Bài giảng Vật lý Lớp 12 - Bài 36: Năng lượng liên kết của hạt nhân. Phản ứng hạt nhân - Trần Văn Quế

 CHÀO MỪNG QUÝ THẦY CÔ VỀ DỰ GIỜ THĂM LỚP 
BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ 
 GIÁO VIÊN THỰC HIỆN: TRẦN VĂN QUẾ 
KIỂM TRA BÀI CŨØ 
 1, Cấu tạo và kí hiệu hạt nhân ? 
 2, Định nghĩa đơn vị khối lượng hạt nhân ? 
 BÀI 36 
NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT HẠT NHÂN. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN. 
Tiết 1. 
 I. LỰC HẠT NHÂN. 
 II. NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN. 
Tiết 2. 
 III. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN. 
 BÀI 36 
NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT HẠT NHÂN. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN. 
 I. LỰC HẠT NHÂN: 
Các prôton trong hạt nhân tương tác điện với nhau như thế nào? Vì sao hạt nhân nguyên tử bền vững ? 
 - Các prôton trong hạt nhân mang điện tích dương 
nên đẩy nhau. Thực tế, hạt nhân nguyên tử bền vững là vì: các nuclon(gồm prôton và nơtron) hút nhau bởi lực hút rất mạnh, gọi là lực hạt nhân. 
 - Lực hạt nhân không có cùng bản chất với lực tĩnh điện hay lực hấp dẫn. Nó còn gọi là lực tương tác mạnh. 
Vì sao ? 
Vì lực tĩnh điện thì các prôton đẩy nhau, còn lực hấp dẫn giữa các nuclon thì quá nhỏ. 
 - Lực hạt nhân chỉ phát huy tác dụng trong phạm vi nhỏ hơn hoặc bằng bán kính hạt nhân. Nghĩa là lực hạt nhân có bán kính tác dụng khoảng 10 -15 m. 
II. NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN. 
* Xét hạt nhân: 
- Khối lượng các nuclon ban đầu chưa liên kết: 
 m 0 = Z.m p +N.m n =2.1,00728u + 2.1,00866 u = 4,03188 u 
- Khối lượng hạt nhân: 
→ Khối lượng của một hạt nhân luôn nhỏ hơn tổng khối lượng của các nuclon tạo thành hạt nhân đó. 
 m X = 4,00150 u 
Độ chênh lệch giữa hai khối lượng đó gọi là độ hụt khối của hạt nhân, kí hiệu Δ m . 
So sánh hai khối lượng trên. Ta rút ra kết luận gì ? 
 Δ m = m o - m X = Z.m p + (A - Z).m n - m X 
* Tính chất này tổng quát cho mọi hạt nhân. 
 1. Độ hụt khối: 
 (Trong đó N = A – Z) 
Ví dụ 1: (Hoạt động nhóm) 
Tính độ hụt khối của hai hạt nhân sau: 
Chú ý: m X = m(nguyên tử) – Z. m e 
 Độ hụt khối của hạt nhân: 
 → Δ m = Z.m p + (A - Z).m n - m X 
 = 6. 1,00728 u+ 6. 1,00866 u- 11,99671 u 
 = 0,09893 u 
 = 12,00000 u - 6.0,0005486 u 
 11,99671 u 
m X = m(nguyên tử) – Z. m e 
 Độ hụt khối của hạt nhân: 
m / X , = m / (nguyên tử) – Z / . m e 
 = 15,99491 u - 8.0,0005486 u 
 15,99052 u 
 → Δ m / = Z / .m p + (A / - Z / ).m n - m / X , 
 = 8. 1,00728 u+ 8. 1,00866 u- 15,99052 u 
 = 0,13700 u 
II. NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN. 
* Xét hạt nhân: 
 2. Năng lượng liên kết: 
n 
n 
n 
n 
p 
p 
p 
p 
Trạng thái 2 
 Trạng thái 1 
 Theo hệ thức Anhxtanh: hệ các nuclon ban đầu có năng lượng E o = m o .c 2 , hạt nhân tạo thành từ chúng có năng lượng E = m.c 2 < E o . Vì năng lượng được bảo toàn, nên đã có một lượng năng lượng 
W lk = E o - E = Δ m.c 2 tỏa ra để các nuclon kết hợp thành hạt nhân. 
II. NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN. 
* Xét hạt nhân: 
 2. Năng lượng liên kết: 
n 
n 
n 
n 
p 
p 
p 
p 
Trạng thái 2 
 Trạng thái 1 
 Ngược lại, nếu muốn tách hạt nhân đó thành các nuclon riêng rẽ (chuyển từ trạng thái 1 sang trạng thái 2), ta phải cung cấp cho hệ năng lượng W lk = Δ m.c 2 để thắng lực liên kết giữa các nuclon. 
 Vì vậy đại lượng W lk = Δ m.c 2 gọi là năng lượng liên kết của hạt nhân . 
Hãy định nghĩa năng lượng liên kết của hạt nhân ? 
 → Năng lượng liên kết của một hạt nhân được tính bằng tích của độ hụt khối của hạt nhân với thừa số c 2 . 
 W lk = Δ m.c 2 
Ví dụ 2: (Hoạt động nhóm) 
Tính năng lượng liên kết của hai hạt nhân sau: 
 Độ hụt khối của hạt nhân: 
 Δ m = 0,09893 u 
 Độ hụt khối của hạt nhân: 
 Δ m / = 0,13700 u 
 → Năng lượng liên kết: 
 W lk = Δ m.c 2 
 = 0,09893 u.c 2 
 = 0,09893. 931,5 (MeV/c 2 ).c 2 
 92,15 MeV 
 → Năng lượng liên kết: 
 W / lk = Δ m / .c 2 
 = 0,13700 u.c 2 
 = 0,13700. 931,5 (MeV/c 2 ).c 2 
 127,62 MeV 
II. NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN. 
 3. Năng lượng liên kết riêng: 
 Năng lượng tính cho một nuclon, gọi là năng lượng liên kết riêng: 
 → Nó đặc trưng cho độ bền vững của hạt nhân. 
 - Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững. 
 - Các hạt nhân bền vững có năng lượng liên kết riêng vào cỡ 8,8 MeV/nuclon. Đó là những hạt nhân trung bình, có số khối A trong khoảng: 50 < A < 80 
Hạt nhân 
W lkR (MeV/nuclon) 
 Ví dụ: 
7,6 
8,8 
8,3 
8,7 
Ví dụ 3: (Hoạt động nhóm) 
Tính năng lượng liên kết riêng của hai hạt nhân sau: 
 Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân: 
 Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân: 
 Ta có: W lk 92,15 MeV 
 Ta có: W / lk 127,62 MeV 
 BÀI TẬP CỦNG CỐ 
CÂU1. 
	 Năng lượng liên kết riêng. 
 A. Giống nhau với mọi hạt nhân. 
 B. Lớn nhất với các hạt nhân nhẹ. 
 C. Lớn nhất với các hạt nhân trung bình. 
 D. Lớn nhất với các hạt nhân nặng. 
 Đáp án : C 
 CÂU2. 
	 Bản chất lực tương tác giữa các nuclon là: 
 A. Lực tĩnh điện. 
 B . Lực hấp dẫn. 
 C. Lực điện từ. 
 D. Lực tượng tác mạnh. 
 Đáp án : D 
CÂU 3. 
	 Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân. 
 A. Có thể âm hoặc dương. 
 B . Càng lớn thì hạt nhân càng bền. 
 C. Càng nhỏ thì hạt nhân càng bền. 
 D . Có thể triệt tiêu đối với một số hạt nhân đặc biệt. 
 Đáp án : B 
CÂU 4. 
	 Hạt nhân nào có năng lượng liên kết riêng lớn nhất ? 
 A. Heli. 
 B . Cacbon. 
 C. Sắt. 
 D . Urani. 
 Đáp án : C 
BÀI TẬP VỀ NHÀ 
 Bài 1 → 6 SGK trang 186, 187. 
 Các bài tập trong sách BÀI TẬP VẬT LÍ