A. Đặt vấn đề Trong công cuộc đổi mới nội dung chương trình sách giáo khoa, tích cực hoá đổi mới phương pháp giảng dạy, có sự đổi mới cách kiểm tra, đánh giá học sinh. Sự kiểm tra, đánh giá chuyển từ trắc nghiệm tự luận sang trắc nghiệm khách quan đánh giá một cách khách quan năng lực nhận thức của học sinh. Nhưng trắc nghiệm khách quan có thể nói là một cuộc chạy “ Maraton“, yêu cầu người học cần thông hiểu và vận dụng kiến thức một cách nhanh nhạy. Vậy làm thế nào chọn được đáp án nhanh nhất trong câu hỏi trắc nghiệm khách quan ? Qua kinh nghiệm giảng dạy tôi thấy mỗi phần đều có một phương pháp riêng nhất định và dưới đây tôi xin trình bày một số hiểu biết của mình mà tôi rút ra được trong quá trình giảng dạy phần vật lý hạt nhân. B. Nội dung I.Những yêu cầu đối với phần vật lý hạt nhân - Nắm đựợc cấu tạo hạt nhân, sự phóng xạ, các loại phóng xạ, định luật về sự phóng xạ - Nắm đựợc tính chất các loại phóng xạ, các qui tắc dịch chuyển trong sự phóng xạ, viết được đầy đủ phương trình phản ứng hạt nhân nhờ các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân - Biết tính số hạt, khối lượng, độ phóng xạ sau thời gian t - Biết tính số hạt đã phân rã, số hạt nhân con tạo thành, biết tính và phân biêt khối lượng đã phân rã với khối lượng hạt nhân con tạo thành - Biết tính bài toán tính tuổi của vật cổ - Biết mối liên hệ giữa khối lượng và độ phóng xạ - Nắm được các khái niệm năng lượng nghỉ, độ hụt khối, năng lượng liên kết, năng lượng liên kết riêng, các phản ứng toả và thu năng lượng - Biết mối liện hệ giữa các đơn vị - Biết tính năng lượng toả hay thu trong phản ứng hạt nhân khi biết khối lượng các hạt, hoặc độ hụt khối của các hạt, hoặc năng lượng liên kết riêng của mỗi hạt - Biết kết hợp giữa các định luật bảo toàn động lượng và năng lượng II. Kiến thức áp dụng phần vật lý hạt nhân - Định luật về sự phóng xạ : Mõi chất phóng xạ được đặc trưng bởi một thời gian t gọi là chu kì bán rã. Sau mỗi chu kì một nửa số hạt ban đầu biến đổi thành hạt nhân khác - Các biểu thức biểu diễn định luật phóng xạ : N = T t N 2 0 = N 0 . e - t λ m = T t m 2 0 = m 0 . e - t λ H = T t H 2 0 = H 0 . e - t λ H = λ .N 0 H 0 = λ .N 0 - Các đơn vị khối lượng : Kg, u, MeV/c 2 - Mối liên hệ : - Các đơn vị năng lượng : J, KJ, eV, MeV, KWh - Mối liên hệ : - Hệ thức Anhxtanh giữa năng lượng và khối lượng E = m.c 2 - Phản ứng toả và thu năng lượng III. Những lưu ý và phương pháp làm bài phần vật lý hạt nhân Phần 1: Sự phóng xạ 1 - Bài tốn áp dụng định luật phóng xạ sẽ trở lên đơn giản khi khoảng thời gian t bằng một số chẵn lần chu kì T. Sau 1,2,3,… chu kì T, chất phóng xạ còn lại là : m 0 /2; m 0 /4; m 0 /8 VD1) 23 11 Na phóng xạ Bêta trừ và biến thành Magiê. Sau thời gian 45 giờ khối lượng chất phóng xạ chỉ còn 12,5% khối lượng chất phóng xạ ban đầu. tìm chu kỳ bán rã của Natri? A). 15giờ B). 11,25giờ C). 22,5giờ D). 45giờ Nhận xét : 12,5% = 1/8 = 1/2 3 . Vậy t/T = 3 hay T = 15 giờ. Ta chọn đáp án A VD 2) 23 11 Na là chất phóng xạ β − và biến thành Magiê có chu kỳ bán rã là 15 giờ.Ban đầu có 1 lượng Na nguyên chất. Sau thời gian bao lâu thì tỉ số giữa số hạt nhân Na và Mg bằng 1? A). 30 giờ B). 3,75 giờ C). 15 giờ D). 7,5 giờ Nhận xét : Sau 1 chu kì, số hạt Na còn lại ½ so với số hạt ban đầu. Vậy ½ số hạt Na ban đầu đã phân rã = số hạt Mg tạo thành, nên tỉ số giữa số hạt Na còn lại và số hạt Mg sinh ra là 1. Ta chọn được đáp án A VD 3) Polôni(Po210) là chất phóng xạ Alpha có chu kỳ bán rã là 138 ngày. Sau thời gian 276 ngày lượng chất phóng xạ còn lại là 12gam. Tìm khối lượng chất phóng xạ ban đầu A). 36g B). 24g C). 48g D). 60g Nhận xét : 276 ngày = 2x138 ngày = 2 T . Vậy lượng chất phóng xạ còn lại = ¼ khối lượng chất ban đầu hay khối chất phóng xạ ban đầu = 4 lần khối chất phóng xạ còn lại. Ta chọn được đáp án C VD 4) Polôni phóng xạ Alpha và biến thành đồng vò bền của chì có chu kỳ bán rã là138 ngày. ban đầu có 1 lượng Po nguyên chất. Sau thời gian 276 thì tỉ số giữa số hạt nhân chì và số hạt nhân Po bằng bao nhiêu A). 4 B). 2 C). 8 D). 3 Nhận xét : Tương tự trên ta có số hạtPo còn lại bằng ¼ số hạt Po ban đầu, nên số hạt Po đã phân rã = 3/4 số hạt Po ban đầu và số hạt này bằng số hạt chì sinh ra nên ta có đáp án D 2 - Đối với bài tốn tính tuổi của cổ vật, thời gian t thường khơng bằng số chẵn lần chu kì nên khi áp dụng biểu thức của định luật phóng xạ ta phải lấy lơga lê pe hai vế của biểu thức . từ đó dễ dàng rút ra được thời gian t VD5) Tính tuổi của một mẩu gỗ cổ biết rằng độ phóng xạ bêta của nó bằng 0,77 lần độ phóng xạ của một mẩu gỗ khác giống hệt mới chặt. Cho chu kỳ bán rã của C14 là 5600 năm A). ≈ 2112 năm B). ≈ 1210 Năm C). ≈ 4510 năm D). ≈ 3600 năm Giải : Áp dụng cơng thức : H = H 0 . e - t λ ⇒ 0 H H = e - t λ . Lấy ln 2 vế ta có ln 0 H H = - t λ . Với 0 H H = 0,77; λ = ln2/T. Ta tính được t = 2112 năm VD 6) Chất 60 27 Co dùng trong y tế có chu kỳ bán rã 5,33 năm.Ban đầu khối lượng Co là 500gam. Sau thời gian bao lâu thì lượng chất phóng xạ còn lại là100gam A). 12,38năm B). 8,75năm C). 10,5năm D). 15,24 năm Tính tương tự như trên ta được đáp án A VD7) Chất 60 27 Co dùng trong y tế có chu kỳ bán rã 5,33 năm.Ban đầu khối lượng Co là 500gam. Tìm khối lượng chất phóng xạ còn lại sau 12 năm? A). 210gam B). 186gam C). 105gam D). 126gam Dùng cơng thức m = T t m 2 0 hoặc m = m 0 . e - t λ . Bấm máy để thực hiện phép tính ta tìm được đáp án C 3 - Khi xét sự phóng xạ, ta có số hạt nhân mẹ phân rã bằng số hạt nhân con tạo thành , nhưng khối lượng hạt nhân mẹ phân rã khơng bằng khối lượng hạt nhân con tạo thành. Ở đây ta dễ mắc sai lầm là bằng VD : Hạt nhân Po 210 84 phóng xạ α và biến thành hạt nhân X. Lúc đầu có 42 g poloni. Sau 3 chu kì khối lượng chất X được tạo thành là A. 5,25 g B. 36,75 g C. 36,05 g D. Một giá trị khác Nhận xét : Trong bài này học sinh có thể mắc những sai lầm sau - Nhầm tưởng khối lượng chất X được tạo thành là khối lượng còn lại của Po sau 3 chu kì nên có đáp án A - Nhầm tưởng khối lượng chất X được tạo thành bằng khối lượng đã phân rã của Po nên có đáp án B. - Ở đây chỉ có số mol Po phân rã bằng số mol X tạo thành, nên ta tính được khối lượng X tạo thành bằng : Số mol Po phân rã x khối lượng mol X . Với khối lượng mol Po phân rã sau 3 chu kì là 36,75/210 ; khối lượng mol X coi xấp xỉ bằng số khối A và bằng 206. Ta tìm được đáp án C 4 - Khi tính năng lượng E theo đơn vị MeV bằng cơng thức E = m.c 2 ta nên lấy đơn vị m là MeV/c 2 . Khi đó giá trị của m bằng giá trị của E Ví dụ : m = 931 MeV/c 2 thì E = 931 MeV 5 - Các phản ứng nhiệt hạch, phân hạch , các phóng xạ ln là phản ứng toả năng lượng nên khối lượng các hạt trước phản ứng bao giờ cũng lớn hơn khối lượng các hạt sau phản ứng 6 - Đối với câu nhận biết, thơng hiểu ngồi nắm chắc kiến thức cần biết phân tích, phán đốn để tìm ra phương án đúng nhất hoặc sai VD8 ) Chọn câu sai về phóng xa A). Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân khi bò kích thích phóng ra các tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác B). Hiện tượng phóng xạtuân theo đònh luật phóng xạvà các đònh luật bảo toàn của phản ứng hạt nhân C). Không thể thay đổi thành phần tia phóng xạphát ra từ một chất phóng xa D). Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân tự động phóng ra các tia phóng xạvà biến đổi thành hạt nhân khác Nhận xét :Ta thấy ngay đáp án A và D mâu thuẫn với nhau , nên ta loại được B và C. Bằng hiểu biết ta chọn đáp án D Đối với một số câu đòi hỏi sự hiểu biết chính xác tới từng chi tiết nhỏ, như các ví dụ sau đây VD9) Tìm phát biểu sai về độ phóng xạ? A). Độ phóng xạ H của một lượng chất phóng xạ đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu, đo bằng số phân rã trong 1 giây. B). Ci là độ phóng xạ của một lượng chất phóng xạ có giá trò bằng 7,3.10 10 Bq. C). Đồ thò ï H (t) có dạng giống như đồ thò N (t) vì chúng giảm theo thời gian với cùng một qui luật. D). Becơren là đơn vò đo độ phóng xạ có giá trò bằng 1 phân rã trong 1 giây. Trong câu này đáp án sai cần tìm là C . Để phát biểu này đúng ta cần sửa 7,3.10 10 Bq thành 3,7.10 10 Bq VD 10)Tìm phát biểu sai về hiện tượng phóng xa α . A). Tia α là dòng hạt nhân 4 2 He mang điện tích +2e. B). Hạt α phóng ra từ hạt nhân với vận tốc khoảng 10 7 m/s. C). Tia α bò lệch về phái bản âm của tụ điện. D). Tia α phát ra từ hạt nhân bay được xa nhất 18cm trong không khí. Trong câu này đáp án sai cần tìm là D. Để phát biểu này đúng ta cần sửa 18cm thành 8 cm Ngồi ra có thể dùng sự nhận biết để có ngay đáp án trong những bài tính tốn phức tạp VD 11 : 23 11 Na phóng xạ Beta và biến thành Mg. Tại thời điểm t 1 tỉ lệ giữa số hạt nhân Mg và số hạt nhân Na là 0,25. Sau đó 45 giờ thì tỉ lệ đó là 63. Tìm chu kỳ bán rã của Na? A). 15giờ B). 30giờ C). 7,5 giờ D). 45giờ Nhận xét : Ta biết Na phóng xạ Beta và biến thành Mg với chu kì bán rã 15 giờ nên ta chọn được ngay đáp án A 7- Ta có thể dùng phương pháp loại trừ để tìm nhanh được đáp án mà khơng cần phải tính tốn, trong khi nếu giải bình thường thì phải mất nhiều thời gian tính tốn phức tạp VD12 : Ta quay lại các ví dụ 6 và 7 Với ví dụ 6 ta có nhận xét : Sau thời gian 2 chu kì chất phóng xạ còn lại ¼ = 125 gam, sau thời gian 3 chu kì chất phóng xạ còn lại 1/8 = 500/8 g. Ở đây chất phóng xạ còn lại 100 gam < 125 gam. Vậy thời gian để chất phóng xạ còn lại 100 gam phải lớn hơn hai chu kì = 10,66 năm . Ta loại được đáp án B,C, đáp án D loại vì 15,24 gần bằng 3 chu kì sẽ có khối lượng chất phóng xạ còn lại 500/8 gam nhỏ hơn nhiều so với 100 gam, nên ta chọn đáp án A Với ví dụ 7 ta có nhận xét : Sau thời gian 12 năm lớn hơn 2 chu kì một chút nên khối chất phóng xạ còn lại phải nhỏ hơn 500/4 g = 125 g. Do vậy ta chọn được đáp án C VD 13: Chọn câu trả lời đúng Chu kì bán rã của C 14 6 là 5590 năm. Một mẩu gỗ cổ có độ phóng xạ là 197 phân rã/phút. Một mẩu gỗ khác, cùng loại cùng khối lượng của cây mới hạ xuống có độ phóng xạ 1350 phân rã/phút. Tuổi của mẩu gỗ cổ là A. 15525 năm B. 1552,5 năm C. 1,5525.10 5 năm D. 1,5525.10 6 năm Nhận xét : Ta thấy độ phóng xạ của gỗ cổ nhỏ hơn độ phóng xạ của mẩu gỗ mới chặt là 1350/197 ≈ 7 lần . Vậy cần thời gian gần bằng 3 chu kì là 5590 x3 = 16770 năm. Nhận thấy chỉ có đáp án A thoả mãn. Ta chọn đáp án A . Phần 1 : Năng lượng hạt nhân C. Kết luận : Trên đây là một số vấn đề mà tôi rút ra được trong quá trình giảng dạy phần vật lý hạt nhân . Xin trân trọng trao đổi cùng đồng nghiệp. Rất mong được sự đóng góp của các quí đồng nghiệp để phần trình bày của tôi được hoàn thiện hơn và quá trình giảng dạy học sinh có hiệu quả hơn! Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn ! Phong châu ngày 16 / 4 / 2007 Người viết Ngô Thị Lý Hương Sở giáo dục và đào tạo phú thọ Trờng trung học phổ thông phong châu Chuyên đề : GiảI bài tập trắc nghiệm phần vật lý hạt nhân Họ tên: Ngô Thị Lý Hơng Tổ toán lý kĩ N¨m häc : 2006 2007– . Thị Lý Hương Sở giáo dục và đào tạo phú thọ Trờng trung học phổ thông phong châu Chuyên đề : GiảI bài tập trắc nghiệm phần vật lý hạt nhân Họ tên: Ngô. trong quá trình giảng dạy phần vật lý hạt nhân. B. Nội dung I.Những yêu cầu đối với phần vật lý hạt nhân - Nắm đựợc cấu tạo hạt nhân, sự phóng xạ, các loại