Sử dụng phương pháp năng lượng nâng cao kết quả học tập
chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12
I. TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Môn Vật lý là môn khoa học tự nhiên đòi hỏi sự tư duy logic và khả năng
tìm tòi sáng tạo để nắm vững kiến thức. Hơn nữa, trong giai đoạn hiện nay khi
mà hình thức thi trắc nghiệm được áp dụng trong các kỳ thi tốt nghiệp và tuyển
sinh đại học cao đẳng, yêu cầu về phương pháp giải nhanh và tối ưu cho các em
là rất cấp thiết để các em có thể đạt được kết quả cao trong các kỳ thi đó. Tuy
nhiên, đề thi trắc nghiệm thường rất dài và bao quát nhiều kiến thức. Chính vì
vậy, đòi hỏi các em học sinh phải có phương pháp học tập và kỹ năng tư duy
logic để nhớ được nhiều kiến thức và làm thật nhanh mà không mơ hồ, nhầm lẫn
giữa kiến thức này và kiến thức khác.
Từ những lí do trên mà tôi đưa ra đề tài nghiên cứu: Sử dụng phương
pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic nâng cao kết quả học tập chương
hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12. Nghiên cứu được tiến hành trên hai
lớp tương đương là lớp 12A2 và lớp 12A3 của trường THPT Yên Định 2. Lớp
12A3 là lớp thực nghiệm, lớp 12A2 là lớp đối chứng. Lớp thực nghiệm 12A3
được dạy sử dụng phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic.
Trong đề tài, tôi tóm tắt lại phần kiến thức cơ bản trong sách giáo khoa phần
nghiên cứu, đưa ra các kiến thức suy luận logic giúp các em học sinh hiểu sâu về
kiến thức đó để nhớ chính xác và được lâu, tiếp đó tôi đưa ra các dạng bài tập cơ
bản và phương pháp giải tương ứng, bài tập vận dụng các phương pháp đó và
cuối cùng là các bài tập tự luyện nhằm giúp các em có kĩ năng giải bài tập.
Kết quả như sau: Trước tác động thì điểm trung bình môn học kỳ I của
lớp thực nghiệm là 7,1; của lớp đối chứng là 7,0. Giá trị của phép kiểm chứng
T-test p = 0,16 > 0,05 (hai lớp được coi là tương đương). Sau tác động điểm
trung bình bài kiểm tra của lớp thực nghiệm là 8,0; của lớp đối chứng là 7,3.
Như vậy, lớp thực nghiệm có kết quả cao hơn lớp đối chứng. Kết quả
kiểm tra T-test cho thấy p < 0,05 có nghĩa là có sự khác biệt lớn giữa bài kiểm
tra của lớp thực nghiệm và đối chứng. Điều đó chứng tỏ rằng việc sử dụng
GV: Nguyễn Văn Tường Trường THPT Yên Định 2

hiểu ngay vấn đề và áp dụng vào các bài tập khác, còn đối với đa số học sinh thì
việc tự nghiên cứu các tài liệu để nắm kiến thức là vô cùng khó khăn chính, hay
nhầm lẫn kiến thức, chưa hiểu rõ mối liên hệ giữa các công thức và đặc biệt là
học sinh rất khó nhớ.
GV: Nguyễn Văn Tường Trường THPT Yên Định 2
-2-
Sử dụng phương pháp năng lượng nâng cao kết quả học tập
chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12
Việc sử dụng phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic sẽ tạo ra
hiệu quả cao và tiết kiệm được thời gian hơn trong quá trình làm bài tập chương
hạt nhân nguyên tử. Từ đó nâng cao chất lượng của các bài kiểm tra, tạo hứng
thú học tập cho học sinh.
3. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Giúp các em học sinh có thể hiểu và vận dụng tốt kiến thức giải thông
thạo các dạng bài tập cơ bản về năng lượng hạt nhân và có những kĩ năng tốt
trong việc làm các bài tập trắc nghiệm về chương hạt nhân nguyên tử.
Tìm cho mình một phương pháp để tạo ra không khí hứng thú và lôi
cuốn nhiều học sinh tham gia giải các bài tập môn vật lý, đồng thời giúp các em
đạt được kết quả cao trong các kỳ thi.
Đưa ra phương pháp chung để giải một số dạng bài tập. Việc nghiên cứu
đề tài này nhằm giúp học sinh củng cố được kiến thức, rèn luyện được phương
pháp giải các loại bài tập, nâng cao chất lượng học tập bộ môn vật lý.
4. GIẢ THIẾT NGHIÊN CỨU
Áp dụng phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic sẽ làm
nâng cao chất lượng học tập chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12.
GV: Nguyễn Văn Tường Trường THPT Yên Định 2
3
Sử dụng phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic
nâng cao kết quả học tập chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12
III. PHƯƠNG PHÁP

Sử dụng phương pháp năng lượng nâng cao kết quả học tập
chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12
4
5.9 6.5
5
6.2 7.1
6
6.1 6.9
7
5.7 8.3
8
6.2 6.0
9
7.6 6.5
10
6.2 7.1
11
5.5 7.3
12
7.1 8.0
13
8.5 7.4
14
5.4 5.8
15
6.2 6.8
16
7.1 7.1
17
5.7 6.3

33
8.4 7.5
34
9.2 8.1
35
8.7 7.4
36
6.6 6.2
37
7.3 6.7
38
6.6 8.2
39
6.8 7.3
40
6.5 7.2
41
6.3 8.4
42
6.8 6.0
43
6.8 6.4
44
6.3 7.2
45
8.3 5.7
46
8.0 6.5
GV: Nguyễn Văn Tường Trường THPT Yên Định 2
5

Ta thấy p = 0,16 > 0,05 nên sự chênh lệch về điểm số trung bình của hai
nhóm là không có ý nghĩa, hai nhóm được coi là tương đương.
Kiểm tra trước và sau tác động với nhóm tương tương
Nhóm
Kiểm tra trước
tác động
Tác động
Kiểm tra sau
tác động
Thực nghiệm 01
Áp dụng phương pháp
năng lượng và kỹ năng
suy luận logic
03
Đối chứng 02
Không áp dụng phương
pháp năng lượng và kỹ
năng suy luận logic
04

Dùng phép kiểm chứng T-test độc lập.
GV: Nguyễn Văn Tường Trường THPT Yên Định 2
Nhóm Số HS Giá trị trung bình Độ lệch chuẩn (SD) p
Thực nghiệm 51 7.1 0.77
0.16
Đối trứng 54 7.0 0.99
-6-
Sử dụng phương pháp năng lượng nâng cao kết quả học tập
chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12
3. QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU

6.0 8.0
7
6.0 9.0
8
7.0 8.0
9
8.0 8.0
10
6.0 8.0
GV: Nguyễn Văn Tường Trường THPT Yên Định 2
7
Sử dụng phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic
nâng cao kết quả học tập chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12
11
7.0 8.0
12
7.0 9.0
13
9.0 8.0
14
6.0 7.0
15
6.0 8.0
16
8.0 8.0
17
6.0 7.0
18
8.0 8.0
19

9.0 9.0
35
9.0 8.0
36
7.0 7.0
37
8.0 7.0
38
7.0 9.0
39
7.0 8.0
40
7.0 8.0
41
7.0 9.0
42
7.0 7.0
43
7.0 9.0
44
7.0 8.0
45
9.0 6.0
46
8.0 8.0
47
6.0 7.0
48
7.0 8.0
49

0.94 0.73
Giá trị p của T- test
0.000068
Chênh lệch giá trị trung
bình chuẩn( SMD)
0.93
2. PHÂN TÍCH DỮ LIỆU
Như trên đã chứng minh: kết quả 2 nhóm trước tác động là tương đương.
Sau tác động kiểm chứng chênh lệch điểm trung bình bằng t-test cho kết quả
p=0,000068 < 0,05. Đây là kết quả rất có ý nghĩa, tức là sự chênh lệch kết quả
điểm trung bình nhóm thực nghiệm cao hơn nhóm đối chứng không phải do
ngẫu nhiên mà do kết quả của tác động.
Giá trị SMD = 0,93 theo bảng tiêu chí Cohen cho thấy mức độ ảnh hưởng
của dạy học có sử dụng tài liệu tự học đến kết quả là lớn. Như vậy, giả thuyết
của đề tài đã được kiểm chứng.
3. BÀN LUẬN
GV: Nguyễn Văn Tường Trường THPT Yên Định 2
9
Sử dụng phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic
nâng cao kết quả học tập chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12
- Điểm trung bình bài kiểm tra sau tác động của nhóm thực nghiệm là là
8,0; của nhóm đối chứng là 7,3. Chứng tỏ điểm trung bình của hai lớp có sự
khác nhau rõ rệt. Lớp thực nghiệm có điểm cao hơn lớp đối chứng.
- Chênh lệch giá trị trung bình chuẩn (SMD) của hai bài kiểm tra là 0,93.
Chứng tỏ biện pháp tác động có ảnh hưởng lớn đến kết quả.
- Phép kiểm chứng T-test điểm trung bình bài kiểm tra sau tác động của
hai lớp 12A3 và 12A2 là p = 0,000068 < 0,05. Kết quả này khẳng định sự chênh
lệch điểm trung bình của hai nhóm không phải do nhẫn nhiên mà do kết quả tác
động.
4. HẠN CHẾ

góp vào kho phương pháp giải bài tập vật lý hay và có hiệu quả.
2. KIẾN NGHỊ
Đối với giáo viên: Thường xuyên tự học, tự bồi dưỡng để nâng cao trình
độ chuyên môn. Dạy học kết hợp sử dụng phương pháp năng lượng và kỹ năng
suy luận logic để tạo cho học sinh thói quen ghi nhớ và làm đúng bài tập chương
hạt nhân nguyên tử.
Đối với học sinh: Đọc kĩ tài liệu, học bài và làm bài theo sự hướng dẫn
của giáo viên. Hiểu sâu và vận dụng tốt phương pháp năng lượng và kỹ năng suy
luận logic, thường xuyên áp dụng giải các bài tập.
Xin trân trọng cảm ơn!
Yên Định, tháng 5 năm 2012

Người thực hiện
Nguyễn Văn Tường
GV: Nguyễn Văn Tường Trường THPT Yên Định 2
11
Sử dụng phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic
nâng cao kết quả học tập chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12
VI. TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Thế Khôi (Tổng chủ biên), Vũ Thanh Khiết (Chủ biên)- Vật lý 12 nâng
cao- Nxb giáo dục-2008.
2. Lương Duyên Bình ( Tổng chủ biên), Vũ Quang ( Chủ biên)- Vật lý 12- Nxb
giáo dục- 2008.
3. Một số bài tập trong các tài liệu ôn thi Đại học cao đẳng.
GV: Nguyễn Văn Tường Trường THPT Yên Định 2
-12-
Sử dụng phương pháp năng lượng nâng cao kết quả học tập
chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12
VII. PHỤ LỤC CỦA ĐỀ TÀI
A. Kiến thức cơ bản nền tảng từ sách giáo khoa:

W
W .
A
A
ε ε
= → =
- Liên hệ giữa động lượng p và động năng K:
2
2P mK
=
* Xét phản ứng tham gia của nhiều hạt nhân:
3
1 2 4
1 2 3 4
1 2 3 4
A
A A A
Z Z Z Z
X X X X+ → +
GV: Nguyễn Văn Tường Trường THPT Yên Định 2
13
Sử dụng phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic
nâng cao kết quả học tập chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12
- Bảo toàn số nuclôn (số khối A)
1 2 3 4
A A A A+ = +
- Bảo toàn điện tích (nguyên tử số Z)
1 2 3 4
Z Z Z Z+ = +
- Bảo toàn động lượng:

2
+ W
đ3
) + (m
4
.c
2
+ W
đ4
)
(m
1+ m
2
- m
3

- m
4
)c
2
= W
đ3
+ W
đ4
- W
đ1
- W

m Z m A Z m m
 
= + − − ∆
 
2 2 2 2 2
. ( ).
p n
m Z m A Z m m
 
= + − − ∆
 
3 3 3 3 3
. ( ).
p n
m Z m A Z m m
 
= + − −∆
 
4 4 4 4 4
. ( ).
p n
m Z m A Z m m
 
= + − − ∆
 
Thay vào (**):
E
∆
= (m
1

2
– A
3
– A
4
)m
n
- (Z
1
+ Z
2
– Z
3
– Z
4
)m
n
- (
m
∆
1
+
m
∆
2
–
m
∆
3
–

4
–
m
∆
1
–
m
∆
2
)] c
2
= (tổng độ hụt khối sau –trước).c
2
=
m
∆
3
c
2

+
m
∆
4
c
2
–
m
∆
1

2 2
.A
ε
Kết quả: Các công thức tính năng lượng trong phản ứng hạt nhân là:
E
∆
= W
đsau
– W
đTrước
=
d
W
∆
(1)
E
∆
= (m
trước
– m
sau
).c
2
= (m
1+ m
2
- m

= W
lk3
+ W
lk4
- W
lk1
- W
lk2
(4)
E
∆
=
3 3
.A
ε
+
4 4
.A
ε
-
1 1
.A
ε
-
2 2
.A
ε
(5)
E
∆

= –
E
∆
(6)
E
∆
= W
đsau
– W
đtrước
suy ra:
→
Nếu cung cấp năng lượng dưới dạng photon có năng lượng:
hc
hf
ε
λ
= =
→
W
min
=
min min
axm
hc
hf
ε
λ
= =
= –

3

- m
4
)c
2
→
W
cung cấp
=(m
3+ m
4
– m
1

– m
2
)c
2

+ W
đsau
→
W
cung cấp
=(M – M
0

Hướng dẫn giải
- Đề cho khối lượng các hạt nhân nên ta áp dụng công thức (2)
E
∆
= (m
trước
– m
sau
).c
2
= (m
1+ m
2
- m
3

- m
4
).c
2
= ( m
Be
+ m
H
- m
Li
- m

MeV
Ví dụ 2 :
Bắn hạt nhân α có động năng 18 MeV vào hạt nhân
14
7
N
đứng yên ta có phản ứng
14 17
7 8
N O p
α + → +
. Biết các hạt nhân sinh ra cùng tốc độ. Cho m
α
= 4,0015u; m
p
=
1,0072u; m
N
= 13,9992u; m
O
=16,9947u; cho u = 931 MeV/c
2
. Động năng của hạt
prôtôn sinh ra có giá trị là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải
- Ta có
2
2
1
W

2
= (m
1+ m
2
- m
3

- m
4
).c
2
= (m
α
+ m
N
– m
O
- m
p
).c
2
= - 1,12 (MeV) (thu năng lượng )
- Yêu cầu bài toán liên quan tính động năng nên ta sử dụng (1):
E
∆
= W
đsau

W
p
= 0,938 MeV v K
O
= 15,94 MeV.
Vớ d 3 :
Cho phn ng ht nhõn sau:
MeVnHeHH 25,3
1
0
4
2
2
1
2
1
+++
. Bit ht khi ca
H
2
1
l
2
0,0024 ;1 931 /
D
m u u MeV c = =
. Nng lng liờn kt ht nhõn
He
4
2

m
n

m
H

m
H
)c
2

=(
m
He
+ 0 2.
m
D
)c
2
m

He
=
3,25
0,0048
931
+

W
min
=
E

= -(m
Al
+ m

- m
p
- m
p
).c
2
= 2,89 (MeV)
Vớ d 5 :
Tính năng lợng cần thiết để tách các hạt nhân
Ne
20
10
thành 2 hạt

và hạt nhân
C
12
6
. Biết
rằng năng lợng liên kết riêng trong các hạt nhân
Ne

1 1
.A

-
2 2
.A

=2(7,07.4) + 7,68.12 8,03.20 -0 = -11,88(MeV)
GV: Nguyn Vn Tng Trng THPT Yờn nh 2
17
Sử dụng phương pháp năng lượng và kỹ năng suy luận logic
nâng cao kết quả học tập chương hạt nhân nguyên tử cho học sinh lớp 12
- Năng lượng cần thiết tối thiểu W
min
sử dụng công thức (6):
W
min
= –
E
∆
= 11,88 MeV
Bài tập vận dụng giải pháp 1
Bài tập 1: Cho phản ứng hạt nhân sau:
nHeTD +→+
4
2
3
1
2
1

=19,987u; 1u=931MeV/c
2
.
Biết hạt α bay ra với động năng 6,6MeV. Động năng của hạt X là
A. 2,89MeV B. 1,89MeV C. 3,9MeV D. 2,MeV
Bài tập 3: Cho biết m
C
=12,0000u; m
α
=4,0015u. Năng lượng tối thiểu cần thiết để chia
hạt nhân
C
12
6
thành ba hạt α là
A. 6,7.10
-13
J B. 7,7.10
-13
J C. 8,2.10
-13
J D. 5,6.10
-13
J
Bài tập 4: Xét phản ứng hạt nhân xảy ra khi bắn phá nhôm bằng các hạt α:
nPAl +→+
30
15
27
13

A. 10,82 MeV B. 13,98 MeV C. 11,51 MeV D. 17,24 MeV

GV: Nguyễn Văn Tường Trường THPT Yên Định 2
-18-
S dng phng phỏp nng lng nõng cao kt qu hc tp
chng ht nhõn nguyờn t cho hc sinh lp 12
2. GII PHP 2
p dng nh lut bo ton ng lng v nng lng bi tp phúng x
A B + C
a) Định luật bảo toàn động l ợng:
A
P
=
B
P
+
C
P
Hạt nhân A đứng yên phóng xạ :
A
P
=
B
P
+
C
P
=0



Mặt khác : (P
B
)
2
=(P
C
)
2


2.m
C
.W
C
=2m
B
.W
B


C
B
m
m
=
B
C
W
W


C
W
A

=W
B
+ W
C
( W
A
= 0 )
c) Phần trăm động năng các hạt B,C:
C
B
m
m
=
B
C
W
W

B
C
C
B
m
W
m
W

W
E
mm
m
CB
B

+
% W
C
=
%100.
E
W
C

=
CB
B
mm
m
+
100%
%W
B
=100% - %W
C
Kt qu: Cỏc cụng thc vn dng trong bi tp v phúng x ht nhõn
C
B

(11)
Ví dụ 1 :
Randon
222
86
Rn
là chất phóng xạ phóng ra hạt

và hạt nhân con X. Biết rằng sự phóng
xạ này toả ra năng lợng 12,5MeV dới dạng tổng động năng của hai hạt sinh ra. Lấy tỉ
số khối lợng của các hạt gần đúng bằng tỉ số số khối của chúng (m

/m
X

A

/A
X
).
ộng năng của mỗi hạt sinh ra l bao nhiêu?
Hng dn gii
W

+ W
X
=
E

=12,5

Ra
đứng yên phân rã ra một hạt

và biết đổi thành hạt nhân X. Động
năng của hạt

trong phân rã là 4,8MeV. Hãy xác định năng lợng toàn phần toả ra
trong một phân rã. Coi khối lợng của hạt nhân tính theo đơn vị u xấp xỉ bằng khối lợng
của chúng.
GV: Nguyn Vn Tng Trng THPT Yờn nh 2
-20-
S dng phng phỏp nng lng nõng cao kt qu hc tp
chng ht nhõn nguyờn t cho hc sinh lp 12
Hng dn gii
X
m
m

=

W
W
X
=
222
4


W
X

=205,92944u, m

=4,00150u, 1u=931MeV/c
2
.
Hng dn gii
E
= (m
trc
m
sau
).c
2
=5,949(MeV)
E
mm
m
W
BC
C
B

+
=
=
210
4
.5,949=0,1133 MeV
Ví dụ 4 :
Hãy viết phơng trình phóng xạ

Ví dụ 5 :
Pôlôni
210
84
Po
là một chất phóng xạ

. Tính vận tốc của hạt

, biết rằng mỗi hạt nhân
Pôlôni khi phân rã toả ra một năng lợng E=2,60MeV.
Hng dn gii
W

+ W
X
=
E

=2,6
X
m
m

=

W
W
X
=

3
1
1
0
6
3
+→+ TnLi
. Phản ứng tỏa ra nhiệt lượng
4,8MeV. Coi động năng các hạt ban đầu không đáng kể, động năng hạt α sinh ra là
A. 2,74.10
-13
JB. 4,36.10
-13
J C. 1,25.10
-13
J D. 3,29.10
-13
J
Bài tập 3: Hạt nhân phóng xạ
234
92
U
đứng yên phát ra hạt α theo phương trình
234 4 A
92 2 Z
U He X
→ +
. Năng lượng tỏa ra của phản ứng này là 14,15MeV. Xem khối lượng
hạt nhân gần đúng bằng số khối tính theo đơn vị u. Động năng của hạt α là bao nhiêu?
A. 13,72MeV B. 12,91MeV C. 13,91MeV D. 12,79MeV