Giáo án Vật Lí Lớp 12 nâng cao - Tiết 83 đến 97 - Năm học 2009-2010 - Dương Văn Tính

ra xấp xỉ bằng bao nhiêu? A. B. C. D. C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC Củng cố kiến thức: (5/) + Phản ứng hạt nhân: A + B ® C + D. + 4 định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân + Qui tắc dịch chuyển trong phóng xạ: a) Phân rã a: b) Phân rã b-: ; c) Phân rã b+: ; d) Phân rã g: Kèm theo một trong 3 tia trên, +Năng lượng trong phản ứng hạt nhân: Dm = m0 – m; m0 = mA + mB; m = mC + mD. DE = Dmc2. DE > 0 toả NL; DE < 0 thu NL IV: RÚT KINH NGHIỆM BÀI 56: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH Ngày soạn : 12/03/2010 Tiết : 95 & 96 I. MỤC TIÊU : 1. Kiến thức: - Nêu được phản ứng phân hạch là gì và viết được một phương trình ví dụ về phản ứng này. - Nêu được phản ứng dây chuyền là gì và điều kiện để phản ứng này xảy ra. - Nêu được các bộ phận chính nhà máy điện hạt nhân. 2. Kỹ năng: - Viết phương trình phản ứng phân hạch, nêu điều kiện có phản ứng hạt nhân dây chuyền. - Biết nguyên lí hoạt động nhà máy điện nguyên tử. 3. Thái độ: II. CHUẨN BỊ : 1. Giáo viên : - Vẽ hình 56.2, 56.3, 56.3 SGK. Hình 56.4 (lược bỏ chi tiết không cần thiết). 2. Học sinh : - Ôn tập lại những kiến thức bài phóng xạ và bài phản ứng hạt nhân. III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: A. HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU 1. Ổn định tổ chức (2/) 2. Kiểm tra bài cũ: (8/) 1. Nêu hai loại phản ứng hạt nhân? 2. Điều kiện để phản ứng tỏa năng lượng? tại sao phóng xạ lại là phản ứng tỏa năng lượng? 3. Tạo tình huống học tập: B. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC TL Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức HĐ 1: Tìm hiểu Sự phân hạch 10 + Phản ứng phân hạch hạt nhân bị vỡ thành các hạt nhân có số khối trung bình (80<A<160) nên các hạt nhân sinh ra đều là hạt nhân phóng xạ. + Có hai đặc điểm. + Sau mỗi phản ứng có hơn 2 nơtron được phóng ra. + Mỗi phản ứng phân hạch đều giải phóng ra năng lượng lớn gọi là năng lượng hạt nhân. - Nêu hiện tượng phân hạch của urani và viết phuơng trình phản ứng. + Phân biệt phản ứng phân hạch và phân rã trong phóng xạ? + Nêu đặc điểm chung của phản ứng phân hạch? 1. Sự phân hạch a. Sự phân hạch của urani: Dùng nơtron nhiệt có năng luợng cỡ 0,01eV bắn vào ta có phản ứng phân hạch: b. Đặc điểm chung của các phản ứng phân hạch - Sau mỗi phản ứng có hơn 2 nơtron được phóng ra. - Mỗi phản ứng phân hạch đều giải phóng ra năng lượng lớn gọi là năng lượng hạt nhân. HĐ 2: Tìm hiểu phản ứng phân hạch dây chuyền 10 10 + Các nơtron sinh ra có thể được các hạt nhân urani khác hấp thụ gây ra nhiều các phản ứng phân hạch khác. + Nêu khái niệm + Để phản ứng phân hạch đuợc duy trì thì số nơtron trung bình k sinh ra sau mỗi phản ứng phải lớn hơn hoặc bằng một (k) + 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. + Nếu k>1 thì dòng nơtron tăng liên tục theo thời gian dẫn đến vụ nổ nguyên tử gọi là phản ứng dây chuyền không điều khiển đuợc. + Do đặc điểm của phản ứng phân hạch các nơtron sinh ra sau mỗi phản ứng có tác dụng gì? +Phản ứng dây chuyền là gì? + Để phản ứng dây chuyền xảy ra và duy trì được thì số nơtron trung bình k sinh ra sau mỗi phản ứng phải thoả mãn điều kiện gì? + Nếu k < 1 phản ứng phân hạch dây chuyền có thể xảy ra không? + Nếu k = 1 phản ứng phân hạch dây chuyền xảy ra như thế nào? + Nếu k > 1 phản ứng phân hạch dây chuyền xảy ranhư thế nào? 2. Phản ứng phân hạch dây chuyền a) Các nơtron sinh ra có thể được các hạt nhân urani khác hấp thụ và cứ thế sự phân hạch tiếp diễn thành một dây chuyền gọi là phản ứng phân hạch dây chuyền. b) Điều kiện xảy ra phản ứng phân hạch dây chuyền Gọi k là số nơtron trung bình còn lại sau mỗi phân hạch: - 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. Đây là phản ứng dây chuyền điều khiển được (kiểm soát được) - Nếu k>1 thì dòng nơtron tăng liên tục theo thời gian dẫn đến vụ nổ nguyên tử gọi là phản ứng dây chuyền không điều khiển đuợc. + Để giảm thiểu số nơtron bị mất do thất thoát ra ngoài nhằm thỏa mãn k1 thì khối lượng nhiên liệu hạt nhân phải có một giá trị tối thiểu gọi là khối lượng tới hạn mth Ví dụ với thì mth = 15kg 239P mth = 5kg HĐ 3: Tìm hiểu cấu tạo lò phản ứng hạt nhân. Nhà máy điện nguyên tử 20 20 Quan sát sơ đồ và ghi chép. + Dùng để sản xuất điện, chế tạo bom nguyên tử . + Cấu tạo chủ yếu là lò phản ứng hạt nhân và các bộ phận biến năng lưọng nhiệt thành điện năng. - Nêu khái niệm lò phản ứng hạt nhân - Dán sơ đồ phản ứng nơtron nhiệt và chú thích hình vẽ. - Đặt vấn đề: Do đặc điểm của phản ứng phân hạch có toả năng luợng lớn như vậy năng lương được dụng dùng để làm gì? + Hiện nay chủ yếu dùng để sản xuất điện. Để chuyển hoá nguồn năng luợng này thành điện phải có nhà máy điện hạt nhân. Nêu cấu tạo và nguyên tắc hoạt đông của nhà máy điện hạt nhân. + Trình diễn một số hình ảnh: Phản ứng phân hạch, lò phản ứng hạt nhân, nhà máy điện hạt nhân. 3. Lò phản ứng hạt nhân Lò phản ứng hạt nhân là thiết bị điều khiển phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì. 4. Nhà máy điện hạt nhân Nhiên liệu A là các thanh hợp kim chứa U235 đã được làm giàu . Thanh làm châm nơ tron B (nước, than chì). Thanh điều chỉnh C để hấp thụ bớt nơ tron(Bo ,Cadimi) Bộ phận tải nhiệt đến lò sinh hơi. 2. Hoạt động: Năng lượng phản ứng tỏa ra dưới dạng động năng của X1, X2 và của các nơ tron chuyển thành nội năng truyền cho chất tải nhiệt đến nồi sinh hơi D Hơi nước tại nồi sinh hơi thổi đến tua bin làm quay máy phát điện Nếu kĩ thuật an toàn đảm bảo thì nhà máy điện nguyên tử nhỏ gọn và tiêu tốn ít nhiên liệu. C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC 4. Củng cố kiến thức: (10/) Tiết 1. Phản ứng phân hạch là gì? Nêu đặc điểm chung của các phản ứng phân hạch? 2. Phản ứng phân hạch dây chuyền là gì? Điều kiện nào thì nó xảy ra? Tiết 2: Câu hỏi ôn tập IV: RÚT KINH NGHIỆM BÀI 57: PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH Ngày soạn : 15/03/2010 Tiết : 97 I. MỤC TIÊU : 1. Kiến thức: - Nêu được phản ứng nhiệt hạch là gì? - Nêu được điều kiện để phản ứng nhiệt hạch xảy ra. - Nêu được ưu điểm của năng lượng do phản ứng nhiệt hạch toả ra. 2. Kỹ năng: - Viết phương trình phản ứng hạt nhân nhiệt hạch, điều kiện xảy ra phản ứng. - Giải thích nguồn gốc năng lượng mặt trời và các vì sao. 3. Thái độ: II. CHUẨN BỊ : 1. Giáo viên : - Điều kiện xảy ra phản ứng nhiệt hạch. - Phản ứng nhiệt hạch kiểm soát được. 2. Học sinh : III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: A. HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU 1. Ổn định tổ chức (2/) 2. Kiểm tra bài cũ: (8/) 1. Phản ứng phân hạch là gì? Nêu đặc điểm chung của các phản ứng phân hạch? 2. Phản ứng phân hạch dây chuyền là gì? Điều kiện nào thì nó xảy ra? 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 nhiệt hạch 10 + Phản ứng phân hạch là phản ứng hạt nhân khi một hạt nhân nặng hấp thụ một notron rồi vỡ thành hai hạt nhân có số khối trung bình. Đặc điểm của các phản ứng phân hạch là đều có hơn 2 notron được phóng ra, và mỗi phân hạch đều giải phóng ra năng lượng lớn, gọi là năng lượng hạt nhân. + Phản ứng kết hợp hai hạt nhân nhẹ thành một hạt nhân năng hơn. + Cần phải cung cấp cho các hạt nhân một động năng đủ lớn để các hạt nhân có khả năng thắng được lực đẩy culông giúp chúng tiến lại đủ gần nhau để có thể kết hợp với nhau. + Hs ghi nhớ các phản ứng khác + Phản ứng phân hạch là gì? Nêu đặc điểm chung của các phản ứng phân hạch? + Trong các phản úng hạt nhân, ngoài phản ứng phân hạch, còn có phản ứng nào tỏa ra năng lượng? Lấy ví dụ. + Điều kiện để phản ứng kết hợp hai hạt nhân xảy ra? Phân tích đặc điểm của sự kết hợp hai hạt nhân nhẹ thành một hạt nhân năng hơn, từ đó dẫn đến cần có một nhiệt độ rất cao để phản ứng tổng hợp hạt nhân có thể xảy ra. + Thông báo ngoài nhiệt độ cao phản ứng nhiệt hạch còn phải thõa mãn hai điều kiện: - Mật độ hạt nhân n đủ lớn - Thời gian duy trì nhiệt độ cao đủ dài: n.1014 s/cm3 + Các phép tính cho thấy năng lượng toả ra khi tổng hợp 1g He gấp 10 lần năng lượng toả ra khi phân hạch 1g U, gấp 200 triệu lần năng lượng toả ra khi đốt 1g cacbon. 1. Phản ứng nhiệt hạch Trong phản ứng kết hợp hai hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng hơn có tỏa ra năng lượng Để phản ứng kết hợp hạt nhân có thể xảy ra thì cần phải cung cấp cho các hạt nhân một động năng đủ lớn để các hạt nhân có khả năng thắng được lực đẩy Culông giúp chúng tiến lại đủ gần nhau để có thể kết hợp với nhau. Muốn có động năng khí đơteri 2H ở nhiệt độ cao cỡ 108 -109 K. Do đó phản ứng kết hợp hạt nhân được gọi là phản ứng nhiệt hạch. HĐ 2: Tìm hiểu phản ứng nhiệt hạch trong vũ trụ 15 Đọc và thu nhận kiến thức. Đọc phần chữ nhỏ trang 289 SGK. + Đặt vấn đề: Các em biết rằng Mặt Trời đã tồn tại được hơn 5 tỉ năm, và liên tục nó luôn tỏa ra một năng lượng rất lớn, vậy năng lượng đo có nguồn gốc đâu ra? - Quá trình tổng hợp Heli từ hiđrô: Phản ứng trên xảy ra ở 30 triệu độ, năng lượng toả ra là 26,7MeV. Giới thiệu thêm một vài thông tin về phản ứng nhiệt hạch mà con người đã thực hiện. + C1? Ưu việt của năng lượng tổng hợp hạt nhân + So với năng lượng phân hạch, năng lượng tổng hợp hạt nhân ưu việt hơn: - Cùng một khối lượng nhiên liệu thì phản ứng nhiệt hạch tỏa năng lượng nhiều hơn phản ứng phân hạch - Nhiên liệu dồi dào. - Ít ô nhiễm đối với môi trường . 2. Phản ứng nhiệt hạch trong vũ trụ Phản ứng nhiệt hạch trong lòng Mặt Trời và các ngôi sao chính là nguồn gốc năng lượng của chúng. 3. Thực hiện phản ứng nhiệt hạch trên Trái Đất + Con người đã thực hiện được phản ứng nhiệt hạch dưới dạng không kiểm soát được. Đó là sự nổ của bom nhiệt hạch (bom H). + Các nhà khoa học đang nghiên cứu để có thể thực hiện được phản ứng nhiệt hạch dưới dạng kiểm soát được để phục vụ cho cuộc sống con người. C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC 4. Củng cố kiến thức: (10/) Hệ thống phần tổng kết chương IX Câu hỏi trắc nghiệm và bài tập trang 289/SGK Đáp án1. B; 2. C Dặn dò: Làm bài tập trong tài liệu ôn tập. Kiểm tra một tiết IV: RÚT KINH NGHIỆM