Bài: Vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các tình huống thực tiễn dành cho học sinh trung học

CUỘC THI 
VẬN DỤNG KIẾN THỨC LIÊN MÔN 
ĐỂ GIẢI QUYẾT CÁC TÌNH HUỐNG THỰC TIỄN DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC
A. Trang bìa
- Sở Giáo Dục và Đào Tạo tỉnh: Đồng Nai
- Phòng Giáo Dục và Đào Tạo: Thị xã Long Khánh
- Trường: trung học cơ sở Xuân Lập
- Địa chỉ: Xã Xuân Lập – Thị xã Long Khánh – Tỉnh Đồng Nai
- Email: TrunghoccsXuanLap@gmail.com
- Điện thoại : 0613642970
- Họ và tên học sinh (hoặc nhóm học sinh)
1_ Nguyễn Ngọc Trâm Lớp 8/3
2_ Văn Võ Thanh Dung Lớp 8/2
3_ Nguyễn Thị Thanh Thúy Lớp 8/3
1_ Tên tình huống: 
VẬN DỤNG KIẾN THỨC LIÊN MÔN
 GIẢI THÍCH HIỆN TƯỢNG SẤM SÉT TRONG TỰ NHIÊN
2_ Mục tiêu giải quyết tình huống :
- Hưởng ứng cuộc thi vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các tình huống thực tiễn dành cho học sinh cấp trung học cơ sở, do phòng Giáo Dục và Đào Tạo thị xã Long Khánh phát động.
- Đồng thời thúc đẩy việc gắn kiến thức lý thuyết và thực hành trong nhà trường với thực tiễn đời sống. Qua đó đẩy mạnh việc thực hiện dạy học theo phương châm “Học đi đôi với hành” 
- Góp phần đổi mới hình thức, phương pháp dạy học, thúc đẩy sự tham gia của gia đình và cộng đồng vào công tác giáo dục.
- Dựa trên các yêu cầu đó nhóm chúng em đã vận dụng kiến thức các môn: Lý, Hóa, Sinh, Văn, Địa, Toán để tìm hiểu về nguyên nhân, lợi ích, tác hại và biện pháp phòng tránh một hiện tượng tự nhiên là mưa dông sấm sét.
3_ Tổng quan về các nghiên cứu liên quan đến việc giải quyết tình huống:
Trong tự nhiên có rất nhiều hiện tượng tác động đến đời sống, kinh tế và sự phát triển của xã hội. Để giải thích về các hiện tượng này đòi hỏi phải có kiến thức sâu rộng. Khi được học các bộ môn Vật Lý, Hóa học, Toán, Văn, Địa, Sinh  kích thích sự tò mò muốn tìm hiểu về thế giới thiên nhiên của học sinh. Câu hỏi tại sao lại có hiện tượng sấm sét mưa dông? Lợi ích và tác hại của nó đến đời sống và kinh tế của con người như thế nào?
Để trả lời được các câu hỏi trên chúng em đã nghiên cứu kiến thức của môn Vật Lý 7 phần điện học và Vật Lý 6, 8 phần nhiệt học, Hóa 8 chương 2 phản ứng hóa học và chương 4 oxi- không khí, Sinh 6, Văn 7 ca dao tục ngữ Việt Nam, Toán chuyển động, thống kê, Địa,
Ngoài ra chúng em còn tìm hiểu thêm các tài liệu liên quan trong sách báo, mạng Internet, thầy cô và gia đình,..
4_ Giải pháp giải quyết tình huống: 
- Tìm hiểu nguyên nhân xảy ra hiện tượng sấm sét
- Lợi ích, tác hại của hiện tượng này đến thiên nhiên, sinh vật và đời sống kinh tế của con người.
-Các biện pháp phòng chống sấm sét
5_ Thuyết minh tiến trình giải quyết tình huống:
- Từ xa xưa, đã có nhiều người nói hiện tượng sấm sét là do các vị thần tạo ra. Nhưng khi em được học môn Vật Lý thì em khẳng định và chứng minh được rằng hiện tượng đó không do vị thần nào tạo ra cả mà là một hiện tương tự nhiên.
* Nguyên nhân hình thành sét:
Sấm sét là hiện tượng khí tượng, đặc biệt thường xảy ra vào mùa hè. Do sự gia tăng nhiệt độ trong mùa khô tạo nên sự bốc hơi nước mạnh mẽ, khối không khí ẩm sát mặt đất bị nâng lên cao “hiện tượng đối lưu” (Lý 8) gây mất nhiệt. Những luồng không khí nóng mang theo hơi nước bay lên đến một độ cao nào đấy và nguội dần, lúc đó hơi nước tạo thành những giọt nước nhỏ hay gọi là tinh thể băng chúng tích tụ trong đám mây (Lý 6: Sự bay hơi và sự ngưng tụ). Trái Đất càng bị nóng thì không khí nóng càng bay lên cao hơn, mây càng dày hơn đến một lúc nào đó thì các tinh thể băng trong mây sẽ lớn dần và rơi xuống thành mưa. Mây càng dày thì màu của nó càng đen hơn. Sự va chạm của các luồng khí nóng đi lên và các tinh thể băng đi xuống trong đám mây sẽ làm xuất hiện các điện tích mà ta gọi là đám mây bị phân cực điện hay đám mây tích điện (Lý 7: sự nhiễm điện do cọ xát). Các phần tử điện tích âm có khối lượng lớn nên nằm dưới đám mây còn các phần tử điện tích dương nhẹ hơn nên bị đẩy lên phần trên của đám mây tạo ra sự chênh lệch điện áp lớn và tạo nên hiện tượng phóng điện. 
Khi hai đám mây tích điện trái dấu lại gần nhau, hiệu điện thế của chúng có thể lên tới hàng triệu Vôn. Giữa hai đám mây có hiện tượng phóng tia lửa điện và ta trông thấy một tia chớp. Ngoài ra, do hiệu ứng cảm ứng điện nên phần mặt đất nằm bên dưới đám mây dông sẽ mang một lượng điện dương. Lượng điện này sẽ phân bố trên các vật có khả năng dẫn điện như nhà cửa, cây cối, công trình, trụ điện, tháp anten.., vật nào dẫn điện càng tốt thì điện tích phân bố trên vật đó càng lớn và điện trường của nó càng mạnh so với các vật xung quanh. Vì vậy khi dòng điện phát triển xuống gần mặt đất thì nó sẽ chọn vật có điện trường mạnh nhất để đánh vào mà ta gọi là phóng điện sét. Đây là thời điểm thay đổi điện tích giữa đám mây và mặt đất được gọi là giai đoạn trung hòa điện tích, dòng điện trong kênh sét lúc này rất lớn có thể đến 200kA nên bị nóng lên rất mạnh khoảng 200000C và do đó ta thấy nó sáng chói lên (cũng được gọi là chớp). Dưới tác dụng của nhiệt độ này, lớp không khí chung quanh kênh sét bị dãn nở mạnh gây ra tiếng nổ lớn mà ta gọi là sấm. Do ánh sáng có vận tốc lớn hàng triệu lần so với âm thanh nên ta thấy ánh chớp trước rồi sau đó một lúc mới nghe thấy tiếng sấm. (theo Vật Lý 7: vận tốc truyền ánh sáng trong không khí 300000km/s, vận tốc truyền âm trong không khí 340m/s) Hình ảnh minh họa nguyên nhân
* Tác hại của sấm sét:
Trong đời sống có nhiều loại sét khác nhau gây thiệt hại về người lẫn tài sản. Người ta ước tính được rằng mỗi năm có khoảng 16 triệu lần sấm sét xuất hiện trên toàn Trái Đất và phóng xuống khoảng 3 tỉ tia lửa điện. Thiệt hại do sét gây ra chủ yếu là đánh trúng người gây thiệt mạng hoặc bị thương trầm trọng, phá hủy các công trình cao tầng và gây các đám cháy rừng lớn. Nhưng sét thì cũng có nhiều loại mà chúng ta cần phải phân biệt như: sét đánh trực tiếp, sét đánh gián tiếp và sét đánh cảm ứng. Vậy các loại sét đánh đó nghĩa là gì?
- Sét đánh trực tiếp là sét đánh thẳng vào nhà cửa công trình hoặc đánh vào bồn nước kim loại hay trụ anten nằm trên công trình đó, đánh vào cây cối, đánh vào người đang di chuyển khi đang có dông. Đây là loại sét nguy hiểm nhất vì nó có thể gây thiệt hại nặng nề cho công trình hoặc gây chết người.
Ví dụ dẫn chứng: Trong thực tế đã xảy ra nhiều trường hợp như một cơn phóng điện sét đã làm hàng chục người bị thương và chết (xảy ra ở xã Hiệp Thành – Bạc Liêu) còn những vụ sét đánh làm chết người hàng năm thì xảy ra liên tục khắp nơi nhất là các vùng trọng điểm như Đồi Rìu, Bầu Sầm, Bảo Vinh, thuộc thị xã Long Khánh – Đồng Nai, các vùng sâu thuộc huyện Đức Linh, Hàm Tân – Bình Thuận, hoặc một số xã thuộc các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long, ngay tại TpHCM năm nào cũng xảy ra vài trường hợp tử vong do phóng điện sét.
- Sét đánh gián tiếp là sét đánh vào đường dây điện thoại, đường dây tải điện cao thế hoặc hạ thế ở một nơi nào đó rồi theo đường dây truyền vào công trình làm hư hỏng thiết bị điện đang sử dụng. Chúng ta thường thấy hiện tượng bóng đèn, điện thoại, tivi, tủ lạnh, bị cháy hoặc người đang gọi điện thoại bị giật mạnh sau một cơn dông sét tất cả là do ảnh hưởng của loại sét này.
- Sét cảm ứng bao gồm cảm ứng tĩnh điện và cảm ứng điện từ. Sét cảm ứng tĩnh điện thường chỉ nguy hiểm cho các công trình có chứa chất dễ cháy nổ như xăng dầu.
- Các loại sét đó gây thiệt hại không nhỏ như: sét đánh gây ra sự cháy làm cháy rừng gây xói mòn đất lũ lụt. 
* Vận dụng kiến thức môn Địa 7 thì Việt Nam nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa, là một trong những nơi tập trung sét đánh nhiều.
* Vận dụng kiến thức Toán học để thống kê năm 1998, tại Việt Nam đã đếm được 149 lần sét đánh trúng các trạm điện, cột anten và đường dây thông tin. Riêng sét đã đánh trúng Trạm Viễn thông Bưu điện Đồng Nai và Bạc Liêu trong năm này đã gây thiệt hại khoảng 3 tỷ đồng (tiền Việt Nam). Và dưới đây là bản thống kê về sấm sét:
Bảng: Thống kê số ngày có sét xuất hiện ở một số tỉnh thành Việt Nam
Trạm quan trắc
Số ngày trung bình/năm có dông sét
Tiên Yên
Phú Liễu
Mường Thanh
Hà Nội
Thái Nguyên
Hòa Bình
Đông Hà
Komtum
TP.Hồ Chí Minh
Cần Thơ
Sóc Trăng
72,0
56,6
53,1
71,4
58,4
65,8
50,2
52,7
78,2
62,2
58,3
Bảng: Thống kê số ngày dông sét trung bình/năm
và số lần sét đánh trên100km2 mặt đất
Khu vực
Số ngày/năm
có dông sét
Số lần sét đánh trên 100km2
Thời điểm có sét đánh
cao nhất trong năm
Đồng bằng ven biển miền Bắc
54,4
647
Từ tháng 5 đến tháng 9
Nhiều nhất tháng 8
(Trung bình 4,05giờ/ngày)
Miền núi trung du miền Bắc
61,1
633
Từ tháng 3 đến tháng 9
Nhiều nhất tháng 7
(Trung bình 3,5giờ/ngày)
Ven biển miền Trung
44,0
355
Từ tháng 2 đến tháng 11
Nhiều nhất tháng 5 và 8
(Trung bình 2,03giờ/ngày)
Miền núi trung du miền Trung
47,6
331
Từ tháng 2 đến tháng 11
Xuất hiện thất thường
(Trung bình ???giờ/ngày)
Đồng bằng ven biển miền Nam
60,1
537
Từ tháng 5 đến tháng 10
Nhiều nhất tháng 5 và 9
(Trung bình 2,1giờ/ngày)
Lợi ích của sấm sét:
Trên đây là các thiệt hại do sấm sét gây ra cho con người, môi trường. 
Ai ai cũng nghĩ rằng sét lúc nào cũng có hại nhưng thật sự không hoàn toàn là như vậy.
* Theo kiến thức môn Hóa
- Sau những cơn mưa có sấm chớp, đường xá, khu phố, rừng cây Bầu trời xanh cũng như sạch quang, mát mẻ, trong lành hơn vì trong không khí có 20% khí 02 nên khi có sấm chớp tạo ra một lượng nhỏ khí ozôn (03) sát trùng không khí => hấp thụ các tia tử ngoại bảo vệ sự sống trên Trái Đất.
 - Ngoài những hạt mưa cuốn theo bụi thì O3 là tác nhân làm môi trường sạch sẽ và tươi mát.
 - Tia lửa điện từ sét giúp Nitơ và Oxi trong không khí kết hợp lại thành NO2 theo nước mưa thành phân đạm cho đất. Sét cũng có rất nhiều lợi ích đáng kể cho thực vật như trong văn học từ xa xưa ông cha ta có câu ca dao được đúc kết từ các kinh nghiệm trong đời sống thực tiễn: 
	“Lúa chiêm lấp ló đầu bờ,
	Hễ nghe tiếng sấm phất cờ mà lên”
Các bạn có biết câu ca dao này mang hàm ý hóa học như thế nào không?
Chúng mình xin trả lời câu hỏi này:
+ Theo hàm ý thì câu ca dao này nhắc nhở người làm lúa: Vụ chiêm khi lúa đang trổ đòng đòng mà có trận mưa rào, kèm theo sấm chớp thì sẽ rất tốt và cho năng suất cao sau này. Theo Hóa học 8 bài không khí-sự cháy ta đã biết trong không khí có ≈ 80% khí Nitơ và ≈ 20% khí Oxi, khi có chớp (tia lửa điện) sẽ tạo điều kiện cho Nitơ hoạt động.
+ Nhờ hiện tượng này, hàng năm làm tăng 6 đến 7 kg Nitơ cho mỗi mẫu đất. Ngày nay, người ta đã điều chế phân Ure từ không khí để chủ động bón cho cây trồng. Trong ngành nông nghiệp hiện đại cần phải dùng nhiều phân bón và nhiệm vụ của ngành công nghiệp hóa chất “hướng về không khí đòi lương thực” là càng lớn. 
* Biện pháp chống sấm sét:
Để hạn chế các hậu quả trên chúng ta cần có các biện pháp tích cực để phòng chống sét:
- Cách chống sét hữu hiệu nhất cho các công trình, thiết bị và người bên trong là làm các cột thu lôi kiểu Franklin và lồng Faraday. Cột thu lôi là một hoặc nhiều thanh kim loại dẫn điện tốt, có đầu nhọn đặt ở các điểm cao của công trình, cột được nối với dây dẫn điện (tiết diện tối thiểu 30 – 35 mm2) kéo xuống thành hệ thống nối đất làm tản dòng điện sét. Ở tại xã Xuân Lập, trường Xuân Lập và một số hộ gia đình cũng có gắn cột thu lôi dùng để tản dòng điện sét giảm sét đánh trực tiếp vào các nhà gần đó.
- Ngoài cách chống sét đó chúng ta còn có thể tự bảo vệ mình bằng cách:
+ Khi có dông sét: không nên đứng dưới gốc cây, ống khói, đụn rơm, anten truyền hình, gần các vật kim loại, không chạm tay vào các vật ẩm ướt vì những vật này dẫn điện rất tốt. Không nghe điện thoại vì điện thoại sẽ hút sóng làm ta có thể bị giật
+ Không đi dọc theo các bờ sông, bờ suối
+ Không trú mưa ở dưới cây cao, những công trình, nhà cửa trơ trọi giữa cánh đồng bởi lẽ sét thường có xu hướng đánh vào những điểm cao nhất trong khu vực đó, do đó trú mưa ở những chổ này rõ ràng không phải là một ý tưởng tốt.
+ Nếu như bạn ở giữa một vùng hoang vắng, không có nơi nào để trú, khi đó bạn sẽ trở thành “ điểm cao nhất”, nên nguy cơ bạn bị sét đánh sẽ tăng cao. Trong những trường hợp như thế bạn không nên nằm xuống mặt đất. Giải pháp tốt nhất là nên thu mình lại như tư thế của thai nhi trong bụng mẹ, đứng thẳng trên những ngón chân, cố gắng thu hẹp diện tích tiếp xúc với mặt đất(vì theo kiến thức Vật Lý 7 cơ thể người là vật dẫn điện nên ta đứng trên mặt đất sẽ làm điện truyền mạnh). Một lời khuyên khác cho bạn là nên tạm thời tránh xa các vật dụng mang bên mình bằng kim loại như cuốc xẻng, phảng mác, cần câu, gậy
+ Nếu có sấm sét mà bạn lại ở gần một chiếc xe hơi thì bạn hãy núp vào đó vì toàn bộ thân xe là một bề mặt rộng, nó có thể làm tan các dòng điện và trở thành một chiếc khung bảo vệ.
+Bên cạnh đó khi sét đánh sinh ra khí ozôn có mùi khét và khí NO, CO2.Theo như môn Hóa 8 thì: 
N2+ O2 " 2NO
Sau đó NO kết hợp ngay với O2
2NO + O2 " 2NO2
Do đó chúng ta cần trồng nhiều cây xanh để cải thiện môi trường không khí. Vì theo môn sinh 6 trong quá trình quang hợp cây xanh hấp thụ khí CO2 và thải ra khí O2.
+ Khi thấy có tia chớp ta có thể vận dụng môn vật lí để tính được vị trí chỗ đứng đến nơi có sét đánh là bao nhiêu? ( theo công thức v = s/t ® s=vxt), giúp ta tránh được nơi có sét đánh.
+ Tháo bỏ các dây anten ra khỏi tivi, radio, để tránh sét đánh vào làm cháy các thiết bị đó (gắn các thiết bị chống sét trong nhà)
Qua bài thuyết trình trên giúp ta hiểu thêm về mọi mặt của sấm sét vì sấm sét vừa có hại vừa có lợi. Vận dụng được các kiến thức của môn học vào đời sống, biết nhiều cách phòng tránh sấm sét trong nhiều tình huống cần thiết. 
6_ Ý nghĩa của việc giải quyết tình huống:
- Việc vận dụng kiến thức của các môn học: Lý, Hóa, Sinh, Địa, Văn, giúp em hiểu và biết được các nguyên nhân, lợi ích và tác hại của hiện tượng sấm sét trong tự nhiên. Giúp em biết được hiện tượng này là một hiện tượng tự nhiên chứ không phải như ông, bà ta ngày xưa suy nghĩ hiện tượng này do thần thánh tạo nên. Giải thích cho gia đình để tránh việc mê tín dị đoan, hiểu sai về vấn đề này. 
- Qua đó cũng cho chúng em biết được đâu là lợi ích, tác hại do hiện tượng sấm sét gây ra để từ đó đưa ra các biện pháp phòng tránh những thiệt hại to lớn về người và tài sản.
- Đồng thời thông qua việc tham gia cuộc thi này giúp chúng em có điều kiện được áp dụng các kiến thức lý thuyết trong nhà trường vào việc giải quyết các hiện tượng trong thực tế từ đó gây được sự hứng thú trong học tập. 
Trên đây là những hiểu biết của chúng em về hiện tượng thiên nhiên kỳ vĩ. Tuy là những kiến thức ít ỏi được tích lũy từ nhiều kiến thức của các môn học khác nhau. Chắc chắn sẽ còn nhiều thiếu sót kính mong quý thầy cô và Ban giám khảo cuộc thi góp ý để bài dự thi của chúng em hoàn thiện hơn.
Xuân Lập ngày 30 tháng 01 năm 2013
Duyệt Ban Giám Hiệu