Екологічна компетентність на уроках фізики

Екологічна компетентність на уроках фізики

В наш час чiткiше виявляється об’єктивна необхідність всебiчного удосконалення i розвитку екологiчного навчання i виховання людей, формування в них екологiчного мислення. Людина все активніше втручається в природнi процеси, i охорона навколишнього середовища є однiєю з найважливiших i актуальнiших проблем. Таким чином, поліпшення екологiчного становища в країнi в цiлому i в окремих її регiонах сприймається сьогоднi як загальнонародна справа.

Актуальнiсть проблеми екологiчної компетентності зумовлена також необхiднiстю зламати неправильне уявлення про невичерпнiсть природних багатств, подолати споживацький підхід до природи, виховати вiдповiдальнiсть у кожного за свою землю перед майбутнiми поколiннями.

Виховання в кожної людини чуйного ставлення до природи, поглиблення знань i навичок, необхiдних для охорони навколишнього середовища,— невiдємна частина загальної системи сучасного виховання, важлива складова екологiчної компетентності, що включає: гуманне ставлення до природи; почуття вiдповiдальностi за її долю; закріплення в свiдомостi i дiяльностi людей принципiв природокористування; формування екологiчного мислення; формування навичок i вмінь розв’язувати господарсько-економiчнi завдання без шкоди для навколишнього середовища.

В екологiчному навчаннi та вихованнi пiдростаючого поколiння знача роль вiдведена вчителю. Саме вiн покликаний пiдготувати учнiв до майбутнього життя в гармонії з природою.

Перед учителем фiзики поставлено такi дидактичні завдання:

озброїти учнів знаннями, практичними умiннями i навичками природокористування, розвивати здатнiсть оцнювати стан навколишнього середовища;

дати фізичне пояснення дiяльностi людини при розв’язуванні екологiчних проблем;

розкрити полiтехнiчну сопрямованiсть екологiчноюї освiти;

дати звання про фізичнi константи середовища за нормою i при забруднені (шумовий фон, радiацiя, гравiтацiя та ін.);

розкрити науковi основи народногосподарських проблем захисту природного середовища вiд забруднення;

 формувати духовну потребу учнiв у спiлкуваннi з природою, виховувати нетерпиме ставлення до вчинкiв людей, що завдають шкоди їй .

Екологічну компетентність учнів потрібно розпочинати з перших етапів вивчення фізики. Упевнений, що саме в цей період набуті знання можуть надалі перетворити­ся на міцні переконання. Вивчення екологічних зв'язків відіграє велику роль в розвитку логічного мислення, уяви учнів. Постійна увага вчителя на розкритті екологіч­них зав’язків значно підвищує інтерес учня до фі­зики. Якщо під час вивченні предмета розкрива­ються різноманітні взаємовідносини, що існують у природі, то й теоретичний рівень засвоєння ма­теріалу підвищується. А пізнавальні завдання, поставлені перед учнями, відповідно ускладняються. Це сприяє розвитку інтересу. Саме книга має бути тією ланкою, яка сполучає шляхи задо­волення пізнавальних потреб учня й прагнення вчителя. У навчальній діяльності важливе місце посідає самостійна робота учнів. Самостійність є показником нахилів до пізнання нового, його осмислення, виділення головного. Уміння самостійно працювати з літературою формує здатність учнів самостійно здобувати знання, проводити спостереження, формувати висновки й будувати гіпотезу, ставити експерименти і на їх основі здо­бувати знання, пояснювати явища тощо. Якщо учень володітиме такими навичками, то він змо­же реально оцінювати стан довкілля.

Екологічна освіта й виховання вимагають від учителя шукати такі підходи, які стимулюють формування в учнів практичних навичок, роз­вивають уяву та інтуїцію. Формування екологічної компетентності розширює про­стір навчальної діяльності, у процесі якої вони го­туються розв'язувати життєво важливі екологічні проблеми й долати реальні труднощі. Такі прийо­ми організації навчального процесу забезпечують активність усіх його учасників, дають можливість висловлювати свою точку зору, встановлювати причинно-наслідкові зв'язки, оцінювати ефектив­ність та реалістичність екологічних ситуацій, за­ходів щодо подолання кризових ситуацій. Розглянемо детальніше на прикладах в окремих розділах фізики.

Молекулярна фізика. Важливим етапом у процесi формування цiлiсного уявлення про природу є вивчення роздiлу «Тепловi явища. Молекулярна фiзика». Його екологiчна знвачимiсть полягає в тому, що на основi наукових знань i кiлькiсних спiввiдношень можуть бути:

 доведенi iснуючi зв’язки мiж рiзними факторами i явищами в природi; розглянутi питання раціонального витрачання природних ресурсiв i охорони повітря, води i ґрунту;

висвiтленi екологiчнi аспекти теплових двигунiв;

 розширенi знання про антропогеннi фактори i характер їх впливу на природу.

 Основнi положення молекулярно-кiнетичної теорії. Броунiвський рух. Пiд час вивчення броунвського руху можна докладнiше розкрити змiст підручiника, додавши, що загальна маса забруднючих речовин, якi постiйно тримаються в атмосферi, оцiнюється в 5,3*10¹⁵т. Сьогоднi в пило газових викидах промисловостi медики підраховують близько 140 шкiдливих для органiзму людини речовин. Запиленiсть повiтряного океану затримує значну частину сонячної радiації, перешкоджає самоочищенню атмосфери, сприяє розмноженю мiкробiв, знижує опiрнiсть органiзмiв рiзним захворюванням, зменшує освiтленiсть вулиць, житлових будинкiв, заводських примiщень, викликаючи перевитрати електроенергії. Розглядаємо з учнями такi запитання:

1. Чому частини пилу так довго тримаються в атмосферi?

2. Як пояснити, що викиди ТЕС i сучасних комплексiв чорної металургiї забруднюють повiтря пилом у радiусi 10...15 км?

3. Чому частинки пилу, розмiром меншi за 1 мкм, можуть залишатися в стратосферi вiд одного до трьох років?

Вiдвовiдi на цi запитання дають змогу учням зрозумiти одну з причин утворення забруднень у повiтряному океанi планети. Доцiльно також залучити учнів до домашніх спостережень на зразок таких: «Проведiть спостереження за заводськими i фабричними трубами. Пояснiть «зникнення» диму в повiтрi. На якiй приблизно висот вiн зникає? Вiд яких факторiв це залежить? Якi фiзичнi явища сприяють зникненю диму? Навiщо заводськi труби будують вiдносно високими? Якi труби кращi — залiзнi чи цеглянi? Якi з них вищi? Зробiть узагальнюючi висновки».

У процесi обговорення результатiв спостережень допомагаємо учням вiдповiсти на запитання про матерiал, з якого виготовляються труби, акцентуюч їх увагу на можливiй корозiї металу. Доповнюємо вiдповiдь такою iнформацiєю. Димова труба висотою 100 м дає змогу розсіювати вайдрiбнiшi частинки шкідливих речовин в окрузi радiусом 20 км. При цьому концентрацiя викидiв зменшується до рiвня, безпечного для людини. Труба висотою 250 м збiльшує радiус розсіювання викидiв до 75 км.

Температура. Про температуру, як екологiчний фактор, учням вiдомо з курсу природознавства, бiологiї, фізики. Тому коротко нагадуємо, що температура визначає видову рiзноманiтність життя на Землi. Змiна температури одних тiл спричиняє порушення теплової рiвноваги всiєї системи тiл, що беруть участь у теплообмiнi. Так, теплове забруднення водоймищ викликає змiни у перебiгу процесiв теплообмiну мiж водою i рослинами, водою i тваринами, що в деяких випадках супроводжується летальними наслiдками. При температурi водоймища 26...30 ⁰С настає став пригнічення життєдiяльчостi риб i безхребетних, а при 34... 36 ⁰С виникають смертельно небезпечнi умови для риб i деяких видів органiзмiв.

Щоб з’ясувати характер теплообмiну людського органiзму з середовищем, пропонуємо учням вiдповiсти на такi запитання: Як проявляється реакцiя людського органiзму на температурнi змiни в середовищi (холод, спека)? Чому людинi за одних умов жарко, а за iнших — холодно? Чи можуть цi вiдчуття свiдчити про рiзнi температури середовища? Як температура середовища впливає на самопочуття людини?

У ходi обговорення пiдкреслюємо роль температури у протiканнi процесів обмiну рочовин в органiзмах i зауважуємо, що зміни температурного режиму середовища спричиняють вiдповiднi змiни в живих органiзмах. Застосування рiвняння стану iдеального газу для рiзних процесiв. Знання закону Гей-Люссака необхiдне для розумiння процесу «дихання грунту», що являє собою обмiн повiтря мiж землею i атмосферою. Враховуючи важливiсть даного процесу у взаємозвязку елементiв бiосфери, пропонуємо учням пояснити, як він вiдбувається. У ходi обговорення зясовуємо, що при нагріванні грунту повiтря в його порах розширюється i потрапляє в атмосферу. Зниження температури призводить до того, що обєм повітря в грунтi зменшується i спостерiгається перехiд атмосферного повiтря в землю. Кiлькiсно цей процес можна охарактеризувати законом Гей-Люссака.

Пiд час забруднення грунту вiдходами виробництва, добривами, до складу яких входять органiчнi речовини в повiтрi збiльшується кiлькiсть вуглекислого газу, сiрчистого газу, метану та iн. Вони можуть накопичуватися в концентрацiях, небезпечних для людей. Тому кiлькiсна характеристика речовин, якi потрапляють з грунту ватмосферу, має валике значення в практиці санітарної охорони грунту.

Кiлькiсть теплоти.  Нагода продовжити ознайомлення учнів з температурою, як абіотичним фактором, i не безпекою, що може виникнути у зв’язку з зміною температурного режиму в природi, випадає вчителевi пiд час розв’язування задач на рівняння теплового балансу. Необхiдність цiєї виховної роботи викликана тим, що в недалекому майбутньому тепло, яке потрапляє в навколишнє середовище, стане одним з найнебезпечніших забруднювачiв. За даними вченнх, на початку 70-х років займало передостаннє місце серед інших факторів забруднення.

Про небезпеку, яку несе з собою цей вид забруднення, свiдчать такi факти: за 1880—1940 р. видобуто 50 млрд. т умовного палива (29,3 • 10³Дж/кг). Це озвачає, що до атмосфери потрапило 1,465 10²¹Дж тепла, якого достатньо, щоб розплавити 4,8 км³ льоду. Загальна площа снiгово-льодової ковдри Землi до середини нинiшнього століття зменшилась на 10 %. А це серйозно знизило вiдбивальну здатнiсть планети, що призвело до підвищення середньої температури поверхні. Щороку в свiтi спалюється до 5 млрд. т вугілля i 3,2 млрд. т нафти. Внаслiдок цього в атмосферу викидається поннад 18 млрд. т вуглекислого газу і виділяється 2 • 10¹¹Дж тепла. Враховуючи данi про ступiнь забруднення атмосфери вуглекислим газом, одна група вчених висловлює думку, що тiльки з цiєї причини температура атмосфери може підвищитись ва 2°. А це призведе до танення льодових шапок планети.

Пропонуємо учням пiдрахувати, Скiльки льоду можна розтопити за рахунок цього тепла. Вважати, що маса атмосфери дорівнює 5,970•10 М кг. Оцінити можливi наслiдки для природи. На підтвердження можливостi підвищення температури планети наводимо таку інформацію: за 1880—1940 р - середня температура Землi підвищилась на 0,7⁰ проте в 1940—1 970 р. температура земної кулі зменшилась на 0,3 щоб такi зміни вiдбулися, поглинання тепла повинно перевищувати його виділення на 628 10 Дж. Оскiльки зелена маса не могла здійснити таке поглинання, бо кiлькiсть лiсів з кожним роком зменшується, вченi висунули гiпотезу, що поглинання енергiї Сонця вiдбулося за рахунок пiдсилення запиленостi атмосфери. За наведеними даними пропонуємо учням скласти i розвязати задачi. Коментуючи вiдповіді, слiд звернути увагу на те, що це тiльки двi причини, якi зумовлюють змiну температурного режиму в глобальному маштабi. В реальних умовах їх кiлькiсть значю бiльша i характер впливу на температуру значно складнiший. Тiльки врахувавши всiх причин дозволить дати точшй прогноз щодо майбутнього планети. На пiдтвердження цього можна додати, що зменшення середньої температури Землi на 1°С може спричинити похолодання, а зниження температури на 2 °С — нове зледенiння.

Принцип дії теплових двигунів. ККД теплових двигунiв. Завдання підвищення ККД теплових двигунiв тiсно пов’язане з охороною природи, а саме: з рацiональним використанням природних ресурсiв. Тому на уроцi слiд звернути увагу учнiв на можливі шляхи пiдсилення ККД теплових двигунів. У реальних умовах вiн рiдко перевищує 40...42 %. Аналiз формули для визначення ККД, записаний через температури нагрiвника і холодильника, дає змогу учням побачити основнi напрями підвищення  ефективності теплових машин. Щоб учнi розумiли реалнішляхи удосконалення ТЕС, доцільно зупинитися на схемi роботи . Воду, яка надходить до котла, випаровують, а утворену пару перегрiвають до температури Т₁ i спрямовують на парову турбiну. Вiдпрацьована пара надходить у конденсатор, де знову перетворюється у воду при температурi Т₂. Тепло, яке було витрачене на пароутворення води, пара вiддає охолодженiй водi, а та виносить його в річку. Коли ж поблизу немає рiчки, то воду, яка нагрiлася в конденсаторi, спрямовують у бризкальний басейн, де розбризкана на мiрiади крапель вода вiпаровуєтьсяi охолоджується (за рахунок теплового забруднення атмосфори).

За іншими проектами температуру води знижують у градирях, де вона повним шаром стiкає по стiнах пiд дiєю сили тяжіння. Пропонуємо учням дати екологiчну оцінку такого охолодження. До цього додаємо, що випаровування 1 % води знижує її температуру на 6. А як можна iншим способом знизити температуру пари Та? (Бо чим нижча температура вiдпрацьованої пари Т.г, тим менше відводиться вiд конденсатора тепла.) Нагадуємо, що температура пароутворення залежить вiд коксу. За нормальних умов вона становить 100 (1>10 ГIа). А якщо тиск зменшити? Температура пароутворення знизиться. У сучасних турбiнах інжекторні насоси відкачують з конденсатора повiтря i створюють тиек, що дорiвнює 0,3 • 1 0 Па. За цих умов конденсацiя пари вiдбувається при температурi близько 30пiодальше зниження температури Т, не дає ефекту, тому в цьому  напрямi дослiдження не проводяться.

Другий шлях повязаний з підвищенням початкових параметрів пари. Якщо до 1945 р. всi нашi турбiни працювали на парi з тиском 3 • 10 Па при температурi 410 ос, то вже в 1950 р. ковi стапцйпрацтовали на парi з тиском 9,1 • 10 Па при темвературi 480-500 °С. Такi станції споживали на 1 кВт • год енергії па 15 % менше палива. Що можна сказати про їх ККД?

У наш час початкову температуру пари обмежують значенням 550 °С i навiть 540 °С _ Це пов’язане  з необхднiстю застосування спецiальних термостiйких матерiалiв, які здатнi довгий час витримувати високi темпера— тури. Тиск перегрітої пари досягає прибливзно 2,4 * 10⁷ Па.

ККД використання енергiї палива на ТЕС з комплексним виробництвом енергiї тепла становить 62 %, в той час як на станціях, де виробляється тiльки електрична енергія, він дорівнює 40...4 1 %.

Тепловi двигуни i охорона природи.  Програмою з фiзики непередбачено вивчення впливу теплових двигунів на навколишнє середовище. Пропонуємо провести з цiєї теми навчальний семiнар. До плану семiнару можна включити такi питання:

1. Теплова енергетика i охорона природи: а) енергетичнi ресурси, проблеми їх добування i переробки; б) екологiчнiсть теплово енергетики.

2. Транспорт i охорона природи: а) вплив дизельних і карбюраторних двигуiнiв на природу; б) шляхи пiдвищення ефективностi експлуатацiї теплових двигунiв; в) транспорт майбутнього.

Як вiдомо, експлуатацiя ТЕС супроводиться значною кiлькiстю негативних виливiв на природу. З них найбiльш поширенi такi: а) хмiчне забруднення повiтря і води; б) теплове забруднення атмосфери і водоймищ; в) руйнування грунтiв у зв’язку з добуванням палива i утилізацією  шлаків.

Про хiмiчне i теплове забруднемня бiосфери учні мають певну iнформацiю з попереднiх тем курсу фiзики 10-го класу, а також з відповiдних урокiв 8-го класу. Враховуючи необхiднiсть більш глибокого засвоєння екологiчних питань на другому ступенi навчання, пропонуємо з приводу теплового забруднення розглянути схему витрачання тепла, утвореного при згорянні палива в котлоагрегатах ТЕС (мал. 14), проаналiзувати її i зробити висновки про масштаби забруднень, з приводу хiмiчного забруднення атмосфери i гідросфери  доцільно залучити матеріал про кислотні дощi. Для його розумiння потрібне знання хімії, в зв’язку з чин широко використовуємо мiж предметні зв’язки з хімією.

Саме термiн «кислотнi дощi» виник ще в середині минулого століття, коли англiйський хімік Р. Смiт встановив, що причиною пiдвищення кислотi-ності атмосферних опадiв є спалювання вугiлля. Сьогоднi проблема кислотних дощiв охопила всю Пiвнічну пiвкулю. Кислота в дощах виникає внаслiдок розчинення оксидiв сiрки i азоту, якi потрапляють в атмосферу через труби ТЕС на вихлопнi труби автомобілiв. Справа утруднюється тим, що труби ТЕС стали рости вгоу, їх  висота досягає 250...300 i навiть 400 м. Кiлькiсть викидiв не зменшується, тiльки тепер вонi розсiюються на величезнi територiї. Повiтрянi потоки переносять їх через кордони країни. І пiд час дощiв, сполучаючись з водою, газоподібні отруйні речовини перетворюються в кислоту. З хiмiї учням вiдомо, що кислотiність вимiрюється показником рН. Змiна рН на одниницю означає, що концентрацiя кислоти змiнилась у 10 разiв. Звичайна дощова вода повинна  мати рН—5,6...5,7. Але вже десятки рокiв з причин забруднення  атмосфери над Пiвнiчню Америкою i Європою випадають дощi з вмiстом кислоти в десятки, сотнi i навiть у тисячi разiв бiльше, за вмiстом кислоти дощi iноді вiдповiдають оцту.

У ходi еволюцiї живi органiзми пристосувалися до фiзичного й хiмiчного середовища i можуть iснувати тiльки в певному інтервалi рН. Змiнна  рН викликає бiологiчну перебудову водних систем. Коли рН знижується до 6,5...6,0, гинуть завитки i молюски. При рН—6,0...5,0 гинуть найбiльш чутливi планктоннi органiзми, деякi види риби.

Кислотнi дощi завдають величезної шкоди не тiльки водоймищам, а й грунтам, лiсам. У ФРН кiлькiсть лiсів, уражених кислотними дощами, досягла 30%, з мiсцями навіть 50 %.

Для усунення шкiдливих викидiв в атмосферу, зокрема викидiв сірчистого ангiдриду, необхiдно видiлити його з палива ще до спалювання на ТЕС. У практицi застосовуються два варiанти попередньої обробки палива для зниження вмiсту сірки. Перший – хімічна  адсорбція, за допомогою якої уловлюється понад 90 % сiрки i практично всi зольнi складовi. За допомогою другого засобу—каталiтичноюго окиснення — уловлюється близько 90 % дiоксиду сiрки, Як приклад можливого позитивного вирішення природоохоронних проблем можна навести Запорiзьку ДРЕС, де вперше в країнi створено автоматизовану систему контролю за станом атмосферного повiтря.

З точки зору охорони навколишнього середовища дизельний двигуни має переваги перед карбюраторним двигуном. Він економніший за карбюраторний на 20— 30 %. Для виробництва дизельного палива потрiбно в 2,5 раза менше енергії, нiж для виробництва бензину. У вихлопних газах дизельного двигуна майже немає шкiдливих газiв, оскiльки паливо згорає майже повністю. Крім того, при згоряннi дизельне палива видiляє на 11 % бiльше енергiї, ніж бензин. Значно розширити виробництво автомобiлiв, що працюють на стиснутому i зрідженому газi.

Учням можна задати запитання: «Як вплине на ККД двигуна підвищення максимального тиску газу в циліндрі перед запалюванням пального? (ККД підвищиться.) Чи зможе працювати багатоциліндровий двигун, якщо у ньому припинити , подачу пального у частину циліндрів?» У вiдповідi з’ясовуємо, що зможе, i що малi навантаження на двигун —це найдоцільніший  засiб збереження високого ККД.

Характеризуючи стан розвитку сучасного автотранспорту, доцільно додати до відповідей учнiв, що н;»д проблемою зменшення його негативного впливу на природу працюють учені всіх країн світу. Так на Днмитроградському заводi (Болгарiя) створили новий карбюратор  Озоне, який дає 10...15 % економії палива. Хiмiки працюють над розробками нових каталiтичних нейтралізаторiв, якi при змiшуваннi з пальним значно зменшують кiлькiсть шкідливих викидів у атмосферу. У процесi обговорення питань удосконалення автотранспорту підкреслюємо, що ця проблема ще повнiстю не розв’язана i взяти участь в її вирiшенi можуть і старшокласники. Свої iдеї вони можуть надсилати до вiдповiдних органiзацiй.

Магнітне поле. Вектор магнітної  iндукцiї. Пiсля вивчення основних властивостей магнітного поля можна звернути увагу на те, що магнітне ноле Землi, в якому виникло і  розвивалось життя на планеті не є стабільним  екологічним фактором його значення постійно змінюється, оскільки визначається двома джерелами. Перше — це Земля, яка являє собою величезний магнiт, а друге — відносно слабкіше — потони заряджених частинок (іонів) у верхніх шарах атмосфери. Добовi коливання температури атмосфери приводять до відповідних змін швидкості іонних потоків в атмосфері. В результаті другий компонент магнітного поля Землі протягом доби змінюється з амплітудою коливань від 3 • 10 Тл до 6 • 10 Тл.Учням, у зв’язку з цим, доцiльно запропонувати пояснити причини змін числового значення індукції магнітного поля  iоносфери. Характеризуючи  власне магнітне  поле Землi, можна повiдомити, що його значення на полюсi досягає 6 • 10 Тл. Вченi вважають, що розвиток життя на нашій планеті  відбувався в полі індукцією 5 • 10 Тл.

Оскiльки учням вiдомо, за яких умов виникає магнітне поле, доцiльно з’ясувати з ними питання : Чи змінився природний магнітний  фон пiсля  винайдення та використання машин електричного струму? Знайти джерела штучно створених магнітних полів у навколишньому серидовищi; оцінити їх екологічність.

На підтвердження вiдповiдей додаємо, що з розвитком промисловості, і збільшенням  кiлькостi побутових електричних машин загальний магнітний фон, що оточує людину, багаторазово підсилився. Тепер не виникає сумнiву щодо вiдхилення в діяльності нервової системи що виникає у людей, які довгий час перебувають час у сильних магнітних полях. Порушення в органiзмi внаслiдок дії магнітних полiв характеризується головними болями, захворюваннями  серця, погіршенням  апетиту. Тому штучно створене магнітне поле гігієністи вiдносять до несприятливих факторiв навколишнього середовища.

Сила Лоренца. Питання про реакцію живих істот на магнітне поле не нове. Але те, як птахи, риби та інші представники фауни можуть відчувати магнітне поле і реагувати на його зміни порівняно з геомагнітним полем, довгий час було невідомим. Наприклад, акули і сідати відчувають ЕРС яка виникне на протилежних кінцях тіла цих риб під час руху в магнітному полі. Електро – чутливим приладом в них є електрорецептори, розміщені вздовж бакової лінії тіла. Учням пропонуємо відповісти на запитання: 1. Яка складова магнітного поля Землі може зумовити виникнення ЕРС? 2.За яким правилом можна визначити розподіл зарядів на поверхні тіла рухомих істот? 3. Що для цього треба знати? 4. Визначити можливий розподіл зарядів у тілі акули, обравши довільно напрям її руху. (За правилом лівої руки, без особливих труднощів, учні зможуть визначити полярність такого «джерела напруги»). Потім можна запитати: « Чи проходитиме електричний струм у колі, зовнішньою частиною якого є морська вода?» Так, бо в ні є багато іонів, які під дією ЕРС почнуть рухатись спрямовано, тобто потече електричний струм. Зміна напряму магнітного поля викликає відповідні зміни в значенні ЕРС, і риби реагують на них.

Доцільно навести учням  таку інформацію. За допомогою електрорецепторів риби здатні уловлювати напрям магнітного поля Землі, рухаючись зі швидкістю всього 1 см/с.

Ще до однієї природоохоронної проблеми може звернутися вчитель під час закріплення цього матеріалу – проблеми прісної води. Відомо, що вже тепер людству  не вистачає прісної води, що дефіцити все більше зростає, тому питання очищення води і опріснення її стоїть особливо гостро. Спроби опрісняти горську воду відомі ще за часів античності. У ХVІ ст. англійська королева Єлизавета і встановила премію за дешевий засіб опріснення морської води, але премія ще й досі нікому не видана.

У запропонованiй установцi морська вода проходить по трубопроводу через поле ультрафiолетового випромінювання, що веде до збільшення зарядів домішок. Учням пропонуємо довести до кiнця конструктивне рішення, запропонувавши їм для виділення зарядiв з розчину можливість скористатися силою Лоренца. При цьому додаємо, що за один цикл у подiбнiй установцi можна видалити з води близько 90% iонiв домiшок.

Магнітні властивості речовини. Цiкавим для учнів буде розгляд ще однієї з можливих причин взаємодії організму iз зовнiшвнiм магнітним полем, яку в якостi гiпотези висувають ученi.

Як вiдомо, в органiзмi людини i всiх представникiв тваринного i рослинного свiту зiбрана зчачна частина елементiв системи Менделєєва. Бонн внаслiдок своїх магнітних властивостей по-рiзному взаємодiють із зонiшнiм магнiтним полем. Однi мають властивості феромагнетикiв(залiзо, нiкель, кобальт), другi— парамагнетнкiв (марганець, алюміній, хром, платина, кисень, калiй, і натрiй, свинець), третi — дiамагнетикiв (хлор, цинк, срiбло, мідь, сiрка, вуглекислий газ). А оскільки рiзнi елементи накопичуються в окремих органах, то в цiлому i органи набувають феромагнітних, парамагнітних i діамагнітних властивостей.

Ціною  з точки зору екологiчного виховання може бути випущена в бібліотеці «Квант» книжка К. Ю. Богданова «Физик у гостях у биолога». У нiй висвiтлюються результати досліджень учених з проблеми «Магнітнi явища в живих органiзмах». Зокрема, розглядаються експерементальнi дані, що підтверджують наявнiсть у тiлi живої iстоти постiйних магнiтiв. За останi 20 рокiв постiйнi магнiти були виявленi у багатьох видiв живих істот (вiд бактерiй до людини). Так, у молюсків роль магнітів відіграють  зуби, до складу яких входять кристали магнетиту. Навiть свої назави деякi бактерії дiстали внаслiдок того, що в них було знайдено залiзо. Своєю поведiнкою в магнiтному полi вони нагадують однодоменнi феромагнетики. Тому i нарекли їх залiзобактерiями. Дослiдження показали, що магнiтний момент таких бактерiй досягає значення, достатнього для орієнтації в магнітному полі Землi. Залiзобактерiї досить поширені в природі. У багатьох водоймищах вони становлять понад половину всього бактеріопланктону, а в грунтi - до 20 % мiкрофлори.

Електричний струм у різних середовищах. «Електричний струм у різних середовищах» сприятливий  для розв’язання завдань екологiчного виховання. У логiчному взаємозвязку з вивченням передбаченого програмою фізичного матерiалу вчитель дiстає можливiсть розглянути проблеми забруднення атмосфери i рацiоннального використання енергетичних і природних ресурсiв, спинитися на проблемi харчових ресурсів тощо. Розглянемо докладнiше цi можливостi. Електричний струм у напівпровідниках. Теплове забруднення води вiдходами виробництва є однiєю з головних причин зменшення кількості представникiв живої природи, що мешкають у водi. Тому контроль за температурою води повинен бути швидким і подійним. У випадку для випромінювання температури стічних вод використовують фотодіоди, які дають змогу фіксувати зміни температури на відстані з точністю до 0,1°С. Поясніть принцип дії такого приладу.

Аналогічно може бути використана властивість напівпровідників змінювати свій опір залежно від освітленості. Саме ця залежність дає змогу визначити запиленість повітря за допомогою фоторезистора.

Пропонуємо  учням вдома поміркувати над проектом можливої установки для контролю за станом повітря на залізобетонних та цегельних заводах.

 На наступному уроці під час обговорення проектів звертаємо увагу на важливість здійснення контролю за станом води й повітря. Наголошуємо, що рішенями ХХVІІ зїзду КПРС передбачається «підвищити дієвість державного контролю за станом природного середовища і джерелами забруднення, поліпшити технічне оснащення цієї служби ефективними автоматичними приладами та обладнанням».

Електричний струм у рідинах. Притупаючи до вивчення цієї теми, вчитель повинен передбачити можливiсть включення до уроків матерiалу екологiчної спрямованості. IIриклаiв для цього в додатковiй літературі можна знайти багато. Пропонуємо деякі з них, що стосуються  проблем збереження природних ресурсiв, очищення водоймищ, боротьби з бур’янами без хiмiкатів. Вирішення питання корозії металевих конструкцiй тiсно пов’язане з проблемою економiї природних ресурсiв. Щоб ознайомити учнів з деякими способами боротьби з корозiєю, пропонуємо їм розглянути такi запитання:

1. До якого полюса джерела струму треба приєднати труби залізного трубопроводу, щоб запобігти їх корозi вгрунті?Вiдповiдь. До негативного, щоб негативнi іони ОН—, якi окисляютъ залiзо, не могли досягти поверхні труб. 2. З якої причини рейцi трамваю надають негативного заряду? Вiдповідь. У цьому випадку з грунтової води, в якiй розчинено багато рiзних солей, на поверхню рейки потрапляють позетивнi iони, якi не вступають у хiмiчну реакцію iз залiзом.

Ще одна галузь застосування iоної провідності в рідинi має безпосереднє вiдношеня до охорони природи. Пiд час будiвництва великих водосховищ завжди трапляються мілководнi дiлянки. У них швидко розвиваються синьо—зелені водоростi, які шкiдливо впливають на водоймища. Проте виявилося, що водоростi поводяться в рiдинi подiбно до iонiв i осiдають на позитивному електроді гальванiчної пари.

Цiкавим з точки зору вирішення проблеми харчових ресурсів є електроiскровий засiб боротьби з бур’янами. Той факт, що Земля має негатиний заряд і в стеблах росли є гiдроiони, забезпечив можливiсть використання мехаюнзму електричного розряду в рiдинах для знищування бур’янів. Принципово цей процес  можна описати так: горизонтальний елоктрод, вiдрегульований за висотою буряну, пiд час руху доторкається до його верхiвки. Стебло буряну проводить струм, величина ,якого для рослини виявляється згубною. Як домашнє завдання можна запропонувати учням взяти участь у конкурсi за премiю Єлизавети за найдешевший засіб опрiснення морської води. Але в основу розроблюваного засобу треба покласти знання про механiзм проходження електричного струму в рiдинах.

Електричний струм у газах. Знання про природу електричного струму в газах дають змогу ознайомити учнів з однією з фізичних характеристик атмосфери – електропровідністю. Як зазначалося раніше, атмосферне повітря завжди іонізоване його іонізація відбувається під дією космічного випромінювання і випромінювання радіоактивних елементів, що містяться в грунті. Зовсім недавно стало відомо, що електропровідність атмосфери в періоди ядерних випробувань значно зростає. Пропонуємо учням пояснити причини зростання електропровідності атмосфери. Після обговорення повідомляємо, що в процесі експлуатації АЕС до атмосфери потрапляє радіоактивний критон – 85 з періодом піврозпаду 10 років. На онові між предметних зв’язків ахімією визначаємо хімічні властивості цього елемента і прогнозуємо його поведінку в атмосфері (накопичується, хімічно й біологічно неповязується, у дощовій воді не розчиняється). Пропонуємо учням відповісти на запитання: «Чи вплине криптон- 85 на електропровідність атмосфери? Чому»? Після аналізу відповідей додаємо, що в 2020 році кількість радіоактивного криптону в повітрі досягнено такої величини, що іонізація повітря впливатиме на електричні властивості