Giáo án tích hợp NLS Vật lí 12 kết nối tri thức

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV tổ chức cho HS tìm hiểu nguyên lí hoạt động của nhà máy điện hạt nhân thông qua sơ đồ đơn giản hóa của một nhà máy điện hạt nhân.

- GV yêu cầu HS nghiên cứu SGK để tìm hiểu về khí thải do nhà máy điện hạt nhân thải ra môi trường và cách xử lí chất thải.

- GV yêu cầu HS thảo luận nội dung sau:

+ Câu hỏi (SGK – tr116):

1. Vì sao các nhà máy điện hạt nhân thường được xây dựng cạnh hồ, sông và bờ biển?

2. Liệt kê các nguy cơ ảnh hưởng tới sức khỏe con người và môi trường nếu không may xảy ra sự cố tại lò phản ứng hạt nhân.

+ Hoạt động (SGK – tr116):

1. Nêu vai trò của nhà máy điện hạt nhân trong đời sống.

2. Đánh giá các ưu, nhược điểm và cơ hội phát triển của nhà máy điện hạt nhân.

- GV yêu cầu HS: Sử dụng AI để so sánh chi tiết ưu và nhược điểm của điện hạt nhân so với điện than và điện mặt trời về 3 mặt: Hiệu suất, Chi phí, Môi trường."

- Sau khi HS trả lời, GV kết luận về nhà máy điện hạt nhân.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, trao đổi, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

- GV quan sát, hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện các nhóm báo cáo kết quả thảo luận:

*Trả lời Câu hỏi (SGK – tr116)

1. Nhà máy điện hạt nhân toả ra rất nhiều nhiệt, cần nhiều nước để làm mát. Vì vậy, các nhà máy điện hạt nhân thường được xây dựng cạnh hồ, sông và bờ biển.

2. Nguy cơ ảnh hưởng tới sức khoẻ con người và môi trường nếu không may xảy ra sự cố tại lò phản ứng hạt nhân: Rủi ro về sự an toàn, gây ô nhiễm phóng xạ ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và sức khoẻ con người; tạo ra chất thải phóng xạ, có thể gây nguy hiểm trong hàng trăm năm, việc quản lí và xử lí chất thải gây lo ngại về rò rỉ và ô nhiễm.

*Trả lời Hoạt động (SGK – tr116)

1. Vai trò của các nhà máy điện hạt nhân: cung cấp nguồn năng lượng sạch có giá trị, góp phần đáp ứng nhu cầu năng lượng không ngừng tăng nhanh như hiện nay.

2. – Ưu điểm của nhà máy điện hạt nhân: Sử dụng năng lượng hạt nhân giúp giảm khí thải nhà kính, mang lại nguồn cung cấp điện ổn định, đảm bảo năng lượng bền vững, đem lại lợi ích kinh tế lâu dài; hệ thống khai thác năng lượng hạt nhân có thể hoạt động trong thời gian dài mà không cần bổ sung nhiên liệu.

– Nhược điểm của nhà máy điện hạt nhân: tạo ra chất thải nguy hại cho môi trường, quá trình vận hành có khả năng rủi ro và sự cố khá cao, chi phí xây dựng tốn kém cũng như tiềm tàng nguy cơ về an ninh hạt nhân.

– Cơ hội phát triển của các nhà máy điện hạt nhân: Với những lí do về nhược điểm của nhà máy điện hạt nhân như đã nêu trên thì việc sử dụng năng lượng hạt nhân vẫn còn một số tranh cãi. Nhưng đến nay, đây vẫn là một trong những nguồn năng lượng sạch có giá trị, góp phần đáp ứng nhu cầu năng lượng không ngừng tăng nhanh. Hi vọng rằng với khoa học kĩ thuật phát triển sẽ giảm bớt được những nhược điểm nhà máy điện hạt nhân gây ra.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung. 

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- Từ kết quả thảo luận của nhóm, GV nhận xét, đánh giá quá trình HS thực hiện nhiệm vụ.

- GV kết luận về nội dung Nhà máy điện hạt nhân.

- GV chuyển sang nội dung Y học hạt nhân.

I. NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN

- Năng lượng toả ra trong các phản ứng hạt nhân thường được chuyển hoá thành điện năng thông qua hệ thống lò phản ứng hạt nhân, tua bin và máy phát điện để hoà vào lưới điện hoặc cung cấp năng lượng cho tàu ngầm, tàu phá băng.... Hệ thống khai thác năng lượng hạt nhân có thể hoạt động trong thời gian dài mà không cần bổ sung nhiên liệu.

- Bộ phận chính của nhà máy điện hạt nhân là lò phản ứng hạt nhân. Chất tải nhiệt sơ cấp, sau khi chạy qua vùng tâm lò, sẽ chảy qua bộ trao đổi nhiệt, cung cấp nhiệt cho lò sinh hơi. Hơi nước làm chạy tua bin phát điện giống như trong nhà máy điện thông thường 

*Đáp án câu hỏi tích hợp NLS

- Ưu: Ổn định, sạch (khí thải).

- Nhược: An toàn, chất thải.

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV tổ chức cho HS tìm hiểu thông tin để thảo luận về y học hạt nhân.

- GV yêu cầu HS thảo luận nội dung sau:

+ Hoạt động (SGK – tr117):

Thảo luận và thực hiện các yêu cầu sau:

1. Tại sao người ta sử dụng tia gamma trong chụp ảnh phóng xạ cắt lớp bên trong cơ thể?

2. Nêu vai trò của y học hạt nhân trong đời sống.

3. Đánh giá các ưu điểm, nhược điểm và cơ hội phát triển của y học hạt nhân.

+ Câu hỏi (SGK – tr117): Khi sử dụng máy xạ trị để chữa bệnh, tia phóng xạ có tác động lên các tế bào khoẻ mạnh không? Hãy tìm thông tin về các triệu chứng của bệnh nhân sau khi xạ trị.

- GV yêu cầu HS: Tìm video mô phỏng quy trình "Chụp PET/CT phát hiện ung thư". Quan sát cách đồng vị phóng xạ đi vào cơ thể.

- Sau khi HS trả lời, GV kết luận về y học hạt nhân.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, xem video, trao đổi, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

- GV quan sát, hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện các nhóm báo cáo kết quả thảo luận:

*Trả lời Hoạt động (SGK – tr117)

1. Tia có khả năng đâm xuyên lớn. Khi các chất phóng xạ di chuyển trong cơ thể, chúng phát ra các tia xuyên qua các thành phần cơ thể đến đầu dò tín hiệu và ta thu được thông tin về vị trí, tính chất, thành phần cơ thể bị tia xuyên qua.

2. Vai trò của y học hạt nhân trong đời sống: Chẩn đoán và điều trị các bệnh ung thư, bệnh nội tiết, tim mạch...; Xử lí thực phẩm sử dụng bức xạ ion hoá, khử trùng các sản phẩm và thiết bị y tế (đồng phục, dụng cụ, băng gạc,...); Xác định nguồn nước đánh giá nguy cơ xâm nhập nước mặn hoặc ô nhiễm nguồn nước, kiểm tra khả năng sử dụng nước; Phát hiện các khu vực đất bị xói mòn;...

3. Ưu điểm, nhược điểm và cơ hội phát triển của y học hạt nhân:

Chẩn đoán hình ảnh; chẩn đoán hình ảnh kết hợp; công nghệ chụp PET (Positron Emission Tomography); công nghệ chup SPECT - chụp tim mạch và xạ hình xương; điều trị ung thư....

Nhiễm quá nhiều phóng xạ có khả năng làm tổn thương các cơ quan hoặc mô trong cơ thể thậm chí làm tăng nguy cơ ung thư.

- Khi công nghệ tiến bộ, các nhà khoa học hi vọng rằng các phương pháp điều trị sẽ tác động nhiều hơn đến khối u hoặc bệnh và ít ảnh hưởng đến toàn bộ cơ thể.

*Trả lời Câu hỏi (SGK – tr117)

Khi sử dụng máy xạ trị để chữa bệnh, tia phóng xạ không chỉ tiêu diệt hoặc làm chậm sự phát triển của các tế bào ung thư, mà còn có thể ảnh hưởng đến các tế bào khoẻ mạnh xung quanh đó. Việc tổn thương các tế bào hoặc mô khoẻ mạnh sẽ gây ra những tác dụng phụ khác nhau. Các triệu chứng của bệnh nhân sau khi xạ trị có thể là: Mệt mỏi; các vùng da tiếp xúc với tia phóng xạ có thể bị mẩn đỏ, nổi mụn nước, sau một vài tuần sẽ bị khô nứt, ngứa, bong tróc da, các dấu hiệu này có thể được biết đến với tên gọi là viêm da do xạ trị. Khi có các dấu hiệu trên bệnh nhân cần thông báo ngay cho bác sĩ phụ trách để có hướng điều trị; tiếp đến dấu hiệu dễ nhận biết nhất đối với các bệnh nhân ung thư mỗi khi xạ trị đó là rụng tóc.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung. 

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- Từ kết quả thảo luận của nhóm, GV nhận xét, đánh giá quá trình HS thực hiện nhiệm vụ.

- GV kết luận về nội dung Y học hạt nhân.

- GV chuyển sang nội dung Ứng dụng phóng xạ hạt nhân trong công nghệ sinh học và trong bảo quản thực phẩm.

II. Y HỌC HẠT NHÂN

1. Chẩn đoán thông qua chụp ảnh phóng xạ cắt lớp bên trong cơ thể

- Người ta đưa các đồng vị phóng xạ vào cơ thể thông qua dược chất phóng xạ. Thông qua thiết bị phát hiện tia phóng xạ và sử dụng máy vi tính, người ta có thể theo dõi sự dịch chuyển của các dược chất phóng xạ bên trong cơ thể (phương pháp theo dõi vết phóng xạ).

2. Điều trị bệnh

- Trong điều trị bệnh ung thư, bệnh nhân được uống hoặc tiêm dược chất phóng xạ với thành phần chứa đồng vị phóng xạ. Các tế bào ung thư sẽ chết do hấp thụ tia phóng xạ có trong dược chất phóng xạ được mạch máu vận chuyển tới.

- Ngoài cách sử dụng dược chất phóng xạ, người ta còn dùng máy xạ trị để chiếu tia phóng xạ từ bên ngoài cơ thể vào tế bào ung thư để tiêu diệt chúng. Tia phóng xạ cũng được dùng để khử trùng, khử khuẩn,...

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV tổ chức cho HS tìm hiểu thông tin để thảo luận về ứng dụng phóng xạ hạt nhân trong công nghệ sinh học và trong bảo quản thực phẩm.

- GV yêu cầu HS thảo luận nội dung sau:

+ Hoạt động (SGK – tr118):

Thảo luận và thực hiện các yêu cầu sau:

1. Nêu vai trò của ứng dụng phóng xạ hạt nhân trong công nghệ sinh học và trong bảo quản thực phẩm.

2. Đánh giá ưu điểm, nhược điểm và cơ hội phát triển các ứng dụng phóng xạ hạt nhân trong công nghệ sinh học và trong bảo quản thực phẩm.

- Sử dụng AI để tạo một Infographic (dạng văn bản tóm tắt hoặc gợi ý thiết kế) giải thích quy trình chiếu xạ thực phẩm và khẳng định độ an toàn.

- Sau khi HS trả lời, GV kết luận về ứng dụng phóng xạ hạt nhân trong công nghệ sinh học và trong bảo quản thực phẩm.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK và AI, trao đổi, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

- GV quan sát, hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện các nhóm báo cáo kết quả thảo luận:

*Trả lời Hoạt động (SGK – tr118)

1. - Vai trò của ứng dụng phóng xạ hạt nhân trong công nghệ sinh học: Trong công nghệ sinh học, tia phóng xạ có thể được sử dụng hỗ trợ nghiên cứu gây đột biến gene, nhằm tạo ra các giống cây trồng mới có một số đặc điểm vượt trội như khả năng kháng sâu bệnh, năng suất cao, tạo quả trái mùa, hoặc một số loại quả không hạt,... Quan sát ảnh chụp phóng xạ của cây tại các thời điểm cách đều nhau, bằng phương pháp đánh dấu phóng xạ, có thể đưa ra các biện pháp chăm sóc cây trồng phù hợp, giúp nâng cao chất lượng và năng suất.

- Vai trò của ứng dụng phóng xạ hạt nhân trong bảo quản thực phẩm: Sử dụng rộng rãi trong bảo quản sản phẩm nông nghiệp và thực phẩm.

2. - Ưu điểm của ứng dụng phóng xạ hạt nhân trong công nghệ sinh học: Cây trồng đột biến gene có thể ít ảnh hưởng tới môi trường do cây chỉ cần sử dụng ít phân bón và các loại thuốc trừ sâu, thuốc kích thích sinh trưởng.

Nhược điểm của ứng dụng phóng xạ hạt nhân trong công nghệ sinh học: Cây trồng biến đổi gene vẫn có thể gây tác động xấu đến côn trùng, ảnh hưởng đến hệ sinh thái và sức khoẻ con người khi thường xuyên sử dụng.

- Ưu điểm của ứng dụng phóng xạ hạt nhân trong bảo quản thực phẩm: Có thể giúp kéo dài thời hạn sử dụng của thực phẩm nhờ thay đổi một số tính chất hoá học của thực phẩm tươi, giúp thực phẩm tránh bị mọc mầm, phân huỷ....

- Nhược điểm của ứng dụng phóng xạ hạt nhân trong bảo quản thực phẩm: Một số loại thực phẩm chiếu xạ có thể bị thay đổi màu sắc, hương vị làm thay đổi chất lượng sản phẩm. Ngoài ra, thực phẩm chiếu xạ có giá thành cao.- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung. 

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- Từ kết quả thảo luận của nhóm, GV nhận xét, đánh giá quá trình HS thực hiện nhiệm vụ.

- GV kết luận về nội dung Ứng dụng phóng xạ hạt nhân trong công nghệ sinh học và trong bảo quản thực phẩm.

- GV chuyển sang nội dung Luyện tập.

III. ỨNG DỤNG PHÓNG XẠ HẠT NHÂN TRONG CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ TRONG BẢO QUẢN THỰC PHẨM

- Trong công nghệ sinh học, tia phóng xạ có thể được sử dụng hỗ trợ nghiên cứu gây đột biến gene, nhằm tạo ra các giống cây trồng mới có một số đặc điểm vượt trội như khả năng kháng sâu bệnh, năng suất cao, tạo quả trái mùa, hoặc một số loại quả không hạt,... Cây trồng đột biến gene có thể ít ảnh hưởng tới môi trường do cây chỉ cần sử dụng ít phân bón và các loại thuốc trừ sâu, thuốc kích thích sinh trưởng.

- Tuy nhiên, cây trồng biến đổi gene vẫn có thể gây tác động xấu đến côn trùng, ảnh hưởng đến hệ sinh thái và sức khoẻ con người khi thường xuyên sử dụng.

- Nhờ khả năng diệt vi trùng có hại của tia phóng xạ, nên chúng còn được sử dụng rộng rãi trong bảo quản sản phẩm nông nghiệp và thực phẩm. Chiếu tia phóng xạ còn có thể giúp kéo dài thời hạn sử dụng của thực phẩm nhờ thay đổi một số tính chất hoá học của thực phẩm tươi, giúp thực phẩm tránh bị mọc mầm, phân huỷ.

- Bên cạnh các ưu điểm, một số loại thực phẩm chiếu xạ có thể bị thay đổi màu sắc, hương vị làm thay đối chất lượng sản phẩm. Ngoài ra, thực phẩm chiếu xạ có giá thành cao.