Экологическое образование на уроках физики.
материал по физике (10,11 класс) по теме

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ

НАЧАЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ УЧИЛИЩЕ №6»

Методическая разработка

«Реализация экологического образования

в предметах

естественно – научного цикла»

                        выполнила:

                        преподаватель физики

                        Ракова И.В.

Г. Нижний Новгород

2011год.

Ряд тем курса физики в учреждениях НПО позволяет эффективно провести уроки под знаком экологического образования и воспитания. Такие уроки повышают  интерес  к  предмету,  развивают  ряд  природоохранительных умений, убеждают в жизненно                                                                                                                           важном значении  экологических знаний и умений,  формируют  в сознании  научную картину целостности природы, способствуют осознанию места и роли человека, современных и будущих задач,  которые  должно  решать  человечество  по охране и рациональному использованию природных ресурсов, приумножению их.

Для  отбора содержания  экологических знаний   при изучении физики  необходимо учесть, что экологические сведения должны быть логически связаны  с  содержанием  курса  физики,   их  использование  направлено  на  конкретизацию   и  углубление физических знаний, а изучаемые вопросы  должны  быть  доступны  для  усвоения,  учитывать   возрастные особенности мышления учащихся, их опыт, активизировать их умственную  деятельность,  способствовать  развитию   ассоциативного мышления.

В 15–17 лет у обучающихся  формируются обобщённые представления об экологических проблемах  и сознательное отношение к природе, поэтому необходимо  воспитывать предвидение  и   оценку   возможных   конкретных   изменений равновесия в окружающей  среде,  под  влиянием  их  будущей  производственной деятельности. 

С целью экологического образования и воспитания при изучений конкретных тем курса физики, при решении задач на закрепление пройденного материала в сборниках задач можно найти и использовать задачи с экологическим содержанием или ставить дополнительный вопрос, превращая задачу в многоуровневую.    Изучение экологических аспектов с использованием физических задач ведет к углублению  и расширению знаний обучающихся по физике, развивает у них ряд природоохранительных умений, повышает    интерес  к  решению задач.

Задача №1 Для обогрева почвы в парниках применяется нагревательный элемент, изготовленный из стальной проволоки длиной 693 м и сечением 7 мм2. Определите количество теплоты, выделяемой ежесекундно нагревательным элементом, если по нему проходит ток силой 22,7 А. В чем сущность «парникового эффекта», играющего важную роль в тепловом балансе нашей планеты?

Ответ:  Q = 4998,3 Дж. Стекло или полиэтиленовая пленка непрозрачны для тепловых лучей. Это явление «не выпускания» излучения и есть парниковый эффект. Им обусловлено интенсивное прогревание воздуха, происходящее в парниках.

Задача №2 Во время пахоты на влажной почве колесный трактор забуксовал. Выполняется ли в этом случае трактором работа? Какая экологически нежелательная проблема возникает при этом?

Ответ:Нет, так как нет перемещения. При буксовке нарушается почвенный покров, что приводит к усилению эрозионных процессов и уровня загрязнения почвы, а это оказывает влияние на растительность, поверхностные и грунтовые воды.

Задача №3 Поднимая ведро с углем на четвертый этаж, мы увеличиваем потенциальную энергию угля примерно на 800 Дж (вес угля около 80 Н и высота, на которую он поднят, приблизительно 10 м). Куда исчезает эта дополнительная энергия после того, как уголь сгорает в печке? Почему сжигание топлива и выбросы промышленных отходов повышают интенсивность атмосферного парникового эффекта, что обусловливает на Земле глобальное потепление?

Ответ: Если уголь сгорает на высоте четвертого этажа, то потенциальная энергия продуктов сгорания (вода, зола, углекислый газ, окись углерода, несгоревшие частицы угля) будет ровно на столько больше, на сколько была увеличена потенциальная энергия угля. В масштабах Земли роль стекла или пленки выполняет углекислый газ, содержащийся в атмосфере нашей планеты.

Так же, можно предложить обучающимся задание - составить и решить задачу (качественную, занимательную, расчетную, экспериментальную и т. д.) с экологическим содержанием на материале промышленного и сельскохозяйственного производства, окружающей среды и домашнего быта.

Например:Определите электроэнергию, которая расходуется без пользы, в ваших квартирах за месяц и подсчитайте ее стоимость. Постройте график, откладывая по оси абсцисс время t в днях, а на оси ординат – расход электроэнергии А (, где N – мощность потребителя, n – число одинаковых потребителей, t – время работы потребителей без пользы).

Для ознакомления учащихся с конкретными экологическими сведениями дополнительные материалы можно использовать фрагментарно при изучении той или иной темы курса физики, а также на специально организованных внеурочных занятиях, посвященных вопросам экологии или при повторении учебного материала, проводить физические эксперименты экологического   направления.

Тема: Физика и познание мира (вводный урок на 1 курсе)

Цели: Усвоить основные представления о физической картине мира;

Развивать научное мировоззрение, логическое мышление, систему знаний о взаимоотношениях общества с природой.

          воспитать личность, готовую к практической деятельности, к защите и

          улучшению окружающей среды;

План урока

1. Орг. момент.

Познакомиться с группой. Объяснить требования, предъявляемые к изучению физики в училище:

Оформление тетрадей для конспектов, для домашних и лабораторных работ.

Учебник Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б.“Физика 10”,“Физика 11”

Сборник задач  Рымкевич А.П.

Периодическое выполнение физических диктантов, самостоятельных и контрольных работ, зачетов.

В конце обучения экзамен.

2. Объяснение нового материала

Физика – наука о природе.

Физические величины и их измерения. Прямые и косвенные измерения.

Международная система единиц СИ. Правило вывода единиц физических величин из формул.

Теория явлений и экология (Презентация «Физика и Экология»)

3. Закрепление

Исследование санитарной и экологической обстановки в училище № 6.

Существуют определенные санитарные нормы для училищных  учреждений, направленные на предотвращение неблагоприятного воздействия на организм учеников вредных факторов и условий, сопровождающих их учебную деятельность.

• Анализ суммарной недельной нагрузки учащихся.

                   Реальное

• Исследования температуры и влажности воздуха в кабинетах температура ___________, а влажность ____________.

• Исследование уровня шума.

Уровень шума, дБ

На перемене        ……………………………………….

Тяжелый грузовик        ………………………………………... 90-100

(предельно допустимый)

Отбойный молоток        …………………………………………80-90

Шум в салоне легкого автомобиля……………………………………..70

Читальный зал………………………………………………………..……40

Шепот на расстоянии 1 м         …………………………………………..20

Сделать вывод:___________________________________________________

4. Домашние задание: заполнить таблицу

Тема: Импульс тела. Закон сохранения импульса.

Цели: Усвоить понятие импульса тела и импульса силы, понятие замкнутой системы, изучить закон сохранения импульса. Развивать познавательную активность и самостоятельность. Воспитать личность, готовую к пропаганде экологических идей.

План урока

1. Орг. момент.

2. Объяснение нового материала

Вопрос: Можно ли найти силу взаимодействия тележки и тела?

Эксперимент 1:Скатывание легкоподвижной тележки с наклонной плоскости.            

                           (Она сдвигает тело, находящееся на ее пути)

Эксперимент 2: Скатывание нагруженной тележки. (сдвигает тело дальше)

Вывод: Законы Ньютона позволяют решать задачи,  связанные с нахождением ускорения движущегося тела, если известна равнодействующая всех сил. Но часто бывает очень сложно определить равнодействующую силу, как это было в наших случаях. Для описания подобных ситуаций в механике введены специальные величины, значение которых не изменяется при взаимодействии тел: (вводим понятия)

импульс материальной точки

импульс силы   получаем формулу второго закона Ньютона в импульсной форме.

Эксперимент 3: На нитях подвешиваются два шарика. (Правый отклоняют и отпускают. Вернувшись в прежнее положение и ударившись о неподвижный шарик, он останавливается. При этом левый шарик приходит в движение и отклоняется практически на тот же угол, что и отклоняли правый шар.)

Импульс обладает интересным свойством, которое есть лишь у немногих физических величин. Это свойство сохранения. Но закон сохранения импульса выполняется только в замкнутой системе. (Например: ружье и пуля в его стволе, пушка и снаряд, оболочка ракеты и топливо в ней.)

Математический вывод закона сохранения

Формулируем закон сохранения импульса.

Вывод: закон сохранения импульса – один из основных законов физики.

 (Между телами могут действовать любые силы, в том числе и силы трения, возможны слипание или дробление тел на более мелкие, взрыв, химическая реакция, ядерное превращение, но суммарное значение импульса не изменяется)

Применение закона сохранения импульса - реактивное движение.

2 – 3 минутные доклады обучающихся

• Вклад К. Э. Циолковского в развитие реактивного движения.
• С.П. Королёв – конструктор, основоположник практической космонавтики.
• Ю.А. Гагарин. Первый полёт человека в космос.
• Освоение космического пространства. Коротко о главном.
• Значение космических полетов для человечества.

4. Закрепление изученного материала.

игра в виде пресс- конференции

Учитель является ведущим пресс- конференции. Обучающиеся готовившие доклады  становятся «журналистами», представляющими различные средства массовой информации.  Обучающиеся-«специалисты» самостоятельно разрабатывают ответы на  вопросы, опираясь на изученный материал, а при необходимости обращаясь за консультацией к учителю.

«Журналисты» задают «специалистам» такие  вопросы:

• В каких случаях можно применять закон сохранения импульса?
• Объясните механизм возникновения реактивной тяги

• Что представляет собой озон? Каковы его свойства?
• Что такое озоновый слой? Где он расположен?
• Как воздействует солнечное излучение на природу и человека и какова роль озонового слоя в существовании жизни на Земле?
• Что представляют собой «озоновые дыры» и каковы причины их возникновения?
• Каковы возможные последствия разрушения озонового слоя?

5. Подведение итогов урока. Рефлексия.

Ребята, у каждого из вас на столе лежат жетончики красного, зеленого, желтого цвета. Кто хорошо понял тему, поднимите жетончики зелёного цвета, кто частично понял – жёлтого цвета, кто плохо понял – красного цвета.

6. Домашнее задание.

 § 41-44

Тема: Принцип действия тепловых двигателей.

            КПД тепловых двигателей

Цели: Объяснить принцип действия тепловых двигателей, определить КПД

           тепловых двигателей; показать значение тепловых двигателей в жизни  

           человека; рассмотреть вредное воздействие тепловых двигателей на

           окружающую среду и здоровье человека; выяснить пути охраны

           окружающей среды; создать условия для развития  творческих и

           исследовательских навыков.

План урока

1. Орг. момент.

2. Актуализация знаний.

•  Как определяются изменения внутренней энергии                 согласно первому закону термодинамики?
• На что расходуется количество теплоты?
• Сформулируйте первый закон термодинамики для изопроцессов. Назовите процессы.  Изменения каких параметров равно нулю?
• При быстром сжатии газа температура его повысилась. Можно ли сказать, что

- газу сообщено некоторое количество теплоты? (нет)

- внутренняя энергия газа увеличилась? (да)

3. Изучение нового материала.

1. Тепловые машины и развитие техники.

Развитие энергетики является одной из важнейших предпосылок научно-технического прогресса. Мощный расцвет промышленности и транспорта в XIX веке был связан с изобретением и усовершенствованием тепловых двигателей.

Тепловые двигатели – устройства, преобразующие внутреннюю энергию топлива в механическую. (тепловые двигатели слайд №4)

2. Принцип работы тепловых двигателей.

В работе всех двигателей можно выделить следующие общие черты:

1. энергия топлива → механическая энергия.

При этом энергия топлива сначала превращается во внутреннюю энергию газа или пара, нагретых до высокой температуры.

2. Нагреватель → холодильник.

В процессе работы теплового двигателя рабочее тело забирает у нагревателя некоторое количество теплоты Q1 и превращает часть его в механическую энергию, а не превращенную часть теплоты Q2 передает холодильнику.

По закону сохранения и превращения энергии A=Q1-Q2

(тепловые двигатели слайд №5)

3) Работа любого теплового двигателя циклична.

Каждый цикл состоит из разных процессов:

• получение энергии от нагревателя;
• рабочего хода (расширения рабочего тела и превращения части полученной энергии в механическую);
• передачи неиспользованной части холодильнику.

Наличие нагревателя, рабочего тела и холодильника – принципиально необходимое условие для непрерывной циклической работы любого теплового двигателя.

3. КПД теплового двигателя. (тепловые двигатели слайд №6)

Для идеального двигателя цикл Карно (С. Карно – французский физик):

 (тепловые двигатели слайд №7)

4. Модель теплового двигателя. (тепловые двигатели слайд №8,9)

5. Вид транспорта – вид двигателя (тепловые двигатели слайд №10-12)

          6. Влияние тепловых двигателей на экологию

(тепловые двигатели слайд №13-18)

4. Итоги урока.

5. Постановка домашнего задания. § 84

для групп автослесарей предлагается практическая домашняя работа

Оценка количества выбросов вредных веществ

в воздух от автотранспорта

Оборудование. Пишущие принадлежности, микрокалькулятор.

Ход работы

1. Выберите участок автотрассы вблизи школы (места жительства, отдыха) длиной 0,5–1 км с хорошим обзором (из окна школы, из парка, с пришкольной территории).

2. Измерьте шагами длину участка (l, м), предварительно определив среднюю длину своего шага.

3. Определите количество единиц автотранспорта Nm, прошедшего по участку в течение 20 мин, и заполните табл. 1 (для примера в таблице заполнена строка «Легковые автомобили»):

4. Рассчитайте количество единиц автотранспорта Nр за 1 ч, предполагая движение одинаково интенсивным: Nр = Nm  3.

Таблица 1

5. Рассчитайте общий путь L, км, пройденный автомобилями каждого типа за 1 ч:

     L = Nрl.

6. Рассчитайте количество топлива (Qi, л) разного вида, сжигаемого при этом двигателями автомашин: Qi = Li  Yi.

7. Полученный результат занесите в табл. 2

Таблица 2

Определите общее количество сожжённого топлива каждого вида (Qi) и занесите результат в табл. 2

8. Рассчитайте количество выделившихся вредных веществ в литрах при нормальных условиях по каждому виду топлива и всего по табл.

 Результат запишите в табл. 3

Таблица 3

Тема: Применение ядерной энергии.

            Биологическое действие радиоактивного излучения

Цели: Познакомить учащихся с преимуществами применения ядерной

            энергии. Изучить действия радиоактивного излучения на живой

            организм. Формировать чувства ответственности за судьбы  

             человечества в целом, за сохранение первозданной красоты Земли, за  

             здоровье и жизнь человека.

Ход  урока

1. Орг. момент.

Сегодняшний урок мы хотим посвятить одной из глобальных проблем современности. Ядерная энергетика: благо или зло? На   уроке мы не только изучим, как влияет радиоактивное излучение на человека,    но    и    постараемся   ответить   на   вопрос:    какова   роль   и ответственность самого человека в научно-техническом прогрессе.

2. Актуализация знаний.

Хронология событий (слайд 2-3)

Повторение основных понятий (слайд 4-6)

3. Изучение нового материала.

Перед проведением урока-дебатов класс был разбит на две группы - одна будет поддерживать тему-утверждение «Оптимисты», вторая будет выступать оппонентом «Пессимисты».

Выдвигается  тезис: «Открытие управляемых ядерных реакций - это великое благо или самое большое зло в истории человечества». (слайд 7)

По   ходу   выступления   доска  делится   на  две   части   и   выписываются приводимые аргументы обеих команд.

«Оптимисты» (Примерные ответы)

 Ядерные реакторы не потребляют дефицитного органического топлива, не засоряют среду золой и продуктами сгорания.

Радиоактивные изотопы используются в медицине для диагностики и лечения многих заболеваний.

Радиоактивные изотопы используются в селекции.

Использование в дефектоскопии, археологии…

 «Реалисты» (Примерные ответы)

Вред, приносимый окружающей среде работой атомных реакторов.

Воздействие радиации на человека в результате проводимых медицинских исследований.

Влияние радиации на наследственность.

Создание ядерного оружия, приведшего к большому количеству человеческих жертв.

Отставание в развитии средств защиты от радиации…

Выдвигается 2 тезис:  «Преувеличиваем ли мы  угрозу

                                          энергетических   установок» (слайд 8)

Выслушаем  мнение ученых-физиков «оптимистов». 

1 ученик: В России имеется 29 энергоблоков на 9 атомных электростанциях (АЭС), 119 исследовательских ядерных установок, 13 промышленных предприятий топливного цикла, 9 атомных судов. А также 13 000 других предприятий и объектов, осуществляющих свою деятельность с использованием радиоактивных веществ.

 2 ученик: Применение ядерной энергии для преобразования ее в электрическую впервые было осуществлено в нашей стране в 1954 году. В городе Обнинске была введена в строй первая атомная электростанция (АЭС). В настоящее время сотни ядерных реакторов работают в США, Японии, Франции, Канаде, Англии и других государствах. Ядерные реакторы не потребляют дефицитного органического топлива, не потребляют атмосферный кислород и не засоряют среду золой и продуктами сгорания.

3 ученик: Энергия атома используется во многих отраслях экономики. Это и мощные подводные лодки, и надводные корабли с ядерными энергетическими установками. Обойтись без использования радиоактивности и изотопов человечество не может.

4  ученик:  К настоящему времени выполнено 115 мирных ядерных взрывов. Глубинное сейсмозондирование земной коры с целью поиска полезных ископаемых, интенсификация нефтяных и газовых месторождений, создание подземных емкостей для хранения газа и конденсата,  гашение аварийных газовых фонтанов и многое другое. Достоверные данные о нанесении при этом ущерба жизни и здоровью хотя бы одного человека отсутствуют.

Послушаем вторую группу  «пессимистов», которые выступают под девизом:

1 ученик: Размещение АЭС в густонаселенных областях таит в себе потенциальную угрозу. Ядерной энергетике, как и многим другим отраслям промышленности, присущи вредные и опасные факторы воздействия на окружающую среду. Наибольшую потенциальную опасность представляет радиоактивное заражение. Сложные проблемы также возникают с захоронением радиоактивных отходов и демонтажей отслуживших свой срок АЭС. Срок их службы около 20 лет, после чего восстановление станций из-за многолетнего воздействия радиации на материалы конструкций невозможно.

2 ученик: Опыт эксплуатации  АЭС во всем мире показывает, что биосфера надежно защищена от радиоактивного воздействия предприятий ядерной энергетики в нормальном режиме эксплуатации. Однако взрыв четвертого реактора на Чернобыльской АЭС показал, что риск разрушения активной зоны реактора из-за ошибок персонала и просчетов в конструкции реакторов остается реальностью, поэтому принимаются строжайшие меры для снижения этого риска.

3 ученик: Авария на Чернобыльской АЭС в  1986 году - одна из тяжелейших катастроф в истории атомной энергетики. Авария    нарушила нормальную жизнь и хозяйственную деятельность на территории Украины, Белоруссии, Российской Федерации (Брянская область).Катастрофа   на   Чернобыльской   АЭС   с   особой   ясностью   показала   ту трагическую дилемму, перед которой оказалось человечество в условиях современного глобального экологического кризиса: либо оно сделает всевозможное для сохранения биосферы Земли, либо безвременно исчезнет.

Учитель: Все запутано в наш оглушительный век. Разбираться в истории будем, Что важнее всего на земле ЧЕЛОВЕК. Значит все заключается в людях?   Рассмотрим, как же радиация влияет на организм  человека.

Перенос радиоактивности в окружающей среде (слайд 9)

К вредным воздействиям на человека и окружающую среду относятся выбросы и сбросы радиоактивных и токсических веществ из систем АС. Эти выбросы делят на газовые и аэрозольные, выбрасываемые в атмосферу через трубу, и жидкие сбросы, в которых вредные примеси присутствуют в виде растворов или мелких смесей, попадающие в водоемы. Выбросы могут быть как постоянными, находящимися под контролем персонала, так и аварийными, залповыми.   Радиоактивные   вещества   распространяются   в   окружающей среде, попадают в растения, в организмы животных и человека.    Механизм попадания радиоактивных веществ в организм человека.(слайд 10)

Радиоактивные изотопы могут проникать в организм вместе с пищей или водой. Через органы пищеварения они распространяются по всему организму. Радиоактивные частицы из воздуха во время дыхания могут попасть в легкие. Но они облучают не только легкие, а также распространяются по организму. Изотопы, находящиеся в земле и на ее поверхности, испуская гамма-излучение, способны облучить организм снаружи. Эти изотопы также переносятся атмосферными осадками.

Поражение клеток(слайд 11)

Из курса биологии мы знаем, что живая клетка - это сложный механизм, не способный продолжать нормальную деятельность даже при малых повреждениях отдельных его участков. Из курса физики мы знаем, что гамма-кванты, например, обладают большой проникающей способностью, а значит они могут поражать живые клетки.

Заболевания вызванные облучением (слайд 12)

Даже слабые излучения способны нанести клеткам существенные повреждения и вызвать опасные заболевания (лучевая болезнь). Опасность излучений усугубляется тем, что они не вызывают никаких болевых ощущений даже при смертельной дозе. Сильное влияние оказывает облучение на наследственность, поражая гены в хромосомах, приводя к мутациям. Облучение живых организмов может оказывать и определенную пользу. Быстроразмножающиеся клетки в злокачественных опухолях (раковых) более чувствительны, чем нормальные. Поэтому для подавления раковой опухоли используют гамма-лучи радиоактивного препарата.

Воздействие   излучений   на   живые   организмы (слайд 13-14)

 характеризуется   дозой излучения. Поглощенной дозой излучения называется отношение поглощенной энергии Е ионизирующего излучения к массе облучаемого вещества. В  СИ эту величину выражают в грэях.   1  Гр равен поглощенной дозе излучения, при котором облученному веществу массой   1   кг передаетсяэнергия ионизирующего излучения 1 Дж. 1Гр =1 Дж/1 кг.

Естественный     фон    радиации(слайд 15)

(космические    лучи,     радиоактивность окружающей среды и человеческого тела) составляет за год дозу излучения около 2*10"3 Гр на человека.На практике широко используется внесистемная единица экспозиционной дозы излучения - рентген В практической дозиметрии можно считать 1 Р приблизительно эквивалентным поглощенной дозе излучения 0,01 Гр.Были изучены влияния различных доз излучения, получаемых телом. (Самостоятельная работа с таблицей)

Учитель: А теперь скажите, можно ли достичь гармонии в жизни при плохом состоянии, физического, нравственного и в конечном итоге психического здоровья. Можно ли построить здоровое общество, если каждый человек не будет задумываться о своем собственном здоровье.

4. Подведение итогов.( оценивается каждый учащийся)

5. Задание на дом: § 112-114

Тема: «Производство, передача и использование электроэнергии»

Цели: Сформировать представление о видах электростанций, их достоинствах и недостатках, передаче и использовании электроэнергии.

Развивать экономическое и экологическое мышление, умение анализировать.

Воспитывать экологическую, экономическую, информационную, коммуникативную культуру учащихся.

Ход урока

1. Орг. момент.

Проверка готовности учащихся к уроку.

2. Актуализация знаний

проводится в виде фронтального опроса

3. Изучение нового материала

Учитель: Сегодня мы проводим урок в форме конференции. На ней мы затронем проблемы получения, передачи и использования электроэнергии, а также связанные с ними экологические проблемы. Группа учеников подготовила достаточно интересный материал по озвученным проблемам и предлагает его вашему вниманию.

Предоставляет слово ученикам.

Производство электроэнергии.

Электроэнергия вырабатывается в основном с помощью электромеханических индукционных генераторов. Существует два основных типа электростанций: тепловые и гидроэлектрические. Различаются эти электростанции двигателями, вращающими роторы генераторов.

ТЭС

     Ученик:  На тепловых электростанциях топливом служат уголь, газ, нефть, мазут, горючие сланцы. Роторы генераторов приводятся во вращение паровыми и газовыми турбинами или двигателями внутреннего сгорания. Наиболее экономичными являются крупные тепловые паротурбинные электростанции (ТЭС). Большинство ТЭС используют в качестве топлива угольную пыль. Паровые турбогенераторы весьма быстроходны: число оборотов составляет несколько тысяч в минуту.

     КПД   ТЭС достигает 40%. Бо́льшая часть энергии  теряется вместе с горячим отработанным паром.

Достоинства теплоэнергетики

Под станции используются небольшие площади; высокая удельная теплота сгорания (уголь, нефть, природный газ); простота хранения угля, пригодность к непосредственному использованию угля, нефти, газа.

Недостатки теплоэнергетики

сильно загрязняют атмосферу сернистыми и азотистыми соединениями, углекислым газом, создают парниковый эффект, кислотные дожди и т.д.;

используются большие площади для добычи угля, рельеф портится шахтами;

с охлаждающей водой в ТЭС в ближайшие водоемы сбрасывается большое количество тепла, повышающее температуру водоема

Физический эксперимент с экологическим содержанием.

Парниковый эффект.

        Оборудование: два одинаковых картонных ящика с открытым верхом, нагретая гиря, микроманометр с теплоприемником, два одинаковых термометра, стекло или целлофановая пленка для закрывания одного из ящиков, листы черной бумаги, два одинаковые мощные источники света. Хорошо прогретую гирю ставим на дно одного из ящиков, верх которого открыт, располагая теплоприемник над ней за пределами ящика; монометр  фиксирует нагревание теплоприемника благодаря излучению гири и конвекции отходящего от нее теплого воздуха. Закрываем ящик стеклом или целлофановой пленкой. Далее застилаем дно ящиков черной бумагой и располагаем источники света так, чтобы световые потоки падали под небольшим углом, одинаковым для обоих ящиков. Возле «теневой» стенки каждого ящика кладем термометр и верх одного из них закрываем пленкой. Включаем одновременно источники света и отмечаем показания термометра- в ящике под стеклом нагревание происходит интенсивнее.

Суть этого эксперимента состоит в том, что солнечное тепло остается у поверхности нашей планеты в виде оранжерейных газов. Главной причиной парникового эффекта является попадание в атмосферу промышленных газов, роль которых играла пленка.

ГЭС

На гидроэлектростанциях (ГЭС) для вращения роторов генераторов используется потенциальная энергия воды. Роторы приводятся во вращение гидравлическими турбинами. ГЭС дают около 20% вырабатываемой в стране электроэнергии.    

Достоинства ГЭС

не загрязняется атмосфера; создаются новые водоемы; увлажняется атмосфера, меняется микроклимат; гидроресурсы не надо добывать и обрабатывать.

Недостатки ГЭС 

затапливаются огромные территории; вынужденное переселение людей (этическая проблема); разрушается естественная среда обитания флоры и фауны; отчуждаются плодородные пойменные земли; плотины отрицательно влияют на воспроизводство ценных пород промысловых рыб; загрязнение воды.

Физический эксперимент с экологическим содержанием.  Диффузия.

        На чистое стекло, находящееся на кадровом окне графопроектора наносим пипеткой каплю чистой прозрачной воды, а рядом с ней каплю «загрязнителя»- раствора марганцовки или чернил (капли должны соприкасаться); на экране учащиеся наблюдают, как вследствие диффузии жидкий «загрязнитель» проникает в чистую воду. Если же рядом с каплей воды положить пинцетом кусочек твердого «загрязнителя» - кусочек красной свеклы (так, чтобы его край касался капли), то на экране будет видно, как постепенно от этого края окрашивается вода.

Вывод: Процесс диффузии играет большую роль в загрязнении рек, морей и океанов. Например, можно быть уверенным, что моющие средства, слитые в канализацию в Одессе, окажутся у берегов Грузии и Турции из-за диффузии существующих течений.

АЭС

Учитель: Значительную роль в энергетике играют атомные электростанции (АЭС), которые в настоящее время  в  России дают свыше 10% электроэнергии. Устройство ядерных реакторов и работу АЭС мы будем детально изучать в разделе «Ядерная физика».    Сырьем для АЭС в основном являются уран и торий – их запасов в земной коре и в морской воде достаточно много.

Достоинства АЭС

небольшая площадь под АЭС; при отсутствии утечек – никакого загрязнения окружающей среды; относительная независимость от местоположения сырья.

Недостатки АЭС

образуются радиоактивные отходы (глобальная проблема);

дороговизна строительства (ещё дороже демонтаж).

нетрадиционные источники энергии.

Доля энергии, вырабатываемой на них в настоящее время, весьма незначительна. Тем не менее, мы коротко остановимся на них.

 Гелиоэнергетика

Солнце – источник всех остальных видов энергии на нашей планете. Не вся энергия проходит через земную атмосферу (около 50%). И даже это количество грандиозно и превышает все другие виды энергии.

Достоинства гелиоэнергетики

не загрязняют окружающую среду; солнечные киловатты «бесплатны».

 Недостатки гелиоэнергетики

циклический характер поступления солнечной энергии; под солнечные батареи используются большие площади; низкий КПД солнечных установок;

невысокая плотность солнечной энергии.

Приливные станции

Энергия морских приливов огромна. Однако её практическое использование затруднено, поэтому моря и океаны могут удовлетворить лишь около 1% мировой энергопотребности.

Достоинства приливных электростанций

минимум поверхности на суше; не загрязняется атмосфера; даровой источник.

Недостатки приливных электростанций

в море занимает очень большое пространство, что опасно для судоходства.

Геотермальная энергетика

Геотермальная энергия – это энергия, которая генерируется внутри Земли в источники огромной силы.

Достоинства геотермальной энергетики

практическая неиссякаемость и полная независимость от условий окружающей среды, времени года, суток.

Недостатки геотермальной энергетики

необходимость обратной закачки отработанной воды (в геотермальных водах содержится много токсичных веществ) – это исключает сброс этих вод в природные водоемы, расположенные на поверхности.

Ветроэнергетика

Попытки использовать силу ветра своими корнями уходят в далекие времена. Вспомните ветряные мельницы, с которыми боролся Дон Кихот. Силу ветра можно считать базой развития будущей энергетики.

Достоинства ветроэнергетики

используется «бесплатная» энергия; экологически чисты, не влияют на тепловой баланс атмосферы.

Недостатки ветроэнергетики

низкая интенсивность, работа ветровых установок неблагоприятно влияет на работу телевизионной сети; источник шума (этот район покидают животные и птицы); если наступает затишье, энергия не вырабатывается.

Потребители Электроэнергии

     Главным потребителем электроэнергии является промышленность (около 70%). Крупным потребителем является транспорт. Большая часть используемой электроэнергии превращается в механическую энергию.     Потребность в электроэнергии постоянно увеличивается.  Удовлетворить её можно двумя способами. С одной стороны можно увеличить число электростанций. Однако их строительство требует времени и затрат. Кроме того,  на ТЭС возрастает потребление  невозобновляемых  природных ресурсов: угля, нефти и газа. Одновременно эти станции наносят большой ущерб экологическому равновесию на Земле.      Передовые технологии позволяют удовлетворить потребности в электроэнергии другим способом. Приоритет должен быть отдан увеличению эффективности использования электроэнергии, а не росту мощности электростанций.     Возможности для более эффективного использования электроэнергии имеются. Одна из них связана с освещением, на которое тратится коло 25% производимой электроэнергии. В настоящее время  разработаны компактные люминесцентные лампы, которые потребляют на 80% меньше электроэнергии, чем лампы накаливания. Стоимость этих ламп значительно превышает стоимость обычных ламп освещения, но они очень быстро окупаются. Наряду с эти самые простые меры экономии электроэнергии способны дать немалый эффект.

Передача электроэнергии

     Передача электроэнергии связана с заметными потерями, вызванными нагреванием проводов. Чем длиннее ЛЭП, тем выгоднее использовать более высокое напряжение. На крупных электростанциях ставят повышающие трансформаторы. Трансформатор увеличивает напряжение в линии во столько же раз, во сколько раз уменьшает силу тока.      Для непосредственного использования электроэнергии потребителями напряжение на концах линии понижают. Обычно понижение напряжения и соответственно увеличение силы тока происходит в несколько этапов.

Учитель: Тернист, непрост, непрям энергетический путь человечества. Но мы верим, что мы на пути к Эре Энергетического Изобилия и что все препоны, преграды и трудности будут преодолены.

     4. Подведение итогов конференции.

        5. Постановка домашнего задания §39-41

Домашняя лабораторная работа: «Влиянии атмосферы на количество солнечного тепла , которое достигает земной поверхности»

Приборы и материалы: пульверизатор, электрическая лампочка на подставке , рассчитанная на 220в.

Ход работы :

1. Включаем лампочку и замечаем площадь и интенсивность освещения  какой либо картинки на столе.
2. На пути энергии, которую излучает лампа с помощью пульверизатора, образуем облако водяного пара. Следим за изменением светового потока.
3. Опыт повторяем еще раз только с дымом.
4. Делаем выводы о влиянии загрязнения атмосферы на изменение потока солнечной энергии, которая достигает Земли.