vẽ 3 đồng vị hidro: 11 H 2 1 H ; 3 1 H . Nu Câu hỏi: H. Hy nu đồng vị của một số nguyên tử như thế nào? -Lưu ý HS: hai loại đồng vị: bền và phóng xạ (để nghin cứu ở Bài 53) -Tiếp nhận kiến thức, trả lời Câu hỏi. -Nêu ví dụ về đồng vị: 235 238 239; ;U U U Là những nguyên tử mà hạt nhân chứa cùng số proton, khác số nơtron. VD: các đồng vị của hidro: 1 1 H ; 2 1 H ; 3 1 H . Hoạt động 3. (20’) ĐƠN VỊ KHỐI LƯỢNG NGUYÊN TỬ. -GV nêu VD để HS hiểu nếu dùng đơn vị khối lượng kg để đo khối lượng các hạt trong VLHN là không thích hợp. + Thực hiện tính tốn. m NGUYÊN tử = mhn + mvỏ mhn >> mv. Từ đó: mhn  m NGUYÊN tử Từ đó giới thiệu đơn vị khối lượng nguyên tử, để tính: -HS ghi nhận thơng tin GV Câung cấp, trả lời Câu hỏi. -Một nuclon có khối lượng xấp xỉ bằng u, nên khối lượng hạt nhân xấp xỉ bằng Au. -Một HS thực hiện việc Bàiến đổi: E = mC2 -Đơn vị khối lượng nguyên tử có trị số bằng 1/12 khối lượng đồng vị cacbon 126C  126 271 1,66055.10 12 C u m kg  -Hạt NHÂN AZ X có khối lượng xấp xỉ Au. -Khối lượng cịn cĩ thể đo bằng đơn vị: 2 eV C hoặc 2 MeV C 1MeV = 106eV.  126 1 12 12 C A gu m N   Nu Câu hỏi: H. Một hạt NHÂN AZ X thì cĩ khối lượng bao nhiêu? H. Từ hệ thức Anhxtanh, khối lượng cón có thể đo bằng đơn vị gì? -GV giới thiệu đơn vị khối lượng: 2 eV C hoặc 2 MeV C 2 Em C   Suy ra đơn vị khối lượng 2 eV C hoặc 2 MeV C U = 931,5 2 MeV C Tiết 2. NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT Hoạt động 1. (15’) Lực hạt NHÂN. -Nêu vấn đề và đưa ra khái niệm lực hạt nhân. (SGK) -Cĩ thể trình by sự tương tự lực hạt nhân hút các nuclon lại với nhau như lực Câulông hút các electron với hạt nhân để tạo thành nguyên tử. -Giới thiệu những đặc điểm -Tiếp nhận thông tin, suy nghĩ để trả lời câu hỏi gợi ý. +Lực hạt nhân phải là lực hút, có cường độ lớn. Lực tương tác giữa các nuclon trong hạt nhân nguyên tử là lực hạt nhân. -Lực c tc dụng lin kết cc nuclon với nhau. -Không phải lực tĩnh điện, là lực hút, có bán kính tác dụng vào của lực hạt NHÂN sau khi HS trả lời Câu hỏi: H. Lực hạt nhân có những đặc điểm gì? H. Để tách các nuclon ra khỏi hạt nhân, bằng cách nào có thể thắng được lực hạt nhân? khoảng 10-15m. -Có cường độ rất lớn. Muốn tách các nuclon khỏi hạt nhân, phải tốn năng lượng để tách lực hạt nhân. Hoạt động 2. (15’) ĐỘ HỤT KHỐI-NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT. Nu Câu hỏi gợi ý: H. Cho hạt NHÂN AZ X . Hy viết Biểu thức tổng khối lượng các nuclon tạo thành hạt nhân đó. -Giới thiệu khối lượng m của hạt nhân và chỉ ra mỗi hạt nhân có một độ hụt khối. H. (Từ hệ thức Anhxtanh) hy viết Biểu thức năng lượng E0 cho hệ A nuclon ban đầu và năng lượng E của hạt nhân? H. Viết Biểu thức lin hệ -Trả lời Câu hỏi. +Lập cc Biểu thức: 2 0 2 ( )p nE Zm Nm C E mC    +Rút ra nhận xét: Tồn tại lượng: 0 2 ( ) p nm m m Z N m E E E E mC           Với E = WLK = mC2. -Tổng nuclon tạo thành hạt nhân có khối lượng Zmp+Nmn -Hạt nhân có khối lượng m, bao giời m < Zmp+Nmn một lượng: ( ) p nm m m Z N m    m gọi là độ hụt khối của hạt nhân. -Theo thuyết tương đối: + Hệ nuclon có năng lượng: giữa E v Eo v giải thích vì sao? H. Muốn tch hạt nhân đó thành các nuclon riêng lẻ, phải tốn năng lượng thế nào? -Giới thiệu năng lượng liên kết và khái niệm năng lượng liên kết riêng. (SGK) H. Hạt nhân thế nào nếu có năng lượng liên kết riêng lớn? -Thảo luận nhóm, dự đoán kết quả: + Vì E < Eo: khi hệ các nuclon tạo thành hạt nhân có một phần năng lượng tỏa ra. E = W = mC2. + Để tách hạt nhân thành hệ nuclon phải tốn năng lượng đúng bằng W = mC2. + LKW A : đặc trưng cho tính bền vững của hạt nhân. 2 0 ( )p nE Zm Nm C  + Hạt nhân có năng lượng: 2 0E mC E  * Một lượng năng lượng: WLK = mC2 tỏa ra khi hệ cc nuclon lin kết tHÀNH hạt NHÂN. * Để tách các nuclon ra khỏi hạt nhân, phải tốn năng lượng WLK = mC2. + WLK: năng lượng liên kết. + LKW A năng lượng liên kết riêng. Hoạt động 3. (10’) Vận dụng - củng cố: -Hướng dẫn HS giải BT6, SGK trang 266. Nêu câu hỏi gợi ý: H. Hạt nhân nguyên tử Heli được cấu tạo thế nào? Lập Biểu thức xác định độ hụt khối của hạt nhân nguyên tử Hê-li? H. Năng lượng tỏa ra khi tạo thành 1 hạt ? H. Để được 1 mol Hê-li, phải tổng hợp bao -Trả lời Câu hỏi: +Hạt NHÂN NGUYÊN tử cĩ kí hiệu cấu tạo: 4 2 He . Chỉ ra Z = 2; N = 2. + Lập Biểu thức: (2 2 ) p nm m m m    + Khi tạo tHÀNH 1 hạt , năng lượng tỏa ra: W1 = mC2. nhiêu hạt Hê-li, năng lượng tỏa ra tính thế nào? -Hướng dẫn HS tính toán, lưu ý việc chuyển đổi đơn vị. 6 19 21 931,5 ;1 10 ;1 1,6.10 MeVu MeV eV eV J C    + Một mol Heli có NA hạt Heli. Năng lượng tỏa ra: W = NAW1. -C NHÂN thực hiện tính tốn, tìm kết quả, so snh kết quả với bạn. Hoạt động 4. (5’) Hướng dẫn về nhà: -Hướng dẫn HS chuẩn bị BT trang 266 (SGK) và bài tập SBT. -Đọc và tìm hiểu trước nội dung bài 53: Phóng xạ. Xem lại phép toán logarit. IV.Rút kinh nghiệm- Bổ sung: