Приложение 4 Урок физики в 10

Управление образования Гродненского облисполкома
Управление образования Лидского райисполкома
Государственное учреждение образования
«Средняя школа №1 г. Лиды»
Учимся энергосбережению
Из опыта работы
Лида
2011
1
ББК 74.262.01
М 35
Автор-составитель:
А.Э. Матюк, учитель физики ГУО «Средняя
общеобразовательная школа №1 г. Лиды»;
Рецензенты:
Е.М.Белик,
заместитель
воспитательной
работе
директора
по
ГУО
«Средняя
общеобразовательная школа №1 г. Лиды»;
С.А.Фонасов,
директор
ГУО
«Средняя
общеобразовательная школа №1 г. Лиды»
У 74 Учимся энергосбережению: из опыта работы / авт.-сост.: А.М.Матюк.–
Лида, 2011. –58с.: ил.
Представлены материалы из опыта работы А.Э.Матюка, учителя
физики СШ№1 г. Лиды, победителя областного и финалиста
республиканского
этапов
конкурса
педагогического
мастерства
«Хрустальный журавль 2001».
Описывается система работы учителя по формированию у учащихся
культуры энергопотребления.
Предлагаются планы-конспекты урока,
факультатива, исследовательская работа, материалы из опыта работы совета
кабинета физики, ставшего центром практической работы по
энергосбережению.
Адресуется администрации учреждений образования, учителямпредметникам.
ББК 74.262.01
© А.Э.Матюк
составление, 2011
© Государственное учреждение
образования «Средняя школа №1 г. Лиды»,
2011
2
Оглавление
Введение ................................................................................................................... 4
1. Информационные технологии в преподавании факультативного курса
«Энергоэффективность: современное энергетическое производство» и
«Энергоэффективность: производственное и бытовое энергосбережение,
энергопользование и экология»............................................................................... 5
2. Возможности кабинета физики в воспитании культуры
энергопотребления детей и молодёжи ................................................................ 10
3. Исследовательская деятельность учащихся ................................................. 13
Заключение............................................................................................................. 15
Приложение 1. Факультативное занятие по теме «Экологические аспекты
энергетики» ............................................................................................................ 16
Приложение 2 Экскурсия по музейному уголку “Энергия и
энергосбережение” ................................................................................................ 22
Приложение 3 Экологическая и энергосберегающая направленность уроков
физики..................................................................................................................... 26
Приложение 4 Урок физики в 10-м классе ........................................................ 30
Приложение 5 Лекция по теме «Роль энергии в жизни человека» .................. 36
Приложение 6 Исследовательская работа по теме «Альтернативные
источники энергии» .............................................................................................. 44
Приложение 7 Конференция на тему «Преимущества и недостатки
различных типов электростанций. Использование возобновляемых
топливно-энергетических ресурсов»................................................................... 53
Приложение 8 Рубрика «Экономия и бережливость» школьной газеты
«Наследие» ............................................................................................................. 56
3
Введение
Энергосбережение с каждым годом становится все более актуальной
проблемой. Ограниченность энергетических ресурсов, высокая стоимость
энергии, негативное влияние на окружающую среду, связанное с ее
производством, — все эти факторы приводят к альтернативе: разумнее
снижать потребление энергии, нежели постоянно увеличивать ее
производство. При производстве и потреблении энергии, наносится
значительный ущерб природе, например, загрязнение атмосферы. Масштабы
ущерба, наносимого природе, зависят не только от использования
энергоресурсов, но и в не меньшей степени от экологической культуры и
культуры энергопотребления населения.
Человечеством постепенно осознается необходимость перехода, как в
глобальном масштабе, так и в каждом конкретном месте и случае, от
потребительского отношения к природе к совместному гармоническому
развитию природы и общества. Однако гармонизация этих отношений не
сформируется сама по себе. В этих условиях основная задача школы –
воспитать личность, интересующуюся важнейшими тенденциями развития
планеты, проблемами окружающей среды, адекватно воспринимающую
общественную значимость энергосбережения в аспекте развития бережного
отношения к биосфере, а также обладающую чувством ответственности и
основами необходимых знаний для решения задач в этих сферах
деятельности.
Решить поставленную задачу можно только на основе системного
подхода, через урочную и внеурочную деятельность.
В данном учебно-методическом издании предложены материалы из
опыта работы учителя физики ГУО «Средняя общеобразовательная школа
№1 г. Лиды» Матюка Анатолия Эдуардовича, который в период с 2008 по
2009 года в рамках республиканской инновационной площадки занимался
исследовательской работой по теме «Энергосбережение». Обучающиеся
школы под руководством Матюка А.Э. открыли в кабинете физики музейный
уголок «Энергия и энергосбережение», занимаются информационнопросветительской и общественно-полезной деятельностью.
Такая работа способствует формированию у учащихся системы
экологических представлений и адекватных ориентаций по отношению к
окружающей среде, воспитанию ответственности за ее устойчивость.
4
1. Информационные технологии в преподавании факультативного
курса «Энергоэффективность: современное энергетическое
производство» и «Энергоэффективность: производственное и
бытовое энергосбережение, энергопользование и экология»
Проблема разумного использования энергии является одной из наиболее
острых проблем человечества. Современная экономика основана на
использовании энергетических ресурсов, запасы которых истощаются и не
возобновляются. Современные способы производства энергии наносят
непоправимый ущерб природе и человеку. Самый простой способ уменьшить
загрязнение окружающей среды – беречь энергию, или другими словами,
расходовать энергию более разумно.
Во всех развитых странах мира рациональное использование энергии
является, как правило, приоритетным направлением государственной
политики. В нашей стране острота проблемы обусловлена высокой
энергоемкостью валового внутреннего продукта и дефицитом собственных
энергоресурсов.
Эти
обстоятельства
требуют
решать
проблему
энергосбережения не только во всех отраслях хозяйственной деятельности,
но и на всех этапах получения и использования энергии.
В Послании Президента Республики Беларусь А.Г.Лукашенко к
белорусскому народу и Национальному собранию в конце апреля 2007 года
говорится о таком важном условии стабильного развития государства как
энергетическая безопасность, в которой важнейшим резервом является
бережливость. Пути развития энергетической безопасности нашего
государства четко очерчены в Директиве Президента Республики Беларусь
№3 «Экономия и бережливость – главные факторы экономической
безопасности государства».
Ответственное отношение к использованию энергоресурсов не
сформируется само по себе через нормативные и соответствующие
регламентирующие документы. Воспитание культуры энергопотребления
должно осуществляться, прежде всего, в семье, однако, ведущая роль в
воспитании отводится школе.
Сегодня перед учителем стоит важная задача — воспитание нового
поколения, которое, внедряя и используя современные технологии во всех
отраслях хозяйства, в то же время будет остро чувствовать и понимать
важность экономии энергоресурсов. Для обучающихся должно стать
5
очевидным: от отношения к имеющимся в распоряжении человека ресурсам
зависит не только наше собственное благополучие, но и благосостояние
последующих поколений.
Поэтому
воспитание
культуры
энергопотребления
должно
осуществляться на всех ступенях образования, через различные виды
деятельности.
В 2007 году национальным институтом образования были предложены
программы факультативов под общим названием «Учимся экономии и
бережливости» для 2–10-х классов. Однако никакого дидактического
материала в помощь руководителю факультатива на тот момент выпущено не
было.
В рамках инновационной деятельности с целью создания методического
обеспечения факультативного курса «Энергоэффективность: современное
энергетическое производство» (8 класс) и «Энергоэффективность:
производственное и бытовое энергосбережение, энергопользование и
экология» (9-10 класс) мною были подготовлены и выпущены 10 брошюр по
Рис. 1. Титульные листы брошюр по «Основам энергосбережения»
«Основам энергосбережения» (рис.1).
6
В этих брошюрах подробно раскрыты практически все вопросы,
вошедшие в программу курса «Учимся экономии и бережливости» для 8-го,
9-го и 10-го классов.
Кроме брошюр мною были созданы два электронных пособия,
предназначенных для методического сопровождения занятий данных курсов.
Электронные пособия включают в
себя рефераты по основным темам
факультативного
курса,
а
также
мультимедийные презентации, наглядно
отражающие информацию, представленную в
рефератах.
Электронное
пособие
«Энергоэффективность:
современное
энергетическое производство»
(рис.2)
включает в себя три темы (раздела).
Раздел 1. «Роль энергии в жизни
человека» знакомит с историей энергопотребления, с постепенным
увеличением всемирного потребления энергии, с последствиями
энергопотребления. Здесь вводится понятие энергия и её основные виды,
изучается
закон
сохранения
энергии,
основные
направления
энергосбережения.
В
разделе
2.
«Топливно- Рис. 2. Главная страница электронного
энергетические ресурсы» изучаются виды пособия «Энергоэффективность:
современное
энергетическое
и состав топлива, возобновляемые производство»
источники энергии (солнечные, биомасса,
водные, ветряные и геотермальные),
невозобновляемые источники энергии
(нефть, уголь, природный газ, торф, уран),
а
также
топливно-энергетический
комплекс Республики Беларусь.
В разделе 3. «Способы получения,
преобразования,
передачи
и
использования энергии» рассказывается о различных видах электростанций,
их принципах действия, развитии электроэнергетики в нашей стране.
Электронное пособие «Энергоэффективность: производственное и бытовое
энергосбережение, энергопользование и экология» включает 7 тем (разделов).
В разделе 1. «Правовая база энергосбережения» рассказывается об
основных
направлениях
политики
энергосбережения в Республике Беларусь, Рис. 3. Главная страница электронного
о системе экономических механизмов, пособия «Энергоэффективность:
7
производственное
и
бытовое
энергосбережение, энергопользование и
экология»
стимулирующих энергосбережение, рассматриваются законодательные акты
Республики Беларусь по вопросам энергосбережения.
Раздел 2. «Основные направления энергосбережения» знакомит с
приоритетными направлениями энергосберегающей политики в основных
отраслях экономики страны: промышленности, сельском хозяйстве,
строительном комплексе, химической и нефтехимической отрасли,
энергетике, жилищно-коммунальном хозяйстве.
Раздел 3. «Энергосберегающие технологии в народном хозяйстве»
рассказывает об энергетическом хозяйстве промышленных предприятий,
системах учёта электрической и тепловой энергии и др.
В разделе 4. «Бытовое энергосбережение» речь идёт о рациональном
использовании энергоресурсов в быту. Это рациональное освещение,
экономия воды, уменьшение затрат электроэнергии при пользовании
электробытовыми приборами, повышение эффективности систем отопления.
В разделе 5. «Энергосбережение
в зданиях и сооружениях»
рассматривается понятие теплоты, теплообмена и его видов, тепловые потери
в зданиях и сооружениях, тепловая изоляция зданий, способы
энергосбережения в жилищно-бытовом секторе.
Раздел 6. «Экологические аспекты энергетики» затрагивает одну из
глобальных проблем современного общества – загрязнение окружающей
среды. Здесь рассматриваются экологические проблемы тепловой, ядерной и
гидроэнергетики, наземного транспорта, раскрывается суть парникового
эффекта.
В заключительном разделе «Перспективы энергообеспечения и
энергосбережения» рассматриваются мировые тенденции использования
топливно-энергетических ресурсов, перспективы развития топливноэнергетического
комплекса
Республики
Беларусь,
перспективы
использования местных энергоресурсов и т. д.
Данные пособия удобны в пользовании. На главной странице
изображены названия разделов и тем. Наведя курсор на название темы, по
гиперссылке можно перейти на нужную страничку презентации. На каждой
8
странице презентации имеется как текстовой материал, отражающий суть
вопроса, так и иллюстративный материал в виде картинок, фотографий,
анимаций, видеофрагментов.
Например, при изучении темы «Экологические аспекты энергетики»
можно показать анимированный рисунок «Атомная электростанция». А при
изучении
темы
«Топливно-энергетические
ресурсы»
можно
продемонстрировать видеорепортаж о
Рис. 4. Фрагменты анимаций и видеороликов
переходе гродненского автохозяйства на
рапсовое топливо.
Анимированные рисунки и особенно видеофрагменты активизируют
внимание обучающихся, что позволяет получить более высокие результаты
учебной деятельности.
Определённая информация для удобства представлена в виде схем,
таблиц, графиков и диаграмм.
Для проверки знаний обучающихся в пособии имеется странички с
вопросами «Подумайте и ответьте», тесты по энергосбережению, задания для
самостоятельного изготовления моделей электростанций, измерения энергии
дома и т.д.
Так, при проведении обобщающего занятия по теме «Экологические
аспекты энергетики» одним из заданий является экологическая викторина,
вопросы к которой предлагаются как в текстовом варианте, так и в виде
головоломки, разгадывать которую ученикам интереснее и понятнее, чем это
был бы просто текстовой вопрос.
При проведении интеллектуальной игры
«Эрудит-лото» по этой же теме также удобно на
экране высветить вопросы и варианты ответа к
ним, а при необходимости выделить
правильные ответы. Этот приём экономит
время,
позволяя
быстро
проверить
правильность
заданий.
9
выполнения
При подготовке к факультативным занятиям по курсу «Учимся экономии
и бережливости» учителю очень трудно обойтись без информационных
технологий.
Во-первых, чтобы подобрать соответствующий тематический материал
к каждому занятию, необходимо посетить большое количество интернетсайтов, выделить оттуда нужную, правильную, а главное своевременную
информацию, т. е. ту информацию, которая не только отражает суть вопроса,
Рис. 5. Материалы из раздела «Подумайте и ответьте»
но и помогает ориентироваться в событиях современности. Дополнительно к
этому подобрать, по-возможности, анимации и видеофрагменты.
Во-вторых, данную информацию необходимо представить учащимся в
таком виде, чтобы они как можно больше почерпнули для себя нового и
полезного. Информационные технологии как раз предоставляют такую
возможность.
В-третьих, используя информационные технологии для подготовки к
занятиям, учитель растёт в профессиональном плане, так как использование
компьютера в качестве эффективного средства обучения существенно
расширяет возможности педагогических технологий.
Школа будущего — это школа «информационного века». Главным
в ней становится освоение каждым учеником самостоятельного, собственного
знания, овладение способностями творческого самовыражения. Новые
информационные технологии, мультимедийные продукты — это шаг
к повышению качества обучения школьников и в конечном итоге
к воспитанию
новой
личности —
ответственной,
знающей,
способной решать
новые
задачи,
быстро осваивать
и эффективно
использовать необходимые для этого знания.
2. Возможности кабинета физики в воспитании культуры
энергопотребления детей и молодёжи
10
Основное назначение кабинета физики в нашей школе - способствовать
повышению
эффективности
учебного
процесса,
организации
самостоятельной и творческой деятельности обучающихся, развитию их
интереса к предмету “физики”. После открытия в нем постоянно
действующей экспозиции “Энергия и энергосбережение” (рис. 6), где
собраны различные экспонаты, связанные с получением электрической
энергии, преобразованием энергии из одного вида в другой, использованием
и экономией электрической энергии, кабинет стал своеобразным
информационно-методическим центром по вопросам энергосбережения.
Рис. 6. Музейный уголок кабинета физики
«Энергия и энергосбережение»
Основные задачи кабинета:
–организовать работу по обобщению, систематизации, распространению
эффективного опыта работы по обучению детей экономии и бережливости;
–пропагандировать идеи энергосбережения;
–обучать подрастающее поколение навыкам энергосбережения.
Для налаживания эффективной работы кабинета создан Совет
кабинета, в состав которого входят учителя-предметники и учащиеся. Совет
кабинета разделен на четыре отдела, каждый из которых имеет свои
функциональные обязанности.
Информационный отдел систематически готовит информационные
материалы по вопросам энергосбережения и экологии для школьной газеты
«Наследие» (Приложение 8), информирует обучающихся о проведении
разнообразных мероприятий, акций, конкурсов.
Члены экскурсионного отдела проводят
экскурсии для обучающихся 6-10-х классов по
экспозиции музейного уголка (Приложение 2),
собирают материал с целью пополнения
видеотеки и компьютерной базы информации
по энергосбережению. Силами обучающихся и
учителей создаётся мини-библиотека кабинета,
разработан план экологической и энергосберегающей направленности уроков
физики (Приложение 3), согласно которому на протяжении всего школьного
курса физики на различных темах затрагиваются или подробно изучаются
11
вопросы,
касающиеся
энергии
и
энергоэффективности,
экологических
аспектов энергетики. Разработка урока
физики в 10 классе по теме «Принцип
действия тепловых машин. Тепловые
двигатели.
Коэффициент
полезного
действия
тепловых
двигателей.
Экологические проблемы использования
тепловых двигателей» приведена в
приложении 4.
Хозяйственный отдел отвечает за эстетическое оформление кабинета,
изготовление наглядных пособий.
В обязанности пропагандистского отдела входит подготовка и
проведение лекций по методике «равный обучает равного». Подготовка
информационно-пропагандистской
группы
требует
большой
подготовительной работы. Под руководством учителя ребята работают с
разнообразными источниками информации: энциклопедиями, словарями,
газетами и журналами, научно-популярной литературой, используют
информацию, полученную в сети Интернет. Данная работа позволяет им
овладеть информационными способами деятельности, которые связаны с
поиском, переработкой и осмыслением информации из различных
источников знаний. Поэтому важно развивать у обучающихся умение
оценивать достоверность информации, а для этого следует уметь сравнивать
и сопоставлять сведения, полученные из разных источников.
Для того чтобы привлечь внимание слушателей и сделать материал
более понятным и доступным, лекторская группа широко использует
наглядность. Выступления ребят всегда сопровождаются мультимедийными
презентациями или фрагментами документальных фильмов (рис.8).
Тематика
лекций
по
основам
Рис.
8.
Лекция
по
«Основам
энергосбережения для обучающихся на энергосбережения»
2011/2012 учебный год:
1. Сентябрь - «Роль энергии в жизни человека»
2. Октябрь - «Топливно-энергетические ресурсы»
3. Ноябрь - «Способы получения, преобразования, передачи и
использования энергии»
4. Декабрь - «Правовая база энергосбережения”
5. Январь - “Энергосберегающие
технологии
в
народном
хозяйстве”
6. Февраль - “Бытовое энергосбережение”
7. Март “Энергосбережение в зданиях и сооружениях”
12
8. Апрель - “Экологические аспекты энергетики”
9. Май “Перспективы
энергообеспечения
и
энергосбережения”
Как альтернативу классическим лекциям решил создавать видеолекции
по основам энергосбережения. На данный момент мною вместе с ребятами
выпущены три видеолекции по темам «Роль энергии в жизни человека»,
«Экологические аспекты энергетики» и «Перспективы энергообеспечения и
энергосбережения» (рис. 9).
Текст лекций озвучивают обучающиеся нашей школы, по материалам
интернета подбирается соответствующий видеоматериал, фотографии,
картинки, а затем монтируется видеофильм. Такую видеолекцию в
электронном варианте может использовать любой учитель на
информационных часах или на уроках, связанных с энергосбережением. При
этом отпадает необходимость в лекторской группе.
Таким образом, кабинет физики стал своеобразным практическим
центром по вопросам энергосбережения. Накопленный материал из опыта
работы в данном направлении доступен для заинтересованного круга
пользователей, он размещен в единой локальной сети школы, с 2011 года
размещается на сайте школы в рубрике «Новости ресурсного центра».
3. Исследовательская деятельность учащихся
Одной из форм работы по энерго- и ресурсосбережению является
исследовательская деятельность, которая позволяет обучающимся глубже
изучить проблему энергосбережения, уяснить роль энергии в развитии
человеческого общества, узнать о способах получения тепловой и
электрической энергии, формировать научное мировоззрение.
Цель выполнения исследовательской работы - углубленное изучение той
или иной проблемы, в результате которого на основе специальных методов
а)
в)
б)
Рис. 9. Стоп-кадр видеолекции: а) «Роль энергии в жизни человека»; б) «Экологические
аспекты энергетики»; в) «Перспективы энергообеспечения и энергосбережения»
13
исследования учащиеся создают новый продукт.
В работе по теме исследования выделяю
следующие этапы:
1) формулирование
проблемы
и
формирование группы;
2) создание
поискового
поля
путём
организации
учебной
деятельности,
расширяющей
знания
и
умения
обучающихся в области технологических
проблем путей познания;
3) поисковый
этап,
обеспечивающий
получение
научно-исследовательского
результата.
4) презентация работы.
Из предложенных четырёх этапов наиболее самостоятельно
реализуется последние два этапа. Поисковый этап является ключевым в
развитии самостоятельной исследовательской деятельности школьников,
обучающиеся получают максимальную возможность для самореализации.
Решается и коммуникативная педагогическая задача: обучающиеся не только
выполняют совместную работу, но учатся деловому творческому общению,
овладевают навыками коллективной работы и межличностного общения.
Презентация результатов исследования проходит в форме защиты на
итоговой конференции, что в свою очередь требует выработки у ребят
навыков публичного выступления, общения, дискуссирования, умения
аргументировано отстаивать собственную позицию.
Под моим руководством творческой группой учащихся подготовлены
две исследовательские работы по темам «Сбережение электроэнергии в
доме» и «Альтернативные источники энергии» (приложение 6), которые
были успешно защищены на школьной и районной научно-практических
конференциях. В рамках работы над «Сбережением электроэнергии в доме»
ученик 10-го класса разработал и представил Рис. 10. Программа
программу
«Минимизация
расходов расчета минимизации
электроэнергии» (рис. 10), с помощью которой расходов электроэнергии
можно рассчитать сэкономленные средства при
использовании ламп дневного света взамен ламп накаливания.
14
Заключение
В заключении хочется отметить, что предложенная система работы
позволяет способствовать:

формированию у учащихся систематических знаний о роли энергии
в жизни человека, рациональном использовании ее в народном хозяйстве и
быту;

формированию у учащихся цельного представления о влиянии
энергетики на окружающую среду и методах сохранения окружающей среды;

развитию и обобщению представлений учащихся об
энергосберегающей политике нашего государства;

воспитанию у учащихся гражданской позиции и психологической
настроенности на рациональное и экономное использование топливноэнергетических ресурсов;

уяснению учащимися того, что кардинальным решающим
условием социально-экономического устойчивого развития нашего
государства является рациональное использование топливно-энергетических
ресурсов и внедрение энергосберегающих технологий.
15
Приложение 1. Факультативное занятие по теме «Экологические
аспекты энергетики»
(презентация прилагается)
Факультативный курс: Энергопользование и экология
Количество часов: 34
Тема занятия: Экологические аспекты энергетики
Место занятия в изучаемой теме: 16
Цель изучения
темы: формирование у учащихся цельного
представления о влиянии энергетики на окружающую среду и методах
сохранения окружающей среды.
Задачи:
— иметь представление о влиянии энергетики на окружающую среду;
— понимать последствия влияния выбросов и отходов энергетического
производства на атмосферу, гидросферу, почву, флору и фауну;
— уметь описывать процессы, происходящие в окружающей среде под
воздействием выбросов и отходов энергетического производства.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА
Основные
этапы
занятия
Планируемое
время
1.
Формули
ровка
темы,
цели и
задач
занятия
2. Доклад
«Экологи
ческие
проблемы
теплоэне
ргетики»
Приемы,
методы и
формы
обучения
Прогнозируемый
результат
совместной
деятельности
Определяют
цель и задачи
занятия
Рассказ
учителя.
Показ
слайдов.
Беседа.
Фронталь
ная
Психологическа
я настроенность,
чёткое
понимание
учащимися цели
и задач занятия
Один ученик
выступает с
докладом,
остальные –
слушают, задают
вопросы,
комментируют
выступление и
ответы
Репродук
тивный,
проблемнопоисковый.
Сформированное
представление о
достоинствах и
недостатках
тепловой
энергетики, о
влиянии
теплоэнергетики
на состояние
окружающей
Деятельность
учителя
Деятельность
учащихся
4 мин
Создаёт
ситуацию
для
целеполагания
5 мин
Организует
выступление
ученика,
поддерживает
выступление
слайдами
презентации,
создаёт
условия для
творческой
16
Фронтальная
Оборудование
Мультимедийная
презентация
(слайды
«Возобновляемые
источники
энергии»,
«Преимущества
энергетики»,
«Недостатки
энергетики» и
т. д.)
Мультимедийная
презентация
(слайды
«Экологические
проблемы
теплоэнергетики»)
деятельности
среды
3. Доклад
«Экологи
ческие
проблемы
гидроэнергетики»
5 мин
Организует
выступление
ученика,
поддерживает
выступление
слайдами
презентации,
создаёт
условия для
творческой
деятельности
Один ученик
выступает с
докладом,
остальные –
слушают, задают
вопросы,
комментируют
выступление и
ответы
Репродук
тивный,
проблемнопоисковый.
Фронтальная
Сформированное
представление о
достоинствах и
недостатках
гидроэнергетики, о
влиянии
гидроэнергетики
на состояние
окружающей
среды
Мультимедийная
презентация
(слайды
«Экологические
проблемы
гидроэнергетики»)
4.
5 мин
Организует
выступление
ученика,
поддерживает
выступление
слайдами
презентации,
создаёт
условия для
творческой
деятельности
Один ученик
выступает с
докладом,
остальные –
слушают, задают
вопросы,
комментируют
выступление и
ответы
Репродук
тивный,
проблемнопоисковый.
Сформированное
представление о
достоинствах и
недостатках
ядерной
энергетики, о
влиянии ядерной
энергетики на
состояние
окружающей
среды
Мультимедийная
презентация
(слайды
«Экологические
проблемы
ядерной
энергетики»)
Организует
выступление
ученика,
поддерживает
выступление
слайдами
презентации,
создаёт
условия для
творческой
деятельности
Один ученик
выступает с
докладом,
остальные –
слушают, задают
вопросы,
комментируют
выступление и
ответы
Репродук
тивный,
проблемнопоисковый.
Сформированное
представление о
влиянии
наземного
транспорта на
состояние
окружающей
среды
Мультимедийная
презентация
(слайды
«Наземный
транспорт и
экология»)
Доклад
«Проблемы
ядерной
энергетики»
Фронтальная
5. Доклад
«Наземный
транспорт и
экология»
5 мин
6.
Разминка
для глаз
1 мин
Организует
разминку
Выполняют
упражнения
Фронтальная
Снятие
напряжения и
усталости глаз
7.
Обсужде
ние
вопроса
«Строительство
АЭС в
Беларуси»
10
мин
Организует
обсуждения
вопроса в
группах
Одна группа
приводит
доводы «за»
строительство
АЭС в нашей
стране, другая –
«против»
Группова
я работа
Понимание
учащимися
актуальности
строительства
АЭС в Беларуси
Мультимедийная
презентация
(слайды
«Строительство
АЭС в
Беларуси»,
«Нужна ли нам
АЭС?)
8.
Экологическая
викторина
8 мин
Задаёт
вопросы
викторины
Отвечают на
вопросы
Фронтальная
Проверка и
закрепление
знаний по
некоторым
экологическим
вопросам
Мультимедийная
презентация
(слайды
«Экологическая
викторина»,
«Эрудит-лото»);
карточки с
заданиями
9.
Итоговая
2 мин
Организует
Оценивают своё
эмоциональное
17
Фрон-
Понимать своё
состояние,
Мультимедийная
презентация
Фронтальная
рефлексия
рефлексию
состояние, свою
деятельность
тальная
оценивать себя
как субъекта
деятельности
(слайды
«Крылатые
выражения »,
«Энергосбереже
ние: важный
вклад в охрану
окружающей
среды»)
Сообщения учащихся
Экологические проблемы теплоэнергетики
Воздействие тепловых электростанций на окружающую среду во
многом зависит от вида сжигаемого топлива.
При сжигании твердого топлива в атмосферу поступают летучая зола с
частицами недогоревшего топлива, сернистый и серный ангидриды, оксиды
азота, некоторое количество фтористых соединений, а также газообразные
продукты неполного сгорания топлива.
Летучая зола в некоторых случаях содержит помимо нетоксичных
составляющих и более вредные примеси: мышьяк, свободный диоксид
кремния, оксид кальция.
Для электростанции, работающей на угле, требуется 3,6 млн. т угля, 150
м3 воды и около 30 млрд. м3 воздуха ежегодно.
Если учесть, что подобная электростанция активно работает несколько
десятилетий, то ее воздействие вполне можно сравнить с действием вулкана.
Но если последний обычно выбрасывает продукты вулканизма в
больших количествах разово, то электростанция делает это постоянно.
Коэффициент полезного действия энергетических установок пока
невелик и составляет 30-40%, большая часть топлива сжигается впустую.
Полученная энергия тем или иным способом используется и превращается, в
конечном счете, в тепловую, т. е. помимо химического в биосферу поступает
тепловое загрязнение.
Энергетика и сжигание ископаемого топлива остаются источником
основных глобальных загрязнителей. Они поступают в атмосферу, и за счет
их накопления изменяется концентрация малых газовых составляющих
атмосферы, в том числе парниковых газов.
В атмосфере появились газы, которые ранее в ней практически
отсутствовали - хлорфторуглероды. Это глобальные загрязнители, имеющие
высокий парниковый эффект и в то же время участвующие в разрушении
озонового экрана стратосферы.
18
Сточные воды ТЭС и ливневые стоки с их территорий, загрязненные
отходами технологических циклов энергоустановок при сбросе в водоемы
могут оказать влияние на качество воды, водные организмы.
Это приводит к нарушению установившихся в водоёме условий
обитания и сказывается на видовом составе и численности водных
организмов и бактерий и в конечном счете может привести к нарушениям
процессов самоочищения водоёмов от загрязнений и к ухудшению их
санитарного состояния.
Экологические проблемы гидроэнерг етики
Гидроэлектростанция — это комплекс сооружений и оборудования,
посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую
энергию.
Важнейшая особенность гидроэнергетических ресурсов по сравнению с
топливно-энергетическими ресурсами - их непрерывная возобновляемость.
Отсутствие потребности в топливе для ГЭС определяет низкую
себестоимость вырабатываемой на ГЭС электроэнергии.
Одним из важнейших воздействий гидроэнергетики на окружающую
среду является отчуждение значительных площадей плодородных
(пойменных) земель под водохранилища.
Значительные площади земель вблизи водохранилищ испытывают
подтопление в результате повышения уровня грунтовых вод. Эти земли, как
правило, переходят в категорию заболоченных.
В водохранилищах резко усиливается прогревание вод, что содействует
зарастанию водоемов и интенсивному развитию водорослей, в том числе и
ядовитых сине-зеленых.
Ухудшение качества воды ведет к гибели многих ее обитателей.
Возрастает заболеваемость рыбного стада. Снижаются вкусовые качества
обитателей водной среды. Нарушаются пути миграции рыб, идет разрушение
кормовых угодий, нерестилищ и т. п.
Рассматривая воздействие ГЭС на окружающую среду, следует все же
отметить жизнесберегающую функцию ГЭС. Так, выработка каждого млрд.
кВт·ч электроэнергии на ГЭС вместо ТЭС приводит к уменьшению
смертности населения на 100-226 чел./год.
Проблемы ядерной энергетики
Ядерная энергетика в настоящее время может рассматриваться как
наиболее перспективная. Это связано как с относительно большими запасами
ядерного топлива, так и со щадящим воздействием на среду. К
19
преимуществам относится также возможность строительства АЭС, не
привязываясь к месторождениям ресурсов, поскольку их транспортировка не
требует существенных затрат в связи с малыми объемами.
Достаточно отметить, что 0,5 кг ядерного топлива позволяет получать
столько же энергии, сколько сжигание 1000 т каменного угля.
При нормальной работе АЭС выбросы радиоактивных элементов в
окружающую среду крайне незначительны. В среднем, они в 2-4 раза
меньше, чем от ТЭС одинаковой мощности.
До Чернобыльской катастрофы в нашей стране никакая отрасль
производства не имела меньшего уровня производственного травматизма,
чем АЭС. За 30 лет до трагедии при авариях, и то не по радиационным
причинам, погибло 17 человек.
После 1986 г. главную экологическую опасность АЭС стали связывать с
возможностью аварии. Хотя вероятность их на современных АЭС и
невелика, но она не исключается. К наиболее крупным авариям такого плана
относится авария, случившаяся на четвертом блоке Чернобыльской АЭС.
По различным данным, суммарный выброс продуктов деления от
содержащихся в реакторе составил от 63 кг до 50 т.
Получение энергии на АЭС одновременно предотвращает ежегодный
выброс в атмосферу Земли до 2300 млн. т двуокиси углерода, 80 млн. т
диоксида серы и 35 млн. т оксидов азота за счет уменьшения количества
сжигаемого органического топлива на тепловых электростанциях.
Кроме того, сгорая, органическое топливо (уголь, нефть) выбрасывает в
атмосферу огромное количество радиоактивных веществ, содержащих, в
основном, изотопы радия с периодом полураспада около 1600 лет!
Наземный транспорт и экология
Автотранспорт
является
источником
загрязнения атмосферы,
количество автомашин непрерывно растёт, особенно в крупных городах; а
вместе с этим растёт выброс вредных продуктов в атмосферу.
Эти вещества проникают в легкие и другие ткани, вызывая воспаление и
формирование тромбов, которые оказывают крайне неблагоприятное
воздействие на работу сердца, провоцируя развитие сердечных приступов:
инфаркта и повышения давления.
Автомобиль - самый крупный генератор шума и вибрации.
Неблагоприятное воздействие на окружающую среду может быть
уменьшено, если начнут выпускать автомобили с малым удельным расходом
топлива, таким, например, как представил концерн «Volkswagen» - новый
20
прототип самого экономичного автомобиля в мире, потребляющего лишь
один литр дизельного топлива на 100 км пути.
Во многих странах ведется большая работа не только над снижением
расхода топлива на 100 км пробега, но и по использованию для автомобилей
вместо бензина в качестве топлива альтернативных источников энергии, в
том числе газа и энергии солнца.
В настоящее время в мире на метане работает порядка 1 млн.
автомобилей, число которых стремительно растёт.
Ведущие в мире автомобилестроительные компании США, Японии и
других стран проводят испытания или работают над созданием
электромобилей со скоростью до 120-140 км/ч и пробегом не менее 225 км.
Тяговым электродвигателем такого солнцемобиля является батарея
аккумуляторов, заряжаемых на гелиостанциях.
В последние годы все большее распространение в мире получают
электровелосипеды и электромопеды под общим названием «легкие
транспортные средства», использующие также солнечную энергию в виде
аккумуляторных батарей или солнечных панелей.
Основным нейтрализатором этих вредных выбросов в атмосферу
являются леса, занимающие 35 % территории Республики Беларусь, и болота,
которые в 7 раз эффективнее, чем лес, поглощают углекислый газ.
В городах основным очистителем воздуха являются тополиные
насаждения: один тополь очищает воздух так, как делают это 4 сосны или 7
елей, или 3 липы. Для поддержания нормальной экологической обстановки в
городах необходимо иметь на каждого жителя 16 м2 зеленых насаждений
общего пользования – парков, скверов, бульваров, лесопарков.
Вопросы экологической викторины
1. Если у названия бытового механизма, поломка которого может привести к
растранжириванию водных ресурсов, начальную букву заменив на букву
«т» и прибавить слово, означающее вид человеческой деятельности,
направленной на оздоровление организма, в результате получим то, что
является основным источником загрязнения атмосферы. (Тран - спорт)
2. Слово из двух частей. Первая – голос коровьей души, вторая – то, что
стремится вывести селекционер, лишенное буквы «т». А соединив их,
получишь то, от чего не может избавиться планета.
(Му – сор)
3. Соединив звук дождя с наиболее подвижной при разговоре частью лица,
получим название растения семейства крестоцветных, снижающего
возможность возникновения генетических мутаций.
(Кап - уста)
21
4. Первая часть слова – узкий, вытянутый вдоль берега вал, полоса суши,
отделенной от берега лагуной или шкафчик для хранения напитков. Вторая
часть – ветка дерева. А вместе – животное, охраняемое на территории
нашей страны. (Бар - сук)
Вопросы эрудит-лото
1. Всемирный день охраны окружающей среды отмечается…
А) 4 января
Б) 22 апреля
В) 5 июня
Г) 22 августа
2. Территория, на которой запрещены отдельные формы хозяйственной
деятельности с целью сохранения отдельных биологических видов или
биогеоценоза в целом, называется…
А) заповедник
Б) заказник
В) охотничье хозяйство
Г) биосферный заповедник
3. Какая организация ведет международную Красную книгу?
А) МСОП
Б) ЮНЕСКО
В) ЮНЕП
Г) Генеральная Ассамблея ООН.
Приложение 2 Экскурсия по музейному уголку “Энергия и
энергосбережение”
Вы находитесь в музейном уголке кабинета физики, где вашему
вниманию представлена экспозиция “Энергия и энергосбережение”. Сдесь
собраны различные экспанаты, связанные с получением электрической
энергии, преобразованием энергии из одного вида в другой, использованием
электрической энергии и электроизмерительные приборы.
Музейный уголок состоит из девяти секций: тепловые машины,
электронно-лучевые
трубки,
источники
электрического
тока,
электроизмерительные приборы, источники питания, трансформаторы,
электрические лампы, электронные лампы и полупроводниковые приборы.
22
В секции тепловые машины мы можем увидеть модель паровой машины
Джеймса Уатта, в которой энергия пара превращается в механическую
работу. Такие паровые машины в 20 веке широко использовались, например,
на паровозах. Правда их КПД невысокий (у машины Уатта – 1%, у лучших
образцов – 10-12%).
Сдесь же находятся модели двигателей внутреннего сгорания:
двухтактного и четырехтактного. У этих двигателей КПД гораздо выше (у
лучших образцов – 35%) и они, как известно, до сих пор широко
используются на транспорте. Так двухтактными двигателями оснащены, как
правило, мотоциклы, скутера, бензопилы, газонокасилки. Чутырехтактные
двигатели внутреннего сгорания используются в автомобилях, автобусах,
тракторах, дизель-поездах, некоторых типах самолетов.
Еще одна модель – модель паровой турбины, в которой также
используется энергия водяного пара. Паровые турбины широко
используются на тепловых электростанциях для получения электрической
энергии, например на нашей ТЭЦ. Водяной пар, подаваемый под большим
давлением в паровую турбину, вращает ротор, который, в свою очередь,
приводит во вращение генератор электрического тока. Вырабатываемый
таким образом электрический ток поступает на нужды города и района: в
жилые дома, школы, заводы и т. д.
Электронно-лучевые трубки получили свое широкое применение во
второй половине 20-го века. С их помощью можно увидеть на экране
осциллографа сложные электрические сигналы и исследовать их.
Изображение на экране рисует электронный луч, управляемый
электрическим полем.
Экраны телевизоров и мониторов, черно-белые и цветные – в основном
всё это электронно-лучевые трубки. Хотя в последнее время их стали
вытеснять ЖК (жидкокристаллические) мониторы и плазменные панели в
первую очередь из-за своих небольших размеров и массы. Однако
электронно-лучевые трубки продолжают широко использовать. Всё дело в
весьма умеренных ценах, огромном выборе моделей, надежности и
длительном, до 15 лет, сроке службы.
В секции “Источники электрического тока” представлены устройства,
которые преобразуют различные виды энергии в энергию электрического
тока. Например, механическая энергия превращается в электрическую если
вращать диски электрофорной машины или ротор генератора электрического
тока. Генераторы электрического тока применяются на электростанциях
разного
типа:
тепловых,
атомных,
ветряных,
приливных,
гидроэлектростанциях.
23
Химические источники тока – гальвагнические элементы и
аккумуляторы – превращают энергию химических реакций в электрическую
энергию. При этом аккумуляторы в отличие от гальванических элементов
можно многократно заряжать. Химические источники тока используются для
автономного
питания
часов,
фотоаппаратов,
радиоприемников,
микрокалькуляторов, игрушек, а также для запуска автомобилей и другого
вида транспорта.
В фотоэлементе световая энергия преобразуется в энергию
электрического тока. Сила электрического тока напрямую зависит от
количества светового потока, падающего на фотоэлемент. Фотоэлементы,
или солнечные батареи, широко используются на космических станциях, так
как там солнечная энергия чуть ли ни единственный доступный вид энергии.
Да и облаков там нет, в отличие от поверхности земли, так что световой
энергии попадает больше.
На крышах некоторых домов размещают солнечные батареи. Такие
батареи снабжают дома дешевой и экологически чистой электроэнергией.
Солнечные батареи мы можем также увидеть в микрокалькуляторах,
фотоэкспонометрах и даже на крышах электромобилей.
Есть ещё один источник электрического тока – это термоэлемент. В нём
тепловая энергия напрямую превращается в электрическую. Необходимо
только один из концов термоэлемента нагревать, а другой охлаждать (или
хотя бы не нагревать).
Ввиду отсутствия движущихся частей термоэлектрические генераторы
полностью бесшумны в работе, что дает им преимущество перед машинными
источниками постоянного напряжения.
Благодаря этим свойствам термоэлектрические генераторы находят
применение в областях, где требуются сверхнадежные источники
электроэнергии, обладающие длительным сроком эксплуатации и не
требующие обслуживания: автоматические метеостанции, морские маяки,
автономные космические аппараты. В качестве источников тепла в них могут
использоваться радиоактивные изотопы или ядерные реакторы.
В секции «Электроизмерительные приборы» представлены приборы
для измерения различных характеристик электрического тока. Для измерения
силы тока используются амперметры, напряжения – вольтметры, мощности –
ваттметры, электрического сопротивления – омметры, частоты переменного
тока – частотомеры. Здесь также представлены приборы для измерения
малых токов – гальванометры, прибор для измерения освещенности –
люксметр и модель счетчика электрической энергии.
24
Источники питания предназначены для обеспечения электрическим
током различных электроприборов. Например, источник постоянного тока
“Гном” питает прибор для выжигания по дереву. Здесь представлены
источники постоянного и переменного тока, регулируемые или
нерегулируемые.
Одним из основных элементов источника питания является
трансформатор. Трансформатор предназначен для работы только с
переменным током. Он состоит из двух обмоток – первичной и вторичной.
На первичную обмотку подается одно напряжение, например 220 В, а со
вторичной снимается уже другое, например 9 В. Таким образом,
трансформатор может понижать или повышать напряжение, которое на него
подается.
Заряжая свой мобильный телефон вы пользуетесь розеткой 220 В, хотя
телефон работает от напряжения 5 В. При этом к вам на помощь приходит
блок питания, главным элементом которого является понижающий
трансформатор.
Одним из основных направлений нашей выставки является
энергосбережение. Так секция электрические лампы разделена на две части:
лампы накаливания и энергосберегающие люминесцентные и галогеновые
лампы.
Коэффициент полезного действия ламп накаливания достигает своего
максимального значения всего лишь 15 %, в то время как лампы дневного
света в 5 раз более энергоэффективны, чем лампы накаливания и имеют КПД
около 60%. Благодаря механизму действия энергосберегающих ламп удаётся
добиться снижения потребления электроэнергии на 80% по сравнению с
лампами накаливания при аналогичном световом потоке.
Как следствие, меньше расходуется топлива на производство
электроэнергии и уменьшаются вредные выбросы в атмосферу.
Еще две секции выставки демонстрируют, как научно-технический
прогресс идет в ногу с энергосбережением. Это электронные лампы и
полупроводниковые приборы. Имеющие малые размеры и потребляющие
небольшое количество энергии полупроводниковые приборы в конце 20-го
века довольно быстро сменили громоздкие и энергоемкие ламповые
приборы. При этом значительно уменьшились не только габариты
разнообразной
бытовой
техники
(телевизоры,
радиоприемники,
компьютеры), но и ее энергопотребление.
Энергия является не только необходимым помощником в нашей жизни,
но и источником серьезных, все возрастающих проблем. Нерациональное,
неограниченное потребление энергии поставило человечество на грань
25
экологической катастрофы. Проблема разумного использования энергии
является одной из наиболее острых проблем человечества.
Актуальность данного музейного уголка заключается прежде всего в
том, что есть возможность воочию познакомиться с приборами, имеющими
прямое отношение к потреблению энергии. И мы надеемся, что данная
экскурсия будет содействовать формированию потребностей бережного
отношения к энергоресурсам.
Приложение 3 Экологическая и энергосберегающая
направленность уроков физики
Вопросы курса
физики
Физика – наука о
природе. Физика и
техника. Связь
физики с другими
науками
Тела и вещества.
Дискретное строение
вещества.
Экспериментальное
подтверждение
дискретности
строения вещества
6 класс
Экологический и энергосберегающий
материал
Форма
изложения
Хозяйственная деятельность человека и влияние ее на Рассказ учителя.
окружающую среду. Взаимосвязь природы и Демонстрация
человеческого общества
слайдов.
Видеоролик
Распространение вредных веществ в природе.
Загрязнение воздуха в крупных городах. Опасность
неправильного
применения
и
хранения
ядохимикатов,
минеральных
удобрений.
Использование твердых оболочек для утилизации особо
вредных отходов производства. Очистка жидкости за
счет диффузии через пористую перегородку, пропускание
выбросов через несплошные тела
Плотность вещества. Разделение мусора на составляющие при его
Единицы плотности
утилизации. Использование различной плотности
вещества в работе очистных сооружений.
Задача. Оцените размеры нефтяного пятна при
аварии танкера, перевозившего 100 000 т нефти.
Толщину слоя нефти принять равной 0,5 мм.
Рассказ учителя.
Демонстрация
слайдов
Рассказ учителя.
Демонстрация
слайдов. Решение
задачи
7 класс
Равномерное
Зависимость выброса вредных веществ от скорости
движение. Скорость. движения транспорта.
Единицы скорости
Задача. В отстойнике для очистки жидкости скорость
оседания частиц порядка 0,1 мм/с. Какое время
необходимо отстаивать жидкость, если глубина
отстойника 3,6 м?
Почему изменяется Принцип действия устройства для очистки газа от
скорость
движения частичек пыли
тела? Инерция
Явление тяготения. Принцип работы гравитационных пылеосадительных
Сила тяжести
камер
Трение. Сила трения
Использование
различий
в
коэффициенте
трения
для
различных
веществ
при
разделении смеси
Работа и мощность. Знакомство
с
экологически
26
чистыми
Рассказ учителя.
Демонстрация
слайдов. Решение
задачи
Рассказ учителя.
Демонстрация
слайдов
Рассказ учителя.
Демонстрация
слайдов
Рассказ учителя.
Демонстрация
слайдов
и Рассказ учителя.
Энергия КПД
возобновляемыми источниками энергии. Способы
увеличения полезной работы и КПД
Давление
твердых Достоинства порошковой металлургии в сравнении с
тел, жидкостей и литейным
производством.
Использование
газов
гидравлического пресса
Демонстрация
слайдов
Рассказ учителя.
Демонстрация
слайдов
Сообщающиеся
сосуды
Понижение уровня грунтовых вод при добыче Рассказ учителя.
полезных ископаемых открытым способом
Демонстрация
слайдов
Плавание
судов. Экологические проблемы освоения мирового и Рассказ учителя.
Воздухоплавание
воздушного океанов. Вред, наносимый природе при Демонстрация
сплаве древесины по рекам.
слайдов. Решение
Задача 1. Для подводного хранения нефтепродуктов задач
в специальных баллонах из синтетического
материала их опускают на дно рек и морей. Зачем
при этом на баллон подвешивают груз? Какой груз
потребуется, чтобы удержать 100 м3 нефти под водой
в таком баллоне? Масса пустого баллона 5 т.
Задача
2.
Супертанкер
рассчитан
для
транспортировки 150 000 т нефти. Каков вес воды,
вытесненной судном после принятия груза?
8 класс
Тепловое движение
частиц
вещества.
Внутренняя энергия и
способы
ее
изменения.
Виды
теплопередачи
Количество теплоты.
Удельная
теплоемкость
Теплота
топлива
сгорания
Теплопередача и климат на Земле. Защита от высоких
и низких температур. Асфальт улиц, каменные и
бетонные здания как дополнительный источник тепла
в городе. Использование вертикального озеленения
(нагрев уменьшается в 10 раз). Предохранение почвы
от
промерзания
за
счет
улучшения
снегораспределения.
Использование
солнечной
энергии в гелиостанциях, солнечных печах, сушилках
Явления, связанные с большой удельной теплоемкостью воды: равномерность климата вблизи
больших водоемов, нарушение микроклимата при
мелиорации, обильный полив перед заморозками,
"отопление" Европы теплым течением Гольфстрим
Ограниченность запасов органического топлива.
Загрязнение атмосферы продуктами сгорания
топлива. Экологически чистое сгорание водорода с
образованием воды. Виды топлива, добываемые в РБ.
Проблемы РБ в отношении запасов топлива
Влияние засоленности воды на температуру
льдообразования. Лед на земле и в океане. Айсберги
и
проблемы
обеспечения
пресной
водой.
Экологические аспекты литейного производства
Плавление
и
кристаллизация.
Удельная
теплота
плавления
и
кристаллизации
Испарение
и Круговорот воды в природе, образование облаков,
конденсация
искусственное вызывание осадков, борьба с градом.
Последствия нарушения микроклимата. Приемы
сохранения влаги в почве. Осадки в городе
Тепловые двигатели. Необходимость перевода транспорта на газовое
КПД
тепловых топливо и электродвигатели. "Парниковый эффект" и
двигателей
его последствия. Роль повышения КПД теплового
двигателя для улучшения взаимодействия техники с
природой. Способы повышения КПД (уменьшение
потерь тепла от конвекции, использование тепла
уходящих газов, нагретой воды и др.).
Задача. Тепловая электростанция мощностью
2400000 кВт потребляет 1500 т угля в час. Каков КПД
станции?
27
Рассказ учителя.
Демонстрация
слайдов. Доклады
учащихся
Рассказ учителя.
Демонстрация
слайдов. Доклады
учащихся
Рассказ учителя.
Демонстрация
слайдов. Доклады
учащихся
Рассказ учителя.
Демонстрация
слайдов. Доклады
учащихся
Рассказ учителя.
Демонстрация
слайдов. Доклады
учащихся
Рассказ учителя.
Демонстрация
слайдов. Доклады
учащихся
Решение задачи
Электризация
Электрические
заряды
тел. Принцип
действия
электрических
фильтров. Рассказ учителя.
Атмосферное электричество, его проявления и Демонстрация
влияние на человека
слайдов. Доклады
учащихся
Электрический ток. Биологическое действие электрического тока. Рассказ учителя.
Источники
тока. Знакомство с термо- и фотоэлементами, солнечными Демонстрация
Действия
батареями. Электротранспорт, его экологическая слайдов. Доклады
электрического тока
характеристика.
Проблема
утилизации учащихся
гальванических элементов
Работа и мощность Принцип действия электрических плавильных печей, Рассказ учителя.
электрического тока
их достоинства и экологическая безопасность. Демонстрация
Очистка металлов в печах электрошлакового нагрева. слайдов. Решение
Лампа накаливания и ее преимущества по сравнению задачи
с газовым освещением.
Задача. В двухлитровом электрическом чайнике
мощностью 1000 Вт вода закипает за 20 минут, а в
чайнике мощностью 3 кВт — за 5 минут. Почему
невыгодны маломощные приборы? Почему при их
использовании неизбежен перерасход энергии?
Использование
Использование
электроприборов
в
быту. Рассказ учителя.
электроприборов
в Использование и экономия электроэнергии
Демонстрация
быту
слайдов. Доклады
учащихся
Магнитное поле
Влияние магнитных полей на живые организмы. Рассказ учителя.
Магнитные бури и самочувствие человека. Демонстрация
Электромагнитные фильтры
слайдов
Световые
явления. Солнечное излучение как экологически чистый Рассказ учителя.
Отражение и
источник энергии, возможность его использования. Демонстрация
преломление света
Применение законов отражения света в устройстве слайдов. Доклады
приемников солнечного излучения.
учащихся
Биологическое действие солнечного излучения,
его польза и вред для человека.
Влияние степени загрязненности атмосферы на цвет
неба
9 класс
Динамика движения Принцип работы центробежных пылеочистителей
тела по окружности
Энергия
Гидроэнергетические ресурсы РБ, экологические
проблемы использования энергии рек (неизбежность
потери
плодородных
земель,
заболачивание
местности, влияние на рыболовство, влияние на
климат и т. д. ). Энергия ветра
Рассказ учителя.
Демонстрация
слайдов
Рассказ учителя.
Демонстрация
слайдов. Доклады
учащихся
Видеоролик
10 класс
Основы МКТ
Задача. Для обнаружения утечки природного газа (он
не обладает запахом) в него добавляют пахучее
вещество, называемое одорантом. Норма одоризации
составляет 16 г на 1000 м3 природного газа. Такое
содержание одоранта человек ощущает даже при
стократном разбавлении газа воздухом. Рассчитайте
число молекул одоранта в 1 м3 воздуха, достаточное
для ощущения его запаха, если масса одной молекулы одоранта т0 =10-25 кг
Насыщенный
и Образование тумана. Влияние загрязненности
ненасыщенный пар. атмосферы на цвет тумана. Городской туман.
Влажность воздуха
Полезный и вредный туман. Экологические требования к производствам, использующим пары
различных веществ
Точка росы
Принцип действия противоаэрозольного фильтра
28
Решение задачи
Рассказ учителя.
Демонстрация
слайдов. Доклады
учащихся
Рассказ учителя.
КПД
двигателя
теплового Способы повышения КПД теплового двигателя.
Задача.
Температура
нагревателя
солнечной
электростанции 117°С, а холодильника — 27°С.
Оцените максимальный КПД этой электростанции
Цикл Карно
Тепловой насос для обогрева помещений
Электростатическое
поле
Влияние электростатического поля на организм
человека.
Демонстрация
слайдов
Рассказ учителя.
Демонстрация
слайдов. Решение
задачи
Рассказ учителя.
Демонстрация
слайдов
Рассказ учителя.
Доклады
учащихся
Рассказ учителя.
Демонстрация
слайдов
Электрический ток в Опреснение соленой воды. Использование заэлектролитах
висимости начала электролиза от величины напряжения при разделении смеси веществ в
электролите
Электрический ток в Принцип действия электрофильтра. Получение Рассказ учителя.
газах
чистых металлов из их оксидов в электрических Демонстрация
дуговых печах (более экологически чистый способ). слайдов
Способы увеличения КПД МГД-генератора (добавка
к продуктам сгорания паров металлов, легко
отдающих электроны). Борьба с коронным разрядом
на высоковольтных линиях
11 класс
Механические
колебания и волны
Вибрации в природе и технике. Вредное и полезное Рассказ учителя.
действие вибраций
Демонстрация
слайдов. Доклады
учащихся
Звуковые
волны. Разрушение озонового слоя сверхзвуковыми са- Рассказ учителя.
Шум
молетами. Шум и борьба с ним. Влияние городского Демонстрация
шума на продолжительность жизни. Использование слайдов. Доклады
живой изгороди для защиты от шума. Применение учащихся
звуковых и ультразвуковых волн для очистки воздуха
от пыли
Производство
и Влияние электромагнитных полей высоковольтных Рассказ учителя.
передача
линий на живые организмы. Различные способы Демонстрация
электрической
передачи электроэнергии. Повышение КПД передачи слайдов. Доклады
энергии
и
способы
его
повышения.
Способы учащихся
аккумулирования
энергии.
Создание
единой
энергетической системы
Излучения и спектры "Парниковый
эффект"
и
его
последствия. Рассказ учителя.
Биологическое действие излучений. Средства защиты Демонстрация
от их вредного действия
слайдов. Доклады
учащихся
Фотоэффект
Преобразование солнечной энергии в тепловую и Рассказ учителя.
электрическую. КПД солнечных установок, способы Демонстрация
его повышения
слайдов
Радиоактивность
Биологическое действие радиоактивных веществ и Рассказ учителя.
излучений, способы защиты от их вредного действия. Демонстрация
Понятие о дозе излучения. Защита населения от слайдов. Доклады
малых доз излучения
учащихся
Ядерные реакции
Строительство АЭС в РБ. Пути повышения КПД и Рассказ учителя.
безопасности для окружающей среды ядерных Демонстрация
электроустановок.
Негативные
последствия слайдов. Доклады
испытания ядерного оружия. Экологические аспекты учащихся.
борьбы за разоружение. Последствия Чернобыльской Видеоролик
аварии и возможные пути их устранения
Обобщающие лекции Показ необходимости оптимизации взаимодействий в Рассказ учителя.
(физика и НТР)
системе
ПРИРОДА+ОБЩЕСТВО+ЧЕЛОВЕК, Демонстрация
29
которые имеют политический, экономический, слайдов
естественно - научный, технический, правовой,
медицинский и философский аспекты
Приложение 4 Урок физики в 10-м классе
Изучаемая тема: Основы термодинамики
Количество часов: 10
Тема
урока: Принцип действия тепловых машин. Тепловые
двигатели. Коэффициент полезного действия тепловых двигателей.
Экологические проблемы использования тепловых двигателей
Место урока в изучаемой теме: 7
Цели урока:
1.Образовательные:
- создать условия для изучения устройства и действия тепловых
двигателей;
- содействовать формированию умений решать задачи на нахождение
КПД тепловых двигателей.
2.Воспитательная:
- воспитывать интерес к предмету, умение видеть экологические
проблемы, связанные с развитием техники.
3.Развивающие:
- содействовать формированию логического мышления;
- содействовать развитию коммуникативных способностей учащихся;
- создать условия для развития рефлексивных умений: понимать свое
состояние, оценивать себя как субъекта деятельности.
Тип урока: изучение нового материала.
ХОД УРОКА
Первый этап. Организационный момент. Постановка задач урока –
1 мин.
В начале урока, при формулировке темы, постановке цели и задач
урока ученики формулируют те задачи, которые они ставят перед собой
на данном уроке. Учитель корректирует и обобщает высказывания
учащихся.
Второй этап. Сообщение учащегося по теме «История создания
тепловых двигателей» – 3 мин.
Один (или два) учащийся заранее готовит сообщение по теме «История
создания тепловых двигателей», а также, по-возможности, иллюстрации,
30
анимации и видеофрагменты к данному сообщению, например, в виде
небольшой презентации.
Примерный вариант сообщения по теме
«История создания тепловых двигателей»
Первый универсальный тепловой двигатель (паровую машину) создал в
1774 году выдающийся английский изобретатель Джеймс Уатт. Этому
предшествовало изобретение пароатмосферной машины русским механиком
И.И. Ползуновым, однако его машина после нескольких месяцев работы
была остановлена, а потом и вообще разобрана, в результате чего дело
Ползунова на десятки лет было предано забвению. Машина же Уатта
получила широкое распространение и сыграла огромную роль в переходе к
машинному производству. Позже, желая увековечить имя английского
изобретателя, было решено назвать единицу мощности – ваттом.
Изобретение паровой машины способствовало созданию паровозов,
пароходов и первых (паровых) автомобилей. Первые паровозы были созданы
в Англии Р. Тревитиком (1803г.) и Дж. Стефенсоном (1814г.).
Изобретателем парохода считается американец Р. Фултон. Свои первые
испытания он проводил на реке Сене в Париже. Однако, когда он в 1804г.
обратился к Наполеону Бонапарту с предложением перевести французские
корабли на использование паровой тяги, то, как оно ни странно, получил
отказ. А ведь какие возможности в борьбе с английским флотом открывало
предложение Фултона, если бы Наполеон принял его предложение! Однако
этот шанс французским императором был упущен. Через некоторое время
Фултон вернулся на родину, и в 1807 г. по реке Гудзон отправился в свой
первый рейс пароход «Клермонт».
Третий этап. Изложение нового материала – 10 мин.
Учитель фронтально объясняет основной учебный материал, используя
записи на доске или мультимедийную презентацию.
На данном этапе урока учащиеся должны усвоить основные элементы
любой тепловой машины; формулу связи количества теплоты, получаемого
рабочим телом от нагревателя, полезной работой, совершаемой тепловым
двигателем и количеством теплоты, отдаваемого рабочим телом
холодильнику; формулу нахождения КПД тепловой машины; понятие
идеальной тепловой машины; цикл Карно и теоремы Карно.
31
Четвертый этап. Работа в группах: подготовка сообщений по темам
«Достоинства тепловых двигателей», «Недостатки тепловых двигателей»,
«Пути повышения эффективности тепловых двигателей и уменьшения
влияния на окружающую среду» – 5 мин.
Класс делится на три группы. Используя заранее заготовленные
учителем опоры, ученики в группах готовят тематические доклады. Данные
опоры можно в виде распечатки раздать каждой группе, либо в виде
страницы презентации, если есть возможность каждую группу обеспечить
компьютером. При этом на компьютере можно продемонстрировать
анимации и видеофрагменты (при необходимости).
Опора для первой группы
Используя предложенные рисунки, составьте небольшое сообщение о
том, какую пользу приносит применение
тепловых двигателей.
32
Опора для второй группы
Используя предложенные рисунки, составьте небольшое сообщение о
том, какой вред наносит применение тепловых двигателей.
Опора для третьей группы
спользуя предложенные рисунки, составьте небольшое сообщение о том,
какие существуют пути повышения эффективности тепловых двигателей и
уменьшения влияния на окружающую среду.
КПД
дизельного
двигателя
>
КПД
бензинового
двигателя
33
Пятый этап. Физкультминутка и разминка для глаз – 0,5 мин.
Ученики выполняют упражнения, которые предлагает учитель
(перевод взгляда «влево», «вправо», «вверх», «вниз», «по кругу», на
близкие и удалённые предметы и т. д.).
Шестой этап. Выступления групп – 7 мин.
Группы по очереди выступают с сообщениями по своей теме. Одна
группа докладывает, остальные внимательно слушают и задают уточняющие
вопросы.
Седьмой этап. Решение задачи – 7 мин.
Ученикам предлагается выбрать для решения одну из трех задач. Задача
№1 – на 5-6 баллов, №2 – на 7-8 баллов, №3 – на 9-10 баллов. Одним из
вариантов работы учеников на данном этапе может быть работа с
мультимедийной презентацией, в которой к каждой задаче имеется ссылка на
теорию, подсказка, решение и ответ. Компьютерная презентация
выполнена таким образом, что ученик в любой момент времени может
перейти на нужный ему уровень, посмотреть теорию, подсказки, ответы
или решения задач. Таким образом, ученики имеют возможность не
только проверить свои способности в умении решать задачи, но и
продолжить формировать эти умения.
Задача №1
Идеальная тепловая машина, работая от нагревателя с температурой T1 =
750 K, за некоторое время совершила работу A = 600 Дж. Какое количество
теплоты за это время передано холодильнику, если его температура T2 =
300 K? Ответ: Q2 = 400 Дж.
Задача №2
КПД тепловой машины, работающей по циклу Карно равен 30%. Во
сколько раз повысится КПД машины, если увеличить температуру
нагревателя в 2 раза, оставив температуру холодильника неизменной? Ответ:
в 2,17 раза.
Задача №3
Междугородный автобус прошел путь 80 км за 1 ч. Двигатель при этом
развивал среднюю мощность 70 кВт при КПД, равном 25%. Сколько
34
дизельного топлива, плотность которого 800 кг/м3, сэкономил водитель в
рейсе, если норма расхода горючего 40 л на 100 км пути. Ответ: 2 л.
Восьмой этап. Выполнение теста – 10 мин.
Ученики запускают тестирующую программу. При выполнении теста
тестирующая программа выдаёт на экран 5 заданий с первого по пятый
уровни. На первые три уровня даются задания с выбором ответа. На
четвёртом и пятом уровнях ответ нужно ввести самому (программа
подробно объясняет правила работы). После ответа на каждое задание
программа зелёным цветом подсвечивает правильный ответ и красным
цветом неправильный. По окончании тестирования программа на экране
показывает количество правильных ответов и отметку по десятибалльной
шкале.
Вместо тестирующей программы можно использовать карточки с
тестами в двух вариантах. После выполнения таких тестов учитель
показывает правильные ответы, и ученики самостоятельно оценивают свои
работы либо обмениваются карточками и оценивают друг друга.
Задания теста
1. Повысить КПД теплового двигателя можно, если:
1) повысить температуру нагревателя;
2) повысить температуру холодильника;
3) повысить температуру нагревателя и холодильника в одинаковое число
раз;
2. понизить температуру нагревателя и холодильника в одинаковое число
раз;
3. повысить температуру холодильника и понизить температуру
нагревателя;
4. Тепловая машина за цикл от нагревателя получает количество теплоты
100 Дж и отдает холодильнику 75 Дж. Чему равен КПД машины?
1) 20%
2) 40%
3) 80%
4) 25%
5) 32%
5. В идеальной тепловой машине за счет каждого килоджоуля теплоты,
получаемой от нагревателя, совершается 300 Дж работы. Если температура
холодильника машины равна 17 °С, то температура нагревателя составляет
6) 24 °С
7) 414 °С
8) 297 °С
9) 687 °С
35
10) 141 °С
6. В идеальной тепловой машине рабочим телом является пар при
начальной температуре 710 К. Температура отработанного пара 350 К. Если
от нагревателя за время 60 с поступает в среднем количество теплоты 142
кДж, то полезная мощность машины составляет … Вт. Ответ: 1200 Вт.
7. Температура нагревателя теплового двигателя 127 С. Если
температуру нагревателя и холодильника двигателя уменьшить на 40 С, то
КПД двигателя изменится на … %. Ответ: 11%.
Девятый этап. Итоговая рефлексия – 1 мин.
Закончив работу над тестом и увидев результат, ученики на этом
этапе урока оценивают свою деятельность на уроке, своё эмоциональное
состояние. Они осмысливают свои успехи и недочёты проделанной
работы и этим самым корректируют дальнейшую деятельность по
подготовке домашнего задания.
Десятый этап. Домашнее задание – 0,5 мин.
Изучить [1] § 28, 29.
Решить задачи:
упр. 15 №1 и упр. 16 №2 – 6 баллов;
упр. 15 №2 и упр. 16 №3 – 7-8 баллов;
упр. 15 №3 и упр. 16 №5 – 9-10 баллов.
Ученики выбирают домашнее задание по своему уровню и
записывают его.
Список использованной литературы
1. В.В.Жилко, А.В. Лавриненко, Л.Г. Маркович. Физика: учебное пособие
для 11-го класса общеобразовательной школы с русским языком обучения.
Минск: Народная асвета, 2002.
2. С. Н. Капельян, В. А. Малашонок. Физика. Пособие для подготовки к
централизованному тестированию. Минск. Аверсэв, 2010.
3. Создание
универсального
теплового
двигателя.
http://www.historicus.ru/178/.
Приложение 5 Лекция по теме «Роль энергии в жизни человека»
(презентация прилагается)
Слайд 2
Зачем беречь энергию?
В 1992 г. в Бразилии, в Рио-де-Жанейро состоялась конференция
Организации Объединенных Наций (ООН) по окружающей среде и
развитию. На ней присутствовали представители 197 стран мира. На
конференции была принята так называемая «Программа устойчивого
36
развития». Основная идея этой программы состоит в том, что на всех уровнях
современного общества – межгосударственном, государственном, местном,
индивидуальном – должны быть приняты срочные меры по предотвращению
всемирной экологической катастрофы. То есть каждый из нас должен
осознать свою ответственность за будущее планеты.
Слайд 3
Ключевую роль в предотвращении экологической катастрофы играет
энергосбережение. Проблема разумного использования энергии является
одной из наиболее острых проблем человечества. Современная экономика
основана на использовании энергетических ресурсов, запасы которых
истощаются и не возобновляются. Но это даже не главное. Современные
способы производства энергии наносят непоправимый ущерб природе и
человеку. Медики считают, что здоровье людей на 20% зависит от состояния
окружающей среды.
Загрязнение атмосферы при использовании невозобновляемых
источников энергии ведет к всеобщему потеплению, таянию полярных льдов
и повышению уровня мирового океана в течение последующих веков. Мы не
знаем, когда именно скажутся эти изменения, но комиссия ООН по климату
утверждает, что всеобщее потепление уже началось. Необходимо что-то
делать уже сейчас для предотвращения экологической катастрофы.
Эффективное использование энергии - ключ к успешному решению
экологической проблемы!
Слайд 4
Самый простой способ уменьшить загрязнение окружающей среды беречь энергию, или, другими словами, расходовать энергию более разумно.
Одним словом это называется “энергосбережение”. Экономить энергию
должно все человечество и каждый человек в отдельности. Используя
меньше невозобновляемых источников энергии, мы уменьшаем количество
вредных выбросов в атмосферу. Сэкономленную энергию можно
использовать взамен вновь производимой, и за счет этого тоже снизить
загрязнение окружающей среды. Кроме того, энергосбережение выгодно
экономически. Мероприятия по экономии энергоресурсов в 2,5 - 3 раза
дешевле, чем производство и доставка потребителям такого же количества
вновь полученной энергии.
Слайд 5
Самый лучший в мире источник энергии всего в восьми минутах
от Земли
Солнечные лучи достигают Земли за 8 минут 15 секунд. Почти вся
энергия, которую мы потребляем, исходит от Солнца. Даже такие
37
невозобновляемые источники энергии, как нефть, уголь и газ, образовались
благодаря энергии Солнца. Без Солнца жизнь на Земле прекратится. За 15
минут Солнце посылает нам столько энергии, сколько хватает человечеству
на целый год. Если мы научимся разумно использовать эту энергию, то
сможем решить энергетические проблемы в будущем.
Слайд 6
Потребление энергии человечеством непрерывно растет. Разница между
человеком каменного века и современным человеком огромна, особенно в
использовании энергии. Пещерный человек потреблял около 1% того
количества энергии, которую потребляет современный житель Земли.
Значит, на Земле стало больше энергии? Нет! Она стала более доступна, но
её не стало больше, чем раньше. Количество энергии в природе постоянно.
Она не возникает из ничего и не может исчезнуть в никуда. Она просто
переходит из одной формы в другую. Никто еще не смог доказать это
теоретически, но факт остается фактом, и мы должны это признать и
придерживаться этого до тех пор, пока кто-нибудь не докажет обратное.
Слайд 7
История энергопотребления
Вся история энергопотребления доказывает, что с ростом уровня жизни
увеличивается количество необходимой человечеству энергии.
Когда первобытные люди овладели энергией, это произвело революцию
в их жизни. Люди научились варить и жарить пищу, убивая болезнетворные
бактерии и паразитов, содержащихся в ней. Овладев огнем, они могли
отпугивать диких животных, согреваться, изготовлять примитивные
металлические орудия труда и оружие для охоты.
Как и для древних людей, так и для нас, современных потребителей,
энергия - не самоцель, а средство улучшения качества жизни.
Слайд 8
Любая деятельность, независимо от её природы, предполагает
использование энергии. Как различные древние памятники цивилизации, так
и нынешняя человеческая деятельность на Земле, являются доказательством
того, что люди использовали и используют много энергии. Человек слишком
слаб физически, чтобы собственными силами достичь тех результатов,
которых достигло человечество в результате своей деятельности. Но у людей
есть другие способности, кроме физической силы. Главная из них - это
способность мыслить и осуществлять свои замыслы. На протяжении всей
истории результатом этого были различные способы использования других
энергоисточников, кроме мускульной энергии, для достижения с их
помощью желаемых результатов.
38
Овладение энергией и методами её потребления дало возможность
использовать её для замены ручного труда. Первым и самым известным было
внедрение прядильной машины, которая заменила многих рабочих в
прядильной промышленности. Трактора заменили сельскохозяйственных
животных. Роботы заменили людей при выполнении опасной и тяжелой
работы.
Высокий уровень жизни в современном индустриальном обществе
требует все больших и больших затрат энергии.
Слайд 9
Использование местных энергоисточников
Каждое общество в истории человечества использовало те
энергоисточники, которые были ему доступны.
Давайте посмотрим, как измельчалась пшеница в различные эпохи.
Сначала, используя мышечную энергию, люди измельчали пшеницу с
помощью камней и деревянных палок. Когда был изобретен мельничный
жернов, стало возможным измельчить больше пшеницы. Конструкция
жернова была проста: верхний камень поворачивался вокруг оси, а нижний
камень находился в покое. Пшеница поступала через отверстие в верхнем
камне в зазор между камней, так что наружная оболочка зерна удалялась и
зерно дробилось.
Сначала для вращения верхнего камня использовалась человеческая
мышечная энергия, затем начали использовать мышечную энергию рабочих
животных. В гористых местностях, где есть водопады, был изобретен способ
использования энергии падающей воды. Сначала использовались маленькие
водяные мельницы, а затем мельницы с большими водяными колесами и
жерновами. В равнинных ветреных местах был изобретен похожий способ
для использования ветровой энергии.
Сегодня мы мелем пшеницу на мукомольных заводах с помощью
электроэнергии. Но для получения электроэнергии мы до сих пор используем
в основном местные источники. Например, в Норвегии большую часть
электричества получают, преобразуя в электрическую энергию кинетическую
энергию текущей воды, тогда как в странах Восточной Европы в
электроэнергию преобразуют в основном химическую энергию угля.
Слайд 10
Кратко историю энергопотребления можно изложить так: человечество
начало с бережного использования возобновляемых источников энергии, но
постепенно перешло к безрассудному использованию невозобновляемых
источников.
39
Мы можем проиллюстрировать это несколькими примерами. Первый
пример: как люди и товары пересекали океаны раньше и сейчас. Сначала
человек скромно использовал свою мышечную энергию, передвигаясь по
воде на веслах. Затем он научился пользоваться ветром и морскими
течениями. В 19 веке конструкции парусных судов достигли совершенства и
энергия ветра стала использоваться еще эффективней. В конце 19 – начале 20
века человечество стало использовать энергию угля, затем – нефти, а во
второй половине 20 века - урана (атомные ледоколы, атомные подводные
лодки).
Слайд 11
Возьмем
другой
пример:
производство
пищи.
Задача
сельскохозяйственного производства - использование фотосинтеза для
превращения солнечной энергии в пищевые продукты и одежду. Фермеры
вкладывают в этот процесс дополнительную энергию. Эта дополнительная
энергия может быть в форме мышечной энергии самого фермера, энергии
рабочих животных, тракторов, удобрений, оросительных систем, и др.
Много лет прошло с тех пор, как Европа перестала использовать в
сельском хозяйстве ручные орудия труда. Но их все еще используют почти
460 миллионов людей во всем мире. Не более одного поколения сменилось в
Европе с тех пор, как в сельском хозяйстве перестали использовать рабочих
животных. Но до сих пор около 260 миллионов людей в мире используют в
сельском хозяйстве 335 миллионов лошадей, быков, верблюдов и ослов.
Механизированный труд используют в сельском хозяйстве только 50
миллионов человек.
Интересен энергетический баланс этих видов сельскохозяйственных
работ. В сельскохозяйственном производстве с использованием ручных
орудий труда или рабочих животных энергия, содержащаяся в продукте, во
много раз выше, чем энергия, затраченная на производство этого продукта. В
современном механизированном сельском хозяйстве наоборот: затраченная
энергия часто намного больше, чем энергия, содержащаяся в продукте.
Еще одна тенденция истории энергопотребления. На пути к более
технологическому обществу мы всё больше и больше зависим от
невозобновляемых энергоисточников и электроэнергии. Мы не осознаем,
насколько мы зависим от электричества и нефтяных продуктов до тех пор,
пока по той или иной причине они не исчезнут на время. Как же тогда мы
будем перевозить товары и передвигаться сами? Если исчезнет
электричество и все экраны компьютеров погаснут – подумайте, к какому
хаосу это приведёт!
Слайд 12
40
Энергопотребление в различных обществах
Первобытные общества охотников и земледельцев нуждались лишь в
небольшом управленческом аппарате. Вожди или совет старейшин
управляли всем в этом обществе. Большинству вождей приходилось
охотиться и собирать урожай вместе с другими членами племени. Урожай
редко бывал настолько обильным, чтобы можно было позволить вождям не
работать и всё время посвятить управлению племенем.
В ранних земледельческих обществах с одного посеянного килограмма
пшеницы собирали от трёх до десяти килограммов урожая. Появился
излишек продовольствия. Излишек энергии и продовольствия можно было
выделить на содержание вождей, лекарей, священников и воинов. Эти люди
не занимались земледелием, но они обеспечивали стабильность и
безопасность земледельцев, которые, в свою очередь, могли сосредоточиться
на увеличении производства пищи и энергии. Там, где были особенно
хорошие условия для сельского хозяйства и использовались передовые
сельскохозяйственные технологии, излишек продовольствия и энергии был
достаточным для обеспечения больших групп людей. Концентрация больших
групп людей в поселениях позволяла содержать специалистов: каменщиков,
дровосеков, кузнецов, торговцев и моряков. Товары и услуги,
предоставленные этими специалистами, повышали уровень жизни людей.
Слайд 13
В начале средних веков в Европе было изобретено водяное колесо, а с
нём и машины, которые могли получать энергию из более мощных
источников, чем мускульная сила человека или рабочего животного.
В 1784 г. Джеймс Уатт, владелец мастерской по изготовлению и ремонту
точных приборов, получил патент на первую универсальную паровую
машину. С этих пор человечество смогло использовать как биоэнергию
(например, древесину), так и невозобновляемую энергию (например, уголь)
для совершения работы. Изобретение Уатта сыграло решающую роль в
переходе от ручного труда к машинному. Недаром на памятнике ему
написано: “Увеличил власть человека над природой”.
Слайд 14
В современном технически развитом обществе (см. рисунок)
использование невозобновляемой энергии очень велико и непрерывно растёт.
Энергия из разных источников
Слайд 15
До конца 19 века уголь и древесина были главными источниками
энергии. К 1890 г. нефть составляла только 2 % от всех энергоисточников.
Использование невозобновляемых энергоисточников сильно возросло после
41
второй мировой войны и продолжает увеличиваться. Электричество,
производимое на гидроэлектростанциях и АЭС, представляет собой лишь
небольшую часть общего энергопотребления. На рисунке показан прогноз
производства энергии до 2060 года.
Слайд 16
Последствия энергопотребления
У медали всегда две стороны, и энергия в этом смысле не исключение.
Попросту говоря, использование энергии имеет как положительные, так и
отрицательные последствия, которые тоже надо хорошо себе представлять.
Сегодня люди используют больше энергии, чем когда-либо. С одной
стороны, это широкое использование энергии означает, что мы можем жить с
большими удобствами, но с другой стороны, при этом возникают проблемы.
Так как нет ни одного энергоисточника который не причинял бы вреда
окружающей среде, очень важно для человечества беречь энергию. Мы
должны сберегать энергию, чтобы уменьшить вредное воздействие на
Природу. Мы должны использовать те энергоисточники, которые наносят
наименьший вред Природе. Только тогда мы можем достичь устойчивого
развития цивилизации.
Слайд 17
Энергосбережение
Что понимают под словом “энергосбережение”? Не считая борьбы с
откровенной бесхозяйственностью при использовании энергии (хотя
бороться с ней, конечно же, нужно беспощадно!), можно выделить три
основные направления энергосбережения:
- полезное использование (утилизация) энергетических потерь;
- модернизация оборудования с целью уменьшения потерь энергии;
- интенсивное энергосбережение.
Примером утилизации энергетических потерь может служить
использование тепловых “отходов” промышленного производства для
обогрева теплиц. При модернизации уменьшаются потери энергии в уже
действующем оборудовании, но не изменяются сами принципы технологии и
техники. Примером может служить установка систем автоматического
регулирования процессов горения на котлах электростанций, уплотнение
окон и дверей при ремонте зданий, использование окон с тройным
остеклением, и т.д.
Интенсивное энергосбережение подразумевает полную реконструкцию
оборудования и введение новых принципов его работы, существенно
сокращающих потребление энергии. Примером может служить замена
42
двигателей внутреннего сгорания в автомобилях на электродвигатели с
питанием от солнечных элементов (электромобили).
Слайд 18
Для нас с вами доступны первые два направления энергосбережения.
Что же мы можем сделать?
Энергосбережение в соответствии с первым законом:
Не растрачивайте энергию впустую!
Энергосбережение в соответствии с первым законом означает, что мы
начинаем тратить за то же самое время меньше энергии, чем раньше, так как
используем энергию более рационально.
Приведем примеры энергосбережения, которые соответствуют
первому закону:
- используйте экономичные электролампочки (лампы дневного света
вместо ламп накаливания),
- выключайте осветительные и нагревательные устройства, когда
уходите из комнаты,
- используйте тепловые отходы промышленных предприятий и
электростанций для обогрева жилых помещений.
Слайд 19
Энергосбережение в соответствии со вторым законом:
Не теряйте качество энергии!
Энергосбережение в соответствии со вторым законом заставляет
задуматься над вопросом: энергию какого качества использовать для
выполнения той или иной задачи? В будущем интерес к качеству энергии
будет только возрастать.
Приведем примеры энергосбережения в соответствии со вторым
законом:
- использование биоэнергии и тепловой энергии для обогрева вместо
электроэнергии,
- использование тепловых отходов для обогрева зданий,
- использование солнечной энергии для обогрева зданий.
Как видите, при некоторых способах энергосбережения (использование
тепловых отходов для обогрева) действуют оба закона.
Слайд 20
Энергосбережение и охрана окружающей среды
На Земле используется очень много энергии. Те источники энергии,
которые мы используем - нефть, уголь, газ - настолько загрязняют
окружающую среду, что это серьезно беспокоит ученых. Необходимо
изменить такое положение вещей, и лучшим способом сделать это будет
43
снижение энергопотребления. Используя меньше энергии, мы уменьшаем
загрязнение окружающей среды. Говоря точнее, мы должны использовать
меньше невозобновляемых источников энергии и больше возобновляемых
источников.
Энергосбережение является самой важной мерой по спасению
окружающей среды. Можно начать прямо сейчас: не забывайте выключить
свет, выходя из комнаты. Можно поставить регуляторы на батареи
центрального отопления и поддерживать в помещении постоянную
температуру 20 °С. При этом мы не будем замерзать, когда в комнате 14 °С, и
приходится включать электронагреватели и расходовать электроэнергию для
обогрева. Но и не будем потеть, когда в классе 25°С, и приходится во время
отопительного сезона открывать окна и отапливать окружающую среду.
Можно пойти в ближайший магазин пешком или поехать на велосипеде
вместо автомобиля, и т.д.
Новые возобновляемые источники энергии не сразу заменят
невозобновляемые энергоисточники, используемые сейчас. Поэтому важно
использовать ровно столько энергии, сколько необходимо, и не больше того.
Этим мы уменьшим выбросы загрязняющих веществ в атмосферу и защитим
природу.
Приложение 6 Исследовательская работа по теме «Альтернативные
источники энергии»
(презентация прилагается)
Выполнили: Бараненко Алексей, Стаценко Антон - 9’ «Б» кл СШ №1 г.
Лиды
Научный руководитель: Матюк А.Э., учитель физики
АКТУАЛЬНОСТЬ
Неуклонное увеличение численности населения нашей планеты,
беспрецедентно быстрое развитие производства в период НТР, нарастающее
истощение запасов привычных источников энергии, наконец, требования к
сохранению окружающей среды заставляют людей искать новые источники
энергии,
прежде
всего,
располагающие
возобновляемыми
или
малоисчерпываемыми запасами. Человечество еще плохо использует
возможности получения энергии из природных, практически неисчерпаемых
источников: тепла земных недр и океана, энергии океанских и речных
течений, приливов и волн, ветра.
В своей работе мы обратили внимание на возобновляемые источники
энергии.
44
Энергетика служит основой любых процессов во всех отраслях
народного хозяйства, главным условием создания материальных благ,
повышения уровня жизни людей. К традиционным источникам энергии
относятся ТЭС, АЭС.
Если рассматривать перспективы традиционной энергетики, то угля
хватит на 600 лет, нефти на 90 лет, газа на 50 лет, урана по разным прогнозам
на 27-80 лет. Поэтому мы обратились к теме нетрадиционных источников
энергии, к ним относятся ветроэнергетика, гидроэнергетика, приливноотливная энергетика, геотермальная энергетика.
Несмотря на огромный потенциал возобновляемых источников энергии
их использование осложняется техническими сложностями, и потому по
самым оптимистичным прогнозам за счет нетрадиционной энергетики
удовлетворено не более 30% потребностей человечества в энергии.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Сегодня основные источники энергии для промышленности и сельского
хозяйства – исчерпаемые ресурсы угля, нефти, газа. Энергию получают,
кроме того, гидроэлектростанциях, солнечных и других, но пока в очень
небольшом количестве. Количество ископаемого топлива на Земле
ограничено.
ГЭС экологически менее опасны, но у них также много недостатков:
создаются искусственные моря, на дне которых остаются многие тысячи
гектаров плодородных земель, разрушаются экосистемы рек.
СЦЕНАРИИ РАЗВИТИЯ ЭНЕРГЕТИКИ БУДУЩЕГО
Развитие традиционной теплоэнергетики
Доказана принципиальная возможность получения практически
экологически чистой энергии от ТЭС при использовании мощных фильтров,
задерживающих атмосферные загрязнители, и при подземной газификации
угля. Недостаток этого варианта – это выбросы большого количества
диоксида углерода в атмосферу и, кроме того, временный характер этой
стратегии. Запасы угля в течение 100 – 150 лет также будут израсходованы.
Развитие атомной энергетики
При повышении безопасности и появлении новых типов реакторов (в
десятки раз эффективнее, чем существующие сейчас), с обеспечением
безопасности глубокого захоронения отходов в устойчивых к разрушению
горных породах. Достоинство сценария – сокращение выбросов в атмосферу
диоксида углерода.
Нетрадиционные источники энергии
Это солнце, ветер, океанические приливы, тепло земных глубин. Этот
вариант получения энергии как дополнительный используется при любом
45
сценарии, тем не менее, наиболее последовательные футурологи-экологи
убеждены, что к 2030 – 2050 гг. нетрадиционные источники энергии будут
основными, а традиционные, напротив, потеряют свое значение.
НЕТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА
ГЭС
На ГЭС происходит преобразование энергии (потенциальная энергия
воды превращается в энергию вращения турбины, соединенной с
генератором, который преобразует энергию вращательного движения в
электрическую).
Эффект действия любой ГЭС (т.е. выработка ею электроэнергии) прямо
пропорционален количеству воды, проходящей через турбину в единицу
времени, и высоте падения воды.
ГЭС – это комплекс сложных гидротехнических сооружений и
оборудования. Его назначение – преобразовывать энергию потока воды в
электрическую энергию. Гидроэнергия относится к числу возобновляемых
источников энергии, т.е. практически неиссякаема.
ГЭС имеют свои преимущества и недостатки.
Преимущества:
1. использование возобновляемой энергии;
2. самая дешевая электроэнергия;
3. работа не сопровождается вредными выбросами.
Недостатки:
1. затопление пахотных земель;
2. строительство ведется там, где есть большие запасы энергии воды;
3. на горных реках опасны из – за высокой сейсмичности районов.
ПОДВОДНАЯ ГЭС
Самый нетрадиционный проект использования энергии рек был
предложен австрийским инженером Й. Колпером – подводная ГЭС. В этом
случае турбины можно установить на подводной лодке, связанной с берегом,
вращать их будет течение реки, и не только летом, но и зимой, когда
поверхность воды скована льдом, и весной во время паводков. По расчетам
изобретателя , с десяток таких подводных ГЭС, расположенных на дне
Дуная, могут дать Австрии столько же электроэнергии, сколько производят
сегодня все электростанции страны.
ПЭС
В 1961 г. в СССР была опубликована работа «Приливные
электростанции в современной энергетике», в которой доказывалось, что не
приливная энергия, а попытки неправильного ее использования – причина
неудачи проекта Кводди. Действительно, зачем нужно затрачивать большие
46
средства, чтобы трижды дублировать мощность ПЭС (на двух бассейнах и
ГЭС) с целью получить от прилива непрерывную и равномерную энергию,
т.е. энергию с такими качествами, которыми не обладает природа самого
явления? С другой стороны, современное потребление энергии вовсе не
требует равномерности. Потребность человека в энергии имеет не
равномерный, а волнообразный характер: днем больше, ночью меньше.
Таким образом, задача заключается не в том, чтобы выровнять поток
приливной энергии, а в том, чтобы совместить «волны» потребления с
волнами прилива. Эту задачу можно решить с помощью обратимого
капсульного гидроагрегата, созданного специально для ПЭС. Он может
работать и как насос. При этом в часы неполной нагрузки работающих
совместно с ПЭС тепловых электростанций их мощность можно
использовать (при совпадении этих часов с полной или малой водой в море)
для того, чтобы подкачивать воду из моря в бассейн ПЭС (поднимать его
уровень выше уровня прилива) или откачивать ее из него в море, чтобы
уровень бассейна стал ниже уровня отлива.
Работа приливов и отливов не считается экономически эффективной.
Говоря о приливной энергетике, нельзя не упомянуть ее недостатки, в
частности, отрицательное воздействие на окружающую среду. Проходные
рыбы – такие, как угорь и лососевые, - используют устья рек для
икрометания. Заграждение этих мест плотинами препятствует нересту и
может вызвать массовый замор рыбы. Кроме того, заграждения изменяют
картину приливов и отливов, что также губительно действует на флору и
фауну. Тем не менее, ущерб от ПЭС, конечно, меньше, чем от
теплоэлектростанций.
Актуальность задачи определяется тем, что для покрытия потребности в
пиковых мощностях в часы дневного и вечернего максимума (из-за
недостаточной мощности ГЭС и ограниченности объема их водохранилищ)
сверхмощные ТЭС приходится загружать неравномерно, что технически и
экономически нецелесообразно. Благодаря астрономическому постоянству
факторов, образующих прилив, среднемесячная величина прилива и энергия
неизменны. Поэтому приливные электростанции могут быть надежным
гарантом энергосистем, в которых работают речные ГЭС.
ЭНЕРГИЯ ВОЛН
Существует несколько проектов использования энергии волн. В
Великобритании доктор Ст. Солтер из Эдинбургского университета изобрел
наиболее совершенный преобразователь энергии волн. Это аппарат с
лопастями длиной более 18 м, расходящимися под углом от общей оси и
качающимися вместе с волнами.
47
Аппарат Ст. Солтера – единственный, использующий энергию и
горизонтального и вертикального движения волн. Благодаря этому его КПД
приближается к 85 %. Как показали расчеты, метровый отрезок волны
«несет» от 40 до 100 кВт энергии, пригодной для практического
использования.
Энергию волн в небольших масштабах уже используют в Японии. Там
более 300 буев и маяков питаются электроэнергией, вырабатываемой
генераторами, приводимыми в движение морскими волнами. В Мадрасском
порту в Индии успешно действует плавучий маяк, на котором установлен
электрогенератор, приводимый в действие энергией морских волн.
В настоящее время волногенераторы используются чаще всего для
энергоснабжения навигационных буев и радиомаяков. Япония начала их
эксплуатацию в 1965 году, несколько позже была построена опытная
волновая ЭС мощностью 125 кВт с перспективой до 1250 кВт. Работы по
созданию станций такого типа ведутся в России, Швеции, США, Англии и
других странах. В Норвегии в 1985 году около Бергена построена первая
станция такого типа мощностью 200 кВт, где в дальнейшем предполагается
установить серию таких агрегатов и значительно увеличить мощность.
Трудности по созданию волновых электростанций связаны с
неравномерностью их работы, биологическими и другими загрязнениями
рабочих органов и водопропускных каналов (обрастание водорослями,
ракушками, солями), разрушением вследствие коррозии и т.п. Достоинство
их – полная экологическая чистота и возможность работы в автоматическом
режиме.
ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ
Если солнечная энергия падает на нас с неба, то геотермальная
находится у нас под ногами. Остается только нагнуться и взять ее. Поток
этой энергии огромен. За год к поверхности Земли поступает 4·1017 кВт·час
тепловой энергии или 16·1023 Дж, 90% ее поступает за счет
теплопроводности пород литосферы, 10% вместе с лавой, горячим паром,
водой и газами. Верхняя часть земной коры имеет температурный градиент
20 - 30С на 1 км глубины, в некоторых местах - 1С на 2 –30 м. и даже на 2
– 3 м. На земле довольно много мест, где имеются термальные источники и
большие температурные градиенты.
Все ГеоТЭС используют естественные термальные воды с температурой
от 90 до 200С и давлением пара от 3 до 6 МПа. Используется эффект резкого
падения давления в потоке воды, выходящей на поверхность, Вода при этом
вскипает и превращается в пар из-за резкого падения давления. Пар после
отделения от воды в сепараторе направляется в турбогенератор.
48
ГеоТЭС значительно экономичнее других типов электростанций,
капитальные затраты на их строительство составляют примерно 1/3 от ТЭС,
они могут работать без обслуживающего персонала в автоматическом
режиме, стоимость энергии на 1/3 меньше, чем на станциях другого типа.
Но геотермальные районы, как правило , сейсмически активны и
удалены от потребителя, термальные воды обычно сильно минерализованы
и коррозионно-активны, также геоТЭЦ представляют и экологическую
опасность, если они работают на закачиваемой воде, т.к. возникает проблема
хранения и переработки отработанных вод, насыщенных солями.
ГИДРОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ
Еще в конце 20-х гг. человечество начало использовать
и
гидротермальную энергию, т.е. энергию, источником которой служит
разница температур морской воды из верхних и нижних горизонтов.
Благоприятны, например, условия для использования гидротермальной
энергии на Кубе. В одной
из здешних бухт большие глубины со
значительным перепадом температур воды подходят к самому берегу.
Насосы накачивают здесь воду с поверхности моря (она имеет температуру
около 27 градусов Цельсия) в испаритель. В испарителе с частичным
вакуумированием образуется пониженное давление, в результате чего вода
превращается в пар при температуре около 30 градусов Цельсия.
Полученный пар вращает лопасти турбин, соединенных с генераторами.
Отработанный пар попадает в конденсатор, для охлаждения которого подают
воду с глубины (ее температура 14 градусов Цельсия).
В США, Японии, Франции и некоторых других странах ведут активные
работы по программе «Преобразование термальной энергии океана»
(«ОТЕК»).
Первая опытная американская гидротермальная станция системы
«ОТЕК» - мини - «ОТЕК» мощностью 50 кВт – работала вблизи Гавайских
островов в Тихом океане с 1979 по1981 г.
В1981 г. вошла в строй вторая опытная американская термоградиентная
установка мощностью уже около 1000 кВт – «ОТЕК-1».
ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА
Человечество в течение тысячелетий почти до XX века довольно
интенсивно пользовалось энергией ветра для мореплавания, помола зерна,
подъема воды и много другого. В XX веке использование ветра практически
прекратилось в связи с появлением тепловых двигателей и электромоторов.
Однако в связи с истощением доступных запасов нефти и загрязнением
окружающей среды интерес к ветроэнергетике в последние годы возродился
и, вероятнее всего, будет расти.
49
Началом развития ветроэнергетики можно считать 1850 год, когда
датчанин Ла Кур построил первый ветрогенератор. Сегодня в Дании
действует более 2000 ветроэнергоустановок, и она является основным
экспортером этого вида генераторов.
На Земле имеются обширные районы, где постоянно дуют устойчивые
ветры.
Эффективность использования энергии ветра в значительной степени
зависит от конструкции ветрогенератора, а именно – крыльчатки.
Современный ветряк – сложное устройство. В нем запрограммирована
работа в двух режимах – слабого и сильного ветра и остановка двигателя,
если ветер станет очень сильным. Недостатком ветряных мельниц является
шум, который производят лопасти пропеллера во время вращения. Если
ветряк мощный, то шумовое загрязнение делает опасным длительное
пребывание людей в зоне работы установки.
Теоретически достижимый КПД ветрогенератора равен примерно 60%, с
учетом различных потерь и неравномерности воздушных потоков его
величина колеблется в пределах 15 – 20%.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕЙСТВУЮЩЕЙ МОДЕЛИ
ВЕТРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
Для этого требуется:
1. линейка;
2. небольшой кусок картона, примерно 30x30 см.
3. отрезок проволоки;
4. старый карандаш;
5. две шайбы;
6. канцелярская кнопка;
7. две пробки;
8. немного тонкой веревки или нитки;
9. клей.
Изготовление модели:
1.Изготовил пропеллер из картона и
прикрепил его к пробке.
2. Взял кусок проволоки длиной
около 30 см. и вставил его в другой конец
пробки.
3. Надел одну шайбу на проволоку около пробки. Выдавил вязальной
спицей из карандаша сердечник и надел его на проволоку так, чтобы она
50
свободно вращалась в нем. Наденьте на проволоку вторую шайбу позади
карандаша.
4. Надел противоположный конец проволоки вторую пробку.
5. Привязал к проволоке нитку, а на другом ее конце закрепил легкий
груз.
Работа модели турбины
Возьмитесь рукой за карандаш и поднесите модель к вентилятору или
можно самому подуть.
Старайтесь постоянно держать модель перпендикулярно потоку воздуха.
Если модель построена правильно, то пропеллер начнет вращаться и
груз, закрепленный на другом конце
проволоки, будет подниматься, потому что
нитка станет накручиваться на проволоку.
На этой модели показано превращение
ветровой энергии в механическую. Примерно
так
действовали
старинные
ветряные
мельницы.
Если же теперь представить на другом
конце проволоки воображаемую ветровую
турбину, мы получим довольно точную
действующую
модель
ветроэлектростанции.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕЙСТВУЮЩЕЙ МОДЕЛИ ГЭС
Для этого требуется:
1) электромоторчик на 9 В;
2) жесткий пластик;
3) пробка;
4) электропровод;
5) жесткая
проволока
или
металлический стержень;
6) большая и маленькая шестерни;
7) клей, нерастворимый в воде;
7) деревянные бруски;
8)
корпус старой шариковой
ручки.
Строительство модели:
1) Насадил пробку на конец жесткой проволоки.
2) Нарезал 8 полосок жесткого пластика длиной, равной длине пробки,
и шириной около 3.5 см.
51
3) По всей длине пробки вырезал 8 узких пазов на равном расстоянии
друг от друга, чтобы в них можно было вставить пластиковые полоски.
4) Смазал края полосок клеем и вставил их в пазы. Они должны торчать,
по крайней мере, на 3 см. над поверхностью пробки.
5) Вставил другой конец проволоки в корпус авторучки, затем закрепил
на его конце большую шестерню.
6) Поместил всю конструкцию на борту водопроводной раковины так,
чтобы пробка с лопастями находилась под краном с холодной водой.
7) Гвоздем прикрепил корпус авторучки к бруску, а сам брусок – к
борту раковины.
8) Прикрепил к другому бруску моторчик и надел маленькую шестерню
на его вал так, чтобы она на нем не вращалась.
Для демонстрации работы модели надо открыть кран так, чтобы струя
воды падала на лопасти и вращала их. Держа брусок с мотором, соедините
малую и большую шестерни.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕЙСТВУЮЩЕЙ
МОДЕЛИ геоТЭЦ.
Для этого требуется:
1) жестяная банка;
2)
две деревянные рейки;
3)
веревка;
4)
кусочек пластилина;
5)
спиртовка;
6)
круг из жести или плотной
фольги;
7)
кусок проволоки;
8)
два кирпича или книжки.
Изготовление модели:
1) Просверлил небольшое отверстие в крышке жестяной банки.
2) Сделал прорези на концах деревянных реек и примотал их веревкой
по обе стороны банки прорезями вверх.
3) Налил в банку воды примерно на 1 см. и накрыл ее крышкой.
4) С помощью ножниц разделил жестяной круг на сектора и загнул
каждый сектор так, чтобы его плоскость была перпендикулярна плоскости
круга.
5)
В центре жестяного круга вырезал отверстие, по диаметру
совпадающее с толщиной проволоки, и вставил проволоку в это отверстие,
закрепив ее с обеих сторон пластилином.
6) Вложил проволоку с кругом в прорези реек и закрепил на каждом
конце проволоки упоры из пластилина, чтобы «вал турбины» не смещался.
52
Проволока должна легко вращаться в прорезях, а жестяное колесо –
неподвижно сидеть на проволоке.
7) Поставил получившуюся конструкцию на кирпичи, а между ними
поместил спиртовку так, чтобы ее пламя нагревало центр дна банки.
Для демонстрации работы модели необходимо зажечь спиртовку.
Через некоторое время вода закипит, и пар начнет вырываться из
отверстия в крышке банки, толкая лопасти колеса. Если конструкция собрана
правильно, колесо будет крутиться до тех пор, пока не выкипит вся вода.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Поспелова, Т.Г. Основы энергосбережения / Т.Г.Поспелова. —
Минск: Технопринт, 2000.
2.
Володин В.В. Энергия, век двадцать первый. – М.: Детская
литература, 2001.
3.
Козлов В.Б. Энергетика и природа. – М.: Мысль, 1973.
4.
Проценко А.Н. Энергия будущего – М.: Молодая гвардия, 2000.
5.
Челноков, А.А. Охрана окружающей среды / А.А.Челноков,
Л.Ф.Ющенко. — Минск: Вышэйшая школа, 2006. — 255 с.
6.
Куликов, И.С. Основные направления и перспективы
использования в Беларуси местных топлив и возобновляемых источников
энергии
/
И.С.Куликов,
Н.И.Володченко,
П.Л.Фалюшин
//
Энергоэффективность. —1999. — № 12. — С. 2–5.
7.
Куликов, И.С. Перспективы использования местных топливных
ресурсов и нетрадиционных источников энергии в республике Беларусь/
И.С.Куликов // Энергоэффективность. — 2001. — № 4. — С. 8–10.
8.
Черноусов С.В. Перспективы развития мировой энергетики на
период до 2020 года. // Энергоэффективность. — 2002. — № 4. — С. 8–12.
Приложение 7 Конференция на тему «Преимущества и недостатки
различных типов электростанций. Использование возобновляемых
топливно-энергетических ресурсов»
(презентация прилагается)
(слайд 2)
Тысячелетиями люди пользовались тем, что теперь называется словом
«энергия».
Потребление энергии человечеством непрерывно растет. Разница между
человеком каменного века и современным человеком огромна, особенно в
использовании энергии. Пещерный человек потреблял около 1% того
количества энергии, которую потребляет современный житель Земли.
(слайд 3)
53
Все источники энергии, находящиеся на Земле, можно разделить на
возобновляемые и невозобновляемые.
К возобновляемым источникам относятся солнечные, биомасса, водные,
ветряные и геотермальные.
Возобновляемые источники энергии постоянно пополняют свою
энергию от Солнца. Их хватит на миллионы, если не на миллиарды лет - до
тех пор, пока существует Солнце.
(слайд 4)
К невозобновляемым источникам энергии относятся нефть, уголь,
природный газ, торф и уран.
Энергия невозобновляемых источников хранится только на Земле.
Пока человечество не начало использовать невозобновляемые
источники, количество запасенной в них энергии оставалось неизменным.
(слайд 5)
На электростанциях различные виды энергии превращаются в
электрическую энергию. По виду используемой энергии электростанции
делятся на
тепловые, гидроэлектростанции, атомные, солнечные,
приливные,
геотермальные и ветряные.
Одни из них используют
возобновляемые источники энергии, другие невозобновляемые.
(слайд 6)
Электроэнергетика является важнейшей отраслью любой страны,
поскольку её продукция (электроэнергия) относится к универсальному виду
энергии. Её легко можно передавать на значительные расстояния, делить на
большое количество потребителей. Без электроэнергии невозможно
осуществить многие технологические процессы, как невозможно представить
нашу жизнь без отопления, освещения, охлаждения, транспорта, телевизора,
холодильника и т. д., которые тоже потребляют энергию.
(слайд 7)
Однако производство электроэнергии наносит вред окружающей среде.
Это выбросы в атмосферу вредных веществ, сточные воды, затопление
территорий, радиоактивное загрязнение и др.
(слайд 8)
На сегодняшней конференции мы попытаемся ответить на следующие
вопросы:
1. Какая электростанция наиболее экологически чистая и, наоборот,
какая из электростанций наносит наибольший вред окружающей среде?
2. Какие электростанции, по вашему мнению, необходимо строить в
нашей республике?
(слайд 9)
Темы выступлений:
54
1. Гидроэнергетика Беларуси (9 «А» кл)
2. Какая электростанция лучше (9 «Б» кл)
3. Белорусская энергетика (9 «В» кл)
4. Возобновляемые источники энергии в условиях Беларуси (9 «Д» кл)
(слайд 10)
Расход топлива и загрязнение окружающей среды.
При нормальной работе АЭС выбросы радиоактивных элементов в
окружающую среду крайне незначительны. В среднем, они в 2-4 раза
меньше, чем от ТЭС одинаковой мощности.
(слайд 11)
Строительство АЭС в Беларуси.
В феврале 2008 г. в Беларуси начала работу миссия МАГАТЭ по
вопросам подготовки персонала для будущей АЭС, принято решение о
формировании национальной системы подготовки специалистов в области
ядерной энергетики.
Площадка для будущей АЭС расположена в Островецком районе
Гродненской области на севере Беларуси.
Заключение
Энергетика - та область человеческой деятельности, которая оказывает
самое разрушительное воздействие на природу. Отчасти это воздействие
обусловлено законами самой природы, например, при преобразовании
энергии низкого качества в энергию более высокого качества. Но во многих
случаях загрязнение окружающей среды не является неизбежным и связано с
неэффективным потреблением энергии, с использованием невозобновляемых
источников энергии, с нежеланием перерабатывать отходы производства и т.
д. Эти негативные последствия энергопотребления вполне преодолимы, хотя
иногда это требует значительных средств и осуществляется обычно с
большим трудом. Но у человечества нет выбора. Миллиарды лет
понадобились, чтобы человек смог достичь нынешней степени цивилизации.
И если мы хотим, чтобы человечество и все живое на Земле продолжало
жить и наслаждаться жизнью еще бессчетное количество поколений, то
использование безопасной и возобновляемой энергии - единственный способ
достичь этой цели.
На нас лежит огромная ответственность сохранить мир пригодным к
проживанию людей, животных, растений, всех живых организмов. Пусть это
станет нашей общей целью и целью каждого из нас!
55
Приложение 8 Рубрика «Экономия и бережливость» школьной
газеты «Наследие»
56