VietJack com Facebook Học Cùng VietJack Học trực tuyến khoahoc vietjack com Youtube Học Cùng VietJack BÀI 38 PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH I MỤC TIÊU BÀI HỌC 1 Về kiến thức Nêu được phản ứng phân hạch là gì Giải[.]
Trang 1BÀI 38: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
I MỤC TIÊU BÀI HỌC
1 Về kiến thức
- Nêu được phản ứng phân hạch là gì
- Giải thích được (một cách định tính) phản ứng phân hạch là phản ứng hạt nhân toả năng lượng
- Lí giải được sự tạo thành phản ứng dây chuyền và nêu điều kiện để có phản ứng dây chuyền
2 Về kĩ năng
- Vận dụng các công thức đã học vào giải bài tập trong SGK
3 Về thái độ
- Rèn thái độ tích cực tìm hiểu, học tập, tự lực nghiên cứu các vấn đề mới trong khoa học
4 Năng lực hướng tới
a, Phẩm chất năng lực chung
Phẩm chất: Tự lập, tự tin, tự chủ; Có trách nhiệm bản thân và cộng đồng
Năng lực chung: Năng lực tự học; năng lực giải quyết vấn đề; Năng lực giao tiếp; Năng lực hợp tác; Năng lực sử dụng ngôn ngữ; Năng lực tính toán
b, Năng lực chuyên biệt môn học
Năng lực sử dụng ngôn ngữ, năng lực tính toán, năng lực thực hành, thí nghiệm
II PHƯƠNG PHÁP-KĨ THUẬT
1 Phương pháp
PP dạy học Gợi mở - vấn đáp, PP thuyết trình, PP hoạt động nhóm, PP công tác độc lập
2 Kĩ thuật dạy học
Kĩ thật dặt câu hỏi, kĩ thuật XYZ
III CHUẨN BỊ
1 Chuẩn bị của giáo viên:
- Gíao án, tranh, ảnh trong SGK
- SGK, SGV, một số dụng cụ thí nghiệm
- Giao một số câu hỏi trong bài học mới cho học sinh tìm hiểu trước ở nhà
2 Chuẩn bị của học sinh:
- Đọc trước bài học, tự tìm thông tin trong SGK sách tham khảo, mạng để trả lời các câu hỏi trong SGK
và các câu hỏi giáo viên giao về nhà cho HS tiết trước
Trang 2VietJack.com Facebook: Học Cùng VietJack
1 Ổn định lớp
2 Kiểm tra bài cũ
3 Bài mới
Họat động của giáo viên Họat động của học sinh Nội dung
HOẠT ĐỘNG 1: Khởi động (2’) Mục tiêu: HS biết được các nội dung cơ bản của bài học cần đạt được, tạo tâm thế cho học sinh đi
vào tìm hiểu bài mới
Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình;
sử dụng đồ dung trực quan
Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng
lực trao đổi Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp
Để:
- Giải thích được (một cách định tính) phản
ứng phân hạch là phản ứng hạt nhân toả năng
lượng
- Lí giải được sự tạo thành phản ứng dây
chuyền và nêu điều kiện để có phản ứng dây
chuyền
Chúng ta cùng tìm hiểu bài học hôm nay
- HS ghi nhớ
- HS đưa ra phán đoán
PHẢN ỨNG PHÂN
HẠCH
HOẠT ĐỘNG 2: Hình thành kiến thức (20’) Mục tiêu:
- Nêu được phản ứng phân hạch là gì
- Giải thích được (một cách định tính) phản ứng phân hạch là phản ứng hạt nhân toả năng lượng
- Lí giải được sự tạo thành phản ứng dây chuyền và nêu điều kiện để có phản ứng dây chuyền
Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình;
sử dụng đồ dung trực quan
Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp
Trang 3- Y/c HS đọc Sgk và cho
biết phản ứng phân hạch là
gì?
- Phản ứng hạt nhân có thể
tự xảy ra phản ứng phân
hạch tự phát (xác suất rất
nhỏ)
- Ta chỉ quan tâm đên các
phản ứng phân hạch kích
thích
- Quá trình phóng xạ có
phải là phân hạch không?
- Xét các phân hạch của
235
92U , 23892U , 23992U
chúng là nhiên liệu cơ
bản của công nghiệp hạt
nhân
- Để phân hạch xảy ra cần
phải làm gì?
- Dựa trên sơ đồ phản ứng
phân hạch
- Trạng thái kích thích
không bền vững xảy ra
phân hạch
- Tại sao không dùng prôtôn
thay cho nơtrôn?
- HS đọc Sgk và ghi nhận phản ứng phân hạch là gì
- Không, vì hai mảnh vỡ có khối lượng khác nhau nhiều
- HS đọc Sgk, phải truyền cho hạt nhân X một năng lượng đủ lớn (giá trị tối thiếu của năng lượng này:
năng lượng kích hoạt, cỡ
vài MeV), bằng cách cho hạt nhân “bắt” một nơtrôn
trạng thái kích thích (X*)
- Prôtôn mang điện tích dương
I Cơ chế của phản ứng phân hạch
1 Phản ứng phân hạch là gì?
- Là sự vỡ của một hạt nhân nặng thành 2 hạt nhân trung bình (kèm theo một vài nơtrôn phát ra)
2 Phản ứng phân hạch kích thích
n + X X* Y + Z + kn (k = 1, 2, 3)
- Quá trình phân hạch của X là không trực tiếp mà phải qua trạng thái kích thích X*
Trang 4VietJack.com Facebook: Học Cùng VietJack
chịu lực đẩy do các hạt nhân tác dụng
- Thông báo 2 phản ứng
phân hạch của 235
92U
- Thông báo về kết quả các
phép toán chứng tỏ hai phản
ứng trên là phản ứng toả
năng lượng: năng lượng
phân hạch
- 1g 23592U khi phân hạch toả
năng lượng bao nhiêu?
Tương đương 8,5 tấn
than hoặc 2 tấn dầu toả ra
khi cháy hết
- Trong phân hạch 23592U
kèm theo 2,5 nơtrôn (trung
bình) với năng lượng lớn,
đối với 239
94Pu kèm theo 3
nơtrôn
- Các nơtrôn có thể kích
thích các hạt nhân phân
hạch mới tạo thành phản
ứng dây chuyền
- Sau n lần phân hạch liên
tiếp, số nơtrôn giải phóng là
- HS ghi nhận hai phản ứng
- HS ghi nhận về phản ứng phân hạch toả năng lượng
23
1
E 6, 022.10 212 235
=5,4.1023MeV=8,64.107J
- HS ghi nhận về phản ứng dây chuyền
- Sau n lần phân hạch: kn kích thích kn phân hạch mới
II Năng lượng phân hạch
- Xét các phản ứng phân hạch:
0n 92U 92U* 39Y 53I 3 n 0
0n 92U 92U* 54Xe38Sr 2 n 0
1 Phản ứng phân hạch toả năng lượng
- Phản ứng phân hạch 23592U là phản ứng phân hạch toả năng lượng, năng lượng đó
gọi là năng lượng phân hạch
- Mỗi phân hạch 23592U tỏa năng lượng 212MeV
2 Phản ứng phân hạch dây chuyền
- Giả sử sau mỗi phân hạch có k nơtrôn được giải phóng đến kích thích các hạt nhân 23592U tạo nên những phân hạch mới
- Sau n lần phân hạch, số nơtrôn giải phóng là kn và kích thích kn phân hạch mới
Trang 5bao nhiêu và tiếp tục kích
thích bao nhiêu phân hạch
mới?
- Khi k < 1 điều gì sẽ xảy
ra?
- Khi k = 1 điều gì sẽ xảy
ra?
(Ứng dụng trong các nhà
máy điện nguyên tử)
- Khi k > 1 điều gì sẽ xảy
ra?
(Xảy ra trong trường hợp nổ
bom)
- Muốn k 1 cần điều kiện
gì?
- Lưu ý: khối lượng tối thiểu
để phản ứng phân hạch tự
duy trì: khối lượng tới hạn
Với 235
92U vào cỡ 15kg,
239
94Pu vào cỡ 5kg
- Làm thế nào để điều khiển
được phản ứng phân hạch?
- Bo hay cađimi có tác dụng
hấp thụ nơtrôn dùng làm
các thanh điều khiển trong
phản ứng phân hạch có điều
khiển
- Số phân hạch giảm rất nhanh
- Số phân hạch không đổi năng lượng toả ra không đổi
- Số phân hạch tăng rất nhanh năng lượng toả ra rất lớn không thể kiểm soát được, có thể gây bùng
nổ
- Khối lượng của chất phân hạch phải đủ lớn để số nơtrôn bị “bắt” << số nơtrôn được giải phóng
- Năng lượng toả ra trong phân hạch phải ổn định tương ứng với trường hợp k
= 1
+ Khi k < 1: phản ứng phân hạch dây chuyền tắt nhanh
+ Khi k = 1: phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì, năng lượng phát ra không đổi
+ Khi k > 1: phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì, năng lượng phát ra tăng nhanh, có thể gây bùng nổ
- Khối lượng tới hạn của 23592U vào cỡ 15kg, 23994Pu vào cỡ 5kg
3 Phản ứng phân hạch có điều khiển
- Được thực hiện trong các lò phản ứng hạt nhân, tương ứng trường hợp k = 1
- Năng lượng toả ra không đổi theo thời gian
HOẠT ĐỘNG 3: Hoạt động luyện tập (10')
Trang 6VietJack.com Facebook: Học Cùng VietJack
Mục tiêu: Luyện tập củng cố nội dung bài học
Phương pháp dạy học: dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình
Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp
Câu 1: Năng lượng tỏa ra trong phản ứng phân hạch chủ yếu ở dạng
A quang năng B năng lượng nghỉ C động năng D hóa năng
Câu 2: Phản ứng phân hạch 92235U không có đặc điểm
A số nơtron tạo ra sau phản ứng nhiều hơn nơtron bị hấp thụ
B phản ứng tỏa năng lượng
C có thể xảy ra theo kiểu phản ứng dây truyền
D có 2 đến 3 proton sinh ra sau mỗi phản ứng
Câu 3: Tìm phát biểu sai Phản ứng phân hạch 92235U có đặc điểm
A số nơtron tạo ra sau phản ứng nhiều hơn nơtron bị hấp thụ
B phản ứng tỏa năng lượng
C xảy ra theo phản ứng dây chuyền nếu có một lượng 92235U đủ lớn
D quá trình phân hạch là do proton bắn phá hạt nhân urani
Câu 4: Vật liệu có thể đóng vào trò “chất làm chậm” tốt nhất đối với nơtron là
A kim loại nặng B than chì C khí kém D bê tông
Câu 5: Khi 92238U bị bắn phá bởi các nơtron chậm, nó hấp thụ một hạt nơtron rồi sau đó phát ra hai hạt β- Kết quả là tạp thành hạt nhân
A 92236U B 91240Pa C 94239Pu D 90239Th
HOẠT ĐỘNG 4: Hoạt động vận dụng (8’) Mục tiêu: Vận dụng làm bài tập
Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp
Trang 7- Yêu cầu HS thảo luận :
Xét phản ứng phân hạch urani
U235 có phương trình:
Tính năng lượng mà một phân hạch
tỏa ra Cho biết: mU = 234,99u;
mMo = 94,88u; mLa = 138,87u Bỏ
qua khối lượng của electron
- GV chia nhóm yêu cầu hs trả lời thời
gian 5 phút:
- GV Phân tích nhận xét, đánh giá, kết
quả thực hiện nhiệm vụ học tập của
học sinh
Thực hiện nhiệm vụ học tập:
- HS sắp xếp theo nhóm, chuẩn bị bảng phụ và tiến hành làm việc theo nhóm dưới sự hướng dẫn của GV
Năng lượng mà một phân hạch tỏa ra:
Q = (M0 - M)c2 với M0 = mU + mn = 234,99 + 1,01 = 236u
M = mM0 + mLa + 2mn
=94,88u+138,87u+2.1,008665
= 235,77u
Từ đó:
Q = (236u - 235,77u).c2 = 0,23u.c2 = 214,245 MeV
HOẠT ĐỘNG 5: Hoạt động tìm tòi và mở rộng (2’) Mục tiêu: Tìm tòi và mở rộng kiến thức
Phương pháp dạy học: dạy học nêu và giải quyết vấn đề
Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp
Vẽ sơ đồ tư duy khái quát lại nội dung bài học
4 Hướng dẫn về nhà
- Chuẩn bị bài mới
- Làm tất cả các bài tập trong SGK trang 198 và SBT