Конспект урока «Экологические проблемы автотранспорта и пути их решения»
методическая разработка по физике (10 класс)

Урок «Экологические проблемы автотранспорта и пути их решения».

Махова Наталья Борисовна, учитель физики высшей квалификационной категории

МОУ г.Мурманска сош №49

Цели урока:

Образовательные:

1.Обощить знания учащихся о строении и принципе действия  двигателя внутреннего сгорания.

2.Проанализировать экологические проблемы, связанные с использованием автотранспорта, установить их причины.

3. Установить пути решения экологических проблем.

Развивающие задачи:

1.Продолжить развитие мотивации к изучению физики на основе раскрытия практической значимости рассматриваемой темы.

2.Продолжить формирование умения анализировать информацию, сравнивать, обобщать и систематизировать материал в виде таблиц и схем.

3. Продолжить развитие исследовательской культуры.

5. Продолжить развитие коммуникативной культуры.

6. Продолжить развитие эмоциональной сферы учащихся.

Воспитательные задачи:

1. Продолжить работу по воспитанию целеустремленности в процессе познания.

2. Продолжить работу по воспитанию культуры научного труда посредством наблюдения, усвоения научной информации.

3. Продолжить формирование здоровьесберегающего мировоззрения.

4. Содействовать воспитанию экологического сознания.    

Ход урока:

1.Вступление.

Начать нашу сегодняшнюю встречу мне бы хотелось со старых фотографий, которые хранятся в музейных архивах нашего города. Мурманск 60—70 годов прошлого века. А это те же улицы, но в наше время. Отличия поразительны. Город вырос и похорошел. Но главное отличие, конечно же, состоит не в этом.  А в чем? Огромное количество автомобилей заполонило улицы Мурманска.

Если в  1990 году на 1000 жителей приходилось 78 автомобилей, то сейчас - 284  (он есть у каждого четвертого мурманчанина).

Автомобиль превратился в основное средство передвижения населения.  В целом ряде секторов автомобильному транспорту нет альтернативы. Это и обеспечение розничной торговли, и перевозки дорогостоящих и срочных грузов, и транспортное обеспечение малого и туристического бизнеса.

Эффективность развития автотранспорта  во многом определит эффективность и темпы экономических реформ. Но, наряду с преимуществами, которые обеспечивает обществу развитая транспортная сеть, ее прогресс так же сопровождается негативными последствиями — огромным экологическим ущербом. Как же не допустить экологической катастрофы?

На этот вопрос мы и должны постараться найти ответ на сегодняшнем уроке.

Итак, тема нашего урока «Экологические проблемы автотранспорта и пути их решения».

2. Своим беспрецедентным распространением по всему миру автомобиль обязан главным образом двигателю внутреннего сгорания, созданному больше 100 лет назад, но до сих пор не имеющему конкурентов. В чем же состоят его достоинства и недостатки?

Для того, чтобы ответить на этот вопрос, давайте более подробно вспомним историю создания ДВС, его устройство и принцип действия.

Из истории создания ДВС.                          

Итак, какие факторы можно отнести к достоинствам ДВС?

3. Принцип действия ДВС.                          

 Анализируя принцип действия двигателя, нетрудно ответить на вопрос: «Что же является существенным недостатком работы ДВС?».                                                                                             4.  Итак, существенным недостатком ДВС мы отметили   загрязнение окружающей среды, которым сопровождается его использование. Какова же динамика выбросов вредных веществ в атмосферу в Мурманской области за последние годы?

Давайте проанализируем информацию, изложенную в ежегодных докладах о состоянии окружающей среды Мурманской области. Эта информация представлена в таблице.

Задание 1.Выбросы вредных веществ в атмосферу в Мурманской области

Порядок анализа данных таблицы:

1. Рассчитайте изменения (по годам) выбросов вредных веществ в атмосферу от автотранспорта, выразите эти изменения в процентах.                      
2.  Найдите процентное соотношение численности зарегистрированного автотранспорта на территории области в 2002 году к 2000 году, в 2005 - к 2002 году?
3. Найдите процентное соотношение расхода топлива автотранспортом Мурманской области в 2002 году к 2000 году, в 2005 - к 2002 году?

Результаты запишите в таблицу:

4. Установите зависимость между изменениями выбросов вредных веществ и изменениями численности автотранспорта и расхода топлива, сделайте вывод.

      Сколько процентов от всех выбросов вредных веществ составляют выбросы автотранспорта?

Анализ данных:

Вывод: с ростом численности автопарка Мурманской области и увеличением потребления топлива, количество выбросов вредных веществ от автотранспорта выросло с 7%  до 17%. Процентное соотношение выбросов вредных веществ от автотранспорта по сравнению с валовыми продолжает расти (31%, 35%, 41%).

Какие же вредные вещества содержат выбросы двигателя и каково их влияние на биосферу и организм человека?

Таким образом,

Может ли человечество отказаться от использования ДВС на транспорте? Несмотря на многочисленные попытки заменить двигатель внутреннего сгорания каким-либо другим, не выделяющим токсичные вещества, альтернативы ему пока нет. А если принципиально новый двигатель и появится, то переналадка производства для его крупносерийного выпуска потребует грандиозных капиталовложений и произойдет далеко не сразу.

Вместе с тем уже сейчас человечество  подошло к той черте, когда без экологически чистого автомобиля просто не обойтись. И выход пока видится один - надо если не полностью исключить, то, во всяком случае, свести к минимуму вредные выбросы ДВС.

7. Каковы же возможные пути уменьшения выбросов вредных веществ в атмосферу двигателем автомобиля?

Результаты оформим в виде таблицы:

От каких факторов зависит количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу с выхлопными газами?

Обсуждение факторов, влияющих  на количество выбросов двигателем в атмосферу и возможные путей их уменьшения.

• Замена бензиновых двигателей на дизельные.

Состав выбросов дизельных двигателей отличается от бензиновых. В дизельном двигателе происходит более полное сгорание топлива. Поэтому принято считать их более экологически чистыми. Давайте проанализируем сравнительную таблицу:

Количество токсичных компонентов (в г), образующееся при сгорании 1 кг топлива

Как видно из данных таблицы, выбросы основных загрязняющих веществ значительно ниже в дизельных двигателях. Образуется меньше окиси углерода и несгоревших углеводородов. Но, вместе с этим, за счет избытка воздуха в дизеле образуется большее количество оксидов азота.                                                                                                                                                    Кроме того, дизельные двигатели характеризуются также повышенной дымностью. Важной особенностью выбросов дизельных автомобилей является содержание канцерогенных ароматических углеводородов, среди которых наиболее вреден бензапирен. Последний, так же как и свинец, относится к первому классу опасности загрязняющих веществ. Всего при сгорании 1 кг бензина может выделяться более 500 г загрязняющих веществ и около 50 г при сгорании 1кг дизельного топлива. Кроме того, о выбросах токсичных продуктов с отработавшими газами автомобилей нужно судить с учетом удельного расхода топлива.

Задача:   Рассчитать удельный расход топлива (расход на 1кВт.ч. работы) для карбюраторного двигателя ЗИЛ-130(самосвал) с  и для дизельного двигателя  с  1кВ.ч.=3,6·10Дж.                                                                                                                           Удельная теплота сгорания топлива: бензин  q=46·10Дж/кг,  дизельное топливо q=42·10Дж/кг.

                        m-?

Ап=3,6Дж.                                  

q=46·10Дж/кг

q=42·10Дж/кг

 Ответ: mк = 313г;  mд = 226г.

Вывод: удельный расход топлива больше у карбюраторных двигателей, значит количество выбросов такими двигателями тоже больше.

• Режим работы двигателя.

В зависимости от режима работы двигателя автомобиль выбрасывает разное количество вредных веществ. Давайте проследим эту зависимость с помощью графика и таблиц.

Элементарный цикл езды автомобиля

                                           скорость

                                                                                                                                  Время

Установив по графику вид движения автомобиля, заполните таблицу:

Вывод: Максимальное количество выбросов приходится на разгон и торможение автомобиля, а также на время остановки с работающим двигателем.

8. Заключение. Итак, сегодня на уроке мы обсудили лишь некоторые пути решения проблем, связанных с использованием автотранспорта. Заполнение таблицы вам необходимо продолжить дома. А в заключении мне бы хотелось вернуться к фотографиям нашего необыкновенно красивого и любимого города.   Рефлексия: поднимите, пожалуйста, руку те, кто согласен с утверждением: «Я люблю свой город!», «Сохраним воздух города чистым!», «Решение проблем в руках человека!»