PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀLí do chọn đề tài: - Từ vị trí của bộ môn vật lí trong cấp học THPT hiện nay: Môn vật lí cũng như nhiều môn học khác được xem là môn khoa học cơ bản, học vật lí càng
Trang 1HUỚNG DẪN HỌC SINH LỚP 12 BAN CƠ BẢN PHÂN DẠNG
VÀ NẮM ĐƯỢC PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP PHẦN:
“MẪU NGUYÊN TỬ BO – QUANG PHỔ VẠCH CỦA HIDRO”
Họ và tên tác giả: Hoàng Thị Yến
Chức vụ: Giáo viên
SKKN thuộc môn: Vật Lý
NĂM : 2016
Trang 2MỤC LỤC
A Đặt vấn đề - Lý do chọn đề tài……… 3
B Giải quyết vấn đề………
1 Cơ sở chọn đề tài………
1.1 Cơ sở lý luận………5
1.2 Thực trạng vấn đề……… 5
2 Đối tượng áp dụng, phạm vi, tài liệu nghiên cứu……… 6
3 Nội dung đề tài………
3.1 Tóm tắt lý thuyết……… 7
3.2 Phân dạng bài tập……….9
3.3 Đề trắc nghiện tổng hợp có đáp án……… 13
4 Kết quả………
4.1 Những kết quả đã đạt được……… 17
4.2 Những thiếu sót hạn chế……… 18…
4.3 Bài học kinh nghiệm………18
C Kết luận vấn đề……… 19
Tài liệu tham khảo……… 20
Trang 3PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ
Lí do chọn đề tài:
- Từ vị trí của bộ môn vật lí trong cấp học THPT hiện nay:
Môn vật lí cũng như nhiều môn học khác được xem là môn khoa học
cơ bản, học vật lí càng cần phát triển năng lực tư duy, tính chủ động, độc lập, sáng tạo của học sinh để tìm hiểu và lĩnh hội các tri thức khoa học Trong khuôn khổ nhà trường phổ thông, các bài tập vật lí thường là những vấn đề không quá phức tạp, có thể giải được bằng những suy luận lôgic, bằng tính toán hoặc thực nghiệm dựa trên cơ sở những qui tắc vật lí, phương pháp vật lí đã qui định trong chương trình học; bài tập vật lí là một khâu quan trọng trong quá trình dạy và học vật lí
Việc giải bài tập vật lí giúp củng cố đào sâu, mở rộng những kiến thức
cơ bản của bài giảng, xây dựng, củng cố kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lí thuyết vào thực tiễn, là biện pháp quý báu để phát triển năng lực tư duy của học sinh, có tác dụng sâu sắc về mặt giáo dục tư tưởng Vì thế trong giải bài tập vật lí việc tìm ra phương án tối ưu nhất để giải nhanh, chính xác, đúng bản chất vật lí là điều vô cùng quan trọng
- Đặc trưng của môn vật lí lớp 12 THPT:
Chương trình vật lí lớp 12 THPT bao gồm cả cơ, quang, điên xoay chiều và
vật lí hạt nhân, hầu như đều là các kiến thức mới với các em, đã thế lí thuyết rất dài, nhiều công thức phức tạp, nhiều hằng số với các đơn vị rất khó nhớ lại đòi hỏi phải chính xác tuyệt đối Từ đó đòi hỏi người giáo viên dạy bộ môn phải không ngừng nâng cao kiến thức, chuyên môn nghiệp vụ, phải có phương pháp tốt trong ôn tập và kiểm tra
-Từ thực tế của việc học tập bộ môn:
Nhiều học sinh có ý thức học môn vât lí để thi khối A, A1, nhưng phương pháp còn bị động, đối phó, trông chờ, ỷ lại vào giáo viên
-Từ yêu cầu ngày càng cao của thi cử:
Hiện nay, trong xu thế đổi mới của ngành giáo dục về phương pháp kiểm tra đánh giá kết quả giảng dạy và thi tuyển trắc nghiệm khách quan đã trở thành phương pháp chủ đạo trong kiểm tra đánh giá chất lượng dạy và học trong nhà trường THPT Điểm đáng lưu ý là nội dung kiến thức kiểm tra đánh giá tương đối rộng đòi hỏi học sinh phải học kỹ nắm vững toàn bộ kiến thức của chương trình, tránh học tủ học lệch Đối với các kỳ thi ĐH và CĐ, học sinh không những phải nắm vững kiến thức mà còn đòi hỏi học sinh phản ứng nhanh đối với các dạng toán, đặc biệt là các dạng toán mang tính chất khảo sát mà các em thường học
- Kết quả bồi dưỡng HSG và học sinh vào các trường ĐH – CĐ:
Trong quá trình giảng dạy bản thân đã không ngừng học hỏi, tích lũy được nhiều kinh nghiệm hay để có thể áp dụng trong thực tế Việc bồi dưỡng học sinh giỏi đã có kết quả nhất định Trong các kỳ thi vào ĐH – CĐ hàng năm cũng có nhiều học sinh đạt điểm cao
Tôi nghiên cứu đề tài này nhằm:
Trang 4+ Giúp học sinh lớp 12 ban cơ bản học tự chọn môn vật lí có thêm được các kiến thức và kỹ năng cơ bản trong ôn tập phần “Mẫu nguyên tử Bo – Quang phổ vạch của Hidro”,giúp các em ôn luyên lí thuyết, phân dạng bài tập và có các phương pháp tối ưu để giải các bài tập phần này
+ Tìm cho mình 1 phương pháp để tạo ra các phương pháp giảng dạy phù hợp với đối tượng học sinh nơi mình công tác, tạo ra không khí hứng thú và lôi cuốn nhiều học sinh tham gia giải các bài tập, giúp các em đạt kết quả cao trong các
kỳ thi
+ Được nghe lời nhận xét góp ý từ đồng nghiệp, đồng môn
+ Nâng cao chất lượng học tập bộ môn, góp phần nhỏ bé vào công cuộc CNH – HĐH đất nước
+ Mong muốn được HĐKH các cấp nhận xét, đánh giá, ghi nhận kết qủa nỗ lực của bản thân giúp cho tôi có nhiều động lực mới hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Trang 5
PHẦN II: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
1 Cơ sở chọn đề tài:
1.1 Cơ sở lí luận:
1.1.1 Cơ sở của việc dạy - học bộ môn: Dạy học là quá trình tác động 2 chiều
giữa giáo viên và học sinh, trong đó học sinh là chủ thể của quá trình nhận thức, còn giáo viên là người tổ chức các hoạt động nhận thức cho học sinh Nếu giáo viên có phương pháp tốt thì học sinh sẽ nắm kiến thức một cách dễ dàng và ngược lại
1.1.2 Cơ sở của việc nắm kiến thức - kỹ năng:
+ Về mặt kiến thức: Sau khi học xong, học sinh phải nhớ được, hiểu được các kiến thức cơ bản trong chương trình sách giáo khoa Đó là nền tảng vững chắc
để phát triển năng lực cho học sinh ở cấp cao hơn
+ Về kỹ năng: Học sinh biết vận dụng kiến thức đã học để trả lời được các
câu hỏi lí thuyết, vận dụng lí thuyết giải được các bài tập Việc bồi dưỡng
các kiến thức kỹ năng phải dựa trên cơ sở năng lực, trí tuệ của học sinh ở các
mức độ từ đơn giản đến phức tạp Như vậy, việc dạy bài mới trên lớp mới chỉ
cung cấp kiến thức cho học sinh Học sinh muốn có kiến thức, kỹ năng phải được thông qua một quá trình khác: Đó là quá trình ôn tập Trong 6 mức độ của
nhận thức, tôi chú ý đến 2 mức độ là: Mức độ vận dụng và mức độ sáng tạo
Mức độ vận dụng là mức độ học sinh có thể vận dụng các kiến thức
cơ bản đã học để giải đươc các dạng BT áp dụng công thức thay số và tính
toán Còn mức độ sáng tạo yêu cầu học sinh phải biết tổng hợp lại, sắp xếp
lại, thiết kế lại những thông tin đã có để đưa về các dạng BT cơ bản hoặc bổ sung thông tin từ các nguồn tài liệu khác để phân thành các dạng BT và nêu các phương pháp giải sao cho phù hợp với các kiến thức đã học.
1.2 Thực trạng của vấn đề:
- Việc học tập của học sinh nhằm 2 mục đích: Học để biết và học để thi Nếu
chỉ học để biết thì học sinh chỉ cần “đọc” và “nhớ” Còn học để thi học sinh phải có kỹ năng cao hơn: Nhớ kiến thức -> Trình bày kiến thức -> Vận dụng kiến thức -> Sáng tạo thêm từ các kiến thức đã có -> Kết quả học tập
- Trong các đề thi ĐH - CĐ và HSG gần đây: Mỗi đề thi thường có một số câu
hỏi khó (câu hỏi nâng cao) mà nếu hoc sinh chỉ vận dụng công thức SGK thì không thể làm được Ví dụ :Chương lượng tử ánh sáng ở SGK lớp 12 cơ bản có
Bài 33: Mẫu nguyên tử Bo; kiến thức lý thuyết chỉ nói chung chung, không đi
sâu vào từng vấn đề cụ thể nhưng các dạng bài tập đưa ra trong các kỳ thi ĐH
và CĐ lại phức tạp Với chỉ kiến thức SGK thì học sinh ban cơ bản không thể nào giải được đề thi ĐH và CĐ phần này Hơn nữa, “ Mẫu nguyên tử Bo, Quang phổ vạch của Hidro” với học sinh THPT thật mới mẻ và trừu tượng, học sinh chỉ nghe là chính, trường nào có điều kiện thí nghiệm thì các em được nhìn thấy 4 vạch quang phổ phát xạ của Hidro: đỏ, lam, chàm, tím Trường nào không có điều kiện thí nghiệm thì các em chẳng bao giờ nhìn thấy, cũng chẳng
Trang 6biết các mức năng lượng K, L, M, N, O, P sao lại có tên như vậy, sao không phải là A, B, C…Trong quá trình giảng dạy tôi nhận thấy học sinh thường chỉ biết làm những bài tập đơn giản thay vào công thức có sẵn, còn các bài tập yêu cầu phải có khả năng phân tích đề hoặc tư duy thì kết quả rất kém Để giúp học sinh có thể nắm được và vận dụng các phương pháp cơ bản để giải các bài tập trong các đề thi phần: Mẫu nguyên tử Bo- Quang phổ vạch của Hidro, tôi chọn
đề tài: “Huớng dẫn học sinh lớp 12 ban cơ bản phân dạng và nắm được
phương pháp giải bài tập phần: Mẫu nguyên tử Bo – Quang phổ vạch của Hidro” Trong đề tài này, tôi tóm tắt những phần lý thuyết cơ bản, đưa ra các
dạng bài tập và phương pháp giải, bài tập tự luyện nhằm giúp các em ôn tập lí thuyết, phân dạng bài tập và có phương pháp giải các dạng bài tập
2 Đối tượng áp dụng, phạm vi, tài liệu và phương pháp triển khai đề tài 2.1 Đối tượng áp dụng: Là học sinh lớp 12B3, 12B4 trường THPT Yên Định 3 Tham khảo cho học sinh lớp 12 Ban KHTN
- Thuận lợi:
+ Học sinh cuối cấp, có ý thức mục tiêu rõ ràng trong việc chọn nghề, chọn
trường, chọn khối
+ Học sinh nông thôn, ít tệ nạn xã hội, có ý thức vươn lên để thoát khỏi đói nghèo
+ Một số ít học sinh có năng lực, có nguyện vọng thi vào các trường ĐH, các trường cao đẳng…
- Khó khăn:
+ Số học sinh thực sự học được có ý thức tốt đều đã vào ban KHTN, một số khác vào lớp 12B2
+ Số học sinh ban cơ bản học tự chọn vật lí ở 2 lớp 12B3, 12B4 chỉ có:
25% có nhu cầu thực sự: có học lực TB khá quyết tâm học để theo khối
A, A1
40% học để thi tốt nghiệp và theo khối (vì 2 khối này có nhiều ngành nghề để lựa chọn), số này có học lực TB
35% không thể thi khối khác (vì xác định không đậu đại học, cao đẳng sẽ
đi học nghề thì môn vật lí cũng rất cần thiết trong học tâp và xét tuyển sau này),
số này có học lực yếu, ý thức kém
2.2 Phạm vi áp dụng:
Đề tài được sử dụng vào việc:
- Ôn tập chính khóa và ôn thi tốt nghiệp ( chỉ là phụ )
- Ôn thi HSG và CĐ – ĐH ( là chính )
- Giáo viên hướng dẫn học sinh ôn tập trên cơ sở: ôn tập lí thuyết, phân dạng bài tập, giải các bài tập mẫu, ra bài tập ôn luyện có đáp án để học sinh tự làm
2.3 Tài liệu nghiên cứu: Sách giáo khoa vật lí 12 cơ bản và nâng cao, sách
giáo viên, các chuyên đề, đề thi và đáp án hàng năm, tài liệu từ internet…
2.4 Phương pháp triển khai đề tài: Thực hiện ôn tập cho học sinh lớp 12
hoặc dạy vào giờ tự chọn
3 Nội dung đề tài:
Trang 73.1 Tóm tắt lí thuyết
3.1.1 Tiên đề Boh
3.1.1.1 Tiên đề 1: Nguyên tử chỉ tồn tại ở những trạng thái có năng lượng hoàn toàn xác định gọi là trạng thái dừng Ở trạng thái dừng nguyên tử không bức xạ năng lượng
Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, electron chỉ chuyển động quanh hạt nhân trên những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là các quỹ đạo dừng
Đối với nguyên tử hidro, bán kính các quỹ đạo dừng tăng tỉ lệ với bình phương của các số nguyên liên tiếp:
Bán kính: r0 4r0 9r0 16r0 25r0 36r0
Với r0 = 5,3.10-11 m ; r0 gọi là bán kính Bo
3.1.1.2 Tiên đề 2: Nguyên tử ở trạng thái có mức năng lượng Em cao hơn khi chuyển về trạng thái dừng có mức năng lượng En thấp hơn sẽ giải phóng một
mn mn
mn =hf = hc =E −E
λ
3.1.1.3 Hệ quả: Ở những trạng thái dừng các electron trong nguyên tử chỉ chuyển động trên quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là quỹ đạo dừng:
rn = n2r0 với r0 = 0,53 A0
Chú ý: Trong nguyên tử Hiđrô, trạng thái dừng là trạng thái có mức năng lượng
thấp nhất (ứng với quỹ đạo K), các trạng thái có mức năng lượng cao hơn gọi là trạng thái kích thích (thời gian tồn tại 10-8 s) Nguyên tử (electron) chỉ hấp thụ hoặc bức xạ năng lượng đúng bằng hiệu năng lượng giữa hai mức
3.1.2 Năng lượng ở trạng thái dừng:
En = 13,26(eV)
n
− ; E0 = 13,6 eV
3.1.3 Bước sóng:
2
2 1 ) 1 , 6 10
1 (
6 ,
=
−
=
m n E
E
hc
n m
) 1 1 (
1
2
2 m n
R H −
=
λ , với RH = 1,09.107 m-1 : Hằng số Ritber
3.1.4 Lực tương tác điện: Fđ = 2
2 1
r
q q k
với k = 9.109 2
2
C
m N
( hệ số tỉ lệ)
q1, q2 là độ lớn 2 điện tích (C)
r là khoảng cách 2 điên tích (m)
Fđ là lực (N) Lực hướng tâm: Fht =
r
mv2
với m là khối lượng (kg)
Trang 8v là vận tốc (m/s)
r là bán kính đường tròn quỹ đạo (m)
Fht là lực (N)
3.1.5 Quang phổ của nguyên tử Hiđrô:
Các electron ở trạng thái kích thích tồn tại khoảng 10-8s nên giải phóng năng lượng dưới dạng phôtôn để trở về các trạng thái có mức năng lượng thấp hơn
Sơ đồ chuyển mức năng lượng của nguyên tử hiđrô khi tạo thành các dãy
quang phổ
E∞
δ γ βα
n =1
λ
Lai – man Ban – me Pa – sen
+ Dãy Laiman: Các electron chuyển từ trạng thái có mức năng lượng cao hơn
về trạng thái có mức năng lượng ứng với quỹ đạo K (thuộc vùng tử ngoại)
Chú ý: Bước sóng càng ngắn năng lượng càng lớn
Lưu ý: Vạch dài nhất λLK khi e chuyển từ L → K
Vạch ngắn nhất λ∞K khi e chuyển từ ∞ → K
+ Dãy Banme: Các electron chuyển từ trạng thái có mức năng lượng cao hơn về trạng thái có mức năng lượng ứng với quỹ đạo L (thuộc vùng tử ngoại và vùng nhìn thấy)
Vùng ánh sáng nhìn thấy có 4 vạch:
- Vạch đỏ Hα : ứng với e chuyển từ: M → L
- Vạch lam Hβ : ứng với e chuyển từ: N → L
- Vạch chàm Hγ : ứng với e chuyển từ: O → L
- Vạch tím Hδ : ứng với e chuyển từ: P → L
Lưu ý: Vạch dài nhất λML (Vạch đỏ Hα )
Vạch ngắn nhất λ∞L khi e chuyển từ ∞ → L
Trang 9+ Dãy Pasen: Các electron chuyển từ trạng thái có mức năng lượng cao hơn về trạng thái có mức năng lượng ứng với quỹ đạo M (thuộc vùng hồng ngoại)
Lưu ý: Vạch dài nhất λNM khi e chuyển từ N → M
Vạch ngắn nhất λ∞M khi e chuyển từ ∞ → M
* Mối liên hệ giữa các bước sóng và tần số của các vạch quang phổ của
nguyên từ hiđrô:
23
12
13
1
1
1
λ
λ
3.2 Phân dạng bài tập
3.2.1 DẠNG 1: TÍNH BÁN KÍNH, TỐC ĐỘ, NĂNG LƯỢNG, CHU KỲ, TẦN SỐ CỦA ELECTRON TRÊN QUĨ ĐẠO DỪNG
Ví dụ 1: Tìm vận tốc dài của electron trong nguyên tử hiđrô khi electron
chuyển động trên quỹ đạo K có bán kính r 0 = 5,3.10 -11 m Từ đó tìm số vòng quay của electron trong một đơn vị thời gian Cho m e =9,1.10 -31 kg.
HƯỚNG DẪN Khi e chuyển động quanh hạt nhân lực hút tĩnh điện luôn hướng về tâm=> Lúc này lực tĩnh điện đóng vai trò lực hướng tâm
Ta có : ( )
2
2 2
n
ke r
mv
= => v = e
n
mr
k
với rn=n2.ro (rn là bán kính quỹ đạo Bo thứ n) và k =9.109
Do đó, số vòng quay của electron trong 1s được tính bởi: v =2πr0.n => n
Ví dụ 2: Cho bán kính Bo r 0 =0,53 A 0 tính vận tốc dài của electron trên quĩ đạo trạng thái kích thích thứ 3 Cho m e =9,1.10 -31 kg.
HƯỚNG DẪN Trạng thái kích thích thứ 3 => n =4 Áp dụng hệ thức v = e
n
mr
k
=> v
Ví dụ 3: Xác định độ biến thiên năng lượng của electron trong nguyên tử hidro
khi nó bức xạ ánh sáng có bước sóng 0,486µm.
HƯỚNG DẪN
Ta có:
eV J
E E hc
hf mn m n 4 , 086 10 2 , 554
10 486 , 0
10 3 10 62 ,
6
8 34
=
=
=
−
=
=
−
−
λ
ε
Ví dụ 4: (ĐH 2011): Trong nguyên tử hiđrô, bán kính Bo là r 0 = 5,3.10 -11 m Ở một trạng thái kích thích của nguyên tử hiđrô, êlectron chuyển động trên quỹ đạo dừng có bán kính là r = 2,12.10 -10 m Quỹ đạo đó có tên gọi là quỹ đạo dừng:
HƯỚNG DẪN
rn = n2r0 → n2 = 1110
10 3 , 5
10 12 , 2
x
x
= 4 → n = 2 => Đáp án A
Ví dụ 5: Biết độ lớn của năng lượng toàn phần của electron trong nguyên tử
hidro tỉ lệ nghịch với độ lớn bán kính của quỹ đạo Năng lượng toàn phần của electron gồm động năng của electron và thế năng tương tác của nó với hạt
Trang 10nhân Mặt khác, lại biết năng lượng toàn phần của electron trên quỹ đạo càng
xa hạt nhân thì càng lớn Gọi W K và W N là năng lượng toàn phần của electron trên các quỹ đạo K và N Tính W N theo W K
HƯỚNG DẪN
Ta có: W K =
K
r
A
; W N =
N
r
A
; A là một hằng số tỉ lệ
Mặt khác: rN = 16rK
=> W K = 16W N hay WK = 16WN
Nếu WK và WN đều dương thì WK > WN Điều đó không đúng Vậy cả WK và
WN đều âm và WN = 161 WK ( với WK < WN < 0 )
3.2.2 DẠNG 2: QUANG PHỔ NGUYÊN TỬ HIDRO
Ví dụ 1: Bước sóng của vạch quang phổ đầu tiên trong dãy Laiman là λ 0 = 122
nm, của hai vạch H α và H β trong dãy Banme lần lượt là λ 1 = 656nm và λ 2 = 486nm Hãy tính bước sóng của vạch quang phổ thứ hai trong dãy Laiman và vạch đầu tiên trong dãy Pasen.
HƯỚNG DẪN
Ta có:
=
0
λ
hc
E2 – E1 =
1
λ
hc
E3 – E2 =
2
λ
hc
E4 – E2
= +
=
⇒ +
=
− +
−
=
−
=
1 0
1 0 31 0 1 1 2 2 3 1
3
λ λ λ λ λ λ
hc hc E E E E E
E
hc
103 nm;
=
−
=
⇒
−
=
− +
−
=
−
=
2 1
2 1 43 1 2 3 2 2 4 3
4
λ λ λ λ λ λ
hc hc E E E E E
E
hc
1875 nm
Ví dụ 2: (ĐH 2011): Khi êlectron ở quỹ đạo dừng thứ n thì năng lượng của
nguyên tử hiđrô được xác định bởi công thức 132,6(eV)
n
E n =− với n = 1, 2,
3…Khi êlectron trong nguyên tử hiđrô chuyển từ quỹ đạo dừng n = 3 về quỹ đạo dừng n = 1 thì nguyên tử phát ra phôtôn có bước sóng λ 1 Khi êlectron chuyển từ quỹ đạo dừng n = 5 về quỹ đạo dừng n = 2 thì nguyên tử phát ra phôtôn có bước sóng λ 2 Mối liên hệ giữa hai bước sóng λ 1 và λ 2 là:
A 27λ 2 = 128λ 1 B λ 2 = 5λ 1 C 189λ 2 = 800λ 1 D λ 2 = 4λ 1
HƯỚNG DẪN
) 1 3
1 (
6
,
13 2
1
−
−
=
λ
hc
2
1 5
1 ( 6 ,
13 2 2 2
−
−
= λ
hc
⇒ 800189
2
1 =
λ
λ
=> đáp án C
Ví dụ 3: Trong quang phổ vạch của nguyên tử hiđrô, vạch ứng với bước sóng
dài nhất trong dãy Laiman là λ 1 = 0,1216 µm và vạch ứng với sự chuyển của electron từ quỹ đạo M về quỹ đạo K có bước sóng λ 2 = 0,1026 µm Hãy tính bước sóng dài nhất λ 3 trong dãy Banme.
HƯỚNG DẪN
Ta có: hc E M E L E M E K E K E L hc hc µm
λ λ
λ λ λ λ λ
1 2 3
=
−
=
⇒
−
=
− +
−
=
−
=