Экология на уроках Физики
методическая разработка (физика) по теме

Экология на уроках Физики

«Искать истину и легко, и трудно, ибо очевидно, что никто не может ни целиком её постигнуть, ни полностью её заметить, но каждый добавляет понемногу к нашему познанию природы, и из совокупности всех этих фактов складывается величественная картина»

                                                                                                                              Аристотель

Существует алгоритм изучения экологических проблем (И.Т. Суравегина), разрабо­таны уровни их раскрытия. Очень важно, что и на уроках физики нужно Опираться на систему междисциплинарных понятий: окружающая среда, природные условия, ресурсы, антропогенный фактор, экологический кризис, загрязнение, мониторинг, охрана приро­ды, экологическая культура, здоровье.

Для учащихся, которые еще не изучали отдельно предмет "Экология", очень важ­но начинать формирование экологических знаний по всем предметам, но в основу отбора содержания экологических знаний должен быть положен системный подход к понима­нию биосферы и места человека в нем. Экология рассматривается как целостная система знаний о продолжении жизни на нашей планете. Учащимся нужно знать экологические понятия для формирования знаний о биосфере как о целостной системе.

• Земля, вода, атмосфера как элементы единой системы;
• физические факторы природной среды и их параметры;
• роль физических факторов и параметров в протекании физических, химических, биологических процессов в биосфере;
• допустимые нормы физических параметров для различных биосфер.

Следует выделить основные физические факторы и параметры природной

среды, с которыми нужно познакомить учащихся в курсе физики. К ним относятся: ус­корение свободного падения, давление, температура, теплоемкость, влажность воздуха,

поверхностное натяжение жидкости, электрическое поле (напряженность, потенциал), магнитное поле (магнитная индукция), звук (амплитуда, частота), электромагнитное излучение различных частот (длина волны, плотность потока электромагнитного излу­чения), радиоактивность (энергия излучения, период полураспада, доза излуче­ния).

С точки зрения экологического образования важно раскрыть роль этих понятий и величин как важных физических факторов и параметров протекания различных процес­сов в биосфере с указанием их допустимых норм.

Дня человека природа - среда жизни и источник существования. Развитие энерге- тики, транспорта, промышленности привело к сильному загрязнению биосферы, а это ведет к изменению законов функционирования как ее отдельных биологических сис­тем, так и всей биосферы в целом. В курсе физики следует раскрыть экологические вопросы:

• рациональное использование энергетических ресурсов: нефти, газа, угля, торфа и

др.;

• безопасные для окружающей среды способы применения механической, внут­ренней, электрической и атомной энергий;
• рациональное использование сырьевых ресурсов: водных, земельных, полезных ископаемых;
• физические методы защиты природной среды от загрязнения;

-использование возобновляемых источников энергии (солнечного излучения,

энергии ветра, морских приливов и отливов).

Взаимосвязь физических знаний с экологией не ограничивается сообщением опре­деленных фактов, она связана с выработкой некоторых умений и навыков природоохра­нительного характера. Можно выделить природоохранительные умения, которые сле­дует сформировать и развить у учащихся при изучении физики:

• измерять ряд основных физических параметров природной среды (температуру, освещенность, влажность, давление);

- оценивать основные физические факторы и параметры для различных объектов, явлений и процессов, протекающих в биосфере, знать их допустимые нормы;

• в практической деятельности уметь рационально выбирать и применять природ­ные ресурсы и различные виды энергии;
• предвидеть возможные последствия своей деятельности для физического состоя­ния окружающей среды, уметь Оценивать поступки людей при воздействии на нее;
• оценивать физическое состояние природной среды, складывающееся под воздей­ствием антропогенных факторов.

Для физики как науки и учебного предмета центральными экологическими про­блемами являются:

1. Природная среда. Охрана природы.
2. Рациональное использование природных ресурсов.

По данным направлениям можно раскрывать экологический материал в соответст­вии с программой по физике для учащихся 7-11 классов, соблюдая внутреннюю логиче­скую структуру.

Введение в предметы экологического материала можно осуществлять:

• увязывая программный материал с экологическим;
• расширяя объем экологического содержания в программных темах;
• вводя специальные экологические темы;
• проводя отдельные уроки.

Учителям можно давать межпредметные задания, проводить уроки, практикумы с межпредметным содержанием материала.

В соответствии с особенностями содержания каждого этапа изучения эко­логических проблем можно применять различные формы организации деятельности учащихся: лекции, семинары, ролевые игры, дискуссии и т.д.

Ролевые игры способствуют восприятию экологических проблем как личносгно значимых, так как включают каждого учащегося в ситуацию ответственной зависимости в соответствии с ролью - ученого, инженера и т.д.

Ролевые игры развивают экологическое мышление, творчество, самостоятельность школьников, позволяют приобретать социальный опыт в применении экологически грамотных решений, усваивать правила поведения в природе.

У учащихся старших классов имеются уже определенные знания по основам наук, жизненный опыт, у них сформированы основные экологические понятия и представле­ния, они умеют делать обобщения, выводы, анализировать, сравнивать. Все это позво­ляет одновременно рассматривать экологические проблемы и знания по предмету на более высоком уровне. Например, изучение вопросов молекулярной физики и термоди­намики связаны с охраной природы. Учащимся рекомендуется дать экологические знания:

1. Взаимодействие общества и природы в современных условиях.

2. Взаимосвязь факторов среды (температура, влажность), их действие на биологи­ческую систему.

3. Последствия изменения температуры воздуха, воды, почвы.

г

1. Изменение теплового баланса Земли в связи с изменением температуры в ре­зультате загрязнения атмосферы.
2. Влажность воздуха, ее изменение и влияние на живые системы.
3. Поверхностное натяжение жидкости и его роль в природе.

Изучая биосферу, каждый ученик должен понять, что все элементы биосферы связа­ны сложными круговоротами вещества и энергии в результате изменения температуры.

Изменение состояния планеты зависит от факторов: - естественных (природных) и искусственных (антропогенных), связанных с деятельностью человека. Например, при сооружении электростанции (Куйбышевская. Волгоградская) потеряны миллионы гекта­ров плодородной пашни и высокоурожайных лугов, нарушен естественный речной сток. Чрезмерная концентрация промышленности в городах (Кемерово, Нижний Тагил, Стер- литамак, Уфа, Челябинск, Красноярск и т.д.), устаревшее оборудование на предприятиях привели к выбросам в атмосферу огромного количества загрязняющих веществ. Необхо­димо продолжать формировать у учащихся понимание того, что физические понятия и величины тесно связаны с химическими, биологическими факторами и являются пара­метрами природной среды. Обязательно сообщать учащимся о допустимых нормах этих параметров.

При изучении температуры важно напомнить, что температура - главный фактор среды. Из-за свойств цитоплазмы клеток все живые существа способны жить при темпе­ратуре 0 и 50 С. Для каждого вида выход за эти пределы означает гибель либо от холода, либо от жары. Изменение температуры среды может нарушить сбалансированность об­мена веществ в организмах.

Большую роль в терморегуляции живых существ играет собственная энергия. Ее ис­точниками в клетках являются 2 экзотермических процесса.

• окислительная реакция;
• расщепление АТФ.

Часть энергии, согласно П-ому закону термодинамики, рассеивается в виде тепла, которое является причиной повышения температуры тела живых организмов.

От температуры зависит и место обитания различных видов организмов. Например, в верхних слоях морей и океанов температура меняется в течение года - в ней обитают водоросли и идет фотосинтез.

Воздух - плохой проводник тепла. Этим облегчается возможность сохранения тепла внутри организмов, и поддержание постоянной температуры у теплокровных животных. Само развитие теплокровности стало возможным в наземной среде. Предки современ­ных водных млекопитающих - китов, дельфинов, моржей, тюленей когда-то жили на суше.

Изучая в курсе физики влажность воздуха, точку росы, приборы для определения влажности, учащиеся знакомятся с другим фактором среды, который влияет на жизне­деятельность организмов. При изучении этой темы формируются физические понятия о водяном паре, который содержится в атмосфере, об относительной и абсолютной влаж­ности воздуха, о значении влажности. Протекание всех биохимических процессов в клет­ках и нормальное функционирование организма возможно только при достаточном обеспечении его водой.

Важно напомнить, что вода является составной частью живых существ. Для нор­мального существования многих животных и растений необходима относительная влаж­ность 100%. Поддержание водного баланса имеет особое значение для обитателей су­ши и моря.

Испарение - это регулируемый способ уменьшения внутренней энергии. Относи­тельная влажность ниже 40% при нормальной температуре воздуха тоже вредна, т.к. приводит к усиленной потере влаги организмом, что ведет к его обезвожива­нию.

Экологическая обстановка места обитания должна соответствовать образу жизни жи­вотных, растений, например, нужно подчеркнуть, что важным физическим параметром среды является сила поверхностного натяжения жидкости При рассмотрении программно­го материала о поверхностном натяжении, о зависимости силы поверхностного натяжения от химических и физических загрязнений среды учащимся нужно сообщить, какие меры можно применять по охране воды от загрязнения.

Поверхностный слой воды ведет себя как растянутая эластичная пленка, и поэтому мелкие насекомые, например, водомерки могут скользить по поверхности. Поверхност­ный слой воды прогибается под давлением лапки, образуя вогнутый мениск. При этом коэффициент поверхностного натяжения следует поддерживать в определенных пределах, например, для чистой воды приI = 20 С коэффициент равен0,073 Н/м. Различные загряз­нения изменяют поверхностное натяжение воды, что затрудняет, например, жизнедея­тельность членистоногих насекомых, обитающих на поверхности рек, озер, морей и ведет к уменьшению их численности.

Таким образом, формирование реальных экологических знаний в школе на уроках разных дисциплин (например, на уроках физики) способствует установлению естествен­ных связей изучаемого материала с жизнью, развивает эмоциональную отзывчивость уча­щихся, пробуждая их к самостоятельному поиску способов разрешения различных про­блем.

Поскольку на уроках физики большое внимание уделяется решению задач, считаю целесообразным не только обогащать экологическим содержанием усло­вия физических задач, но и привлекать ребят к обсуждению обычных (типовых) задач с точки зрения связанных с условием экологических проблем.Например, ре­шается задача

длина взлетной полосы на аэродроме 675м. Каково ускорение самолета, если он, двигаясь по ней равноускоренно, взлетел через15 с после старта? Какова ско­рость самолета при взлете?

Пользуясь при решении формуламиа-б м/с2 иv=90 м/с.

Обращаем их внимание на то, что движение массивного самолета с таким ус­корением требует, чтобы его двигатели развивали при взлете большую мощность, а это предопределяет значительный расход энергии (горючего). Таким образом, авиация, обладая многими преимуществами по сравнению с другими транспорт­
ными средствами, не лишена, тем не менее, их главного недостатка: она тоже (и в значительных количествах) загрязняет атмосферу. Так, в результате сжигания в самолетных двигателях бензина в воздух попадают более 200 химических соеди­нений, часть из которых вредные. Среди них, например, сернистый ангидрид, ко­торый, соединяясь с атмосферной влагой, образует сернистую и серную кислоты, выпадающую затем на землю вместе с осадками («кислотные дожди»), что пред­ставляет большую опасность для природы нашей планеты. Решается вопрос о со­вершенствовании авиационных двигателей, создании новых конструкций, менее загрязняющих атмосферу. Можно отметить и тот факт, что самолеты создают ин­тенсивный шум, особенно при взлете и посадке, что тоже является отрицатель­ным экологическим фактором.

Литература:

1. Кац Ц. Б., Биофизика на уроках физики. - М.: Просвещение, 1988.

1. Криксунов Е.А., Пасечник В.В., Сидорин А.П., Экология, 9 кл. - М.: "Дрофа", 1995.
2. Касьян А.А., Современные проблемы экологии и их изучение в школе -М: Просвеще­ние,
3. Миркин Б.М.,-Наумова Л.Г., Экология России. - М: АОМДС, 1996.
4. Суравегина ИХ., Сенкевич В.М., Как учить экологии- М: 1995.
5. Турдикулов Э.А., Экологическое образование и воспитание учащихся в процессе обуче­ния физике. - М: Просвещение, 1988.
6. Чернова Н.М., Галушин В.М., Константинов В.М., Основы экологии. Уч. 9 кл. - М.: Просвещение, 1995.

8.Шахмаев Н.М., Шахмаев С.Н., Шодиев Д.Ш., Физика 10 кл - М : Просвещение, 1996.

Л.М. Ефремова, учитель физики