Nghiên cứu, sử dụng bài tập để dạy học chương “vật lí hạt nhân” theo hướng phát triển năng lực của người học

MỞ ĐẦU 1.Lí do chọn đề tài Ngày nay, thực hiện nguyên lý giáo dục của Đảng, chúng ta không ngừng đổi mới, cải cách giáo dục, xây dựng chương trình, biên soạn lại SGK, thay đổi phương ph

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu trường Đại học Hồng Đức, Khoa sư phạm cùng quí thầy cô đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành được khóa luận

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến cô Lê Thị Phượng nhờ sự hướng dẫn tận tình của cô mà tôi đã học hỏi thêm được rất nhiều về phương pháp nghiên cứu khoa học và biết cách tự mình nghiên cứu một vấn đề khoa học một cách nghiêm túc

và đúng đắn

Tôi xin cảm ơn gia đình và những bạn bè thân đã giúp đỡ tạo cho tôi nhiều điều kiện thuận lợi để tôi để có thể hoàn thành được khoá luận

MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 1

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 1

4 Phương pháp nghiên cứu 2

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN 3

1.1 Phương pháp dạy học phát triển năng lực của người học 3

1.1.1 Năng lực là gì? 3

1.1.2 Năng lực của môn vật lí 3

1.1.3 Phương pháp dạy học phát triển năng lực 4

1.1.4 Định hướng phát triển năng lực người học 6

1.2 Bài tập vật lí 6

1.2.1 Khái niệm bài tập vật lí 6

1.2.2 Mục đích sử dụng bài tập vật lí và những yêu cầu khi sử dụng bài tập vật lí trong dạy học 7

1.2.3 Nguyên tắc xây dựng hệ thống bài tập 9

1.3 Mục tiêu dạy học vật lí ở trường THPT 10

1.3.1 Về kiến thức 10

1.3.2 Về kĩ năng 10

1.3.3 Về thái độ 11

1.4 Thực trạng dạy học vật lí hiện nay 11

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 12

CHƯƠNG 2: SỬ DỤNG BÀI TẬP ĐỂ DẠY HỌC CHƯƠNG “VẬT LÍ HẠT NHÂN - VẬT LÍ 12 THPT” 13

2.1 Nội dung kiến thức phần vật lí hạt nhân 13

2.1.1.Cấu tạo của hạt nhân nguyên tử 13

2.1.2 Độ hụt khối – năng lượng liên kết của hạt nhân 14

2.1.4 Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân 15

2.1.5 Năng lượng trong phản ứng hạt nhân 15

2.1.6 Phóng xạ 15

2.1.7 Các tia phóng xạ 16

2.1.8 Các định luật phóng xạ 17

2.1.9 Ứng dụng của các đồng vị phóng xạ 18

2.1.10 Phản ứng phân hạch 18

2.1.11 Phản ứng nhiệt hạch 19

2.1.12 Các công thức cơ bản 19

2.2 Xây dựng hệ thống bài tập chương “ Vật lí hạt nhân - Vật lí 12 THPT” 20

2.2.1 Bài tập nhằm đề xuất vấn đề 20

2.2.2 Bài tập nhằm xây dựng kiến thức mới 21

2.2.3 Bài tập nhằm ôn tập, củng cố 22

* Một số bài tập trong chương “Vật lí hạt nhân” và phương pháp giải 23

Dạng 1: Xác định cấu tạo hạt nhân – độ hụt khối và năng lượng liên kết 23

Dạng 2: Định luật phóng xạ - độ phóng xạ 28

Dạng 3: Phản ứng hạt nhân 35

2.2.4 Bài tập nhằm kiểm tra, đánh giá 39

2.3 Soạn thảo tiến trình dạy học bài tập vật lí chương “Vật lí hạt nhân” 42

KẾT LUẬN 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 51

MỞ ĐẦU

1.Lí do chọn đề tài

Ngày nay, thực hiện nguyên lý giáo dục của Đảng, chúng ta không ngừng đổi mới, cải cách giáo dục, xây dựng chương trình, biên soạn lại SGK, thay đổi phương pháp dạy học…với mục đích là đào tạo con người lao động, xây dựng

xã hội mới đó là những con người có những phẩm chất và năng lực cần thiết đáp ứng được yêu cầu của xã hội.với định hướng cơ bản là “dạy học theo hướng phát triển phẩm chất và năng lực người học”

Để đạt được như vậy khi ở các trường Sư phạm chúng ta phải trang bị cho mình những phẩm chất và năng lực cần thiết Bản thân phải học tập, rèn luyện với tinh thần: Học để sau này dạy tốt, phải được trang bị đầy đủ kiến thức bộ môn, biết lựa chọn kiến thức cơ bản, rèn luyện kỹ năng giảng dạy Đối với dạy học vật lý ở trường phổ thông, sử dụng bài tập để dạy học là một trong những công việc mà để làm tốt được thực sự là rất khó khăn Công việc này đòi hỏi sự chuẩn bị nghiêm túc, công phu và đầy sáng tạo của người giáo viên Để bản thân khi ra trường không bị lúng túng với công việc

Vì vậy chúng tôi chọn đề tài: Nghiên cứu, sử dụng bài tập để dạy học chương “vật lí hạt nhân ” theo hướng phát triển năng lực của người học

Với mong muốn đóng góp một phần nhỏ vào việc năng cao chất lượng dạy học

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lí luận dạy học về đổi mới phương pháp dạy học vật lí

để thiết kế tiến trình dạy học vật lí theo hướng phát triển năng lực của người

- Nghiên cứu chương trình SGK vật lí 12, nội dung kiến thức và kĩ năng cần đạt được trong chương “Vật lí hạt nhân - Vật lí 12 THPT”

- Vận dụng cơ sở lí luận dạy học để thiết kế tiến trình dạy học các bài tâp vật lí chương “Vật lí hạt nhân - Vật lí 12 THPT”

4 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lí luận của dạy học bài tập Vật lí

- Nghiên cứu chương trình, nội dung chương “Vật lí hạt nhân - Vật lí 12 THPT”

- Quan sát, điều tra, tham khảo, ý kiến của giáo viên và học sinh ở trường THPT để đưa ra nhận xét thực tiễn của việc vận dụng dạy và học chương “ Vật

lí hạt nhân - Vật lí 12 THPT”

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN 1.1.Phương pháp dạy học phát triển năng lực của người học

1.1.1 Năng lực là gì?

- Trong khoa học tâm lý, người ta coi năng lực là những thuộc tính tâm lý riêng của cá nhân, nhờ những thuộc tính này mà con người hoàn thành tốt đẹp một

loại hoạt động nào đó, mặc dù bỏ ra ít sức lao động nhưng vẫn đạt kết quả cao

- Người có năng lực về một mặt nào đó thì không phải nổ lực nhiều trong quá trình công tác mà vẫn khắc phục được những khó khăn một cách nhanh chóng và dễ dàng hơn những người khác hoặc có thể vượt qua được những khó khăn mới mà nhiều người khác không vượt qua được

- Năng lực gắn liền với kĩ năng, kĩ xảo trong lĩnh vực hoạt động tương ứng Song kĩ năng, kĩ xảo liên quan đến việc thực hiện một loại hành động hẹp, chuyên biệt, đến mức thành thạo, tự động hóa, máy móc Còn năng lực chứa đựng yếu tố mới mẻ, linh hoạt trong hành động, có thể giải quyết nhiệm vụ thành công trong nhiều tình huống khác nhau, trong một lĩnh vực hoạt động rộng lớn hơn

Ví dụ: Người có kĩ năng, kĩ xảo thực hiện các phép đo lường thì có thể thực

hiện nhanh chóng, chính xác các phép đo, khéo léo lắp ráp các thiết bị để đo lường Còn người có năng lực thực nghiệm thì ngoài việc thực hiện các phép đo, còn có việc thiết kế các thí nghiệm, xử lí các số liệu đo lường rút ra kết quả, giải thích, đánh giá các kết quả đo được, rút ra kết luận khái quát

1.1.2 Năng lực của môn vật lí

- Năng lực nghiên cứu lí thuyết: là bao gồm các yếu tố, các hành vi diễn ra chủ yếu là trong óc của học sinh, hướng tới phát triển các năng lực tương ứng của các nhà vật lí lí thuyết

- Năng lực thực hiện thí nghiệm: bao gồm những yếu tố, hành vi tương ứng của những nhà vật lí thực nghiệm

- Năng lực trao đổi và bảo vệ kết quả: thể hiện các yếu tố, hành vi tương ứng của các nhà vật lí ứng dụng, chuyển giao công nghệ

1.1.3 Phương pháp dạy học phát triển năng lực

Tổ chức nội dung kiến thức vật lí trong dạy học phỏng theo chu trình sáng

tạo khoa học

- Cơ sở lí thuyết của phương pháp phát triển năng lực của học sinh trong quá trình dạy học là sự hiểu biết những quy luật của sự sang tạo khoa học tự nhiên Sơ đồ ngắn gọn và rõ ràng nhất của quá trình nhận thức đã được LêNin nêu lên: “Từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng rồi từ tư duy trừu tượng trở về thực tiễn – đó là con đường biện chứng của nhận thức chân lí, nhận thức thực tế khách quan” Trên cơ sở lời phát biểu đó, có thể trình bày khái quát chu trình sang tạo khoa học dưới dạng chu trình: Từ sự khái quát hóa những sự kiện,

đề xuất vấn đề và đi đến xây dựng mô hình trừu tượng của hiện tượng ( đề xuất giả thuyết), từ mô hình dẫn đến việc rút ra các hệ quả lí thuyết, từ việc rút ra các

hệ quả đến sự kiểm tra chúng bằng thực nghiệm Nếu những sự kiện thực nghiệm mới không phù hợp với lí thuyết, thì điều đó dẫn đến phải xem lại lí thuyết, chỉnh lí lại hoặc thay đổi mô hình trừu tượng mới dùng làm nguồn tri thức mới Sự kiểm tra bằng thực nghiệm những kết luận lí thuyết vừa mới thu được lại đòi hỏi phải thiết kế những máy móc tương ứng và bằng cách đó làm giàu thêm cho khoa học những kiến thức mới

- Để xây dựng phương pháp phát triển năng lực của học sinh, cần phải chú

ý rằng đặc điểm của lao động trong các giai đoạn của chu trình sáng tạo là khác nhau Nhu cầu giải quyết vấn đề mà không có thông tin đầy đủ cho nó là điều kiện của sự tìm tòi, sáng tạo

Các hệ quả lôgic

Mô hình – giả thuyết trừu tượng

Các sự kiện xuất phát

Thực nghiệm

Quan niệm về tính chu trình sáng tạo khoa học cho phép xây dựng nội dung kiến thức một cách hợp lí và năng cao trình độ khoa học của kiến thức vật lí ở nhà trường, đồng thời tạo điều kiện để có thể rèn luyện cho học sinh tư duy sáng tạo trong quá trình chiếm lĩnh tri thức Việc sử dụng những bài tập có tính sáng tạo về vật lí không những phát triển ở học sinh năng lực dự đoán trực giác mà còn hình thành ở họ một trạng thái tâm lí quan trọng; kiến thức cần thiết không phải là để nhớ chúng và “hoàn lại” cho giáo viên khi bị hỏi, chúng cần thiết để giải thích những hiện tượng chưa biết để hiểu cơ chế của chúng, hoặc để thu nhận những kiến thức mới

Tổ chức luyện tập phỏng đoán, dự đoán, xây dựng giả thuyết

- Dự đoán có vai trò quan trọng trên con đường sáng tạo khoa học Dự đoán dựa chủ yếu vào trực giác kết hợp với kinh nghiệm phong phú và kiến thức sâu sắc về mỗi lĩnh vực Dự đoán khoa học không phải là tùy tiện mà luôn luôn phải

có một cơ sở nào đó, tuy chưa thật là chắc chắn Có thể có các cách dự đoán sau đây trong giai đoạn đầu của hoạt động nhận thức vật lí của học sinh:

+ Dựa vào sự liên tưởng tới một kinh nghiệm đã có

+ Dựa trên sự tương tự: Dựa trên một dấu hiệu bên ngoài giống nhau mà dự đoán sự giống nhau về bản chất; dựa trên sự giống nhau về cấu tạo mà dự đoán giống nhau về tính chất

+ Dựa trên sự xuất hiện đồng thời giữa hai hiện tượng mà dự đoán giữa chúng có quan hệ nhân quả

+ Dựa trên nhận xét thấy hai hiện tượng luôn luôn biến đổi đồng thời, cùng tang hoặc cùng giảm mà dự đoán về quan hệ nhân quả giữa chúng

+ Dựa trên sự thuận nghịch thường thấy của nhiếu quá trình

+ Dựa trên sự mở rộng phạm vi ứng dụng của một kiến thức đã biết sang một lĩnh vực khác

+ Dự đoán về mối quan hệ định lượng

- Luyện tập đề xuất phương án kiểm tra dự đoán: Trong nghiên cứu vật lí, một dự đoán, một giả thuyết thường là một sự khái quát các sự kiện thực nghiệm

được Muốn kiểm tra xem dự đoán, giả thuyết có phù hợp với thực tế không, ta phải xem điều dự đoán đó biểu hiện trong thực tế như thế nào, có những dấu hiệu nào có thể quan sát được

1.1.4 Định hướng phát triển năng lực người học

Nghị quyết Hội nghị Trung ương 8 khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo nêu rõ: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy học và học theo hướng hiện đại; phát huy tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kĩ năng của người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức học tập đa dạng, chú ý các hoạt động

xã hội, ngoại khóa, nghiên cứu khoa học Đẩy mạnh ứng dụng thông tin và truyền thông vào dạy và học” Để thực hiện tốt mục tiêu về đổi mới căn bản, toàn diện GD và ĐT theo nghị quyết số 29 –NQ/TW, cần có nhận thức đúng về bản chất của đổi mới phương pháp dạy học theo định hướng phát triển năng lực người học và một số biện pháp đổi mới phương pháp dạy học theo hướng này Như vậy, việc dạy học định hướng phát triển năng lực về bản chất chỉ là cần và coi trọng thực hiện mục tiêu dạy học hiện tại ở các mức độ cao hơn, thông qua việc yêu cầu HS “vận dụng những kiến thức, kĩ năng một cách tự tin, hiệu quả và thích hợp trong hoàn cảnh phức hợp và có biến đổi, trong học tập cả trong nhà trường và ngoài nhà trường, trong đời sống thực tiễn” Việc dạy học thay vì chỉ dừng ở hướng tới mục tiêu dạy học hình thành kiến thức, kĩ năng và thái độ tích cực ở HS thì còn hướng tới mục tiêu xa hơn, đó là trên cơ sở kiến thức, kĩ năng được hình thành, phát triển khả năng thực hiện các hành động có ý nghĩa đối với người học

1.2 Bài tập vật lí

1.2.1 Khái niệm bài tập vật lí

Bài tập vật lí là một vấn đề đặt ra đòi hỏi phải giải quyết nhờ những suy luận logic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật và các phương pháp vật lí

1.2.2 Mục đích sử dụng bài tập vật lí và những yêu cầu khi sử dụng bài tập vật lí trong dạy học

Mục đích sử dụng bài tập vật lí

Trong thực tế dạy học, bài tập vật lí được hiểu là một vấn đề đặt ra đòi hỏi phải giải quyết nhờ những suy luận logic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật và các phương pháp vật lí Hiểu theo nghĩa rộng những vấn đề xuất hiện do nghiên cứu tài liệu giáo khoa cũng chính là một bài toán đối với học sinh Sự tư duy định hướng một cách tích cực luôn luôn là việc giải bài tập

Trong quá trình dạy học vật lí các bài tập vật lí có tầm quan trọng đặc biệt Chúng được sử dụng theo những mục đích khác nhau

+ Bài toán vật lí có thể được sử dụng như là phương tiện nghiên cứu tài liệu mới khi trang bị kiến thức mới cho học sinh nhằm đảm bảo cho học sinh lĩnh hội được kiến thức mới một cách sâu sắc và vững chắc

+ Bài toán vật lí là một phương tiện rèn luyện cho học sinh khả năng vận dụng kiến thức, liên hệ lí thuyết với thực tế, học tập với đời sống

+ Bài toán vật lí là một phương tiện có tầm quan trọng đặc biệt trong việc rèn luyện tư duy, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh Bởi vì giải bài tập là một hình thức làm việc tự lực căn bản của học sinh Trong khi giải bài toán học sinh phải phân tích điều kiện trong đề bài, tự xây dựng những lập luận, thực hiện việc tính toán, khi cần thiết thì phải cần tiến hành thí nghiệm, thực hiện các phép đo, xác dịnh sự phụ thuộc hàm số giữa các đại lượng, kiểm tra các kết quả của mình Trong những điều kiện đó tư duy logic tư duy sáng tạo của học sinh được phát triển, năng lực làm việc độc lập của học sinh được năng cao

+ Bài toán vật lí là phương tiện ôn tập, củng cố kiến thức đã học một cách sinh động và có hiệu quả Khi giải các bài toán đòi hỏi học sinh phải nhớ lại các công thức, định luật, kiến thức đã học, có khi đòi hỏi phải vận dụng một cách tổng hợp các kến thức đã học trong cả một chương, một phần do đó học sinh sẽ

+ Thông qua việc giải bài toán có thể rèn luyện cho học sinh những đức tính tốt như tinh thần tự lập, tính cẩn thận, tính kiên trì, tinh thần vượt khó

+ Bài toán vật lí là một phương tiện đẻ kiểm tra dánh giá kiến thức kĩ năng của học sinh một cách chính xác

Những yêu cầu khi sử dụng bài tập vật lí trong dạy học

Trong dạy học vật lí giáo viên phải dự tính kế hoạch cho toàn bộ công việc

về bài toán, với từng đề tài, với từng tiết học cụ thể Có như vậy, mới phát huy được khả năng của bài toán trong việc thực hiện những yêu cầu của dạy học vật

lí Cần phải thực hiện các việc sau đây:

+ Lựa chọn, chuẩn bị các bài toán nêu vấn đề để sử dụng các tiết nghiên cứu tài liệu mới nhằm kích thích hững thú học tập và phát triển tư duy của học sinh

+ Lựa chọn, chuẩn bị các bài toán nhằm củng cố, bổ sung, hoàn thiện những kiến thức lí thuyết cụ thể dã học, cung cấp cho học sinh những hiểu biết

về thực tế, kĩ thuật có liên quan với kiến thức lí thuyết

+ Lựa chọn, chuẩn bị những bài toán điển hình nhằm hướng dẫn cho học sinh vậ dụng kiến thức đã học để giải những loại bài toán cơ bản, hình thành phương pháp chung giải mỗi loại bài toán đó

+ Lựa chọn, chuẩn bị các bài toán nhằm kiểm tra, đánh giá chất lượng kiến thức kĩ năng của học sinh về từng kiến thức cụ thể và về từng phần của chương trình

+ Sắp xếp các bài toán đã lựa chọn thành một hệ thống, định rõ kế hoạch

và phương pháp sử dụng trong tiến trình dạy học

Trong việc giải bài toán vật lí phải dạy cho học sinh biết vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề đặt ra, phải rèn luyện cho học sinh kĩ năng giải những loại bài toán cơ bản thuộc những phần khác nhau của giáo trình vật lí phổ thông Trong việc giải bài toán vật lí phải đặc biệt coi trọng việc rèn luyện tư duy

và bảo đảm tính tự lập của học sinh Giải bài toán không phải chỉ là giúp cho học sinh củng cố kiến thức, luyện tập áp dụng những định luật đã học mà quan trong hơn còn là hình thành chính phong cách nghiên cứu Phát triển tư duy học

sinh trong quá trình giải bài toán, cũng như trong mọi hoạt động trí tuệ, đòi hỏi phải áp dụng các hình thức và phương pháp nhận thức khoa học

1.2.3 Nguyên tắc xây dựng hệ thống bài tập

Việc lựa chọn và xây dựng hệ thống bài tập cần đảm bảo các nguyên tắc sau:

-Hệ thống bài tập phải góp phần thực hiện mục tiêu dạy học

Các bài tập phải có quan hệ chặt chẽ với nhau, có tác dụng bổ sung cho nhau, bài tập này là cơ sở của bài tập kia Mỗi bài tập ứng với một kỹ năng nhất định, toàn bộ hệ thống bài tập sẽ hình thành một hệ thống kỹ năng đồng bộ cho người học, giúp người học nắm và vận dụng tri thức một cách sâu sắc, vững chắc hơn

- Hệ thống bài tập phải đảm bảo tính vừa sức, tạo động cơ, kích thích hứng thú cho người học

Hệ thống bài tập phải được xây dựng từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp, từ tái hiện đến sáng tạo Tuy nhiên dù ở mức độ nào thì độ khó, độ phức tạp của bài tập cũng không được vượt quá giới hạn kiến thức của chương trình Cần chọn những bài tập cơ bản, điển hình và tiêu biểu nhằm rèn luyện các thao tác tư duy cho học sinh, hướng vào trọng tâm kiến thức mà học sinh cần nắm vững

-Hệ thống bài tập phải phù hợp với quá trình dạy học

Mỗi khâu của quá trình dạy học có những đặc điểm riêng về việc tổ chức,

sử dụng các phương pháp và hình thức dạy học Ở khâu nghiên cứu kiến thức mới thì bài tập chủ yếu được xây dựng như là việc định hướng để học sinh tìm tòi, phát hiện kiến thức mới Ở khâu vận dụng, củng cố thì bài tập sử dụng chủ yếu là ôn luyện, đào sâu các kiến thức đã học Ở khâu kiểm tra đánh giá thì bài tập được sử dụng làm phương tiện để đánh giá kết quả học tập của học sinh, là

cơ sở để hoàn thiện quá trình dạy học Do vậy, hệ thống bài tập phải được xây dựng phù hợp với quá trình dạy học thì mới phát huy được vai trò và tác dụng của nó trong việc rèn luyện và phát triển năng lực cho học sinh

Ở đây chúng tôi đưa ra quan điểm xây dựng hệ thống bài tập theo hướng nâng cao chất lượng nắm vững kiến thức của học sinh, đó là:

Lựa chọn xây dựng hệ thống bài tập theo từng nội dung kiến thức (theo từng chương, bài của chương trình sách giáo khoa) và được sắp xếp theo mục đích sử dụng: nhằm xây dựng kiến thức mới, ôn tập, luyện tập, hệ thống hóa kiến thức hay nhằm kiểm tra đánh giá

Vì vậy, trước khi lựa chọn xây dựng hệ thống bài tập cần nghiên cứu tổng quan chương trình, cấu trúc chương trình và logic hình thành kiến thức, mục tiêu cần đạt, những ứng dụng kỹ thuật của kiến thức, những mối liên hệ thực tế, những mối liên quan đến các hiện tượng tự nhiên xảy ra xung quanh chúng ta, những thông tin khoa học hiện đại…để từ đó lựa chọn và xây dựng hệ thống bài tập cho từng bài, từng chương

- Các đại lượng, các định luật và nguyên lí vật lí cơ bản

- Những nội dung chính của một số thuyết vạt lí quan trọng

- Những ứng dụng phổ biến của vật lí trong đời sống và sản xuất

- Các phương pháp chung của nhận thức khoa học và những phương pháp đặc thù của vật lí, trước hết là phương pháp thực nghiệm và phương pháp mô hình

1.3.2 Về kĩ năng

- Biết quan sát các hiện tượng và quá trình vật lí trong tự nhiên, trong đời sống hằng ngày hoặc trong các thí nghiệm; biết điều tra, sưu tầm, tra cứu tài liệu từ các nguồn khác nhau để thu thập thông tin cần thiết cho việc học tập môn vật lí

- Sử dụng các dụng cụ đo phổ biến của vật lí; biết lắp ráp và tiến hành đo các thí nghiệm vật lí đơn giản

- Biết phân tích, tổng hợp và xử lí các thông tin thu được để rút ra kết luận,

đề ra các dự đoán đơn giản về các mối quan hệ hay về bản chất các hiện tượng hoặc quá trình vật lí, cũng như đề xuất phương án thí nghiệm để kiểm tra dự đoán

- Vận dụng được kiến thức để mô tả và giải thích các hiện tượng, các quá trình vật lí; giải các bài toán vật lí và giải quyết vấn đề đơn giản trong đời sống

và sản xuất ở mức độ phổ thông

- Sử dụng được các thuật ngữ vật lí, các biểu đồ, các bảng số liệu, các đồ thị để trình rõ ràng, chính xác những hiểu biết cũng như những kết quả thu được qua thu thập và xử lí thông tin

1.3.3 Về thái độ

- Có hứng thú học vật lí, yêu thích tìm tòi khoa học, trân trọng đối với những đóng góp vật lí cho sự tiến bộ của xã hội và đối với công lao của các nhà khoa học

- Có thái độ khách quan, trung thực; có tác phong tỉ mĩ, cẩn thận, chính xác vfa có tinh thần hợp tác trong việc học tập môn vật lí, cũng như trong việc áp dụng những hiểu biết đã đạt được

- Có ý thức vận dụng những hiểu biết vật lí vào đời sống nhằm cải thiện điều kiện sống, học tập cũng như để bảo vệ và giữ gìn môi trường sống trong tự nhiên

1.4 Thực trạng dạy học vật lí hiện nay

Qua việc điều tra tôi có một số nhận xét về tình trạng dạy học vật lí hiện nay như sau:

- Nhiều giáo viên quan niệm bài tập vật lý chỉ được dùng để ôn luyện củng

cố và kiểm tra kiến thức sau khi học xong lý thuyết sau mỗi bài học giáo viên tìm một số bài tập cho học sinh vận dụng kiến thức để giải, cuối cùng là giao bài tập về nhà trong sách giáo khoa, sách bài tập hoặc tham khảo

- Khi sử dụng bài tập, nhiều giáo viên chỉ hướng dẫn học sinh giải các bài tập trong sách giáo khoa, sách bài tập trong giờ bài tập, chỉ một số rất ít quan

tâm đến các bài tập nhằm đề xuất vấn đề nghiên cứu,nhằm xây dựng kiến thức mới và hầu như không đưa vào cấu trúc của bài học vì không đủ thời gian

- Trong giờ bài tập nhiều giáo viên có quan niệm giải được càng nhiều bài tập và các bài tập càng khó càng tốt với mục đích là để học sinh nhớ, vận dụng các công thức, tính toán nhanh và thành thạo

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Trong chương này tôi đã trình bày những cơ sở lí luận của việc dạy học

theo hướng phát triển năng lực người học

- Làm rõ khái niệm, phương pháp, định hướng dạy học theo hướng phát triển năng lực người học

- Lý luận về bài tập vật lý

- Mục tiêu dạy học vật lí ở THPT

- Khảo sát thực trạng dạy và học bài tập vật lí ở trường THPT của giáo viên

và học sinh

Như vậy, khi sử dụng bài tập vật lí để dạy học có thể tuân theo “quy trình

sử dụng bài tập vật lí để dạy học” gồm các bước sau:

Bước 1: Xác định nội dung kiến thức cần dạy

Bước 2: Xây dựng hệ thống bài tập vật lý

Hệ thống bài tập sử dụng nhằm đề xuất vấn đề nghiên cứu

Hệ thống bài tập nhằm xây dựng kiến thức mới

Hệ thống bài tập nhằm ôn tập, củng cố kiến thức

Hệ thống bài tập nhằm kiểm tra, đánh giá

Bước 3: Soạn thảo tiến trình dạy học các bài toán vật lý đã được xây dựng Bước 4: Tổ chức dạy học tiến trình đã soạn thảo

Các bước của quy trình này chúng tôi sẽ vận dụng, sử dụng bài tập để dạy học chương “Vật lí hạt nhân - vật lí 12 THPT” được trình bày ở phần tiếp theo

CHƯƠNG 2: SỬ DỤNG BÀI TẬP ĐỂ DẠY HỌC CHƯƠNG “VẬT LÍ

HẠT NHÂN - VẬT LÍ 12 THPT”

2.1 Nội dung kiến thức phần vật lí hạt nhân

2.1.1.Cấu tạo của hạt nhân nguyên tử

a) Cấu hạt nhân nguyên tử

Hạt nhân được cấu tạo bởi hai loại hạt sơ cấp gọi là nuclon gồm:

+ Đồng vị bền : trong thiên nhiên có khoảng 300 đồng vị loại này

+ Đồng vị phóng xạ ( không bền) : có khoảng vài nghìn đồng vị phóng xạ

tự nhiên và nhân tạo

c) Đơn vị khối lượng nguyên tử

- u : có giá trị bằng 1/12 khối lượng đồng vị cacbon 126C

- 1u = 1,66058.10-27kg = 931,5 MeV/c2; 1MeV = 1,6.10-13J

2.1.2 Độ hụt khối – năng lượng liên kết của hạt nhân

b) Độ hụt khối m của hạt nhân Z A X

Khối lượng hạt nhân m luôn nhỏ hơn tổng khối lượng các nuclôn tạo hn

d) Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân Z A X

- Năng lượng liên kết riêng là năng lượng liên kết tính trên một nuclôn W lk

- Có hai loại phản ứng hạt nhân

+ Phản ứng tự phân rã của một hạt nhân không bền thành các hạt nhân khác (phóng xạ)

+ Phản ứng tương tác giữa các hạt nhân với nhau dẫn đến sự biến đổi thành các hạt nhân khác

Chú ý: Các hạt thường gặp trong phản ứng hạt nhân

Prôtôn (11p 11H) ; Nơtrôn (1

0n ) ; Heli (24He 24 ) ; Electrôn ( 10e ) ;

Pôzitrôn

( 01e)

2.1.4 Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân

a) Định luật bảo toàn số nuclôn (số khối A): A 1 + A 2 =A 3 + A 4

b) Định luật bảo toàn điện tích (nguyên tử số Z): Z 1 + Z 2 = Z 3 + Z 4

c) Định luật bảo toàn động lượng: Σ = Σ s

d) Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần: W t = Ws

- Liên hệ giữa động lượng và động năng P2 = 2mWđ hay: Wđ =

2.1.5 Năng lượng trong phản ứng hạt nhân

m0 = m1+m2 và m = m3 + m4

- Trong trường hợp m kg( ) ; W J( ):

2 0

5,931)

W

+ Nếu m0> m: W 0 : phản ứng tỏa năng lượng

+ Nếu m0< m : W 0 : phản ứng thu năng lượng

2.1.6.Phóng xạ

Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân không bền vững tự phân rã, phát ra các tia phóng xạ và biến đổi thành các hạt nhân khác

Đặc điểm:

- Có tính tự phát và không điều khiển được

- Là một quá trình ngẫu nhiên

2.1.7.Các tia phóng xạ

Các tia phóng xạ thường được đi kèm trong sự phóng xạ của các hạt nhân

Có 3 loại tia phóng xạ chính có bản chất khác nhau là tia anpha (ký hiệu là α), tia beta (kí hiệu là β), tia gamma (kí hiệu là γ) Các tia phóng xạ là những tia không nhìn thấy được, nhưng có những tác dụng cơ bản như kích thích một số

phản ứng hóa học, ion hóa chất khí…

- Tia β là các hạt phóng xạ phóng xa với tốc độ lớn (xấp xỉ tốc độ ánh sáng), cũng làm ion hóa không khí nhưng yếu hơn tia α Trong không khí tia β

có thể đi được quãng đường dài vài mét và trong kim loại có thể đi được vài

- Tia γ là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn, cũng là hạt phôtôn có năng lượng cao, thường đi kèm trong cách phóng xạ và Tia γ có khả năng xuyên thấu lớn hơn nhiều so với tia α và β

( e , vận tốc )

đâm xuyên mạnh hơn tia ( +)

- Là dòng hạt êlectron dương (còn gọi

- Trong quá trình phân

rã, khối lượng hạt nhân

phóng xạ giảm theo thời gian tuân theo định luật

hàm số mũ

- Đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu của chất phóng xạ

- Số phân rã trong một giây

( ) 0 2 0 .

t

t T

t

t

t T

t

t

t T

- H( )t : độ phóng xạ còn

lại sau thời gian t

Công thức liên quan :

4 , 22

V N

N A

m n

Phản ứng phân hạch là một hạt nhân rất nặng nhƣ Urani (23592U ) hấp thụ một

nơtrôn chậm sẽ vỡ thành hai hạt nhân trung bình, cùng với một vài nơtrôn mới sinh ra

92U 0n 92U A Z X Z A X k n0 200 MeV

b) Phản ứng phân hạch dây chuyền

Nếu sự phân hạch tiếp diễn liên tiếp thành một dây chuyền thì ta có phản ứng phân hạch dây chuyền, khi đó số phân hạch tăng lên nhanh trong một thời gian ngắn và có năng lƣợng rất lớn đƣợc tỏa ra

Điều kiện để xảy ra phản ứng dây chuyền: xét số nơtrôn trung bình k sinh

ra sau mỗi phản ứng phân hạch (k là hệ số nhân nơtrôn)

Nếu k 1: thì phản ứng dây chuyền không thể xảy ra

Nếu k 1: thì phản ứng dây chuyền sẽ xảy ra và điều khiển được

Nếu k 1: thì phản ứng dây chuyền xảy ra không điều khiển được

Ngoài ra khối lượng 23592U phải đạt tới giá trị tối thiểu gọi là khối lượng tới

b) Điều kiện xảy ra phản ứng nhiệt hạch

- Nhiệt độ cao khoảng từ 50 triệu độ tới 100 triệu độ

- Hỗn hợp nhiên liệu phải “giam hãm” trong một khoảng không gian rất nhỏ

c) Năng lượng nhiệt hạch

- Tuy một phản ứng nhiệt hạch tỏa năng lượng ít hơn một phản ứng phân hạch nhưng nếu tính theo khối lượng nhiên liệu thì phản ứng nhiệt hạch tỏa ra năng lượng lớn hơn

- Nhiên liệu nhiệt hạch có thể coi là vô tận trong thiên nhiên: đó là đơteri, triti rất nhiều trong nước sông và biển

- Về mặt sinh thái, phản ứng nhiệt hạch sạch so với phản ứng phân hạch vì không có bức xạ hay cặn bã phóng xạ làm ô nhiễm môi trường

định luật bảo toàn

Bài 2: Giải thích tại sao các proton mang điện tích dương lại có thể gắn kết chặt

với nhau trong hạt nhân chứ không đẩy nhau ra xa?

Bài 3: Phóng xạ có phải là phản ứng hạt nhân không?

Bài 4: Quá trình phóng xạ α có phải là phản ứng phân hạch không? Tại sao? Bài 5:Về mặt sinh học, tại sao phản ứng nhiệt hạch lại “sạch” hơn phản ứng

phân hạch?

Bài 6: Cơ thể con người chúng ta có tính phóng xạ hay không?

Bài 7:Việc khám phá và phát hiện ra hiện tượng phóng xạ, ước mơ của các nhà

giả kim thuật thời Trung cổ đã trở thành hiện thực: một nguyên tố này đã biến đổi thành một nguyên tố khác Thế nhưng, liệu có cách nào tạo ra và điều khiển được các quá trình biến đổi hạt nhân như vậy hay không?

Hướng dẫn: Đây là những bài tập đề xuất vấn đề, chúng ta phải dự đoán

xem kết quả hiện tượng như thế nào và để xem kết quả hiện tượng đó có đúng hay không đòi hỏi chúng ta phải đi vào bài học để phân tích , giải thích các hiện tượng đó để hình thành nên bài học mới

Để hướng học sinh vào việc hình thành cấu tạo về hạt nhân nguyên tử, giáo viên có thể sử dụng các (câu hỏi) bài toán để hướng dẫn học sinh xây dựng những kiến thức mới

2.2.2 Bài tập nhằm xây dựng kiến thức mới

Bài 1: Nguyên tử được cấu tạo mấy phần?

Bài 2: Phần vỏ được cấu tạo từ những hạt nào?

Bài 3: Phần nhân được cấu tạo từ những hạt nào:

Bài 4: Người ta có thể coi hạt nhân nguyên tử có dạng hình gì?

Bài 5: Giới thiệu công thức xác định bán kính hình cầu?

Bài 6: Đồng vị là gì? Cho ví dụ?

Bài 7: Giới thiệu lực tương tác giữa các nuclon?

Bài 8: Tổng khối lượng của hạt nhân nuclon bằng bao nhiêu?

Bài 9: Khối lượng của hạt nhân được tạo từ các hạt nhân nuclon đó bằng bao

nhiêu?

Bài 10: Năng lượng liên kết hạt nhân là gì?

Bài 11: Năng lượng liên kết hạt nhân cho một hạt nhân được tính như thế nào?

Hướng dẫn: Đây là những bài tập sử dụng trong tiết nghiên cứu tài liệu

mới, những bài tập nêu vấn đề, đề xuất những vấn đề sắp được nghiên cứu hoặc những bài tập mà sau khi được giải quyết, câu trả lời chính là nội dung kiến thức cần xây dựng, nhằm tạo sự chú ý, kích thích hứng thú học tập của học sinh

Để hướng học sinh vào việc hình thành cấu tạo về hạt nhân nguyên tử, giáo viên có thể sử dụng các (câu hỏi) bài toán để hướng dẫn học sinh xây dựng những kiến thức mới

Ví dụ:

GV: Nguyên tử được cấu tạo mấy phần?

HS: 2 phần: nhân và vỏ

GV: Phần vỏ được cấu tạo từ những hạt nào?

HS: Phần vỏ được cấu tạo từ hạt electron

GV: Phần nhân được cấu tạo từ những hạt nào?

GV: Người ta coi hạt nhân nguyên tử có dạng hình gì?

Bài 1:Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo như thế nào?

Xác định cấu tạo của hạt nhân ,

Bài 2: Nêu các đơn vị để đo khối lượng nguyên tử trong vật lí hạt nhân

Bài 3:Sự phóng xạ là gì? Nêu các tia phóng xạ và bản chất của chúng?

Bài 4:Độ hụt khối và năng lượng liên kết của hạt nhân là gì? Chúng có liên quan

thế nào với sự bền vững của hạt nhân?

Bài 5: Sự phóng xạ là gì? Nêu các tia phóng xạ và bản chất của chúng

Bài 6: Chu kì bán rã của các chất phóng xạ là gì? Viết biểu thức toán học diễn tả

định luật phóng xạ

Bài 7: Thế nào là độ phóng xạ của một lượng chất phóng xạ? Nêu hệ thức giữa

độ phóng xạ và số nguyên tử (hạt nhân) trong lượng chất phóng xạ đó

Bài 8: Thế nào là phản ứng hạt nhân?

Bài 9: Nêu và giải thích các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân

Bài 10: Điều kiện để một phản ứng tỏa năng lượng là gì? Tại sao sự phóng xạ là

phản ứng tỏa năng lượng? Nêu ví dụ về hai phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng

Hướng dẫn: Đây là những bài tập nhằm ôn tập, củng cố của chương “vật lí

hạt nhân” Dựa vào những nội dung kiến thức đã học, vận dụng vào để trả lời

* Một số bài tập trong chương “Vật lí hạt nhân” và phương pháp giải

Dạng 1: Xác định cấu tạo hạt nhân – độ hụt khối và năng lượng liên kết

Bài 1 : Xác định cấu tạo hạt nhân 23892U , Na1123 , He24

Bài 2 Khối lượng của hạt 104Be là mBe = 10,01134u, khối lượng của nơtron là mN

= 1,0087u, khối lượng của proton là mP = 1,0073u Tính độ hụt khối của hạt nhân 104Be là bao nhiêu?

Bài 3 Hạt nhân đơteri 12D có khối lượng mD = 2,0136u, khối lượng của nơtron là

mN = 1,0087u, khối lượng của proton là mP = 1,0073u Tính năng lượng liên kết của hạt nhân 21D

Bài 4 Hạt nhân 2760Co có khối lƣợng mCo = 55,940u, khối lƣợng của nơtron là

mN = 1,0087u, khối lƣợng của proton là mP = 1,0073u Tính năng lƣợng liên kết riêng của hạt nhân 2760Co

Phương pháp giải:

Xác định cấu tạo hạt nhân có Z = 27 proton, N = 33 notron

Vận dụng công thức độ hụt khối từ đó tính năng lƣợng liên kết: