Tải bản đầy đủ

BÀI DỰ THI LIÊN MÔN ĐỀ TÀI: THIÊN NHIÊN VÀ MÔI TRƯỜNG SỐNG XUNG QUANH TA

( Bài đã được giải Câp QG rồi chỉ tham khảo thôi các bạn nhé)
THIÊN NHIÊN VÀ MÔI TRƯỜNG SỐNG XUNG QUANH TA
1. Tình huống.
+ Các nhà khảo cổ học tính tuổi của các mẫu đá, mẫu than như thế nào?
+ Xác định sự tồn tại và phát triển sự sống trên trái đất qua các niên đại, thiên niên
kỷ?
+ Sự ảnh hưởng của chất phóng xạ đến cuộc sống của nhân loại, sau bao lâu thì
chất phóng xạ không còn ảnh hưởng đến con người….?
+ Sự phân chia của tế bào tế bào E.Coli có ảnh hưởng gì đến cuộc sống của chúng
ta ?
2. Mục tiêu giải quyết tình huống.
Thứ nhất: Hiểu biết về tự nhiên, giải đáp thắc mắc trong bài tập môn Toán lớp 11,
sự nguy hiểm phóng xạ như thế nào?
Thứ hai: Vận dụng kiến thức vật lý, hoá học, sinh học, lịch sử để hiểu và giải bài
tập trong sách Đại số và Giải tích 11 chương trình chuẩn, từ đó có kỹ năng vận
dụng các kiến thức từ sách vở vào thực tế đời sống.
Thứ ba: Rèn luyện kỹ năng sống cho bản thân, phòng chống bệnh tật, phòng tránh
được các chất độc hại.
3. Tổng quan về các nghiên cứu liên quan đến việc giải quyết tình huống.
Để giải quyết tình huống này, cần vận dụng kiến thức các môn học:
Môn Toán, Lý, Hoá, Sinh, Sử, Văn học, Công nghệ, Tin học, Văn học trong

chương trình trung học phổ thông. Hình ảnh, tư liệu trên Internet.
4. Giải pháp giải quyết tình huống.
Để giải một số bài tập trong sách giáo khoa Giải tích 11 chương trình
chuẩn, đề thi học sinh giỏi giải toán trên máy tính cầm tay. Trước tiên chúng ta
phải hiểu chu kỳ bán rã là gì? Phóng xạ là gì? Thế nào là tia phóng xạ?

1


Chu kỳ bán rã là: Chu kỳ bán rã hay chu kỳ nửa phân rã là thời gian cần để
một đại lượng biến đổi với thời gian theo hàm suy giảm số mũ đạt đến lượng bằng
một nửa lượng ban đầu. Thời gian này thường được ký hiệu là T1/2
Chu kỳ bán rã trong Vật lý:
Ngoài phân rã hạt nhân, chu kỳ bán rã còn xuất hiện trong các quá trình điện học
như mạch RC hay mạch RL circuit; ở đó, hằng số phân rã λ là nghịch đảo của hằng
số thời gian τ của mạch. Với các mạch RC và RL đơn giản, λ bằng RC (tích điện
trở và điện dung hay L/R (thương của độ tự cảm trên điện trở).
Chu kỳ bán rã trong Hóa học:
Trong phản ứng hóa học, lấy theo chuyển hóa bậc một, λ là hằng số tốc độ phản
ứng.
Chu kỳ bán rã trong Dược học:
Trong dược học chu kỳ bán rã của thuốc hay chất được cơ thể hấp thụ là thời gian
để lượng thuốc giảm đi một nửa so với ban đầu, nhờ vào các quá trình hấp thụ và
chuyển hóa khác nhau. Đây là một hằng số quan trọng của các loại thuốc trong
dược học và thường được gọi là thời gian bán thải, ký hiệu bởi t1/2.
N=No/2t/T Cacbon là các thành phần thiết yếu cho mọi sự sống đã biết, và không có
nó thì sự sống mà chúng ta đã biết không thể tồn tại. Việc sử dụng kinh tế chủ yếu
của cacbon là trong dạng các hiđrôcacbon, chủ yếu là các nhiên liệu hóa
thạch như than, khí mêtan và dầu mỏ. Dầu mỏ được sử dụng trong công nghiệp hóa
dầu để sản xuất ra các sản phẩm như xăng và dầu hỏa.
Phóng xạ : là hiện tượng một số hạt nhân nguyên tử không bền tự biến đổi và phát
ra các bức xạ hạt nhân (thường được gọi là các tia phóng xạ). Các nguyên tử có tính
phóng xạ gọi là các đồng vị phóng xạ, còn các nguyên tử không phóng xạ gọi là
các đồng vị bền. Các nguyên tố hóa học chỉ gồm các đồng vị phóng xạ (không có
đồng vị bền) gọi là nguyên tố phóng xạ.
2


Tia phóng xạ: có thể là chùm các hạt mang điện dương như hạt anpha, hạt proton;
mang điện âm như chùm electron (phóng xạ beta); không mang điện như hạt


nơtron, tia gamma (có bản chất giống như ánh sáng nhưng năng lượng lớn hơn
nhiều). Sự tự biến đổi như vậy của hạt nhân nguyên tử, thường được gọi là sự phân
rã phóng xạ hay phân rã hạt nhân. Các hợp chất của uranium có khả năng tự phát ra
những tia không không nhìn thấy được, có thể xuyên qua những vật mà tia sáng
thường không đi qua được gọi là các tia phóng xạ. Dưới tác dụng của điện
trường tia phóng xạ bị tách làm 3 tia:
- Tia anpha lệch về phía cực âm của điện trường, gồm các hạt anpha mang điện
tích dương (gấp 2 lần điện tích của proton).
- Tia Beta lệch về phía cực dương của điện trường gồm các hạt electron.
- Tia Gamma không lệch về cực nào của điện trường, có bản chất như tia sáng.
Phóng xạ là một chất rất độc và để lại những thiệt hại nghiêm trọng. Sự tàn phá
nặng nề đó còn kéo dài sự ảnh hưởng về sức khỏe của con người về sau như:

3


Ảnh hưởng của phóng xạ đời thứ 3

Nước nhiễm phóng xạ gây ảnh hưởng các loài cá

/

4


Đất nhiễm dioxin ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp.
Chất phóng xạ từ Nhà máy điện hạt nhân và bom nguyên tử có nguy cơ phát tán và
ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của chúng ta gồm 2 loại chính: iốt 131 và cesium 137.
Iốt 131 nồng độ cao khi đi vào cơ thể sẽ tích tụ trong tuyến giáp trạng (nằm phía
trước cổ), lâu ngày sẽ gây ung thư. Tuy nhiên, iốt 131 có thời gian bán hủy ngắn
(trong vòng một tuần). Sau khoảng 20 ngày, iốt 131 sẽ phân hủy và không gây hại
đến sức khỏe con người. Còn cesium 137 phát ra các tia gamma lại có thời gian bán
hủy dài (đến vài chục năm) và tác dụng đến nhiều cơ quan chức năng trong cơ thể.
Cesium 137 tấn công và phá hủy các tế bào non trong tủy xương, gây ung thư máu,
ung thư xương, phá hủy cấu trúc và gây đột biến ADN, di truyền cho thế hệ tương
lai. Các nhà chuyên môn cho rằng chỉ cần một lượng rất nhỏ chất phóng xạ ion hóa
(100 millisievert) là đã có thể làm tăng nguy cơ ung thư, dù sự gia tăng đó là rất ít.
5


Bên cạnh đó, khi nhiễm phóng xạ sức khỏe con người còn chịu nhiều ảnh hưởng
nghiêm trọng khác. Người ta chia tác hại của các chất phóng xạ thành 2 kiểu: trước
mắt và lâu dài.
Ngay sau khi nhiễm phóng xạ, bạn sẽ thấy các dấu hiệu buồn nôn, mệt mỏi, ban đỏ
không rõ nguyên nhân. Sau loạt triệu chứng này có thể là quãng thời gian vài tuần
hoàn toàn bình thường. Thời kỳ ủ bệnh mới thực sự nguy hiểm, đặc trưng bởi các
triệu chứng viêm nhiễm, chảy máu, bệnh dạ dày và ruột, thiếu các tế bào máu…

Một trong những biểu hiện trên da của người nhiễm phóng xạ.
Nếu không được chữa trị kịp thời, nhiễm phóng xạ có thể dẫn đến ung thư,
hiểu nôm na là các tế bào trong cơ thể sẽ tự động phân hủy. Cho dù được chữa trị
khỏi nhưng các tổn hại do phóng xạ gây ra không thể khôi phục được, có thể dẫn
đến những đột biến ở cơ chế di truyền như chứng nhỏ não, mắt không hoàn chỉnh,
chậm phát triển trí tuệ…
Trong nhiều lĩnh vực chúng ta cũng không thể phủ nhận phóng xạ có những
công dụng, lợi ích vô cùng quan trọng như trong Y học, công nghiệp, nông nghiệp
quân sự,…
Trong y học Iốt phóng xạ (I-131) có những lợi ích to lớn trong chẩn đoán và điều
trị bệnh. Nhiều loại bệnh được chẩn đoán và điều trị thành công, an toàn bằng iốt I-

6


131, đặc biệt là các bệnh lý tuyến giáp như bệnh cường giáp trạng (trong đó có
bệnh Basedow), ung thư tuyến giáp (thể biệt hoá)…
Trong công nghiệp để loại bỏ những tác hại ngoài ý muốn của phóng xạ, hiện
nay với sự phát triển của xã hội, con người đã tìm ra và phát triển công nghệ nano.
Nhờ có công nghệ này, con người có thể loại bỏ phóng xạ trong chất lỏng và rất
nhiều công dụng khác. Từ đó đã có rất nhiều ứng dụng của công nghệ mới này:

Dùng công nghệ nano để nuôi tôm.

7


Dùng công nghệ nano để nuôi tôm
Ảnh về công nghệ nano để chữa bệnh – phát hiện bệnh hiểm nghèo, lai tạo ra một
số giống mới: Cừu Dolly, 1 số loài hoa

Phương pháp sử dụng hạt nano để theo dõi các tế bào, nhằm phát hiện sớm dấu
hiệu ung thư và một số căn bệnh khác ở người.
Phát hiện ung thư bằng công nghệ nano được hy vọng sẽ trở thành hệ thống cảnh
báo sớm, giúp nhanh chóng đưa ra biện pháp chữa trị kịp thời và chủ động.

8


Công nghệ phát hiện ung thư nhờ mắt tôm bọ ngựa
5. Thuyết minh tiến trình giải quyết tình huống.
Sau khi tìm hiểu về chất phóng xạ và chu kỳ bán rã ta đã có thể hiểu hơn về
bài tập 1 trang 121 trong sách giáo khoa Đại số và Giải tích 11chương trình chuẩn.
Bài tập 1: (Liên môn Hoá - Lý).
Có 1kg chất phóng xạ độc hại. Biết rằng, cứ sau một khoảng thời gian
T = 24000 năm thì một nửa chất phóng xạ này bị phân rã thành chất khác không

độc hại đối với sức khỏe của con người (T được gọi là chu kỳ bán rã).
Gọi U n là khối lượng chất phóng xạ còn lại sau chu kỳ thứ n.
a, Tìm số hạng tổng quát U n của dãy số ( U n ).
b, Chứng minh rằng ( U n ) có giới hạn là 0.
c, Từ kết quả ở ý b,chứng tỏ rằng sau một số năm nào đó khối lượng chất phóng xạ
đã cho ban đầu không còn độc hại đối với con người, khi khối lượng chất phóng xạ
c, còn lại bé hơn 10-6 g
Bài giải
1
2

1
4

1
8

a, Ta có: u1 = ; u2 = ; u3 = ;...
Bằng quy nạp ta chứng minh được un =
q n = 0 nếu q 〈 1
b, Áp dụng tính chất lim
x →∞
n

1
1
= lim  ÷ = 0
Ta có lim
n
x →∞ 2
x →∞ 2
 

c, Ta có 10−6 g = 10−9 kg =

1
kg
109

9

1
, n ∈ ¥ *.
n
2


Vì un → 0 nên un =

1
có thể nhỏ hơn một số dương bất kì, kể từ một số hạng
2n

nào đó trở đi. Như vậy, un nhỏ hơn

1
kể từ chu kì n0 nào đó. Nghĩa là một số
109

năm ứng với chu kì này, khối lượng chất phóng xạ không còn độc hại đối với con
người.
Cụ thể: muốn

1
1
〈 9 ta cần chọn n0 sao cho 2 n0 〉 109 .
n
2
10

Chẳng hạn, với n0 sao cho 2 n 〉 109 . Nói cách khác, sau chu kỳ thứ 36 (nghĩa là
0

sau 36. 24000 = 864000 (năm)). Chúng ta không còn lo lắng về sự độc hại của khối
lượng chất phóng xạ còn lại.
Bài tập 2: (Liên môn Lịch sử - Hóa học – Vật lý ).
Một mẩu than từ hang động ở vùng núi đá vôi tỉnh Hòa Bình có 9,4 phân
hủy 14C. Hãy cho biết người Việt cổ đại đã tạo ra mẩu than đó cách đây bao nhiêu
năm? Biết chu kỳ bán hủy của 14C là 5730 năm, trong khí quyển có 15,3 phân hủy
14

C. Các số phân hủy nói trên đều tính với 1,0 gam cacbon, xảy ra trong 1,0 giây.

*Để hiểu và giải bài tập này, chúng ta cần biết một số công thức sau.
ln 2
K= T1
2

T=

1 No
ln
K Nt

T1
2

: chu kì bán hủy

K: hằng số phóng xạ
T: thời gian
No: số nguyên tử ban đầu
Nt: số nguyên tử còn lại sau thời gian t
Bài giải
ln 2
0, 693
Hằng số phóng xạ: K= T1 =
5730
2

Niên đại của mẩu than: T=

1 No 5730 15,3
ln
ln
=
= 4027,9 (năm)
K Nt 0, 693 9, 4

10


Vậy người Việt cổ đại đã tạo ra mẩu than đó cách đây khoảng 4027,9 năm.
Liên môn Sinh học.
Để hiểu ví dụ 3 trang 100 trong sách giáo khoa Đại số và Giải tích 11 chúng
ta sẽ tìm hiểu về tế bào E. Coli
Cấu tạo tế bào và sinh sản: Tế bào E.coli có chiều dài khoảng 2 micromet. Bên
ngoài có vách tế bào, kề trong là màng sinh chất. Mezosome là cấu trúc xếp lại của
màng sinh chất có thể liên quan đến phân bào chất di truyền tạo nên nucleotid. Các
tiêm mao giúp cho sự vận động của tế bào.
Thời gian thế hệ ngắn, tốc độ sinh sản nhanh Trong điều kiện thuận lợi, tế
bào E.coli có thể phân chia 1 lần trong 20 phút, còn bacteriophage trong thời gian
30-40 phút có thể tạo ra hàng trăm cá thể, nấm men có thể chia tế bào trong 2 giờ.
Đặc điểm nghiên cứu di truyền học là theo dõi qua nhiều thế hệ nên các đối tượng
vi sinh vật giúp rút ngắn đáng kể thời gian thí nghiệm.
Cấu tạo tế bào và sinh sản

Hình ảnh về vi khuẩn E.Coli phân đôi

11


Bài tập 3: Tế bào E.Coli trong điều kiện nuôi cấy thích hợp cứ 20 phút phân đôi
một lần.
a, Hỏi một tế bào sau mười lần phân chia sẽ thành bao nhiêu tế bào?
b, Nếu có 105 tế bào thì sau 2 giờ sẽ phân chia thành bao nhiêu tế bào?
Bài giải
Môn Toán

Môn Sinh học

a, Vì ban đầu có một tế bào và một lần - Với N 0 TB ban đầu qua n lần phân
một tế bào phân chia thành hai tế bào chia trong thời gian t sẽ tạo ra N TB:
t
nên ta có cấp số nhân với u1 = 1, q = 2

Nt = N 0 × 2n .

và u11 là số tế bào nhận được sau mười Nếu số lượng tế bào vi khuẩn E.Coli
12


lần phân chia. Vậy sau 10 lần phân chia, ban đầu là 105 tế bào, thì sau 2 giờ số
số
tế
bào
nhận
được
là: lượng tế bào trong quần thể trung
u11 = 1.211−1 = 210 = 1024. (tế bào).

bình là:

b, Vì ban đầu có 105 tế bào và mỗi lần

+ Số lần phân chia của vi khuẩn

một tế bào phân chia thành hai tế bào

E.Coli sau 2 giờ:

nên ta có cấp số cộng với u1 = 105 , q = 2.
Vì cứ 20 phút lại phân đôi một lần nên

n=

t
60 ×2
=
=6
g
20

+ Số lượng tế bào trong quần thể

sau 2 giờ sẽ có 6 lần phân chia tế bào
và u7 là số tế bào nhận được sau hai giờ.

trung bình là:

Vậy số tế bào nhận được sau hai giờ

Nt = N0 x 2n = 105 x 26

phân chia là:

= 6.400.000 (tế bào)

u7 = 105.27 −1 = 105.26 = 6400000 (tế bào).

6. Ý nghĩa của việc giải quyết tình huống.
Việc vận dụng kiến thức trong bộ môn Hóa học, Vật lý, Sinh học, Lịch sử,
Tin học để hiểu và giải quyết các bài toán trong môn Đại số và Giải tích lớp 11 nói
lên sự cần thiết cũng như vai trò quan trọng của các kiến thức liên môn trong
chương trình trung học phổ thông. Mặt khác học sinh có cái nhìn tổng thể hơn một
vấn đề trong thực tiễn cuộc sống.
Tìm hiểu và biết thêm kiến thức từ sách vở đến thực tế, giúp học sinh rèn
luyện kỹ năng học tập, hiểu hơn về thế giới xung quanh. Đúng với tiêu chí “học
phải đi đôi với hành”
Với cương vị là học sinh THPT, biết sự độc hại của phóng xạ để phòng tránh,
cũng như biết được sự phát triển của khoa học kỹ thuật trong việc phòng và chữa
bệnh. Từ đó có ý thức bảo vệ môi trường sống hoà bình, trong sạch.
Khi còn là học sinh đang ngồi trên ghế nhà trường, chúng ta cần chăm chỉ
học tập để chiếm lĩnh các kiến thức mới, rèn luyện sức khỏe tốt, tu dưỡng đạo đức.
13


Đặc biệt, khi làm bất cứ một việc nào cũng cần có kiến thức, không chỉ kiến thức
của một bộ môn mà nên tích hợp nhiều kiến thức, rải rác ở các môn học khác nhau.
Để đạt được điều đó chúng ta ngay từ bây giờ phải có ý thức học tập và bảo vệ môi
trường sống để phát triển bền vững.

Các chiến sỹ đang làm sạch môi trường sống xung quanh chúng ta.

14


Học sinh trường THPT Sơn Dương chung tay bảo vệ môi trường
CHÚNG TAY HÃY CHUNG TAY BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG !
15



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×