Sáng kiến kinh nghiệm Phương pháp giải bài tập vật lý hạt nhân

 BÁO CÁO KẾT QUẢ 
 NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN 
 1. Lời giới thiệu: 
 “Vật lý hạt nhân" là một trong những chủ đề dễ lấy điểm đối với học sinh THPT vì vậy để 
học sinh hiểu hơn về phần này và khắc sâu kiến thức để học tốt hơn. Tôi sắp xếp hệ thống 
các bài tập theo dạng, đồng thời hướng dẫn cách giải cụ thể cũng như vận dụng kiến 
thức toán học cho mỗi dạng bài. Việc làm này nhằm cụ thể hóa lượng kiến thức trong 
chương giúp các em học sinh củng cố kiến thức và chủ động tìm ra cách giải nhanh nhất, 
hiệu quả nhất khi làm bài tập. 
 2. Tên sáng kiến: Phương pháp giải bài tập vật lý hạt nhân. 
 3. Tác giả sáng kiến: 
 - Họ và tên: Phạm Thị Thu Hường 
 - Địa chỉ tác giả sáng kiến: Tổ Lý - Hóa - Công nghệ Trường THPT Lê Xoay. 
 - Số điện thoại: 098.495.2346 . E-mail: phamhuong.thptlx@gmail.com 
 4. Chủ đầu tư tạo ra sáng kiến: Phạm Thị Thu Hường. 
 5. Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: 
 - Giảng dạy bộ môn Vật lý phần “Vật lý hạt nhân” dùng cho học sinh lớp 12 ôn thi 
THPTQG. 
 Chuyên đề áp dụng cho chương trình Vật lý lớp 12 (cả chương trình chuẩn và nâng 
cao), của chương VẬT LÝ HẠT NHÂN. Cụ thể, chuyên đề đã giúp các em học sinh khắc sâu 
một số kiến thức cơ bản về Vật lý hạt nhân, đồng thời đưa ra một hệ thống những bài tập 
minh họa đa dạng vừa cơ bản, vừa hay và có loại khó, cũng phong phú về hình thức, có cả bài 
tập tự luận để nghiền ngẫm sâu sắc và có cả bài tập trắc nghiệm nhằm đánh giá phân loại học 
sinh hiện nay, qua đó học sinh có thêm kỹ năng về giải các bài tập Vật lý. 
 6. Ngày sáng kiến được áp dụng lần đầu: Ngày 11/3/2016. 
 7. Mô tả bản chất của sáng kiến: 
 7.1. Lý do chọn đề tài 
 Giải bài tập là một khâu quan trọng không thể thiếu trong quá trình học tập môn Vật lí. 
Tuy nhiên, đứng trước mỗi bài tập, điều khó khăn lớn nhất đối với học sinh là sự lựa chọn cách 
giải nào cho phù hợp để đi đến kết quả đúng, nhanh và dựa trên cơ sở nào để lựa chọn phương 
pháp này thực sự là một bài toán khó đối với mỗi giáo viên nói chung và với bản thân tôi nói 
riêng. Đặc biệt trong phần: Vật lý hạt nhân. Đây là phần cuối trong chương trình Vật lí 12 và là 
một phần trong chương trình ôn thi THPT QG hàng năm. 
 7.2. Mục đích nghiên cứu 
 1. Hệ thống lại kiến thức cơ bản, hiện tượng liên quan đến Vật lý hạt nhân để học sinh 
 nắm vững. 
 2. Phân dạng rõ ràng để học sinh hiểu rõ bản chất rồi vận dụng vào làm bài tập một cách 
 nhẹ nhàng, hiệu quả. 
 3. Tích lũy kinh nghiệm kiến thức cho bản thân tôi trong công tác giảng dạy. Là tài liệu 
 tham khảo cho các học sinh ôn thi THPTQG. - Chọn lọc, biên soạn theo hệ thống từng bài dạy. 
 - Nghiên cứu các đề thi THPTQG năm trước và trao đổi kinh nghiệm cùng đồng nghiệp. 
 * Biện pháp, giải pháp đặt ra 
 - Hình thành thái độ học tập môn Vật lý cho học sinh 
 Học sinh lớp 12 hầu hết đã có ý thức khá tốt về việc tự học và nghiên cứu. Nắm bắt được 
yếu tố này, giáo viên khơi gợi sự say mê, ham tìm tòi, sáng tạo nhằm kính thích sự hứng thú học 
tập của học sinh trong quá trình học môn Vật lý nói chung, phần Vật lý hạt nhân nói riêng. 
 - Cách thức tiến hành 
 Khi tiến hành giảng dạy phần này, tôi giảng những kiến thức cơ bản và chia thành từng 
dạng bài cụ thể để học sinh dễ học và dễ làm bài tập vận dụng. 
 Các bước tiến hành: Với mỗi phần tôi tiến hành theo 3 bước cụ thể: 
 + Phương pháp. 
 + Bài tập ví dụ từ dễ đến khó và có nhận xét cần thiết. 
 + Bài tập trắc nghiệm vận dụng tự giải. 
 Sau đây là những nội dung cụ thể: 
 CÁC DẠNG BÀI TẬP 
 I. CẤU TẠO HẠT NHÂN- ĐỘ HỤT KHỐI VÀ NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT: 
Dạng 1: Xác định cấu tạo hạt nhân: 
 A
a. Phương pháp: Từ kí hiệu hạt nhân Z X A, Z , N = A-Z 
b. Bài tập 
 238 23 4
Bài 1: Xác định cấu tạo hạt nhân 92U , 11 Na, 2 He (Tìm số Z prôtôn và số N nơtron 
+ có cấu tạo gồm: Z=92, A = 238 N = A – Z = 146. Đáp án: : 92 prôtôn ; 146 
nơtron 
 23
+ 11 Na gồm: Z= 11, A = 23 N = A – Z = 12 Đáp án: : 11 prôtôn ; 12 nơtron 
+ gồm: Z= 2, A = 4 N = A – Z = 2 Đáp án: : 2 prôtôn ; 2 nơtron 
c.Trắc nghiệm: 
Câu 1. Phát biểu nào sau đây là đúng? 
 A
 A. Hạt nhân nguyên tử Z X được cấu tạo gồm Z nơtron và A prôton. 
 B. Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo gồm Z prôton và A nơtron. 
 C. Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo gồm Z prôton và (A – Z) nơtron. 
 D. Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo gồm Z nơtron và (A + Z) prôton. 
 60
Câu 2. Hạt nhân 27 Co có cấu tạo gồm: 
 A. 33 prôton và 27 nơtron B. 27 prôton và 60 nơtron 
 C. 27 prôton và 33 nơtron D. 33 prôton và 27 nơtron 
 14
Câu 3: Xác định số hạt proton và notron của hạt nhân 7 N 
 A. 07 proton và 14 notron B. 07 proton và 07 notron 
 C. 14 proton và 07 notron D. 21 proton và 07 notron 
 235
Câu 4: Trong nguyên tử đồng vị phóng xạ 92 U có: 
 3 2
Bài 2: Tính năng lượng liên kết hạt nhân Đơtêri 1 D ? Cho mp = 1,0073u, mn = 1,0087u, mD = 
2,0136u; 1u = 931 MeV/c2. 
 A. 2,431 MeV. B. 1,122 MeV. C. 1,243 MeV. D. 2,234MeV. 
 Giải :Độ hụt khối của hạt nhân D: Δm = ∑ mp + ∑ mn ─ mD = 1.mp +1.mn – mD = 0,0024 u 
 2 2
 Năng lượng liên kết của hạt nhân D: Wlk = Δm.c = 0,0024.uc = 2,234 MeV. Chọn D. 
 4
Bài 3. Xác định số Nơtrôn N của hạt nhân: 2 He. Tính năng lượng liên kết riêng. Biết mn = 
1,00866u; mp = 1,00728u; mHe = 4,0015u 
 N A Z
HD giải: Từ . Ta có u 
 4 N 4 2 2 m 2(m p mn ) 4,0015 0,03038
 2 He
 28,29
 E 0,03038uc2 0,03038.931,5MeV 28,29MeV  7,07MeV 
 4
 56
Bài 4. Cho 26 Fe . Tính năng lượng liên kết riêng. Biết mn = 1,00866u; mp = 1,00728u; mFe = 
55,9349u 
HD giải: + Ta có m 26m p 30mn 55,9349 0,50866u 
 473,8
 E 0,50866uc2 0,50866.931,5MeV 473,8MeV  8,46MeV 
 56
 10
Bài 5: Hạt nhân 4 Be có khối lượng 10,0135u. Khối lượng của nơtrôn (nơtron) mn = 1,0087u, 
 2
khối lượng của prôtôn (prôton) mP = 1,0073u, 1u = 931 MeV/c . Năng lượng liên kết riêng 
của hạt nhân là 
 A. 0,632 MeV. B. 63,215MeV. C. 6,325 MeV. D. 632,153 MeV. 
 2 2
HD Giải: -Năng lượng liên kết của hạt nhân : Wlk = Δm.c = (4.mP +6.mn – mBe).c = 
 2
0,0679.c = 63,249 MeV. 
 W 63,125
- Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân : lk 6,325 MeV/nuclôn. Chọn: C. 
 A 10
Bài 6. Hạt nhân heli có khối lượng 4,0015 u. Tính năng lượng liên kết riêng của hạt nhân hêli. 
Tính năng lượng tỏa ra khi tạo thành 1 gam hêli. Cho biết khối lượng của prôton và nơtron là 
 2 23 
mp = 1,007276 u và mn = 1,008665 u; 1 u = 931,5 MeV/c ; số avôgađrô là NA = 6,022.10
mol-1. 
 2
 Wlk (Z.mp (A Z)mn mHe ).c (2.(1,007276 1,008685) 4,0015).931,5
Giải: He = = = = 
 A A 4
 m 1 23 23
7,0752 MeV; W = .NA.Wlk = .6,022.10 .7,0752.4 = 46,38332.10 MeV = 
 M 4,0015
7,42133.1011 J. 
 23 56
Bài 7. Tính năng lượng liên kết riêng của hai hạt nhân 11 Na và 26 Fe . Hạt nhân nào bền 
vững hơn? 
 Cho: mNa = 22,983734u; mFe = 55,9207u; mn = 1,008665 u; mp = 1,007276 u; 1u = 931,5 
MeV/c2. 
HDGiải. 
 (11.1,007276 12.1,008685 22,983734).931,5
Na = = = = 
 23
8,1114 MeV; 
 5 -Suy ra năng lượng liên kết riêng của từng hạt nhân là: 
 2
 He: Wlk = (2.mp + 2.mn – m α)c = 28,289366 MeV Wlk riêng = 7,0723 MeV / nuclon. 
 2
 C: Wlk = (6.mp + 6.mn – mC)c = 89,057598 MeV Wlkriêng = 7,4215 MeV/ nuclon. 
 2
 O: Wlk = (8.mp + 8.mn – mO)c = 119,674464 meV Wlk riêng = 7,4797 MeV/ nuclon. 
-Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững. Vậy chiều bền vững hạt 
nhân tăng dần là: He < C < O. Chọn C. 
c.Trắc nghiệm: 
Câu 1: Hạt nhân có khối lượng là 59,919u. Biết khối lượng của prôton là 1,0073u và 
khối lượng của nơtron là 1,0087u. Độ hụt khối của hạt nhân là 
 A. 0,565u B. 0,536u C. 3,154u D. 3,637u 
 60 -
Câu 2: Đồng vị phóng xạ côban 27 Co phát ra tia  và tia . Biết 
mCo 55,940u;m n 1,008665u; mp 1,007276u. Năng lượng liên kết của hạt nhân côban là 
bao nhiêu? 
 10 10 10 10
A. E 6,766.10 J B. E 3,766.10 J C. E 5,766.10 J D. E 7,766.10 J 
Câu 3: Biết khối lượng của hạt nhân U238 là 238,00028u, khối lượng của prôtôn và nơtron là 
 2 238
mP=1.007276U; mn = 1,008665u; 1u = 931 MeV/ c . Năng lượng liên kết của Urani 92 U là 
bao nhiêu? 
 A. 1400,47 MeV B. 1740,04 MeV C.1800,74 MeV D. 1874 MeV 
Câu 4: Biết khối lượng của prôtôn mp=1,0073u, khối lượng nơtron mn=1,0087u, khối lượng 
 2
của hạt nhân đơteri mD=2,0136u và 1u=931MeV/c . Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 
 2
nguyên tử đơteri 1 D là 
 A. 1,12MeV B. 2,24MeV C. 3,36MeV D. 1,24MeV 
 10
Câu 5: Khối lượng của hạt nhân 4 Belà 10,0113u; khối lượng của prôtôn m p = 1,0072u, của 
 2
nơtron m n = 1,0086; 1u = 931 MeV/c . Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân này là bao 
nhiêu? 
 A. 6,43 MeV B. 6,43 MeV C. 0,643 MeV D. Một giá trị khác 
 20
Câu 6: Hạt nhân 10 Ne có khối lượng mNe 19,986950u. Cho biết 
 2
mpn 1,00726u;m 1,008665u; 1u 931,5MeV / c . Năng lượng liên kết riêng của có 
giá trị là bao nhiêu? 
 A. 5,66625eV B. 6,626245MeV C. 7,66225eV D. 8,02487MeV 
 37
Câu 7: Tính năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 17 Cl . Cho biết: mp = 1,0087u; mn = 
 2
1,00867u; mCl = 36,95655u; 1u = 931MeV/c 
 A. 8,16MeV B. 5,82 MeV C. 8,57MeV D. 9,38MeV 
 4 7
Câu 8. Hạt nhân hêli ( 2 He) có năng lượng liên kết là 28,4MeV; hạt nhân liti ( 3 Li) có năng 
 60
 2
 27 Co
lượng liên kết là 39,2MeV; hạt nhân đơtêri ( 1 D) có năng lượng liên kết là 2,24MeV. Hãy sắp 
theo thứ tự tăng dần về tính bền vững của chúng: 
 A. liti, hêli, đơtêri. B. đơtêri, hêli, liti C. hêli, liti, đơtêri. D. đơtêri, liti, hêli. 
 23 -1
Câu 9. Hạt có khối lượng 4,0015u, biết số Avôgađrô NA = 6,02.10 mol , 1u = 
931MeV/c2. Các nuclôn kết hợp với nhau tạo thành hạt , năng lượng tỏa ra khi tạo thành 
1mol khí Hêli là 
 A. 2,7.1012J B. 3,5. 1012J C. 2,7.1010J D. 3,5. 1010J 
 7