Tiết 1 + 2 : Bài 1 – 2 : CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN QUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH I / MỤC TIÊU :  Hiểu các khái niệm toạ độ góc, vận tốc góc, phương trình động học của chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định  Biết cách xây dựng và vẽ đồ thị các phương trình chuyển động quay đều và quay biến đổi đều trong hệ tọa độ (ϕ, t)  Nắm vững các công thức liên hệ giữa vận tốc góc và vận tốc dài, gia tốc góc và gia tốc dài của một điểm trên vật rắn  Áp dụng giải các bài tập đơn giản II / CHUẨN BỊ : 1 / Giáo viên : Hai tiết này là mở đầu cho môn học Vì thế, GV nên chuẩn bị sao cho ngay từ buổi đầu gây được hứng thú học tập cho HS Bắt buộc HS phải có SGK trong giờ học Sử dụng tối đa các hình, chú thích ở các hình Chuẩn bị thêm các hình vẽ, tranh ảnh có liên quan đến bài học 2 / Học sinh : Đầy đủ SGK và sách bài tập, vở ghi Ôn lại phần Động học chất điểm ở SGK lớp 10 về phương trình chuyển động thẳng đều và chuyển động thẳng biến đổi đều III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC : Hoạt động của học sinh Hoạt động 1 : HS : Nêu hai đặc điểm của chuyển động Hoạt động 2 : HS : + OM > 0 + OM < 0 HS : + Giá trị đó là dương nếu góc được thực hiện bằng cách quay trục Ox đến tia OM ngược chiều kim đồng hồ + Giá trị đó là âm nếu góc được thực hiện bằng cách quay trục Ox đến tia OM thuận chiều kim đồng hồ Hoạt động 3 : HS : Tự hình thành định nghĩa vận tốc trung bình Hoạt động của giáo viên Xét một vật rắn quay quanh một trục, giáo viên vẽ hình và đặt câu hỏi : GV : Chuyển động này có đặc điểm gì ? GV : Trong chuyển động thẳng đều tọa độ của điểm M được xác định như thế nào ? Khi nào thì tọa độ dương ? Khi nào thì tọa độ âm ? GV : Trong chuyển động tròn tọa độ của điểm M được xác định như thế nào ? Khi nào thì tọa độ dương ? Khi nào thì tọa độ âm ? Xét hai vật rắn quay quanh một trục : ở thời điểm t1 có toạ độ góc ϕ1 , ở thời điểm t2 có toạ độ góc ϕ2 giáo viên vẽ hình và đặt câu hỏi : GV : Vật nào có sự thay đổi toạ độ góc nhanh hơn ? GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 PHÂN BAN TRANG 1 HS : Khi ∆t nhỏ dần và tiến tới đến 0 thì vận tốc trung bình trở thành vận tốc tức thời HS : Phát biểu định nghĩa vận tốc góc tức thời bằng đạo hàm theo thời gian của tọa độ góc HS : Tự nhìn sách ghi GV : Giáo viên nhắc lại định nghĩa đạo hàm để hướng dẫn học sinh định nghĩa vận tốc góc tức thời bằng đạo hàm theo thời gian của tọa độ góc GV : Khi nào vận tốc góc có giá trị dương và có giá trị âm ? Hoạt động 4 : HS : Tự hình thành định nghĩa gia tốc trung Xét hai vật rắn quay quanh một trục : ở thời điểm t1 có vận tốc góc ω1 , ở thời điểm t2 có bình toạ độ góc ω2 giáo viên vẽ hình và đặt câu hỏi : GV : Vật nào có sự thay đổi vận tốc góc HS : Khi ∆t nhỏ dần và tiến tới đến 0 thì gia nhanh hơn ? tốc trung bình trở thành gia tốc tức thời GV : Giáo viên nhắc lại định nghĩa đạo hàm HS : Phát biểu định nghĩa gia tốc góc tức để hướng dẫn học sinh định nghĩa gia tốc thời bằng đạo hàm theo thời gian của vận tốc góc tức thời bằng đạo hàm theo thời gian của góc vận tốc góc HS : Tự nhìn sách ghi HS : Tự nhìn sách ghi  β = const  ω = ωo + βt  ϕ = ϕo + ωot + GV : Nêu các công thưc cơ bản trong chuyển thẳng biến đổi đều : GV : Tự suy ra các công thưc cơ bản trong chuyển quay biến đổi đều 1 2 β.t 2 2  ω2 - ωo = 2β(ϕ - ϕo) Hoạt động 5 : HS : Thay đổi về hướng , không thay đổi về độ lớn HS : Thay đổi về hướng và cả độ lớn HS : + Gia tốc pháp tuyến + Gia tốc tiếp tuyến GV : Trong chuyển động tròn đều v có đặc điểm gì ? GV : Trong chuyển động tròn không đều v có đặc điểm gì ? GV : Hướng dẫn học sinh phân tích thành hai thành phần : vuông góc và trùng với quỹ đạo ! IV / NỘI DUNG : 1 Đặc điểm của vật rắn quay quanh một trục cố định : + Mọi điểm của vật đều có cùng một góc quay trong cùng một khoảng thời gian + Vị trí của một vật rắn quay quanh một trục cố định được xác định bằng tọa độ góc ϕ của vật 2 Vận tốc góc : + Vận tốc góc là một đại lượng đặc trưng cho sự biến đổi nhanh hay chậm của tọa độ góc và chiều quay của vật quanh trục quay + Vận tốc góc tức thời (gọi tắt là vận tốc góc) của vật rắn quay quanh một trục bằng đạo hàm bậc nhất theo thời gian của tọa độ góc của vật rắn GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 PHÂN BAN TRANG 2 ω= dϕ =ϕ'(t) dt + Đơn vị của vận tốc góc là rad/s + Vận tốc góc là một đại lượng đại số : ω có giá trị dương khi vật rắn quay theo chiều dương quy ước và ngược lại 3 Gia tốc góc + Gia tốc góc là đại lượng đặc trưng cho độ biến đổi nhanh, chậm của vận tốc góc + Gia tốc góc tức thời (gọi tắt là gia tốc góc) của vật rắn quay quanh một trục bằng đạo hàm bậc nhất theo thời gian của vận tốc góc của vật rắn dω β= = ω '(t ) dt 2 + Đơn vị của gia tốc góc là rad/s 4 Các công thức của chuyển động quay biến đổi đều  β = const  ω = ωo + βt  ϕ = ϕo + ωot + 1 2 β.t 2 2  ω2 - ωo = 2β(ϕ - ϕo)  Khi β = 0, ta có phương trình của chuyển động quay đều 5 Vận tốc và gia tốc của một điểm của vật rắn chuyển động quay : r  Gia tốc của một điểm chuyển động tròn đều bao gồm gia tốc hướng tâm ( a n ) và gia tốc tiếp tuyến  Gia tốc hướng tâm đặc trưng cho biến đổi vận tốc về phương  Gia tốc tiếp tuyến đặc trưng cho biến đổi vận tốc về độ lớn r r r a = at + a n Với : dω = r.β dt v2 an = r.ω2 = r at = r V / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ : Làm hai câu hỏi trắc nghiệm và các bài tập : 1,2,3,4,5,6,7 GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 PHÂN BAN TRANG 3 Tiết 3 : Bài 3 : MOMEN LỰC MOMEN QUÁN TÍNH CỦA VẬT RẮN I / MỤC TIÊU :  Hiểu được khái niệm momen lực là một đại lượng vật lí, đặc trưng cho tác dụng của lực làm quay vật rắn quanh một trục, momen lực là một đại lượng đại số  Nắm vững được công thức tính momen lực đối với một trục, cách xác định dấu của momen lực  Hiểu được cách xây dựng biểu thức định luật II Niu-tơn dưới dạng khác làm xuất hiện biểu thức momen lực và momen quán tính  Hiểu khái niệm momen quán tính đối với một trục của một chất điểm và của vật rắn II / CHUẨN BỊ : 1 / Giáo viên : Giáo viên chuẩn bị trước dụng cụ thí nghiệm : Đĩa moment Hộp quả cân Thước thẳng Thanh có tiết diện nhỏ, vành tròn, đĩa tròn, hình cầu đặc 2 / Học sinh : Đòn bẩy : cánh tay đòn và tác dụng lực trong đòn bẩy Ôn lại phần các định luật Newton ở SGK lớp 10 III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC : Hoạt động của học sinh Hoạt động 1 : HS : Đĩa quay HS : Đĩa không HS : Tự ghi nhận xét : Đối với vật rắn quay được quanh một trục cố định, lực chỉ có tác dụng làm vật quay khi giá của lực không đi qua trục quay Hoạt động 2 : HS : Đĩa quay theo chiều kim đồng hồ HS : Đĩa quay ngược chiều kim đồng hồ HS : F1.d1 = F2.d2 HS : Tự ghi khái niệm moment lực Hoạt động 3 :  Momen quán tính của chất điểm đối với một trục đặc trưng cho mức quán tính (sức i) của chất điểm đó đối với chuyển động quay quanh trục đó I = m.r2  Đơn vị : m : (kg); r2 : (m2); I : (kg.m2) Hoạt động của giáo viên GV : Làm thí nghiệm như hình vẽ 1 : GV : Em có nhận xét gì về sự quay của đĩa khi chịu tác dụng của một lực ? GV : Làm thí nghiệm như hình vẽ 2: GV : Em có nhận xét gì về sự quay của đĩa khi chịu tác dụng của một lực ? GV : Đối với vật rắn quay được quanh một trục cố định, lực chỉ có tác dụng làm vật quay khi nào ? GV : Làm thí nghiệm như hình vẽ 3 : GV : Lực F1 làm đĩa quay theo chiều nào ? GV : Lực F2 làm đĩa quay theo chiều nào ? GV : Em có nhận xét gì về tích số của lực và cánh tay đòn ? GV : Hướng dẫn học sinh hình thành phương chuyển động quay ? GV : Thành phần nào của lực gây ra chuyển quay ? GV : Theo định luật II Newton nó được viết như thế nào ? GV : Gia tốc góc và gia tốc tiếp tuyến có mối quan hệ như thế nào ? GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 PHÂN BAN TRANG 4  Momen quán tính của vật rắn đối với một trục đặc trưng cho mức quán tính (sức i) của vật rắn đối với trục quay đó  Momen quán tính của vật rắn là đại lượng vô hướng, có tính cộng được, phụ thuộc vào hình dạng, kích thước, phân bố khối lượng của vật và tùy thuộc trục quay I= ∑ m r i GV : Nhân 2 vế cho R, ta có gì ? GV : Ftt có mối quan hệ với lực F như thế nào ? GV : R và d có mối quan hệ với nhau như thế nào ? GV : Đặt I = m R2 từ đó giáo viên hình thành khái niệm moment quán tính 2 i i Hoạt động 4 : HS : Tự ghi các công thức moment quán tính của 1 số vật có dạng hình học đặc biệt trong sách giáo khoa trang 13 GV : Hướng dẫn học sinh xem hình 3.5 III / NỘI DUNG : 1 Momen lực đối với trục quay  Đối với vật rắn quay quanh trục cố định : lực chỉ có tác dụng làm vật quay khi giá của lực không đi qua trục quay hoặc không song song với trục quay  Tác dụng của 1 lực lên vật rắn có trục quay cố định không chỉ phụ thuộc vào độ lớn của lực mà còn phụ thuộc vào vị trí của điểm đặt và phương tác dụng của lực đối với trục quay  Momen lực là đạirlượng đặc trưng cho tác dụng làm quay vật của lực u  Momen của lực F đối với trục quay ∆ có độ lớn bằng : M = F.d Với + F : độ lớn lực tác dụng lên vật (N) u r u r + d : cánh tay đòn của lực F , là khoảng cách giữa đường tác dụng của lực F và trục quay ∆ (m) u r + M : momen của lực F (N.m)  Momen lực là một đại lượng đại số (momen còn đặc trưng cho chiều tác động của lực) : momen lực có giá trị dương khi lực có xu hướng làm vật quay theo chiều (+) và ngược lại 2 Chuyển động tròn của chất điểm Dạng khác của định luật II Niutơn  Đối với vật rắn quay quanh một trục cố định, chỉ có thành phần lực tiếp tuyến với quỹ đạo của điểm đặt mới làm cho vật quay  Dạng khác của định luật II Niutơn hay phương trình động lực học của chất điểm quay quanh 1 trục M = I.β Với : + I = m.r2 : momen quán tính của chất điểm đối với trục quay (kg.m 2) + β : gia tốc góc (rad/s2) + M : momen lực (N.m) 3 Momen quán tính của chất điểm đối với một trục :  Momen quán tính của chất điểm đối với một trục đặc trưng cho mức quán tính (sức i) của chất điểm đó đối với chuyển động quay quanh trục đó I = m.r2  Đơn vị : m : (kg); r2 : (m2); I : (kg.m2) 4 Momen quán tính của vật rắn đối với một trục : GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 PHÂN BAN TRANG 5  Momen quán tính của vật rắn đối với một trục đặc trưng cho mức quán tính (sức i) của vật rắn đối với trục quay đó  Momen quán tính của vật rắn là đại lượng vô hướng, có tính cộng được, phụ thuộc vào hình dạng, kích thước, phân bố khối lượng của vật và tùy thuộc trục quay I= ∑ m r i 2 i i III / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ : Làm câu hỏi trắc nghiệm 1 và các bài tập 1,2 Xem bài 4 GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 PHÂN BAN TRANG 6 Tiết 4 : Bài 4 : PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA VẬT RẮN QUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH I / MỤC TIÊU :  Biết cách xây dựng phương trình động lực học vật rắn  Hiểu được khái niệm momen động lượng là đại lượng động học đặc trưng cho chuyển động quay của một vật quanh một trục  Thuộc và hiểu được công thức về momen động lượng của vật rắn và các đại lượng chứa trong công thức đó  Hiểu định luật bảo toàn momen động lượng và áp dụng để giải thích một số hiện tượng trong đời sống II / CHUẨN BỊ : 1 / Giáo viên : Nếu có thể, GV chuẩn bị một số tranh ảnh có liên quan đến momen động lượng như các ảnh trong bài học Có thể chuẩn bị hình ảnh động về nhào lộn, trượt băng nghệ thuật trên máy tính 2 / Học sinh : Xem lại phương trình động lực học của chất điểm trên vòng tròn M = I.β III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC : Hoạt động của học sinh Hoạt động 1 : HS : Học sinh lên bảng viết phương trình động lực học của chất điểm trong chuyển động quay quanh một trục : M = I β HS : Học sinh lên bảng viết phương trình động lực học của vật rắn trong chuyển động quay quanh một trục : M = I β HS : Tự nêu ý nghĩa vật lý và đơn vị của từng đại lượng trong công thức : M = I β Hoạt động 2 : + Ta có : M = I.β + Mà : dω β= dt Hoạt động của giáo viên GV : Cho học sinh nhắc lại phương trình động lực học của chất điểm trong chuyển động quay quanh một trục GV : Hướng dẫn học sinh thiết lập phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục GV : Hướng dẫn học sinh nêu ý nghĩa vật lý và đơn vị của từng đại lượng trong công thức trên ? + Ta có : dω d ( Iω ) M = I dt = dt + Đặt : L = I ω : moment động lượng GV : Hướng dẫn học sinh hình khái niệm moment động lượng ? GV : Hướng dẫn học sinh viết dạng khác của phương trình động lực học của vật rắn chuyển động quay quanh một trục Hoạt động 3 : Học sinh tự ghi định luạt bảo toàn moment đọng lượng ! GV : Em hãy cho biết khi M = 0 thì d t bằng bao nhiêu ? GV : Hãy viết phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục : M = I.β GV : Hãy viết công thức xác định gia tốc dω góc : β = d t ? GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 PHÂN BAN dL TRANG 7 GV : Em hãy cho biết khi dL = 0 thì dt moment động lượng có đặc điểm gì ? GV : L = const IV / NỘI DUNG : 1 Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định : M = I.β Với :  M : momen của các ngoại lực (N.m)  I : momen quán tính của vật rắn (kg.m2)  β : gia tốc góc của vật rắn (rad/s2) 2 Momen động lượng của vật rắn :  Momen động lượng của vật rắn đối với một trục quay bằng tích số của momen quán tính của vật đối với trục đó và vận tốc góc của vật quay quanh trục đó L = I ω + I : momen quán tính (kg.m2) + ω : vận tốc góc (rad/s) + L : momen động lượng (kg.m2/s)  Momen động lượng luôn cùng dấu với vận tốc góc 3 Định lý biến thiên momen động lượng : Độ biến thiên momen động lượng của một vật rắn trong một khoảng thời gian bằng tổng các xung của momen lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đó ∆L = M ∆t Với  ∆L : độ biến thiên momen động lượng (kg.m2/s)  M.∆t : xung của momen lực 4 Định luật bảo toàn momen động lượng Khi tổng đại số các momen ngoại lực vật lên một vật rắn đối với một trục bằng không (hay các momen ngoại lực triệt tiêu nhau), thì momen động lượng của vật rắn đối với trục đó là không đổi I1.ω1 = I2.ω2  Trường hợp đặc biệt : Trong trường hợp vật rắn có momen quán tính đối với trục quay không đổi thì vật rắn không quay hoặc quay đều quanh trục đó IV / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ : Làm câu hỏi trắc nghiệm 1, trả lời câu hỏi 2,3 và các bài tập 1,2,3 Xem bài 5 GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 PHÂN BAN TRANG 8 Tiết 5 : Bài 5 : BÀI TẬP VỀ PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN QUAY QUANH MỘT TRỤC I / MỤC TIÊU :  Thuộc và sử dụng được các công thức động học và động lực học vật rắn quay quanh một trục cố định  Nắm bắt được phương pháp giải một bài toán động học và động lực học vật rắn quay quanh một trục  Qua hai bài mẫu, sử dụng được những điều đã học để giải những bài tập khác II / CHUẨN BỊ : Sau đây là một vài gợi ý khi giải một bài toán cơ học : 1 Việc học kỹ đầu bài là rất quan trọng Khi đọc đầu bài cần xác định đối tượng xét là vật (hệ vật) nào Chú ý đến các lực (do đó momen lực) đặt lên vật Đối với bài toán thứ nhất vật là bánh xe, nhưng các lực tác dụng lại không cố định Trong giai đoạn đầu có hai lực (hai momen lực) tác dụng lên bánh xe (trong 5s) Sau đó ngoại lực ngừng tác động, bánh xe vẫn còn quay Do đó vẫn có lực ma sát tác dụng Vậy ta có hai chuyển động với các điều kiện khác nhau tuy rằng cùng một vật là bánh xe Bài toán thứ hai đơn giản hơn, chỉ có hai trọng lực tác dụng lên hệ Tuy nhiên lại là hai hệ khác nhau : khi không kể đến khối lượng của ròng rọc thì hệ vật chỉ gồm hai trọng vật, còn khi kể đến khối lượng của ròng rọc thì hệ vật gồm ba vật, thêm ròng rọc có trục quay cố định 2 Sau khi đã xác định rõ đối tượng và các lực tác dụng (momen lực tương ứng) thì viết phương trình động lực học cho từng vật (nếu là hệ vật) hoặc vật Tùy theo vật có trục quay cố định hay không mà ta áp dụng công thức định luật II Niu-tơn hay công thức về momen lực Nhớ rằng cần quy định chiều dương của chuyển động (tịnh tiến hay quay) để xác định dấu của lực hay của momen lực tác dụng 3 Từ phương trình động lực học có thể tính được một (vài) đại lượng liên quan (gia tốc, gia tốc góc, khối lượng, momen quán tính, lực, momen lực) 4 Trường hợp đã biết được (tính được) gia tốc thì có thể sử dụng được các công thức động học để tìm các đại lượng chưa biết (phương trình chuyển động đều, chuyển động biến đổi đều, các công thức liên quan giữa vận tốc, gia tốc, thời gian ) 5 Chú ý rằng các phản lực là các lực thụ động, chỉ xuất hiện khi có lực tác dụng (lực căng của dây, phản lực của mặt đỡ, giá đỡ, lực ma sát tĩnh ) hoặc khi vật chuyển động (lực đàn hồi của lò xo, lực ma sát động ) 6 Giáo viên hướng dẫn học sinh nắm vững các công thức của chuyễn động quay :  β = const  ω = ωo + βt  ϕ = ϕo + ωot + 1 2 β.t 2 2  ω2 - ωo = 2β(ϕ - ϕo)  Khi β = 0, ta có phương trình của chuyển động quay đều III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY − HỌC : GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 PHÂN BAN TRANG 9 GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 PHÂN BAN TRANG 10 GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 PHÂN BAN TRANG 211 GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 PHÂN BAN TRANG 212 Tiết 95 + 96 : Bài 75 + 76 : SỰ PHÂN HẠCH I / MỤC TIÊU :  Hiểu sự phân hạch  Hiểu phản ứng dây chuyền và điều kiện xảy ra phản ứng hạt nhân dây chuyền (hiểu hệ số nhân nơtron, khối lượng tới hạn)  Hiểu một cách sơ lược nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của lò phản ứng hạt nhân và nhà máy điện nguyên tử II / CHUẨN BỊ : 1 / Giáo viên : Cố gắng sưu tầm hoặc tự vẽ trên giấy khổ lớn Hình 75.2 SGK, Hình 75.3 SGK và Hình 75.4 SGK (lược bỏ các chi tiết không cần thiết) 2 / Học sinh : Ôn lại kiến thức về phản ứng hạt nhân (§72 – 73) III / GỢI Ý TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC : Hoạt động của học sinh Hoạt động 1 : HS : Khi các hạt nhân sinh ra bền vững hơn các hạt nhân tương tác ban đầu HS : Năng lượng liên kết riêng của các hạt nhân có số nuclôn A khác nhau Hoạt động của giáo viên GV : Phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng xảy ra khi nào ? GV : Người ta dựa vào đâu để đi đến kết luận có hai loại phản hạt nhân tỏa năng lượng ? GV : Phản ứng nhiệt hạch là gì ? GV : Phản ứng phân hạch là gì ? HS : Nêu định nghĩa HS : Nêu định nghĩa Hoạt động 2 : 1 HS : Dùng nơtrơn chậm 0 n bắn phá vào hạt GV : Giới thiệu phản ứng hạt nhân của hai 235 nhà hóa học người Đức : Otto Hann và Fritz nhân 92 U Strassman GV : Hạt nhân Urani vỡ thành mấy hạt HS : Hai hạt nhân có khối lượng nhỏ hơn và nhân ? Chúng có đặc điểm gì ? số khối thuộc loại trung bình HS : Một số nơtrôn và tỏa ra năng lượng GV : Kèm theo quá trình phân hạch này còn có cái gì ? HS : Có hơn 2 nơtrôn được giải phóng ra và GV : Đặc điểm chung của các phản ứng hạt đều giải phóng ra một năng lượng lớn nhân là gì ? Hoạt động 3 : HS : Quan sát sơ đồ hình 75.2 GV : Giới thiệu sơ đồ phản ứng dây chuyền với 235 U ( khi k = 2 ) 92 HS : Hai nơtrôn GV : Sau lần phân hạch thứ nhất có mấy nơtrôn tạo ra bị các hạt nhân Urani hấp thụ HS : Hai hạt nhân GV : Có mấy hạt nhân tiếp tục phân hạch HS : Bốn nơtrôn GV : Sau lần phân hạch thứ hai có mấy nơtrôn tạo ra bị các hạt nhân Urani hấp thụ HS : Bốn hạt nhân GV : Có mấy hạt nhân tiếp tục phân hạch HS : Nêu định nghĩa GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 PHÂN BAN TRANG 213 HS : Ba nơtrôn GV : Phản ứng hạt nhân dây chuyền là gì ? GV : Sau lần phân hạch thứ nhất có mấy nơtrôn được tạo ra ? GV : Số hạt nhân bị mất mát là bao nhiêu GV : Hệ số nhân nơtrôn k là gì ? GV : Khi nào phản ứng dây chuyền không xảy ra ? GV : Khi nào phản ứng dây chuyền xảy ra với mật độ nơtrôn không đổi ? GV : Khi nào phản ứng dây chuyền xảy ra với mật độ nơtrôn tăng liên tục ? GV : Khối lượng tới hạn là gì ? HS : Một nơtrôn HS : Nêu định nghĩa HS : k < 1 HS : k = 1 HS : k > 1 HS : Nêu định nghĩa Hoạt động 4 : HS : Quan sát hình 75.3 : sơ đồ lò phản ứng nơtrôn nhiệt GV : Giới thiệu lò phản ứng hạt nhân ? Hoạt động 5 : HS : Quan sát hình 75.3 : sơ đồ đơn giản hóa của một nhà máy điện hạt nhân GV : Giới thiệu nhà máy điện nguyên tử ? IV / NỘI DUNG : 1 Hai loại phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng Phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng xảy ra khi các hạt sinh ra bền vững hơn các hạt tương tác ban đầu Có hai loại phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng - Hai hạt nhân rất nhẹ kết hợp với nhau thành một hạt nhân nặng hơn Phản ứng tổng hợp hạt nhân - Một hạt nhân rất nặng hấp thụ một nơtron và vỡ thành hai hạt nhân có số khối A vào loại trung bình Sự phân hạch 2 Sự phân hạch a) Sự phân hạch của urani b) Đặc điểm chung của các phản ứng phân hạch Sau mỗi phản ứng đều có hơn 2 nơtron được phóng ra, và mỗi phân hạch đều giải phóng ra năng lượng lớn; người ta thường gọi đó là năng lượng hạt nhân 3 Phản ứng hạt nhân dây chuyền a) Các nơtron sinh ra sau mỗi phân hạch lại có thể bị hấp thụ các hạt nhân khác ở gần đó, và, cứ thế, sự phân hạch tiếp diễn thành một dây chuyền Số phân hạch tăng lên rất nhanh trong một thời gian rất ngắn, ta có phản ứng hạt nhân dây chuyền b) Điều kiện xảy ra phản ứng hạt nhân dây chuyền Hệ số nhân nơtron k bằng tỉ số giữa số nơtron sinh ra và số nơtron mất mát đi do các nguyên nhân khác nhau đã nêu - Nếu k < 1 thì phản ứng dây chuyền không thể xảy ra - Nếu k = 1 thì phản ứng dây chuyền xảy ra với mật độ nơtron không đổi Đó là phản ứng dây chuyền điều khiển được trong các lò phản ứng hạt nhân - Nếu k > 1 thì dòng nơtron tăng liên tục theo thời gian, dẫn tới vụ nổ nguyên tử Đó là phản ứng dây chuyền không điều khiển được Để giảm thiểu số nơtron bị mất vì thoát ra ngoài nhằm đảm bảo có k ≥ 1, thì khối lượng nhiên liệu hạt nhân phải đạt tới một giá trị tối thiểu, gọi là khối lượng tới hạn m th V / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ : Trả lời câu hỏi 1, 2, 3 và làm bài tập 1 Xem bài 44 GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 PHÂN BAN TRANG 214 Tiết 97 : Bài 77 : PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH I / MỤC TIÊU :  Hiểu phản ứng nhiệt hạch và điều kiện thực hiện phản ứng nhiệt hạch  Biết phản ứng nhiệt hạch xảy ra trong vũ trụ II / CHUẨN BỊ : 1 / Giáo viên : Chuẩn bị sơ đồ cấu tạo bom H 2 / Học sinh : Học sinh ôn lại phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC : Hoạt động của học sinh Hoạt động 1 : HS : Hai HS : Một HS : Nặng hơn Hoạt động của giáo viên GV : Có mấy hạt nhân tương tác ? GV : Có mấy hạt nhân sản phẩm ? GV : Hạt nhân được tạo thành có đặc điểm gì so với hai hạt nhân tương tác ? HS : Nêu định nghĩa GV : Phản ứng nhiệt hạch là gì ? GV : Phản ứng nhiệt hạch xảy ra có kèm HS : Tỏa nhiệt theo hiện tượng gì ? HS : Bền vững và không có tính phóng xạ GV : Sản phẩm được tạo thành có đặc điểm Hoạt động 2 : gì ? HS : Dương GV : Hạt nhân mang điện tích gì ? HS : Cung cấp cho chúng một động năng đủ GV : Muốn tạo ra phản ứng nhiệt hạch lớn để thắng lực đẩy Colomb người ta phải làm gì ? 7 8 HS : Từ 10 đến 10 K GV : Giới thiệu nhiệt độ cần thiết cho một phản ứng nhiệt hạch ? GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 PHÂN BAN TRANG 215 HS : Nêu định nghĩa Hoạt động 3 : HS : Phản ứng nhiệt hạch GV : Phản ứng nhiệt hạch là gì ? HS : Khoảng vài chục triệu độ HS : Xem SGK trang 317 HS : Giảm đi không đáng kể Hoạt động 4 : HS : Rồi Dưới dạng không kiểm soát được HS : Lớn hơn năng lượng tỏa ra trong phản ứng nhiệt hạch rất nhiều HS : Nước HS : Rất tốn kém GV : Nguồn gốc năng lượng của Mặt Trời và các ngôi sao là gì ? GV : Giới thiệu nhiệt độ trong lòng Mặt Trời ? GV : Giới thiệu chu trình cacbon − nitơ GV : Khối lượng của mặt Trời và các ngôi sao như thế nào khi chúng bức xạ ? GV : Con người đã thực hiện được phản ứng nhiệt hạch chưa ? GV : Năng lượng tỏa ra của chúng có đặc điểm gì ? GV : Nguyên liệu trong phản ứng nhiệt hạch là gì ? GV : Việc xây dựng các lò phản ứng nhiệt hạch như thế nào ? IV / NỘI DUNG : 1 Phản ứng nhiệt hạch a) Quá trình kết hợp hai hạt nhân nhẹ để tạo nên một hạt nhân nặng hơn gọi là sự tổng hợp hạt nhân, hay phản ứng nhiệt hạch 2 1 2 H + 1 H → 23 He + 01n b) Điều kiện thực hiện phản ứng nhiệt hạch Phản ứng kết hợp hạt nhân chỉ xảy ra ở nhiệt độ rất cao nên mới gọi là phản ứng nhiệt hạch 2 Phản ứng nhiệt hạch trong vũ trụ Phản ứng nhiệt hạch trong lòng Mặt trời và các ngôi sao là nguồn gốc năng lượng của chúng 3 Thực hiện phản ứng nhiệt hạch trên Trái Đất a) Trên Trái Đất, con người đã thực hiện một phản ứng nhiệt hạch dưới dạng không kiểm soát được Đó là sự nổ của bom nhiệt hạch hay bom H (còn gọi là bom khinh khí) b) Vì năng lượng tỏa ra trong phản ứng nhiệt hạch lớn hơn năng lượng tỏa ra trong phản ứng nhiệt hạch lớn hơn năng lượng tỏa ra trong phản ứng phân hạch rất nhiều, và vì nhiên liệu nhiệt hạch có thể coi là vô tận trong thiên nhiên, nên một vấn đề quan trọng đặt ra là : làm thế nào thực hiện được phản ứng nhiệt hạch dưới dạng kiểm soát được, để đảm bảo cung cấp năng lượng lâu dài của nhân loại V / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ : Trả lời câu hỏi 1, 2, 3, 4 Xem bài 78 GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 PHÂN BAN TRANG 216 Tiết 98 : BÀI TẬP GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 PHÂN BAN TRANG 217 CHƯƠNG IX TỪ VÔ CÙNG BÉ ĐẾN VÔ CÙNG LỚN §78 CÁC HẠT SƠ CẤP 1 Hạt sơ cấp Các hạt có kích thước và khối lượng nhỏ, như êlectron, prôton, nơtron, mêzôn, muyôn, piôn là các hạt sơ cấp 2 Các đặt trưng của hạt sơ cấp a) Khối lượng nghỉ mo Phôtôn có khối lượng nghỉ bằng không Ngoài phôtôn, trong tự nhiên còn có các hạt khác có khối lượng nghỉ bằng không, như hạt nơtrinô ve, hạt gravitôn b) Điện tích Hạt sơ cấp có thể có điện tích Q = +1 hoặc Q = -1, hoặc Q = 0 Q được gọi là số lượng tử điện tích, biểu thị tính gián đoạn độ lớn điện tích các hạt c) Spin s Mỗi hạt sơ cấp khi đứng yên cũng có momen động lượng riêng và momen từ riêng Các momen này được đặc trưng bằng số lượng tử spin d) Thời gian sống trung bình T Trong số các hạt sơ cấp, chỉ có 4 hạt không phân rã thành các hạt khác, gọi là các hạt bền Còn tất cả các hạt khác là các hạt không bền và phân rã thành các hạt khác 3 Phản hạt Phần lớn các hạt sơ cấp đều tạo thành cặp, mỗi cặp gồm hai hạt có khối lượng nghỉ mo và spin s như nhau, nhưng chúng có điện tích Q bằng nhau về độ lớn và trái dấu Trong mỗi cặp, có một hạt và một phản hạt của hạt đó 4 Phân loại hạt sơ cấp a) Phôtôn (lượng tử ánh sáng) có mo = 0 b) Leptôn, gồm các hạt nhẹ như êlectron, muyôn (µ+, µ-), các hạt tau (τ+, τ -)… c) Mêzôn, gồm các hạt có khối lượng trung bình trong khoảng 200 ÷ 900 me, gồm hai nhóm : mêzôn π và mêzôn K d) Barion, gồm các hạt nặng có khối lượng bằng hoặc lớn hơn khối lượng prôtôn Có hai nhóm barion là nuclôn và hipêrôn, cùng các phản hạt của chúng Năm 1964 người ta đã tìm ra một hipêrôn mới đó là hạt ômêga trừ (Ω-) Tập hợp các mêzôn và các bariôn có tên chung là các hađrôn 5 Tương tác của các hạt sơ cấp a) Tương tác hấp dẫn Đó là tương tác giữa các hạt vật chất có khối lượng b) Tương tác điện từ Đó là tương tác giữa các hạt mang điện, giữa các vật tiếp xúc gây nên ma sát… c) Tương tác yếu Đó là tương tác chịu trách nhiệm trong phân rã β d) Tương tác mạnh Đó là tương tác giữa các hađrô 6 Hạt quac (quark) a) Tất cả các hađrôn đều cấu tạo từ các hạt nhỏ hơn, gọi là quac (tiếng Anh : quark) GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 PHÂN BAN TRANG 218 b) Có sáu hạt quac kí hiệu là u, d, s, c, b và t Cùng với các quac, có 6 phản quac với điện e 3 tích có dấu ngược lại Điều kì lạ là điện tích các hạt quac bằng ± , ± 2e , chưa quan sát được 3 hạt quac tự do c) Các bariôn là tổ hợp của ba quac GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 PHÂN BAN TRANG 219 §79 – 80 MẶT TRỜI HỆ MẶT TRỜI 1 Hệ mặt trời a) Hệ mặt trời bao gồm - Mặt trời ở trung tâm Hệ - 9 hành tinh lớn - Các hành tinh tí hon gọi là tiểu hành tinh, các sao chổi Thủy tinh (Sao Thủy), Kim Tinh (Sao Kim), Sao Hỏa, Sao Mộc, Sao Thổ, Thiên Vương tinh, Hải Vương tinh, Diêm Vương tinh Để đo khoảng cách từ các hành tinh đến Mặt trời, người ta dùng đơn vị thiên văn, 1 đvtv bằng 150 triệu kilômet b) Tất cả các hành tinh đều chuyển động quanh Mặt trời theo cùng một chiều, và gần như trong cùng một mặt phẳng Mặt trời và các hành tinh đều tự quay quanh mình nó và đều quay theo chiều thuận c) Khối lượng của Mặt trời lớn hơn khối lượng của Trái Đất 333 000 lần, tức là bằng 1,99.1030 kg 2 Mặt trời a) Cấu trúc của Mặt trời  Quang cầu Nhìn từ Trái Đất ta thấy Mặt trời có dạng một đĩa sáng tròn Khối cầu nóng sáng này được gọi là quang cầu Khối lượng riêng trung bình của quang cầu là 1400 kg/m 3 Nhiệt độ hiệu dụng của quang cầu vào khoảng 6000 K  Khí quyển Bao quanh quang cầu có khí quyển mặt trời Được cấu tạo chủ yếu bởi hiđrô, heli… Khí quyển được phân ra hai lớp Sắc cầu là lớp khí nằm sát mặt quang cầu có độ dày trên 10 000 km và có nhiệt độ khoảng 4500 K Nhật hoa ở trạng thái ion hóa mạnh, nhiệt độ khoảng 1 triệu độ, có hình dạng thay đổi theo thời gian b) Năng lượng của Mặt trời Mặt Trời liên tục bức xạ năng lượng ra xung quanh Công suất bức xạ năng lượng của Mặt trời là P = 3,9.1026 W! Mặt trời duy trì được năng lượng bức xạ của mình là do trong lòng Mặt trời đang diễn ra các phản ứng nhiệt hạch c) Sự hoạt động của Mặt trời Quang cầu sáng không đều, có cấu tạo dạng hạt, gồm những hạt sáng biến đổi trên nền tối Tùy theo từng thời kì còn xuất hiện nhiều dấu vết khác : vết đen, bùng sáng, tai lửa Năm Mặt Trời có nhiều vết đen nhất xuất hiện được gọi là Năm Mặt Trời hoạt động Năm Mặt Trời có ít vết đen xuất hiện nhất gọi là Năm Mặt Trời tĩnh Sự hoạt động của Mặt trời có rất nhiều ảnh hưởng đến Trái Đất - Làm nhiễu loạn thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến ngắn - Làm cho từ trường Trái Đất biến thiên, gây ra bão từ - Ảnh hưởng đến trạng thái thời tiết trên Trái Đất, quá trình phát triển của các sinh vật, tình trạng sức khỏe của con người sống trên Trái Đất 3 Trái đất a) Cấu tạo GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 PHÂN BAN TRANG 220 Trái đất có dạng phỏng cầu, bán kính ở xích đạo bằng 6378 km, bán kính ở hai cực bằng 6357km Khối lượng riêng trung bình là 5520 kg/m 3 Trái đất có một cái lõi bán kính vào khoảng 3000 km, có cấu tạo bởi chủ yếu là sắc, niken, lớp vỏ dày khoảng 35 km được cấu tạo chủ yếu bởi đá granit Vật chất ở trong vỏ có khối lượng riêng 3300 kg/m 3 b) Từ trường của Trái Đất Vành đai phóng xạ Từ trường Trái Đất có tính chất như từ trường của một nam châm, trục từ của nam châm này nghiêng góc 11o5 so với trục địa cực Bắc – Nam và có thay đổi theo thời gian Từ trường Trái Đất tác dụng lên các dòng hạt tích điện phóng ra từ Mặt Trời và từ vũ trụ làm cho các hạt này “tập trung” vào các khu vực ở trên cao so với mặt đất, tạo thành hai vành đai bao quanh Trái Đất, gọi là “vành đai phóng xạ” c) Mặt trăng – vệ tinh của Trái đất Mặt Trăng cách Trái đất 384 000 km có bán kính 1 738 km, có khối lượng 7,35.10 22 kg Gia tốc trọng trường trên Mặt Trăng là 1,63 m/s 2 Mặt Trăng chuyển động quanh Trái Đất với chu kì 27,32 ngày Trong khi chuyển động quanh Trái Đất, Mặt Trăng còn quay quanh trục của nó với chu kì đúng bằng chu kì chuyển động quanh Trái Đất Hơn nữa, do chiều tự quay cùng chiều với chiều quay quanh Trái Đất, nên Mặt Trăng luôn hướng một nửa nhất định của nó về phía Trái Đất Trên Mặt trăng không có khí quyển Bề mặt Mặt trăng được phủ một lớp vật chất xốp Trên bề mặt Mặt trăng có các dãy núi cao, có các vùng bằng phẳng được gọi là biển, đặc biệt là có rất nhiều lỗ tròn ở trên các đỉnh núi Nhiệt độ trong một ngày đêm trên Mặt trăng chênh lệch nhau rất lớn; ở vùng xích đạo của Mặt trăng, nhiệt độ lúc giữa trưa là trên 100oC nhưng lúc nửa đêm lại là – 150oC Mặt trăng ảnh hưởng hiện tượng thủy triều 4 Sao chổi Sao chổi là loại “hành tinh” chuyển động quanh Mặt trời theo những quỹ đạo elip rất dẹt Sao chổi có kích thước và khối lượng nhỏ, được cấu tạo bởi các chất dễ bốc hơi như tinh thể băng, amôniac, mêtan… thuộc loại thiên thể không bền vững GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 PHÂN BAN TRANG 221 §81 CÁC SAO, THIÊN HÀ 1 Các sao a) Định nghĩa Sao là một thiên thể nóng sáng, giống như Mặt trời Vì các sao ở xa nên ta thấy chúng như những điểm sáng b) Độ sáng của các sao Độ sáng của một ngôi sao là độ rọi sáng lên con ngươi của mắt ta Độ sáng của các sao rất khác nhau c) Các loại sao đặc biệt  Sao biến quang, là sao có độ sáng thay đổi, có hai loại : - Sao biến quang do che khuất - Sao biến quang do nén dãn  Sao mới, là sao có độ sáng tăng đột ngột lên hàng ngàn, hàng vạn lần, sau đó từ từ giảm  Punxa, sao nơtron Sao nơtron được cấu tạo bởi các hạt nơtron với mật độ cực kì lớn 1014g/cm3 Punxa (pulsar) là lõi sao nơtron (với bán kính 10km) tự quay với vận tốc có thể tới 640 vòng/s và phát ra sóng vô tuyến 2 Thiên ha Các sao tồn tại trong vũ trụ thành những hệ thống tương đối độc lập với nhau Mỗi hệ thống như vậy gồm hàng trăm tỉ sao, được gọi là thiên hà a) Các loại thiên hà - Thiên hà có hình dạng dẹt như các đĩa có những cánh tay xoắn ốc, chứa nhiều khí, gọi là thiên hà xoắn ốc - Thiên hà hình elip, chứa ít khí và có khối lượng trải ra trên một dài rộng, gọi là thiên hà elip - Thiên hà không có hình dạng đặc biệt, trông như những đám mây, gọi là thiên hà không định hình b) Thiên hà của chúng ta  Thiên Hà của chúng ta là loại thiên hà xoắn ốc, có đường kính khoảng 90 nghìn năm ánh sáng và có khối lượng bằng khoảng 150 tỉ khối lượng Mặt trời  Từ Trái đất, chúng ta chỉ nhìn được hình chiếu của Thiên Hà trên vòm trời, như một dải sáng trải ra trên bầu trời đêm, thường được gọi là dải Ngân Hà c) Nhóm thiên hà Siêu nhóm thiên hà  Các thiên hà có xu hướng hợp lại với nhau thành nhóm gồm từ vài chục đến hàng vài nghìn thiên hà  Các nhóm thiên hà lại tập hợp thành Siêu nhóm thiên hà hay Đại thiên hà GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 PHÂN BAN TRANG 222 §82 THUYẾT VỤ NỔ LỚN (BIG BANG) Những câu hỏi từ xa xưa, như Vũ trụ từ đâu sinh ra, sinh ra từ bao giờ, tiến hóa ra sao… đang dần dần được Thiên văn học ngày nay trả lời Trong vài chục năm gần đây, kết hợp với thành tựu của vật lí học hạt sơ cấp, vật lí thiên văn đã đạt được một bước tiến quan trọng trong việc nghiên cứu nguồn gốc và sự tiến hóa của Vũ trụ Đó là sự ra đời của Thuyết Big Bang 1 Các thuyết về Vũ trụ Khi nghiên cứu nguồn gốc và sự tiến hóa của Vũ trụ (Vũ trụ luận), đã có hai trường phái khác nhau a) Một trường phái do nhà vật lí người Anh Hoi-lơ (Fred Hoyle, 1915 ÷ 2000) khởi xướng, cho rằng vũ trụ ở trong “trạng thái ổn định”, vô thủy vô chung, không thay đổi từ quá khứ đến tương lai Vật chất được tạo ra một cách liên tục b) Trường phái khác lại cho rằng Vũ trụ được tạo ra bởi một vụ nổ “vĩ đại” các đây khoảng 14 tỉ năm, hiện nay đang dãn nở và loãng dần Vụ nổ nguyên thủy này được đặt tên là Big Bang (vụ nổ lớn) Năm 1948, các công trình nghiên cứu lí thuyết của nhà vật lí học người Mĩ gốc Nga Ga – mốp đã tiên đoán vết tích của bức xạ Vũ trụ nguyên thủy, lúc đầu nóng ít nhất hàng triệu tỉ độ, ngày càng nguội dần vì Vũ trụ dãn nở Để khẳng định xem, “trong số hai thuyết nêu trên, thuyết nào miêu tả sự tiến hóa của Vũ trụ đúng hơn”, cần phải căn cứ vào các kết quả nghiên cứu và quan sát thiên văn nhờ các thiết bị hiện đại 2 Các sự kiện thiên văn quan trọng a) Vũ trụ dãn nở Quan sát được các thiên hà càng xa bao nhiêu, chúng ta càng thăm dò được trạng thái của Vũ trụ trong quá khứ xa xưa bấy nhiêu Các quan sát thiên văn dựa vào các dụng cụ ngày càng hiện đại cho thấy, số các thiên hà trong quá khứ nhiều hơn hiện nay Điều đó chứng tổ rằng, vũ trụ không ở trong trạng thái ổn định mà đã có biến đổi : Vũ trụ trong quá khứ “đặc” hơn bây giờ Năm 1929, nhà thiên văn học người Mĩ Hớp-bơn Dựa vào hiệu ứng Đô-ple đã phát hiện thấy rằng các thiên hà xa xăm rải rác khắp bầu trời đều lùi ra xa Hệ Mặt trời của chúng ta Hơn nữa, ông còn tìm thấy rằng, tốc độ lùi ra xa của thiên hà tỉ lệ với khoảng cách d giữa thiên hà và chúng ta (định luật Hớp – bơn) v = H.d, với H là một hằng số, gọi là hằng số Hớp-bơn có trị số H = 1,7.10 -2 m/s năm ánh sáng (1 năm ánh sáng = 9,46.1012km) Điều phát hiện của Hớp-bơn đã chứng tỏ các thiên hà dịch chuyển ra xa nhau, đó là bằng chứng của sự kiện thiên văn quan trọng : Vũ trụ đang dãn nở b) Bức xạ “nền” Vũ trụ Năm 1965 hai nhà vật lí thiên văn người Mĩ, Pen-di-át và Uyn-xơn đã tình cờ phát hiện ra một bức xạ “lạ” khi họ đang thử máy thu tín hiệu trên bước sóng 3 cm Sau đó, họ đã khẳng định được rằng bức xạ này được phát đồng đều từ tứ phía trong không trung và tương ứng với bức xạ nhiệt của vật ở khoảng 3K (chính xác là 2,735K); bức xạ này được gọi tắt là bức xạ 3K Kết quả thu được đã chứng tỏ bức xạ đó là bức xạ được phát ra tứ phía từ Vũ trụ nay đã nguội và được gọi là bức xạ “nền” Vũ trụ c) Kết luận Hai sự kiện thiên văn quan trọng nêu trên và một số sự kiện thiên văn khác đã minh chứng cho tính đúng đắn của Thuyết Big Bang 3 Thuyết Vụ nổ lớn (Big Bang) GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 PHÂN BAN TRANG 223 Chúng ta hãy xem điều gì đã xảy ra ở các khoảng thời gian khác nhau, kể từ thời điểm bắt đầu Vụ nổ lớn (Big Bang) Theo thuyết Vụ nổ lớn, vũ trụ bắt đầu dãn nở từ một “điểm kì dị” Muốn tính tuổi của Vũ trụ, ta phải lập luận để đi ngược thời gian đến “điểm kì dị”, lúc tuổi và bán kính của vũ trụ là số không để làm mốc (gọi là điểm zero Big Bang) Tại điểm này các định luật vật lí đã biết và thuyết tương đối rộng (thuyết hấp dẫn) không áp dụng được Vật lí học hiện đại dựa vào vật lí hạt sơ cấp đã giúp ta trở lại quá khứ, nhưng chỉ đoán được những sự kiện đã xảy ra bắt đầu từ thời điểm t p = 10-43 s sau Vụ nổ lớn ; thời điểm này được gọi là thời điểm Plăng Ở thời điểm Plăng, kích thước vũ trụ là 10-35 m, nhiệt độ là 1032 K và mật độ là 1091 kg/cm3! Các trị số cực nhỏ và cực lớn này, được gọi là trị số Plăng (vì chúng được tính ra từ hằng số cơ bản Plăng h) Các trị số này được coi là đã miêu tả đầy đủ và đúng những điều kiện lí hóa ban đầu của Vũ trụ dãn nở rất nhanh, nhiệt độ của Vũ trụ giảm dần Tại thời điểm Plăng, Vũ trụ bị tràn ngập bởi các hạt có năng lượng cao như êlectron, nơtrinô và quác Năng lượng trong Vũ trụ vào thời điểm Plăng ít nhất phải bằng 1015 GeV Tại thời điểm t = 10-6 s, chuyển động của các quac và phản quac đã đủ chậm, để các lực lượng tác mạnh gom chúng lại và gắn kết thành các prôtôn và nơtron Vì năng lượng liên kết của các quac trong các nuclôn đều rất lớn, mà năng lượng trung bình các hạt trong vũ trụ lúc này chỉ còn là 1GeV, nên không thể có sức mạnh nào có thể giải phóng quac ra khỏi các nuclôn Các hạt quac đã vĩnh viễn bị “cầm tù” trong các hađrôn Tại thời điểm t = 3 phút, các hạt nhân heli được tạo thành Trước đó, prôtôn và 2 nơtron đã kết hợp với nhau để tạo thành hạt nhân đơteri 1 H , nhưng ngay lập tức, hạt nhân đó bị các phôtôn năng lượng cao phá vỡ Nhưng tới phút thứ ba, vũ trụ đã lạnh đi nhiều, 2 năng lượng của các phôtôn cũng giảm nhiều, không đủ để phá vỡ hạt 1 H nữa, Khi đó, đã 2 3 4 xuất hiện các hạt đơteri 1 H , triti 1 H và heli 2 He bền Sau này, các hạt nhân hiđrô và heli đã trở thành các viên gạch đầu tiên để tạo thành các hạt nhân nặng Hiện nay, người ta đã xác định được rằng hiđrô và hêli chiếm 98% khối lượng của các ngôi sao và các thiên hà, khối lượng các hạt nhân nặng hơn chỉ chiếm 2% Ở mọi thiên thể, và ¾ khối lượng là hiđrô Điều đó chứng tỏ rõ rệt rằng, mọi thiên thể, mọi thiên hà đều có một nguồn gốc chung trong quá khứ Tại thời điểm t = 300 000 năm, các loại hạt nhân khác nhau đã được tạo thành, tương tác chủ yếu chi phối vũ trụ là tương tác điện từ Các lực điện từ gắn các electron với các hạt nhân, tạo thành các nguyên tử H và He Các êlectron bị giam trong các nguyên tử, vũ trụ trở nên thông thoáng hơn, “trong suốt” hơn Các phôtôn không bị cản trở, dễ dàng bay tỏa đi mọi phương từ đó cho tới nay, và tạo ra bức xạ “nền” vũ trụ Tại thời điểm t = 109 năm, các nguyên tử đã được tạo thành, tương tác chủ yếu chi phối vũ trụ là tương tác hấp dẫn Các lực hấp dẫn thu gom các nguyên tử lại, tạo thành các thiên hà và ngăn cản các thiên hà tiếp tục nở ra, chỉ có khoảng cách giữa các thiên hà tiếp tục tăng lên Trong các thiên hà, lực hấp dẫn nén các đám nguyên tử lại, tạo thành các sao Tại thời điểm t = 14.109 năm, vũ trụ ở trạng thái hiện nay, với nhiệt độ trung bình T = 2,7 K Những sự kiện và những số liệu đã nêu trên đây chưa phải là hoàn toàn chính xác, còn có những chỗ sẽ phải bổ sung hoặc hiệu chỉnh Tuy nhiên, về đại thể, quá trình trên đây được coi là đáng tin cậy Thuyết Vụ nổ lớn chưa giải thích được hết các sự kiện quan trọng trong Vũ trụ và đang được các nhà vật lí thiên văn phát triển và bổ sung GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 PHÂN BAN TRANG 224 Hoạt động của học sinh Hoạt động 1 : HS : HS : HS : HS : HS : HS : HS : Hoạt động 2 : HS : HS : HS : HS : HS : HS : HS : HS : HS : Hoạt động 3 : HS : HS : HS : HS : HS : HS : Hoạt động của giáo viên GV : GV : GV : GV : GV : GV : GV : GV : GV : GV : GV : GV : GV : GV : GV : GV : GV : GV : GV : GV : GV : GV : GV : GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 PHÂN BAN TRANG 225 ... 1,2,3 Xem 15 GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 PHÂN BAN TRANG 37 Tiết 20 : BÀI 15 : BÀI TẬP VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 PHÂN BAN TRANG 38 GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 PHÂN BAN TRANG 39 GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 PHÂN BAN... ĐỘNG DẠY − HỌC : GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 PHÂN BAN TRANG GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 PHÂN BAN TRANG 10 GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 PHÂN BAN TRANG 11 Tiết : BÀI : CHUYỂN ĐỘNG CỦA KHỐI TÂM VẬT RẮN ĐỘNG NĂNG CỦA VẬT RẮN CHUYỂN... : (kg.m2) Momen quán tính vật rắn trục : GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 PHÂN BAN TRANG  Momen quán tính vật rắn trục đặc trưng cho mức quán tính (sức i) vật rắn trục quay  Momen qn tính vật rắn đại lượng