Giáo án Vật lý 12 nâng cao chương VIII và chương IX

T thì một một nửa số hạt nhân hiện có bị phân rã. Vậy sau khoảng thời gian T, 2T, 3T,…kT (k số nguyên dương) thì số hạt nhân còn lại như thế nào?
+ Quan sát đồ thị 53.3. Do tính liên tục của quá trình phân rã, thì số hạt nhân còn lại sau khoảng thời gian t kể từ khi bắt đầu phân rã được xác định như thế nào?
+ Vậy lượng chất phóng xạ còn lại sau thời gian t được xác định như thế nào?
+ Để đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu của một lượng chất phóng xạ, người ta dùng đại lượng gì? Kí hiệu? Đơn vị?
+ Giới thiệu đơn vị: Ci
+ Công thức độ phóng xạ?
+ Độ phóng xạ là gì ?
3. Định luật phóng xạ:
a) Định luật phóng xạ:
Sau một khoảng thời gian xác định T thì một nửa số hạt nhân hiện có bị phân rã, biến đổi thành hạt nhân khác; T được gọi là chu kì bán rã của chất phóng xạ.
N(t) = Noe-lt
Đại lượng l = gọi là hằng số phóng xạ
m(t) = moe-lt
Trong quá trình phân rã, số hạt nhân phóng xạ giảm theo thời gian theo định luật hàm số mũ với số mũ âm.
b) Độ phóng xạ: Để đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu của một lượng chất phóng xạ, người ta dùng đại lượng gọi là độ phóng xạ (hay hoạt độ phóng xạ), được xác định bằng số phân rã trong một giây. 
Đơn vị đo độ phóng xạ có tên gọi là Becơren, kí hiệu Bq hay phân rã/s.
1Ci = 3,7.1010 Bq.
H = lN
+ Độ phóng xạ của một lượng chất phóng xạ tại thời điểm t bằng tích hằng số phóng xạ và số lượng hạt nhân phóng xạ chứa trong lượng chất đó ở thời điểm t. Độ phóng xạ ban đầu bằng
Ho = lNo
+ Độ phóng xạ của một lượng chất phóng xạ giảm theo thời gian theo cùng quy luật hàm số mũ, như số hạt nhân (số nguyên tử) của nó.
HĐ 3: Tìm hiểu các đồng vị phóng xạ và ứng dụng
10
Hs đọc SGK 
+ Nêu định nghĩa
+ Nguyên tử đánh dấu. Nhờ phương pháp nguyên tử đánh dấu, người ta có thể biết được chính xác nhu cầu với các nguyên tố khác nhau của cơ thể trong từng thời kì phát triển của nó và tình trạng bệnh lí của các bộ phận khác nhau của cơ thể, khi thừa hoặc thiếu những nguyên tố nào đó.
+ Sử dụng phương pháp xác định tuổi theo lượng cácbon 14 để xác định niên đại của các cổ vật khai quật được.
+ Đồng vị phóng xạ là gì? Thế nào là đồng vị phóng xạ tự nhiên và nhân tạo?
Yêu cầu hs đọc SGK 
+ Nêu các ứng dụng của đồng vị phóng xạ ?
+ Muốn theo dõi sự di chuyển của chất lân trong một cái cây , người ta cho một ít lân phóng xạ P32 vào phân lân thường P31. Đồng vị P32 là chất phóng xạ b - nên ta theo dõi sự di chuyển của nó 
+ C14 là chất phóng xạ b - , C11 là chất phóng xạ b +. C14 được tạo ra trong khí quyển và thâm nhập vào mọi vật trên trái đất . Nó có chu kỳ bán rã 5600 năm. Sự phân rã này cân bằng với sự tạo ra , nên hàng vạn năm nay mật độ C14 trong khí quyển không đổi . Một thực vật còn sống , còn quá trình lục diệp hoá thì còn giữ tỉ lệ C14 trong các thành phần chứa cácbon của nó . Nếu thực vật chết , thì nó không trao đổi với không khí nữa , nên tỷ lệ của nó giảm , độ phóng xạ giảm . Đo độ phóng xạ này thì tính được thời gian đã trôi qua từ khi cây chết 
4. Đồng vị phóng xạ và các ứng dụng
a) Đồng vị phóng xạ
Các đồng vị phóng xạ của một nguyên tố hóa học có cùng tính chất hóa học như đồng vị bền của nguyên tố đó.
b) Các ứng dụng của đồng vị phóng xạ
- Đồng vị phát ra tia gamma có khả năng đâm xuyên lớn được dùng để tìm khuyết tật trong chi tiết máy.
- Đồng vị phát ra tia được dùng để làm nguyên tử đánh dấu trong khoa học.
- Đồng vị được dùng trong xác định tuổi của các cổ vật trong khảo cổ học (phương pháp cacbon 14)
 C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC
	4. Củng cố kiến thức: (10/)
Tiết 1: (5/) Sự phóng xạ là gì? Nêu các tia phóng xạ và bản chất của chúng.
Tiết 2: (5/) Chu kỳ bán rã của các chất phóng xạ? Viết biểu thức toán học diễn tả định luật phóng xạ
Thế nào là độ chất phóng xạ của một lượng chất phóng xạ? Nêu hệ thức giữa H và N
	IV: RÚT KINH NGHIỆM
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
 Ngày soạn : 07/03/2010 
BÀI 54: PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
Tiết : 90 & 91
I. MỤC TIÊU :
	1. Kiến thức:
- Nêu được phản ứng hạt nhân là gì?
- Phát biểu được định luật bảo toàn số khối, bảo toàn điện tích và bảo toàn năng lượng toàn phần trong phản ứng hạt nhân.
- Viết được phương trình phản ứng hạt nhân và tính được năng lượng toả ra hay thu vào trong phản ứng hạt nhân.
	2. Kỹ năng:
- Viết được các phương trình phản ứng hạt nhân và phóng xạ.
- Tính được năng lượng trong phản ứng hạt nhân.
	3. Thái độ: 
II. CHUẨN BỊ :
	1. Giáo viên: - Tranh vẽ 54.1. Bảng hệ thống tuần hoàn
	2. Học sinh : - Ôn lại khái niệm phản ứng hoá học và các định luật bảo toàn trong cơ học. 
III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:
A. HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU
1. Ổn định tổ chức (2/)
2. Kiểm tra bài cũ: (8/) Sự phóng xạ là gì? Nêu các tia phóng xạ và bản chất của chúng. Công thức định luật phóng xạ.
Độ phóng xạ là gì? Nêu công thức liên hệ giữa độ phóng xạ và số hạt nhân của chất phóng xạ.
3. Tạo tình huống học tập: 
B. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC
TL
Hoạt động của HS
Hoạt động của GV
Kiến thức
HĐ 1: Nhận biết phản ứng hạt nhân 
15
+ Hs đọc SGK và nêu kết luận
Phản ứng hạt nhân là mọi quá trình dẫn đến sự biến đổi hạt nhân
Có hai loại phản ứng hạt nhân:
- Sự tự phân rã của hạt nhân không bền dẫn đến hạt nhân khác 
- Các hạt nhân tương tác với nhau dẫn đến sự biến đổi chúng thành các hạt nhân khác 
+ Nêu thí nghiệm Rơdơpho:
Cho hạt a, phóng ra từ nguồn phóng xạ Poloni 210P bắn phá Ni tơ có trong không khí kết quả Ni tơ bị phân rã và biến đổi thành Oxi và Hiđro gọi là phản ứng hạt nhân
+ Phản ứng tự phân rã của một hạt nhân không bền thành hạt nhân khác (sự phóng xạ hạt nhân) là phản ứng hạt nhân
Vậy phản ứng hạt nhân là gì ?
Có mấy loại phản ứng hạt nhân?
+ Viết phương trình tổng quát cho 2 trường hợp?
 Giới thiệu hai nhà vật lí Giô-li-ô Quy-ri và thí nghiệm của hai ông bà, lần đầu tiên tạo được đồng vị phóng xạ nhân tạo có tính 
1. Phản ứng hạt nhân
a) Khái niệm:
Phản ứng hạt nhân là mọi quá trình dẫn đến sự biến đổi hạt nhân
Có hai loại phản ứng hạt nhân:
- Sự tự phân rã của hạt nhân không bền dẫn đến hạt nhân khác 
- Các hạt nhân tương tác với nhau dẫn đến sự biến đổi chúng thành các hạt nhân khác 
Tổng quát ta có thể viết:
A + B C + D (1)
A, B: Hạt nhân tương tác 
C, D: Hạt nhân sản phẩm 
Trong trường hợp phóng xạ:
 A B + C (2)
A: hạt nhân mẹ, B: hạt nhân con 
C: có thể là hạt hoặc
b) Phản ứng hạt nhân tạo nên đồng vị phản xạ nhân tạo :
 + + 
Ngày nay người ta có thể tạo ra đồng vị nhiều phóng xạ nhân tạo.
HĐ2: Tìm hiểu các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân
15
+ Bảo toàn điện tích, bảo toàn năng lượng, bảo toàn động lượng
+ C3: Bảo toàn số khối:
A1+ A2 = A3 + A4
Bảo toàn điện tích:
Z1 + Z2 = Z3 + Z4
+ Nhắc lại một số khái niệm về hệ kín trong vật lí có các định luật bảo toàn nào suy ra các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân
+ C3: Viết định luật bảo toàn số nuclôn và định luật bảo toàn điện tích cho phản ứng hạt nhân sau:
2. Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân
a) Định luật l bảo toàn số nuclon (số khối A): Trong phản ứng hạt nhân, tổng số nuclon của hạt tương tác bằng tổng số nuclon của hạt sản phẩm 
b) Định luật bảo toàn điện tích: Tổng đại số các điện tích của các hạt tương tác bằng tổng đại số các điện tích của các hạt sản phẩm. 
c) Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần (bao gồm động năng và năng lượng nghỉ)
Tổng năng lượng toàn phần của các hạt tương tác bằng tổng năng lượng toàn phần của các hạt sản phẩm.
HĐ3: Vận dụng các định luật bảo toàn trong sự phóng xạ
15
+ Hs vận dụng định luật bảo toàn số khối trả lời các câu hỏi dưới hướng dẫn của GV.
+ Cho các thí dụ về phân rã a, phân rã b- 
phân rã b-
phân rã b+
+ Trong các phân rã a và b. Nếu hạt nhân con sinh ra ở trong trạng thái kích thích sẽ xảy ra phân rã g
+ Viết phương trình phân rã a.
+ Hạt nhân con có số khối được xác định như thế nào ?
+ Hạt nhân con có nguyên tử số được xác định như thế nào ?
Em có nhận xét gì về vị trí của hạt nhân con trong bảng tuần hoàn ?
+ Viết phương trình phân rã b- 
+ Hạt nhân con có số khối được xác định như thế nào?
+ Hạt nhân con có nguyên tử số được xác định như thế nào?
Em có nhận xét gì về vị trí của hạt nhân con trong bảng tuần hoàn?
+ Thông báo thực chất của phóng xạ b- là sự biến đổi n thành p với êlectron (e-) và nơtrinô ()
+ Viết phương trình phân rã b+
+ Hạt nhân con có số khối được xác định như thế nào?
Hạt nhân con có nguyên tử số được xác định như thế nào?
+ Thông báo thực chất của phóng xạ b+ là sự biến đổi p thành n với pôzitrôn (e+) và nơtrinô ()
+ Viết phương trình phân rã g
+ Hạt nhân con có số khối được xác định như thế nào?
Hạt nhân con có nguyên tử số được xác định như thế nào?
+ Vậy phân rã g xảy ra khi nào?
3. Quy tắc dịch chuyển trong sự phóng xạ
a) Phân rã a
Trong phân rã a, so với hạt nhân mẹ thì hạt nhân con “lùi” hai ô trong Bảng tuần hoàn
b) Phân ra b-
Trong phân rã b-, so với hạt nhân mẹ thì hạt nhân con tiến một ô trong Bảng tuần hoàn.
c) Phân rã b+
Vậy quy tắc dịch chuyển của phân rã b+ là : Trong phân rã b+, so với hạt nhân mẹ thì hạt nhân con lùi một ô trong Bảng tuần hoàn.
d) Phân rã g
Trong các phân rã a và b. Nếu hạt nhân con sinh ra ở trong trạng thái kích thích, thì nó chuyển từ mức kích thích E2 xuống mức thấp hơn E1, đồng thời phóng ra một phôtôn có tần số f xác định bởi hệ thức E2 – E1 = hf. Hiệu E2 – E1 có trị số lớn, nên phôtôn g phát ra có tần số rất lớn và bước sóng rất nhỏ (l < 10-11m)
HĐ4: Tìm hiểu năng lượng trong phản ứng hạt nhân
25
+ Vì năng lượng toàn phần được bảo toàn nên theo hệ thức Anh-xtanh ta có phản ứng tỏa ra một lượng năng lượng: 
W = (m0 – m)c2
+ Nếu m <m0 thì hạt sản phẩm bền vững hơn hạt tương tác vì các hạt sinh ra có độ hụt khối nhỏ hơn các hạt ban đầu
+ Phản ứng không thể tự nó xảy ra được, vì tổng năng lượng nghỉ của các hạt A & B, nhỏ hơn tổng năng lượng nghỉ của các hạt sinh ra C & D. 
+ Khi các hạt nhân sinh ra bền vững hơn các hạt nhân tương tác ban đầu.
+ Nếu m < m0. Giả sử A, B đứng yên, thì năng lượng trong phản ứng hạt nhân như thế nào?
+ So sánh tính