SKKN thiết kế bản đồ tư duy xây dựng hệ thống bài tập chương vật lý hạt nhân luyện thi đại học

Vật lý biểu diễn các quy luật tự nhiên thông qua toán học vì vậy hầu hếtcác khái niệm, các định luật, quy luật và phương pháp… của Vật Lý trong trườngphổ thông đều được mô tả bằng ngôn n

THIẾT KẾ BẢN ĐỒ TƯ DUY XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG VẬT LÝ HẠT NHÂN - LUYỆN THI ĐẠI HỌC

PHẦN THỨ NHẤT : ĐẶT VẤN ĐỀ

1 Lý do chọn giải pháp

Chúng ta đang sống trong những năm đầu của thế kỷ XXI thế kỷ của trítuệ, sáng tạo Đất nước ta đang bước vào thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hoáđất nước Viễn cảnh sôi động nhưng cũng nhiều thử thách đòi hỏi nghành giáo dục

và đào tạo phải có những đổi mới căn bản mạnh mẽ ngang tầm với sự phát triểnchung của thế giới và khu vực Sự nghiệp giáo dục và đào tạo phải góp phần quyếtđịnh vào việc bồi dưỡng trí tuệ khoa học, năng lực sáng tạo cho thế hệ trẻ, để mọicông dân Việt Nam khi rời ghế nhà trường đều thực sự là những người lao động tựchủ, năng động, sáng tạo trong công việc Họ thực sự là chủ nhân của đất nước, tạođược của cải vật chất, tinh thần cho xã hội

Văn kiện Đại hội IX Đảng cộng sản Việt Nam tiếp tục quán triệt quanđiểm giáo dục là quốc sách hàng đầu “ Tiếp tục nâng cao chất lượng giáo dụctoàn diện, đổi mới nội dung phương pháp dạy và học, hệ thống trường lớp và hệthống quản lý giáo dục, thực hiện “ chuẩn hóa, hiện đại hóa, xã hội hóa” Pháthuy tinh thần độc lập suy nghĩ sáng tạo của học sinh, sinh viên, đề cao năng lực

tự học, tự hoàn thiện học vấn và tay nghề”

Để nâng cao chất lượng giáo dục người giáo viên phải nắm vững mụctiêu của bộ môn, có biện pháp để thực hiện mục tiêu đó Đồng thời phải biết xácđịnh mực tiêu dạy học cho mỗi tiết học, mỗi chương, mỗi phần kiến thức đó tổchức hoạt động dạy học đó nhằm đáp ứng được mục tiêu dạy học Vật lý là mônkhoa học cơ bản nên việc dạy Vật Lý trong trường phổ thông phải giúp học sinhnắm được kiến thức cơ bản, trọng tâm của bộ môn, mối quan hệ giữa Vật Lý vàcác môn khoa học khác để vận dụng các quy luật vật lý vào thực tiễn đời sống

Vật lý biểu diễn các quy luật tự nhiên thông qua toán học vì vậy hầu hếtcác khái niệm, các định luật, quy luật và phương pháp… của Vật Lý trong trườngphổ thông đều được mô tả bằng ngôn ngữ toán học, đồng thời cũng yêu cầu họcsinh phải biết vận dụng tốt toán học vào Vật Lý để trả lời nhanh, chính xác cácdạng bài tập Vật Lý nhằm đáp ứng tốt các yêu cầu ngày càng cao của các đề thiTNPT và TSĐH.

Vấn đề đặt ra là với số lượng lớn các công thức Vật Lý trong chương trìnhPTTH làm sao nhớ hết để vận dụng, trả lời các câu hỏi trong khi đề thi trắcnghiệm phủ hết chương trình, không trọng tâm, trọng điểm, thời gian trả lời mỗicâu hỏi quá ngắn, (không quá 1,5 phút) nên việc suy luận và chứng minh cáccông thức cần vận dụng là bất khả thi

Hơn nữa hình thức thi trắc nghiệm được áp dụng trong các các kỳ thi tốtnghiệp và tuyển sinh vào cao đẳng đại học thì yêu cầu để nhận dạng và giải nhanh

và tối ưu các câu trắc nghiệm, đặc biệt là các câu trắc nghiệm định lượng là rấtcần thiết để có thể đạt được kết quả cao trong kỳ thi Trong đề thi đại học năm

2009 – 2010, 2010 – 2011 Môn Vật Lý có những câu trắc nghiệm định lượng khákhó mà các đề thi trước đó, nếu chưa gặp và chưa giải qua lần nào thì thí sinh khó

mà giải nhanh và chính xác câu này

Trong khi đó bản đồ tư duy là một công cụ hữu ích trong giảng dạy vàtrong học tập ở trường THPT vì chúng giúp giáo viên và học sinh trong việc trìnhbày các ý tưởng, tóm tắt, hệ thống hóa kiến thức của một bài học, một chủ đề,một chương hay một cuốn sách một cách rõ ràng mạch lạc, lôgic và đặc biệt là dễphát triển ý tưởng Đồng thời để giúp học sinh nhận dạng các câu trắc nghiệmđịnh lượng từ đó có thể giải nhanh và chính xác từng câu, trên cơ sở thiết lậpđược bản đồ tư duy hệ thống hóa kiến thức chương sóng cơ tôi cũng đồng thờidựa vào bản đồ tư duy để phân dạng bài tập và xây dựng hệ thống bài tập từ đóđưa ra phương pháp giải cho từng dạng

Vì vậy, với mong muốn đóng góp một phần nhỏ vào việc nâng cao chất

“Thiết kế bản đồ tư duy xây dựng hệ thống bài tập chương Vật lý hạt nhân

-luyện thi đại học” và hoàn thành nội dung vào tháng 5-2013.

3 Đối tượng nghiên cứu

- Hoạt động dạy và học của học sinh trong quá trình dạy học chương Vật lýhạt nhân lớp 12 THPT

4 Nhiệm vụ của giải pháp

4.1 Nghiên cứu cơ sở lí luận của giải pháp về:

- Hoạt động nhận thức

- Bản chất của học và chức năng của dạy

- Xác định mục tiêu dạy học, về kiểm tra đánh giá hoạt động học tập, vềbài tập vật lý , những chức năng của bài tập vật lý trong day hoc, sựđịnh hướng hành động giải bài tập Vật lý

quản lý nhà trường

và nâng cao

triển tư duy độc lập sáng tạo cho học sinh và theo định hướng dạy học tíchcực

4.5 Lựa chọn và xây dựng, phân loại hệ thống bài tập chương sóng

cơ

tiến hành thực nghiệm

5 Phương pháp nghiên cứu :

Trong quá trình nghiên cứu tôi đã sử dụng một số phương pháp sau :

- Phương pháp quan sát sư phạm

- Phương pháp thống kê, tổng hợp, so sánh

- Phương pháp mô tả, liệt kê…

- Phương pháp thực nghiệm

Ngoài ra còn sử dụng các phương pháp khác

6 Điểm mới của giải pháp:

- Thiết kế được bản đồ tư duy hệ thống hóa kiến thức chương Vật lý hạt

nhân.

- Lựa chọn và xây dựng, phân loại một hệ thống bài tập chương Vật lý

hạt nhân đa dạng, phong phú

- Đề xuất phương hướng sử dụng hệ thống bài tập chương Vật lý hạt nhântrong giảng dạy để phát triển năng lực tư duy tích cực, độc lập sáng tạo và gâyhứng thú học tập cho học sinh

7 Giả thuyết khoa học

Vận dụng được những hiểu biết về lý luận về xác định được mục tiêu dạyhọc , về kiểm tra đánh giá kết quả học tập, về sử dụng bài tập vật lý trong dạy hoc

và ứng dụng bản đồ tư duy hỗ trợ đổi mới phương pháp dạy học và quản lý nhàtrường sẽ thiết kế được bản đồ tư duy hệ thống hóa kiến thức chương sóng cơđồng thời lựa chọn và xây dựng, phân loại một hệ thống bài tập chương sóng cơ

đa dạng, phong phú giúp học sinh ôn thi tốt nghiệp, Cao đẳng, Đại học

8 Cấu trúc của giải pháp

Ngoài phần mở đầu, kết luận, danh mục các tài liệu tham khảo, phụ lục giải

Chương I : Tổng quan về cơ sơ sở lý luận và về tình hình nghiên cứu có liên

quan đến giải pháp

Chương II : Thiết kế bản đồ và sử dụng bản đồ tư duy xây dựng hệ thống

bài tập chương Vật lý hạt nhân

Chương III: Thực nghiệm Sư Phạm

PHẦN THỨ HAI : NỘI DUNG

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ VỀ TÌNH HÌNH

NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN GIẢI PHÁP

1.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA GIẢI PHÁP

1.1.1 Hoạt động nhận thức của học sinh.

- Nhận thức cảm tính (cảm giác và tri giác)

- Nhận thức lí tính (tư duy và tưởng tượng)

1.1.1.2 Dạy học Vật Lý theo hướng tích cực.

a Phương pháp dạy học tích cực

Phương pháp dạy học tích cực là khái niệm nói tới những phương phápgiáo dục, dạy học theo hướng phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo của ngườihọc Vì vậy phương pháp dạy học tích cực thực chất là các phương pháp dạy họchướng tới việc giúp học sinh học tập chủ động, tích cực, sáng tạo chống lại thóiquen học tập thụ động

Phương pháp dạy học tích cực chú trọng đến hoạt động học, vai trò củangười học trong quá trình dạy học theo các quan điểm, tiếp cận mới về hoạt độngdạy học như "Dạy học hướng vào người học", "hoạt động hoá người học", "kiếntạo theo mô hình tương tác".

b Những dấu hiệu đặc trưng của phương pháp dạy học tích cực

- Những phương pháp dạy học có chú trọng đến việc tổ chức, chỉ đạo đểngười học trở thành chủ thể hoạt động, tự khám phá kiến thức chưa biết Tronggiờ học, học sinh được tổ chức, động viên tham gia vào các hoạt động học tậpqua đó vừa nắm được kiến thức, kỹ năng mới, vừa nắm được phương pháp nhậnthức, học tập Từ đó phát triển nhân cách người lao động tự chủ, năng động, sáng tạo

- Những phương pháp dạy học có chú trọng rèn luyện kỹ năng, phươngpháp và thói quen tự học, từ đó tạo cho học sinh sự hứng thú, lòng ham muốn,khát khao học tập Giúp họ dễ dàng thích ứng với cuộc sống xã hội phát triển

- Những phương pháp dạy học chú trọng đến việc tổ chức các hoạt động củatừng học sinh, hoạt động học tập hợp tác trong tập thể nhóm, lớp học

- Những phương pháp dạy học có sự phối hợp sử dụng rộng rãi các phươngtiện trực quan nhất là các phương tiện kỹ thuật nghe nhìn, máy vi tính, phần mềmdạy học

- Những phương pháp dạy học có sử dụng các phương pháp kiểm tra, đánhgiá đa dạng, khách quan, tạo điều kiện để học sinh được tham gia tích cực vào hoạtđộng tự đánh giá và đánh giá lẫn nhau Nội dung, phương pháp và hình thức kiểmtra đánh giá phải đa dạng phong phú với sự trợ giúp của các thiết bị kỹ thuật, máytính và phần mềm kiểm tra để đảm bảo tính khách quan, phản ánh trung thực tìnhtrạng kiến thức của học sinh và quá trình đào tạo

Như vậy khi sử dụng các phương pháp dạy học trong dạy học Vật Lýchúng ta cần khai thác những yếu tố tích cực của từng phương pháp dạy họcđồng thời cũng cần phối hợp các phương pháp dạy học với phương tiện trựcquan, phương tiện kỹ thuật, tính đặc thù của phương pháp dạy học Vật Lý để

1.1.2 Bản đồ tư duy ( BĐTD)

1.1.2.1 Bản đồ tư duy là gì?

Bản đồ tư duy ( MINDMAP) hay còn gọi là tư duy, lược đồ tư duy: làphương pháp dạy học chú trọng đến cơ chế ghi nhớ, dạy cách học, cách tự họcnhằm tìm tòi, đào sâu, mở rộng một ý tưởng, hệ thống hóa một chủ đề hay mộtmạch kiến thức … bằng cách kết hợp việc sử dụng đồng thời hình ảnh, đường nét,màu sắc, chữ viết, sự tư duy tích cực BĐTD kế thừa mở rộng và ở mức độ caohơn của việc lập biểu đồ Học sinh tự ghi chép kiến thức trên bản đồ tư duy bằng

từ khóa và ý chính, cụm từ viết tắt và các đường liên kết, ghi chú… bằng các màusắc, hình ảnh và chữ viết Khi tự ghi theo cách hiểu của chính mình, học sinh sẽchủ động hơn, tích cực học tập và ghi nhớ bền vững hơn, dề nhớ rộng đào sâu ýtưởng Mỗi người ghi theo một cách khác nhau, không dập khuôn, máy móc, dễphát triển ý tưởng bằng cách vẽ thêm nhánh, phát huy được sáng tạo Người họcluôn có được niềm tin trước “ sản phẩm kiến thức hội họa” do tự mình làm radưới sự hướng dẫn của thầy cô giáo và sự hợp tác của tập thể

Dạy học bằng bản đồ tư duy xuất phát từ tiếp thu kiến thức kinh nghiệmquốc tế và nghiên cứu thực tiễn giới thiệu để đưa vào áp dụng ở giáo dục ViệtNam sau khi đã triển khai thành công ở một số địa phương

1.1.2.2 Thiết kế bản đồ tư duy góp phần đổi mới phương pháp dạy học

Định hướng đổi mới phương pháp dạy học hiện nay là tích cực hóa hoạtđộng học sinh Tích cực hóa hoạt động học tập là quá trình làm cho người học trởthành chủ thể tích cực hóa hoạt động học tập của chính họ Để phát huy được tínhtích cực của học sinh, cần tạo cho học sinh được suy nghĩ nhiều hơn, cơ chế củahoạt động BĐTD chú trọng tới hình ảnh, màu sắc, với các mạng lưới ( cácnhánh) BĐTD là một công cụ đồ họa nối các hình ảnh có liên quan với nhau vìvậy có thể vận dụng BĐTD vào dạy học kiến thức mới, ôn tập, hệ thống hóa kiếnthức …và lập kế hoạch công tác

Một số kết quả nghiên cứu khoa học cho thấy bộ não con người sẽ hiểusâu, nhớ lâu và in đậm điều mà do chính mình tự suy nghĩ, tự viết, vẽ ra theo

ngôn ngữ của mình vì vậy việc sử BĐTD huy động tối đa tiềm năng của bộ nãogiúp học sinh học tập một cách tích cực, là biện pháp hỗ trợ đổi mới phương phápmột cách hiệu quả Việc học sinh lập BĐTD còn giúp các em phát triển khả năngthẩm mỹ, do việc thiết kế nó phải bố cục màu sắc, các đường nét, các nhánh saocho đẹp, sắp xếp các ý tưởng một cách khoa học súc tích, hợp lý trực quan, dễhiểu, dễ ‘đọc”, dễ tiếp thu.

Những điều cần tránh khi sử dụng bản đồ tư duy

- Ghi lại nguyên cả đoạn văn dài dòng

- Ghi chép quá nhiều ý không cần thiết

- Dành quá nhiều thời gian để vẽ, viết, tô màu…

Vận dụng BĐTD trong dạy học :

Đối với học sinh trung bình : Tập cho học sinh có theo quen tự ghi chép

hay tổng kết một vấn đề, một chủ đề đã đọc, đã học theo cách hiểu của các emdưới dạng BĐTD

-Cho học sinh tập “đọc hiểu” và tự vẽ BĐTD sau từng bài học Ban đầucho học sinh làm quen với một số BĐT có sẵn sau đó tập cho các em vẽ bằngcách cho key words - tên chủ đề hoặc một hình ảnh, hình vẽ của chủ đề chínhvào vị trí trung tâm rồi đặt các câu hỏi gợi ý để các em tiếp tục vẽ ra các nhánhcấp 1, cấp 2, cấp 3… Hướng dẫn gợi ý để các em tự hệ thống kiến thức trọng tâm,kiến thức cần nhớ của mỗi bài học vào một trang giấy Cũng có thể vẽ trung trênmột cuốn vở hoặc để thành các trang giấy rời rồi kẹp thành một tập Một bài họcđược vẽ kiến thức trọng tâm trên một trang giấy giúp các em dễ ôn tập, xem lạikiến thức khi cần rút tờ BĐTD của bài đó ra là các em nhanh chóng ôn lại cáckiến thức một cách dễ dàng

Đối với học sinh khá, giỏi : Sử dụng BĐTD để tìm chiến lược giải

quyết một vấn đề, hay tìm hướng giải một bài toán, hệ thống hóa kiến thức …Việc vẽ BĐTD theo nhóm lên thực hiện trước khi nghiên cứu tài liệu mới kiến

để hệ thống hóa kiến thức một chủ đề, một chương Sau khi mỗi nhóm “vẽ’xong,nhóm đại diện của mỗi nhóm hoặc một số thành viên trong nhóm “ thuyếttrình” BĐTD cho cả lớp nghe và thảo luận, góp ý bổ sung nếu (cần thiết)

Ngoài việc vẽ BĐTD trong học tập cho các em sử dụng BĐTD tự ghi tómlược nội dung chính của cuốn sách dưới dạng BĐTD khi các em đọc sách Hoặcgợi ý cho các em lập kế hoặc học tập, vạch kế hoạch cho bản thân để biến ước mơthành hiện thực trong tương lai, các kế hoạch này có thể bổ sung dần dần theonăm tháng bằng cách vẽ thêm nhánh khi mỗi người có sự điều chỉnh kế hoạch

Bản đồ tư duy có thể vẽ trên giấy, bìa, bảng phụ… bằng cách sử dụngbút chì màu, phấn màu, tẩy … hoặc có thể thiết kế trên powerpoint hoặc các phầnmền trên bản đồ tư duy Với trường có điều kiện cơ sở hạ tầng công nghệ thôngtin tốt có thể cài vào máy phần mền Mindmap cho giáo viên, học sinh sử dụng.Việc dùng giấy, bút chì màu, tẩy … để vẽ BĐTD có ưu điểm là phát huy tối đatính sáng tạo của học sinh, phát triển năng khiếu hội họa, sở thích của học sinh,các em tự do chọn màu sắc ( xanh, đỏ, vàng, tím … ), đường nét ( đậm, nhạt,thẳng, cong … ), các em tự “sáng tác” nên mỗi BĐTD thể hiện rõ hiểu, cách trìnhbày kiến thức của từng học sinh và cũng do các em tự làm nên các em yêu quí,trân trọng “ tác phẩm” của mình

1.2 Xây dựng lập luận trong giải bài tập

Xây dựng lập luận trong giải bài tập là một bước quan trọng của quá trìnhgiải bài tập vật lý Trong bước này, ta phải vận dụng những định luật vật lý,những quy tắc, những công thức để thiết lập mối quan hệ giữa đại lượng cần tìm,hiện tượng cần giải thích hay dự đoán với những dữ kiện cụ thể đã cho trong đầubài Muốn làm được điều đó, cần phải thực hiện những suy luận logic hoặc nhữngbiến đổi toán học thích hợp Có rất nhiều cách lập luận tùy theo loại bài tập hayđặc điểm của từng bài tập Tuy nhiên, tất cả các bài tập mà ta đã nêu ra trong mụcphân loại bài tập ở trên đều chứa đựng một số yếu tố của bài tập định tính và bàitập tính toán tổng hợp Dưới đây, ta xét đến phương pháp xây dựng lập luận giảihai loại bài tập đó

1.2.1 Xây dựng lập luận trong giải bài tập định tính

Bài tập định tính thường có hai dạng: giải thích hiện tượng và dự đoán hiệntượng sẽ xảy ra

1.2.1.1 Bài tập giải thích hiện tượng:

Giải thích hiện tượng thực chất là cho biết một hiện tượng và lý giải xem vìsao hiện tượng lại xảy ra như thế Nói cách khác là biết hiện tượng và phải giảithích nguyên nhân của nó Đối với học sinh, nguyên nhân đó là những đặc tính,những định luật vật lý Như vậy, trong các bài tập này, bắt buộc phải thiết lậpđược mối quan hệ giữa một hiện tượng cụ thể với một số đặc tính của sự vật hiệntượng hay với một số định luật vật lý Ta phải thực hiện phép suy luận logic (luận

ba đoạn), trong đó tiên đề thứ nhất là một đặc tính chung của sự vật hoặc địnhluật vật lý có tính tổng quát, tiên đề thứ hai là những điều kiện cụ thể, kết luận làhiện tượng nêu ra

Thông thường những hiện tượng thực tế rất phức tạp mà các định luật vật lýlại rất đơn giản, cho nên mới nhìn thì khó có thể phát hiện ra mối liên hệ giữahiện tượng đã cho với những định luật vật lý đã biết Ngoài ra, ngôn ngữ dùngtrong lời phát biểu các định nghĩa, định luật vật lý nhiều khi lại không hoàn toànphù hợp với ngôn ngữ thông thường dùng để mô tả hiện tượng Vì vậy cần phải

mô tả hiện tượng theo ngôn ngữ vật lý và phân tích hiện tượng phức tạp ra cáchiện tượng đơn giản chỉ tuân theo một định luật, một quy tắc nhất định

Có thể đưa ra một quy trình sau đây để định hướng cho việc tìm lời giải bàitập định tính giải thích hiện tượng:

 Tìm hiểu đầu bài, đặc biệt chú trọng diễn đạt hiện tượng mô tả trong đầubài bằng ngôn ngữ vật lý (dùng các khái niệm vật lý thay cho khái niệm dùngtrong đời sống hằng ngày)

 Phân tích hiện tượng

 Xây dựng lập luận:

- Tìm trong đầu bài những dấu hiệu có liên quan đến một tính chất vật lý,

- Phát biểu đầy đủ tính chất đó, định luật đó.

- Xây dựng một luận ba đoạn để thiết lập mối quan hệ giữa định luật đó vớihiện tượng đã cho, nghĩa là giải thích được nguyên nhân của hiện tượng Trongtrường hợp hiện tượng phức tạp thì phải xây dựng nhiều luận ba đoạn liên tiếp

1.2.1.2 Bài tập dự đoán hiện tượng:

Dự đoán hiện tượng thực chất là căn cứ vào những điều kiện cụ thể của đầubài, xác định những định luật chi phối hiện tượng và dự đoán được hiện tượng gìxảy ra và xảy ra như thế nào Từ đó tìm quy luật chung chi phối hiện tượng cùngloại và rút ra kết luận Về mặt logic, ta phải thiết lập một luận ba đoạn, trong đó

ta mới biết tiên đề thứ hai (phán đoán khẳng định riêng), cần phải tìm tiên đề thứnhất (phán đoán khẳng định chung) và kết kuận (phán đoán khẳng định riêng)

1.2.2 Xây dựng lập luận trong giải bài tập định lượng

Muốn giải được bài tập định lượng, trước hết phải hiểu rõ hiện tượng xảy ra,diễn biến của nó từ đầu đến cuối Cho nên, có thể nói phần đầu của bài tập địnhlượng là một bài tập định tính Do đó, khi giải bài tập định lượng cần phải thựchiện bước 1 và 2 giống như khi giải bài tập định tính Riêng bước 3 về xây dựnglập luận, có thể áp dụng các công thức và những cách biến đổi toán học chặt chẽ,

rõ ràng hơn

Có hai phương pháp xây dựng lập luận: phương pháp phân tích và phươngpháp tổng hợp

1.2.2.1 Phương pháp phân tích: phương pháp phân tích bắt đầu bằng

việc tìm một định luật, một quy tắc diễn đạt bằng một công thức có chứa đạilượng cần tìm và một vài đại lượng khác chưa biết Sau đó tìm những định luật,công thức khác cho biết mối quan hệ giữa những đại lượng chưa biết này với cácđại lượng đã biết trong đầu bài Cuối cùng ta tìm được một công thức trong đó chỉchứa đại lượng cần tìm với các đại lượng đã biết Thực chất của phương phápphân tích là phân tích một bài toán phức tạp thành nhiều bài toán đơn giản hơn

1.2.2.2 Phương pháp tổng hợp: việc giải bài tập bắt đầu từ những đại

lượng đã cho trong điều kiện của bài tập Dựa vào các định luật, quy tắc vật lý, taphải tìm những công thức chứa đại lượng đã cho và các đại lượng trung gian mà

ta dự kiến có liên quan đến đại lượng phải tìm Cuối cùng ta tìm được một côngthức chỉ chứa đại lượng phải tìm và những đại lượng đã biết

1.2.2.3 Phối hợp phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp:

trong thực tế giải bài tập, hai phương pháp trên không tách rời nhau, mà thườngxen kẽ, hỗ trợ lẫn nhau

Phương pháp tổng hợp đòi hỏi người giải bài tập có kiến thức rộng rãi, kinhnghiệm phong phú để có thể dự đoán được con đường đi từ những dữ kiện trunggian, thoạt mới nhìn hình như không có quan hệ gì chặt chẽ tới một kết quả cóliên quan đến tất cả những điều đã cho Bởi vậy, ở giai đoạn đầu của việc giải bàitập thuộc một dạng nào đó, do học sinh chưa có nhiều kinh nghiệm, ta nên bắtđầu từ câu hỏi đặt ra trong bài tập rồi gỡ dần, làm sáng tỏ dần những yếu tố cóliên quan đến đại lượng cần tìm, nghĩa là dùng phương pháp phân tích

Trong những bài tập tính toán tổng hợp, hiện tượng xảy ra do nhiều nguyênnhân, trải qua nhiều giai đoạn, khi xây dựng lập luận có thể phối hợp hai phươngpháp

1.3.Hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý

Để việc hướng dẫn giải bài tâp cho học sinh có hiệu quả, thì trước hết giáoviên phải giải được bài tập đó, và phải xuất phát từ mục đích sư phạm để xác địnhkiểu hướng dẫn cho phù hợp

1.3.1 Các kiểu hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý

1.3.1.1 Hướng dẫn theo mẫu (Angorit)

-Định nghĩa: hướng dẫn angorit là sự hướng dẫn chỉ rõ cho học sinh nhữnghành động cụ thể cần thực hiện và trình tự thực hiện các hành động đó để đạtđược kết quả mong muốn

-Yêu cầu đối với giáo viên: giáo viên phải phân tích một cách khoa học việcgiải toán để xác định được một trình tự giải một cách chính xác, chặt chẽ, logic,khoa học.

-Yêu cầu đối với học sinh: chấp hành các hành động đã được giáo viên chỉ

ra, vận dụng đúng công thức và tính toán cẩn thận sẽ giải được bài toán đã cho

*Ưu điểm:

- Bảo đảm cho học sinh giải được bài tập đã cho một cách chắc chắn

- Giúp cho việc rèn luyện kỹ năng giải bài tập của học sinh một cách hiệuquả

* Nhược điểm: ít có tác dụng rèn luyện cho học sinh khả năng tìm tòi,sáng tạo.Sự phát triển tư duy sáng tạo của học sinh bị hạn chế Để khắc phụcnhược điểm này, trong quá trình giải bài tập, giáo viên phải lôi cuốn học sinhtham gia vào quá trình xây dựng angorit cho bài tập

-Điều kiện áp dụng: khi cần dạy cho học sinh phương pháp giải một bài toánđiển hình,luyện cho học sinh kỹ năng giải một dạng bài tập xác định

1.3.1.2 Hướng dẫn tìm tòi

- Định nghĩa: định hướng tìm tòi là kiểu định hướng mang tính chất gợi ý

cho học sinh suy nghĩ tìm tòi phát hiện cách giải bài toán

-Yêu cầu đối với giáo viên: giáo viên phải gợi mở để học sinh tự tìm cáchgiải quyết, tự xác định các hành động thực hiện để đạt được kết quả, phải chuẩn

bị thật tốt các câu hỏi gợi mở

- Yêu cầu đối với học sinh: học sinh phải tự lực tìm tòi cách giải quyết chứkhông phải là học sinh chỉ việc chấp hành các hành động theo mẫu của giáo viên

* Ưu điểm:

- Tránh được tình trạng giáo viên làm thay học sinh trong việc giải bài tập

- Phát triển tư duy, khả năng làm việc tự lưc của học sinh

* Nhược điểm:

- Do học sinh phải tự tìm cách giải quyết bài toán nên đôi khi cũng khôngđảm bảo học sinh giải được bài toán một cách chắt chắn

- Phương pháp này không thể áp dụng cho toàn bộ đối tượng học sinh.

- Hướng dẫn của giáo viên không phải lúc nào cũng định hướng được tư duycủa học sinh

 Điều kiện áp dụng: khi cần giúp đỡ học sinh vượt qua khó khăn để giảiquyết được bài tập đồng thời vẫn đảm bảo được yêu cầu phát triển tư duy họcsinh muốn tạo điều kiện để học sinh tự lực tìm tòi cách giải quyết

1.3.2 Định hướng khái quát chương trình hóa:

- Định nghĩa: định hướng khái quát chương trình hóa là sự hương dẫn chohọc sinh tự tìm tòi cách giải quyết tương tự như hướng dẫn tìm tòi Sự địnhhướng được chương trình hóa theo các bước dự định hợp lý để giải quyết vấn đềđặt ra

+ Nếu học sinh vẫn không tự giải quyết được thì giáo viên nên chuyển dầnsang kiểu định hương theo mẫu để theo đó học sinh tự giải quyết được một bướchay một khía cạnh nào đó của vấn đề Sau đó tiếp tục giải quyết vấn đề tiếp theo.+Cứ như thế giáo viên hướng dẫn và định hướng để học sinh giải quyết hoànchỉnh vấn đề

- Yêu cầu đối với giáo viên: định hướng hoạt động tư duy của học sinh,không được làm thay, phải theo sát tiến trình hoạt động giải bài toán của học sinh.-Yêu cầu đối với học sinh: phải tự mìn giải quyết vấn đề, vận dụng hết kiếnthức và kỹ năng đã được học để tham gia vào quá trình giải

*Ưu điểm:

- Rèn luyện được tư duy và tính độc lập suy nghĩ của học sinh trong quátrình giải bài tập.

- Đảm bảo cho học sinh giải được bài tập đã cho

- Giáo viên có thể theo sát học sinh trong quá trình giải bài tập nên dễ pháthiện được những thiếu sót hoặc sai lầm của học sinh để điều chỉnh và củng cố lại

* Nhược điểm:

- Để làm tốt được sự hướng dẫn này phụ thuộc vào trình độ và khả năng sưphạm của người giáo viên Đôi khi người giáo viên dễ sa vào làm thay cho họcsinh trong từng bước định hướng Do vậy, câu hỏi định hướng của giáo viên phảiđược cân nhắc kỹ và phù hợp với trình độ học sinh

Trong quá trình hướng dẫn học sinh giải bài tập không thể theo một khuônmẫu nhất định, mà tùy thuộc vào nội dung, kiến thức, yêu cầu của bài toán, vàcòn tùy thuộc vào đối tượng học sinh mà chúng ta có cách lựa chọn kiểu hướngdẫn cho phù hợp Như người giáo viên phải biết phối hợp cả ba kiểu hướng dẫntrên nhưng áp dụng kiểu hướng dẫn tìm tòi là chủ yếu

1.4 Lựa chọn và sử dụng bài tập trong dạy học vật lý

1.4.1 Lựa chọn bài tập

Hệ thống bài tập mà giáo viên lựa chọn phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Bài tập phải đi từ dễ tới khó, từ đơn giản đến phức tạp (phạm vi và sốlượng các kiến thức, kĩ năng cần vận dụng từ một đề tài đến nhiều đề tài, sốlượng các đại lượng cho biết và các đại lượng cần tìm…) giúp học sinh nắm đượcphương pháp giải các loại bài tập điển hình

- Mỗi bài tập phải là một mắt xích trong hệ thống bài tập, đóng góp mộtphần nào đó vào việc củng cố, hoàn thiện và mở rộng kiến thức

- Hệ thống bài tập cần bao gồm nhiều thể loại bài tập: bài tập giả tạo và bàitập có nội dung thực tế, bài tập luyện tập và bài tập sáng tạo, bài tập cho thừahoặc thiếu dữ kiện, bài tập mang tính chất ngụy biện và nghịch lý, bài tập cónhiều cách giải khác nhau và bài tập có nhiều lời giải tùy theo điều kiện cụ thể

của bài tập mà giáo viên không nêu lên hoặc chỉ nêu lên một điều kiện nào đó màthôi.

 Bài tập giả tạo: là bài tập mà nội dung của nó không sát với thực tế, cácquá trình tự nhiên được đơn giản hóa đi nhiều hoặc ngược lại, cố ý ghép nhiềuyếu tố thành một đối tượng phức tạp để luyện tập, nghiên cứu Bài tập giả tạothường là bài tập định lượng, có tác dụng giúp học sinh sử dụng thành thạo cáccông thức để tính đại lượng nào đó khi biết các đại lượng khác có liên quan, mặc

dù trong thực tế ta có thể đo nó trực tiếp được

 Bài tập có nội dung thực tế: là bài tập có đề cập đến những vấn đề có liênquan trực tiếp tới đối tượng có trong đời sống, kĩ thuật Dĩ nhiên những vấn đề đó

đã được thu hẹp và đơn giản hóa đi nhiều so với thực tế Trong các bài tập có nộidung thực tế, những bài tập mang nội dung kĩ thuật có tác dụng lớn về mặt giáodục kĩ thuật tổng hợp Nội dung của các bài tập này phải thỏa mãn các yêu cầu:

- Nguyên tắc hoạt động của các đối tượng kĩ thuật nói đến trong bài tập phảigắn bó mật thiết với những khái niệm và định luật vật lý đã học

- Đối tượng kĩ thuật này phải có ứng dụng khá rộng rãi trong thực tiễn sảnxuất của nước ta hoặc địa phương nơi trường đóng

- Số liệu trong bài tập phải phù hợp với thực tế sản xuất

- Kết quả của bài tập phải có tác dụng thực tế, tức là phải đáp ứng một vấn

đề thực tiễn nào đó

Khi ra cho học sinh những bài tập vật lý có nội dung kĩ thuật, cần có bài tậpkhông cho đầy đủ dữ kiện để giải, học sinh có nhiệm vụ phải tìm những dữ kiện

đó bằng cách tiến hành các phép đo hoặc tra cứu ở các tài liệu

 Bài tập luyện tập: được dùng để rèn luyện cho học sinh áp dụng các kiếnthức đã học để giải từng loại bài tập theo mẫu xác định Việc giải những bài tậploại này không đòi hỏi tư duy sáng tạo của học sinh mà chủ yếu cho học sinhluyện tập để nằm vững cách giải đối với từng loại bài tập nhất định

 Bài tập sáng tạo: là bài tập mà các dữ kiện đã cho trong đầu bài không chỉ

trong việc phát triển tính tự lực và sáng tạo của học sinh, giúp học sinh nắm vữngkiến thức chính xác, sâu sắc và mềm dẻo Bài tập sáng tạo có thể là bài tập giảithích một hiện tượng chưa biết trên cơ sở các kiến thức đã biết Hoặc là bài tậpthiết kế, đòi hỏi thực hiện một hiện tượng thực, đáp ứng những yêu cầu đã cho.

1.4.2 Sử dụng hệ thống bài tập:

- Các bài tập đã lựa chọn có thể sử dụng ở các khâu khác nhau của quá trìnhdạy học: nêu vấn đề, hình thành kiến thức mới củng cố hệ thống hóa, kiểm tra vàđánh giá kiến thức kĩ năng của học sinh

- Trong tiến trình dạy học một đề tài cụ thể, việc giải hệ thống bài tập màgiáo viên đã lựa chọn cho học sinh thường bắt đầu bằng những bài tập định tínhhay những bài tập tập dợt Sau đó học sinh sẽ giải những bài tập tính toán, bài tập

đồ thị, bài tập thí nghiệm có nội dung phức tạp hơn Việc giải những bài tập tínhtoán tổng hợp, những bài tập có nội dung kĩ thuật với dữ kiện không đầy đủ,những bài tập sáng tạo có thể coi là sự kết thúc việc giải hệ thống bài tập đã đượclựa chọn cho đề tài

- Cần chú ý cá biệt hóa học sinh trong việc giải bài tập vật lý, thộng qua cácbiện pháp sau

+ Biến đổi mức độ yêu cầu của bài tập ra cho các loại đối tượng học sinhkhaac1 nhau, thể hiện ở mức độ trừu tượng của đầu bài, loại vấn đề cần giảiquyết, phạm vi và tính phức hợp của các số liệu cần xử lý, loại và số lượng thaotác tư duy logic và các phép biến đổi toán học cần sử dụng, phạm vi và mức độcác kiến thức, kĩ năng cần huy động

+ Biến đổi mức độ yêu cầu về số lượng bài tập cần giải, về mức độ tự lựccủa học sinh trong quá trình giải bài tập

Bài tập vật lý là một yêu cầu học tập đặt ra cho học sinh, được học sinh giảiquyết dưạ trên cơ sở các lập luận lôgic, nhờ các phép tính toán, các thí nghiệmdựa trên những kiến thức về khái niệm, định luật và thuyết vật lý

Trong quá trình dạy học vật lý, việc giảng day vật lý phải gắn liền với việc rènluyện cho học sinh giải bài tập Đó cũng là một đặc điểm của các môn khoa học

tự nhiên

1.1.3.1 Vai trò và tác dụng của bài tập vật lý

Xét về mặt phát triển tính tự lực của học sinh và nhất là về mặt rèn luyện

kỹ năng vận dụng kiến thức đã lĩnh hội được thì vai trò của việc giải bài tập vật lýtrong quá trình học tập có giá trị rất lớn Bài tập vật lý được sử dụng trong nhiềukhâu trong quá trình dạy học

- Bài tập vật lý là một phương tiện nghiên cứu hiện tượng vật lý

- Bài tập vật lý là phương tiện để phát triển tư duy vật lý của học sinh

- Bài tập là một phương tiện rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức của họcsinh vào thực tiễn

- Bài tập vật lý là một phương tiện để giáo dục học sinh

- Bài tập vật lý là một phương tiện để kiểm tra, đánh giá kiến thức, kỹ năng,

kỹ xảo của học sinh

- Đặc biệt, để giải được các bài tập vật lý dưới hình thức trắc nghiệm kháchquan học sinh ngoài việc nhớ lại các kiến thức một cách tổng hợp, chính xác ởnhiều phần, nhiều chương, nhiều cấp học thì học sinh cần phải rèn luyện chomình tính phản ứng nhanh trong từng tình huống cụ thể, bên cạnh đó học sinhphải giải thật nhiều các dạng bài tập khác nhau để có được kiến thức tổng hợp,chính xác và khoa học

CHƯƠNG II: NỘI DUNG CỤ THỂ CỦA GIẢI PHÁP KHOA HỌC

THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG BẢN ĐỒ TƯ DUY XÂY DỰNG

HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG VẬT LÝ HẠT NHÂN - LUYỆN THI

ĐẠI HỌC.

2 1 Nội dung kiến thức và kỹ năng hình thành ở học sinh khi học chương Vật lý hạt nhân.

Đặc điểm chung của chương:

Theo chương trình vật lý 12 cơ bản chương ‘Vật lý hạt nhân” gồm 5 bài :

 Tinh chất và cấu tạo hạt nhân

 Năng lượng liên kết hạt nhân và phản ứng hạt nhân

Từ bản đồ tư duy tôi đã hệ thống được kiến thức “Vật lý hạt nhân” cụ thể như

sau :

2.2.1 Cấu tạo hạt nhân nguyên tử:

Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các hạt rất nhỏ gọi là các nuclon

a) Nuclôn: Nuclôn gồm có 2 loại là prôtôn và nơtrôn.

- Prôtôn :

kí hiệu p , mang điện tích nguyên tố dương +e ,có khối lượng mp = 1,67262 1027 kg

- Nơtrôn :

kí hiệu n , không mang điện , khối lượng mn = 1,67493 1027 kg

b) Kí hiệu hạt nhân nguyên tử của nguyên tố X:

X

A

Z hoặc A X trong đó X là kí hiệu nguyên tố , Z là nguyên tử số(hay số prôtôn

có trong hạt nhân) , A gọi là số khối (hay khối lượng số) , N = (A – Z) là số nơtrôn có trong hạt nhân

1 , 2H

1 (Đơteri, kí hiệ D), 3H

1 (Triti, kí hiệu T)

d/ Đơn vị khối lượng nguyên tử:

Đơn vị khối lượng nguyên tử u là ½ khối lượng một nguyên tử của đồng vị phổ

12

2.2.2 Sự phóng xạ:

2.2.2.1 Hiện tượng phóng xạ:

- Là hiện tượng một hạt nhân tự động phóng ra những bức xạ gọi là tia phóng xạ

và biến đổi (phân rã) thành hạt nhân khác

- Các tia phóng xạ gồm : tia anpha () , tia bêta () (gồm có 2 lọai + và ) , tia gamma () (Xem bản chất và tính chất của các tia phóng xạ ở sgk vật lí 12)

2.2.2.2 Định luật phóng xạ :

 Đặc tính của sự phóng xạ :

- Quá trình phóng xạ là một quá trinh biến đổi hạt nhân

- Có tính tự phát và không điều kiển được , nó do nguyên nhân bên trong hạt nhân đó gây ra và không phụ thuộc vào các tác động từ bên ngoài

- Phóng xạ là một quá trình ngẫu nhiên

 Phát biểu định luật : Trong quá trình phân rã , số hạt nhân phóng xạ giảm theo thời gian theo định luật hàm số mũ

k N e

N t

0

2 )

0

2 )

N(t) và m(t) là số nguyên tử và khối lượng còn lại sau thời gian t

 Độ phóng xạ: 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 1s

t t

Trong đó : H0 = .N0 gọi là độ phóng xạ ban đầu

- Đơn vị của độ phóng xạ là Becơren (Bq): 1Bq = 1 phân rã /giây ,

- Đơn vị khác là Curi(Ci) : 1Ci = 3,7.1010 Bq

2.2.3 Phản ứng hạt nhân:

2.2.3.1 Định nghĩa:

Phản ứng hạt nhân là mọi quá trình dẫn đến sự biến đổi hạt nhân

- Hai loại phản ứng hạt nhân : phản ứng tự phân rã (hay phán ứng tự phát) và phản ứng có sự tương tác giữa các hạt nhân (hay phản ứng hạt nhân kích thích)

- Dạng phương trình tổng quát : A + B  C + D

- Trong trường hợp phóng xạ phương trình có dạng : A  B + C Trong đó A

là hạt nhân mẹ , nếu B là

hạt nhân con thì C là tia phóng xạ ( hạt  hoặc )

2.2.3.2 Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân :

Có 4 định luật bảo toàn :

+ Định luật bảo toàn số nuclôn (số khối A)

+ Định luật bảo toàn điện tích (nguyên tử số Z)

Z

A Z

A Z

A

Z11  22  33  44

- Theo định luật bảo toàn số khối ta có : A1 + A2 = A3 + A4

- Theo định luật bảo toàn điện tích ta có : Z1 + Z2 = Z3 + Z4

+ Định luật bảo toàn động lượng :

D C

2.2.4 Hệ thức Anhxtanh giữa năng lượng và khối lượng:

+ Năng lượng toàn phần của một vật có khối lượng m là : E  m c2 với c = 3.108

m/s là vận tốc ánh sáng trong chân không , m là khối lương tương đối tính

+ Từ hệ thức Anhxtanh cho thấy khối lượng các hạt không chỉ đo bằng kg , u mà

1MeV/c2 = 1,7827.1030kg ; 1u = 1,66055.1027kg = 931,5 MeV/c2 ,

Hoặc: 1u.c2 = 931,5 MeV , hoặc: 2 931,5

u c

2.2.5.2 Năng lượng liên kết :

+ Khi các nuclôn liên kết lại thành một hạt nhân X thì tỏa ra một năng lượng là :

E = W = (m0 – mX).c2

+ Sự hụt khối dẫn đến sự tỏa năng lượng khi hình thành hạt nhân và do đó khi muốn phá vỡ một hạt nhân thành các nuclôn riêng rẽ , ta phải tốn một năng lượngtối thiểu bằng E để thắng lực liên kết hạt nhân Vì vậy năng lượng E = W = (m0 – m).c2 gọi là năng lượng liên kết hạt nhân , kí hiệu là Wlk :

Z.m (A Z).m m .c2

W lk  p  p hn

2.2.5.3 Năng lượng liên kết riêng :

- Năng lượng liên kết riêng là năng lượng liên kết tính cho một nuclôn trong hạt

- Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn, thì càng bền vững

2.2.5.4 Năng lượng của phản ứng hạt nhân:

Xét phản ứng hạt nhân : A + B  C + D

- Tổng khối lượng của các hạt nhân trước phản ứng là : mtrước = m0 = mA + mB

- Tổng khối lượng của các hạt nhân sau phản ứng là : msau = m = mC + mD

 Nếu m < m0 thì m (m0  m)  0: ta có phản ứng tỏa năng lượng , năng lượng tỏa ra bằng: Wtỏa = (m0 – m).c2 dưới dạng động năng của các hạt nhân sản phẩm C và D

- Sự phân hạch và phản ứng nhiệt hạch là hai phản ứng tỏa năng lượng

 Nếu m > m0 thì m (m0  m)  0: ta có phản ứng thu năng lượng, năng

0 m c m

W thu  Phản ứng thu năng lượng không thể tự nó xảy ra mà phải cung cấp cho các hạt nhân ban đầu A và B một năng lượng dưới dạng động năng thỏa mãn công thức :

đ

W c m

m

W  (  0). 2  Với W đ là tổng động năng của các hạt nhân mới sinh ra

* Hai loại phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng

+ Hai hạt nhân rất nhẹ (có số khối A < 10) như hiđrô, hêli, … kết hợp với nhauthành một hạt nhân nặng hơn Vì sự tổng hợp hạt nhân chỉ có thể xảy ra ở nhiệt

độ cao nên phản ứng này gọi là phản ứng nhiệt hạch

+ Một hạt nhân nặng vỡ thành hai mãnh nhẹ hơn (có khối lượng cùng cỡ) Phảnứng này gọi là phản ứng phân hạch

* Phản ứng phân hạch dây chuyền

+ Các nơtron sinh ra sau mỗi phân hạch của urani (hoặc plutoni, …) lại có thể bịhấp thụ bởi các hạt nhân urani (hoặc plutoni, …) khác ở gần đó, và cứ thế, sựphân hạch tiếp diễn thành một dây chuyền Số phân hạch tăng lên rất nhanh trongmột thời gian rất ngắn, ta có phản ứng phân hạch dây chuyền

+ Điều kiện xảy ra phản ứng phân hạch dây chuyền: Muốn có phản ứng dâychuyền ta phải xét tới số nơtron trung bình k còn lại sau mỗi phân hạch (còn gọi

là hệ số nhân nơtron)

- Nếu k < 1 thì phản ứng dây chuyền không xảy ra

- Nếu k = 1 thì phản ứng dây chuyền xảy ra với mật độ nơtron không đổi Đó làphản ứng dây chuyền điều khiển được.

- 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, thìkhối lượng nhiên liệu hạt nhân phải có một giá trị tối thiểu, gọi là khối lượng tớihạn mth Với 235U thì mth vào cỡ 15kg; với 239U thì mth vào cỡ 5kg

* Lò phản ứng hạt nhân Nhà máy điện hạt nhân

Phản ứng hạt nhân dây chuyền tự duy trì, có điều khiển, được thực hiện trongthiết bị gọi là lò phản ứng hạt nhân

Trong phần lớn các lò phản ứng nhiên liệu phân hạch là 235U hay 238Pu Để đảmbảo cho k = 1, trong các lò phản ứng người ta dùng các thanh điều khiển có chứa

bo hay cađimi là các chất có tác dụng hấp thụ nơtron

Bộ phân chính của nhà máy điện hạt nhân là lò phản ứng hạt nhân Chất tảinhiệt sơ cấp, sau khi chạy qua vùng tâm lò, sẽ chảy qua bộ trao đổi nhiệt, cungcấp nhiệt cho lò sinh hơi Hơi nước làm chạy tua bin phát điện giống như trongcác nhà máy điện thông thường

* Thực hiện phản ứng nhiệt hạch trên Trái Đất

Trên Trái Đất, con người đã thực hiện được phản ứng nhiệt hạch dưới dạngkhông kiểm soát được Đó là sự nổ của bom nhiệt hạch hay bom H (còn gọi làbom hiđrô hay bom khinh khí)

Vì năng lượng tỏa ra trong phản ứng nhiệt hạch lớn hơn năng lượng tỏa ratrong phản ứng phân hạch rất nhiều, và vì nhiên liệu nhiệt hạch có thể coi là vôtận trong thiên nhiên, nên một vấn đề quan trọng đặt ra là: làm thế nào để thựchiện được phản ứng nhiệt hạch dưới dạng kiểm soát được, để đảm bảo cung câónăng lượng lâu dài cho nhân loại.

2.3 Bản đồ tư duy phân loại bài tập chương “ Vật lý hạt nhân”

2.3.1 Bản đồ tư duy phân loại bài tập

Nhập bản đồ

Trên cơ sở bản đồ tư duy đã xây dựng, tôi đã chia bài tập chương “Vật lý hạt

nhân’ thành các dạng , với mỗi dạng bài tôi đều có bài tập mẫu :

Chuyên đề 1: Cấu tạo hạt nhân

Chuyên đề 2: Hiện tiện phóng xạ

2.3.1.1 Chuyên đề 1: Cấu tạo hạt nhân

+Chuyển đổi đơn vị từ uc 2 sang MeV: 1uc 2 = 931,5MeV

Chú ý :+ So sánh : Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền

vững

+ Hạt nhân có số khối từ 50 – 70 trong bảng HTTH thường bền hơn các nguyên tử của các hạt nhân còn lại

b.Bài tập

Bài 1 : Khối lượng của hạt 10

4Be 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

10

4Be là bao nhiêu?

HD giải:

-Xác định cấu tạo hạt nhân 10

4Be có Z = 4proton, N= A-Z = 10-4= 6 notron

- Độ hụt khối:

. p ( ). N hn

Bài 2: Tính năng lượng liên kết hạt nhân Đơtêri 21D? Cho mp = 1,0073u, mn = 1,0087u, mD = 2,0136u; 1u = 931 MeV/c2

HD Giải :

Độ hụt khối của hạt nhân D :

Δm = ∑ mm = ∑ mp + ∑ mn ─ mD = 1.mp +1.mn – mD = 0,0024 u

Năng lượng liên kết của hạt nhân D : Wlk = Δm = ∑ mm.c2 = 0,0024.uc2= 2,234 MeV

Bài 3 Xác định số Nơtrôn N của hạt nhân: 4He

Biết mn = 1,00866u; mp = 1,00728u; mHe = 4,0015u

He

Z A N

03038 , 0 0015 , 4 ) (

mn = 1,0087u, khối lượng của prôtôn (prôton) mP = 1,0073u, 1u = 931 MeV/c2.Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân là 10Be

4

HD Giải :

-Năng lượng liên kết của hạt nhân 10Be

4 : Wlk = Δm = ∑ mm.c2 = (4.mP +6.mn – mBe).c2 = 0,0679.c2 = 63,249 MeV

-Suy ra năng lượng liên kết riêng của hạt nhân104Be: 63,125 6,325

HD Giải:

0015 , 4 ) 008685 ,

1 007276 ,

1 (

Bài 7 Tính năng lượng liên kết riêng của hai hạt nhân 23Na

11 và Fe2656 Hạt nhânnào bền vững hơn?

Cho: mNa = 22,983734u; mFe = 55,9207u; mn = 1,008665 u; mp = 1,007276u; 1u = 931,5 MeV/c2

983734 ,

22 008685 ,

1 12 007276

9207 , 55 008685 ,

1 30 007276 ,

1 26

= 8,7898 MeV;

Fe > Na nên hạt nhân Fe bền vững hơn hạt nhân Na

Bài 8 Tìm năng lượng toả ra khi một hạt nhân urani 234U phóng xạ tia  tạo thànhđồng vị thori 230Th Cho các năng lượng liên kết riêng của hạt  là 7,10 MeV; của

234U là 7,63 MeV; của 230Th là 7,70 MeV

HD Giải Ta có: W = 230.Th + 4.He - 234.U = 13,98 MeV

Bài

9 Khối lượng nguyên tử của rađi Ra226 là m = 226,0254 u

a/ Hãy chỉ ra thành phần cấu tạo hạt nhân Rađi ?

b/ Tính ra kg của 1 mol nguyên tử Rađi , khối lượng 1 hạt nhân , 1 mol hạt nhân Rađi?

c/ Tìm khối lượng riêng của hạt nhân nguyên tử cho biết bán kính hạt nhân được tính theo công thức : r = r0.A1/3

với r0 = 1,4.10—15m , A là số khối

d/ Tính năng lượng liên kết của hạt nhân , năng lượng liên kết riêng , biết mp = 1,007276u ,

mn = 1.008665u ; me = 0,00549u ; 1u = 931MeV/c2

HD Giải :

a/ Rađi hạt nhân có 88 prôton , N = A- Z = 226 – 88 = 138 nơtron

b/ Khối lượng 1 nguyên tử: m = 226,0254u.1,66055.10—27 = 375,7.10—27 kg Khối lượng một mol : mmol = mNA = 375,7.10—27.6,022.1023 = 226,17.10—3

0

3 0

10 45 , 1 4

3 3 /

kg rr

m A

rr

Am V

Năng lượng liên kết riêng :  = E/A = 7,4557 MeV

Bài 10: Biết khối lượng của các hạt nhân

u m

u m

u m

u

m C  12 , 000 ;   4 , 0015 ; p  1 , 0073 ; n1 , 0087 và 1u 931Mev/c2 Năng lượng cần thiết tối thiểu để chia hạt nhân 12C

6 thành ba hạt  theo đơn vị Jun là

HD Giải: C12  3 He

Năng lượng phá vở một hạt C12 thành 3 hạt He: W = ( mrời - mhn )c2 = (3.4,0015– 12) 931= 4.1895MeV

Theo đơn vị Jun là: W = 4,1895 1,6.10-13 = 6,7032.10 -13J;

Bài 11 : Cho biết mα = 4,0015u; m O  15 , 999u; m p  1 , 007276u, m n  1 , 008667u.Hãy sắp xếp các hạt nhân 24He, 126C , 168O theo thứ tự tăng dần độ bền vững Câu trả lời đúng là:

HD Giải: Đề bài không cho khối lượng của 12C nhưng chú ý ở đây dùng đơn vị

u, theo định nghĩa đon vị u bằng 1/12 khối lượng đồng vị 12C  do đó có thể lấy khối lượng 12C là 12 u

-Suy ra năng lượng liên kết riêng của từng hạt nhân là :

He : Wlk = (2.mp + 2.mn – m α )c2 = 28,289366 MeV  Wlk riêng = 7,0723 MeV/ nuclon

C : Wlk = (6.mp + 6.mn – mC )c2 = 89,057598 MeV  Wlkriêng = 7,4215 MeV/nuclon

O : Wlk = (8.mp + 8.mn – mO )c2 = 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 :

 Nếu có số mol suy ra số hạt hạt nhân X là : N = n.NA (hạt)

+Khi đó: 1 hạt hạt nhân X có Z hạt proton và (A – Z ) hạt hạt notron

=>Trong N hạt hạt nhân X có : N.Z hạt proton và (A-Z) N hạt notron

b.BÀI TẬP

U

238

92 là 238 gam / mol Số nơtron trong 119 gam urani 23892U là :

HD Giải: Số hạt nhân có trong 119 gam urani 23892U là : N = N A

Bài 2. Cho số Avôgađrô là 6,02.10 23 mol-1

Số hạt nhân nguyên tử có trong 100 g Iốt 131

52I là :

HD Giải : Số hạt nhân nguyên tử có trong 100 g hạt nhân I là : N =

23 10 02 , 6 131

2.3.1.2 Chuyên đề 2: Hiện tượng phóng xạ

Dạng 1: Xác định lượng chất còn lại (N hay m), độ phóng xạ:

t T

t T

-Chú ý: + t và T phải đưa về cùng đơn vị

+ m và m 0 cùng đơn vị và không cần đổi đơn vị

Các trường hợp đặc biệt, học sinh cần nhớ để giải nhanh các câu hỏi trắc nghiệm:

Bị phân rã N 0 –

N (%)

Tỉ số (N 0 - N)/

N 0

Tỉ số (N 0 - N)/N

15N0/16 hay (93,75%)

31N0/32 hay (96,875%)

63N0/64 hay (98,4375%)

127N0/128 hay (99,21875%)

255N0/256 hay (99,609375%)

255/256 255

t

=9T

thì độ phóng xạ (hoạt độ phóng xạ) của lượng chất phóng xạ còn lại bằng baonhiêu phần trăm so với độ phóng xạ của lượng chất phóng xạ ban đầu?

t

m

m m

hạt nhân con X Chu kì bán rã của Pôlôni là T = 138 ngày

1 Xác định cấu tạo, tên gọi của hạt nhân con X

2 Ban đầu có 0,01g Tính độ phóng xạ của mẫu phóng xạ sau 3chu kì bán rã

HD Giải:

84 4 210

Z A Z A

Pb

X 206 82 :



A T N H A mN H m m N

k A

T

t

11 0

0 0

10 08 , 2 2 693 , 0 2

N m H

k

0 2 , 08 10

2

693 , 0

một phần ba số hạt nhân ban đầu chưa phân rã Sau 1 năm nữa, số hạt nhân cònlại chưa phân rã của chất phóng xạ đó là

Sau 1năm nữa tức là t2 = 2t1 năm thì số hạt nhân còn lại chưa phân rã

là N2, ta có :

T

t T t

1 2

N

N

Hoặc N2 =

9 3 3

0 2 0

giảm đi e lần (e là cơ số của loga tự nhiên với lne = 1) T là chu kỳ bán rã của

ln 2

phóng xạ còn lại bao nhiêu phần trăm lượng ban đầu? Cho biết e-0,51 = 0,6

HD Giải :

Số hạt nhân của chất phóng xạ N giảm với thời gian t theo công thức N N eo  t

với  là hằng số phản xạ, N0 là số hạt nhân ban đầu tại t = 0

Theo điều kiện đầu bài: e No e t

t

e m m

m

0 0

t

e N N

N

-> Hay Tìm số nguyên tử phân rã sau thời gian t:

b/ Bao nhiêu lâu lượng Pôlôni còn 10,5mg ? Cho chu kỳ bán dã của Pôlôni là

138 ngày đêm

Suy ra t = 4T = 4.138 = 552 ngày đêm.

bán rã của 226Ra là 1580 năm Số Avôgađrô là NA = 6,02.1023 mol-1

HD Giải:

Số hạt nhân nguyên tử có trong 1 gam 226Ra là : N0 =

21

23 2 , 6646 10 10

022 , 6 226

1 21

ban đầu, tỉ số giữa số hạt nhân bị phân rã thành hạt nhân của nguyên tố khác với

số hạt nhân của chất phóng xạ còn lại

HD Giải :Thời gian phân rã t = 3T; Số hạt nhân còn lại :

7 8

7 8

N N N

N



T t T t

m

m

2

2 1

0

97,12%  Chọn A

có khối lượng là 2g Sau 1h40phút, lượng chất đã phân rã có giá trị nào?

HD Giải:

t 0







mẫu Po chứa một lượng mo (g) Bỏ qua năng lượng hạt của photon gama Khối lượng hạt nhân con tạo thành tính theo m0 sau bốn chu kì bán rã là?

N N

N N

N N

- Cho phân rã : Z A X Z B'Y + tia phóng xạ Biết m0 , T của hạt nhân mẹ

Ta có : 1 hạt nhân mẹ phân rã thì sẽ có 1 hạt nhân con tao thành

m Y  X. Tổng quát : mcon = con

me

me A A