Конспект уроку з фізики для 11-го класу на тему "Джерела енергії"

Панківський навчально- виховний комплекс

Сторожинецької міської ради

Сторожинецького району

Чернівецької області

Розробка уроку

на тему

"Джерела енергії"

Виконавець

Вчитель фізики

Панківського НВК

                                                                                                                 Ксьонзик Наталія Іванівна

2018 р.

УРОК-Подорож з ФІЗИКИ

(11- клас)

" ДЖЕРЕЛА ЕНЕРГІЇ"

Тема:  Джерела енергії.
Мета:    навчальна: розширити знання учнів про способи створення  і перетворення електричної енергії; розкрити питання енергозбереження і використання альтернативних джерел енергії.
             розвиваюча: розвивати пізнавальні інтереси учнів, сприяти розширенню їх політехнічного кругозору, сприяти набуванню учнями практичних навичок користування комп’ютером .
              виховна:формувати в учнів екологічну свідомість; цінувати і раціонально використовувати природні ресурси, формувати навички економного використання електроенергії; свідомо розуміти, що захист природи – захист власного здоров´я .
Тип уроку: урок - подорож
    План подорожі:
1.    Проблеми енергозбереження.
2.    Енергія Сонця.
3.    Енергія вітрів.
4.    Біологічне паливо.

                     Структура уроку
1.    Вступне слово вчителя з теми про мету і завдання .
2.    Виступи доповідачів, перегляд комп’ютерної презентації, керовані питаннями, що ставить вчитель.
3.    Заключне слово вчителя.    
                                                   Хід уроку
Вступне слово вчителя.

 Добрий день, шановні діти! У вас за плечима багато років навчання у школі. Кожен день приносив вам нові знання. Ви стали розумнішими, навчилися не лише читати, а й розуміти прочитане, критично осмислювати його. Навчилися не лише формувати і відстоювати свою думку, але і прислухатися до думок інших людей. Епіграфом сьогоднішнього уроку вибрано висловлювання давньогрецького вченого Аристотеля, який був вчителем славетного полководця Олександра Македонського: “Розум полягає не лише у знанні, а й у вмінні застосовувати ці знання”.
 Сьогодні, мабуть, кожному з нас важко уявити своє життя без прояву будь-якого виду енергії. Адже ми рухаємось, споживаємо їжу, розумово працюємо і при цьому також виробляємо енергію.
 Що ж казати про Землю! Якщо колись атомна енергія була великим винаходом ХХ століття і панацеєю, від усіх енергетичних негараздів, то зараз вона небезпідставно потрапила у немилість.
Та ще й до того виявилось, що те, чим ми користувалися впродовж багатьох років, наближається до своєї реальної межі. Адже світових запасів нафти та газу вистачить на більше, як на півстоліття, а вугіллям ми покористуємося близько 3-х століть.
Величезними джерелами енергії є щедрі промені Сонця, повітряний океан, підземне тепло магматичних шарів Землі. Навіть Місяць « працює» на людину. Дійсно, енергія – навколо нас. Треба зуміти її взяти.
Перед наукою і технікою поставлені великі задачі – використання нових джерел енергії, якими так багата природа. Ознайомлення з цими задачами і є метою нашого уроку-подорожі,який має цікаві зупинки.
Наука, яка ніколи не стояла на місці, знайшла інші джерела енергії як-то вітер, сонце, воду і навіть солому. Виявилось, що світ не зійшовся лише на всемогутньому атомі. І тому, зараз, деякі країни намагаються якнайшвидше впровадити нові, альтернативні, екологічно чисті технології.
До альтернативних, нетрадиційних джерел енергії сьогодні відносять: сонячне випромінювання, енергію вітру, біомасу, гідроенергію малих рік, теплову енергію довкілля, енергію морських хвиль, термальних вод, а також теплові скиди промисловості, які, до речі є досить перспективними для ефективного використання на території України.
Приступимо до обговорення першої зупинки -  питання ефективного використання електроенергії  - життєво важливого  для розвитку як окремо узятої країни, так і усього світового співтовариства. 
   Зупинка 1 « Проблеми енергозбереження».(Виступи учнів)
   Сьогодні людство витрачає дуже багато електроенергії. При використанні таких джерел, як вугілля, нафта, сланці, торф, навколишнє середовище настільки забруднюється, що це викликає серйозне занепокоєння вчених усього світу. Зниження рівня споживання енергії – це один з дієвих способів поліпшити ситуацію. Ще більш ефективним способом охорони навколишнього середовища є зменшення використання невідновних джерел енергії і збільшення частки використання відновлюваних джерел енергії. Використовуючи відновлювальні джерела енергії, ми в такий спосіб запобігаємо потраплянню шкідливих викидів в атмосферу.
       Первинні ресурси ( джерела енергії) поділяються на невідновні й відновлювальні, і, відповідно, види енергії можуть бути невідновні й відновлювальні.
       Невідновні джерела енергії – це ті запаси речовин, що природно утворилися й накопичені в надрах планети, а отже, здатні за певних умов звільняти накопичену енергію. До таких джерел енергії можна віднести викопне органічне паливо: вугілля, нафту, природний газ, торф, пальні сланці, ядерне пальне. Органічне паливо утворюється переважно з рослинної маси. Мільйони років у надрах Землі продовжувався процес розкладання решток рослин і тварин, що колись використовували сонячну енергію. Швидкість, з якою люди витрачають невідновні джерела енергії, у багато разів перевищує швидкість їх утворення. Тому основним недоліком невідновних джерел енергії є те, що рано чи пізно вони будуть вичерпані. Другий істотний недолік невідновних джерел енергії полягає в тому, що під час їх використання завдається значна шкода навколишньому середовищу. 
Причини використання невідновних джерел енергії можуть бути різні:
•    Економічні ( прагнення швидко дістати прибуток);
•    Психологічні ( небажання змінити звичний спосіб життя);
•    Політичні ( енергія – це влада).
Людство повинне прагнути використовувати якнайменше енергії невідновних джерел і якнайбільше – енергії відновлюваних джерел. Відновлювальні джерела енергії – це такі джерела, відновлювання яких постійно відбувається в природі : сонячне випромінювання, біомаса, вітер, вода річок і океанів, гейзери. Крім природних відновлювальних джерел енергії, сьогодні все ширше використовується антропогенні джерела, до яких відносяться теплові, органічні й інші відходи діяльності людства.
Друга  зупинка  нашої подорожі – Енергія Сонця. (Виступи учнів)
Багато мільйонів років Сонце випромінює на Землю свої промені. Разом із ними йде потужний потік енергії. Чи застосовуємо ми  цей дар у повній мірі? Ні і ні! Ми повинні брати від Сонця більше, ніж беремо зараз. Для цього треба розв’язати задачу безпосереднього перетворення сонячної енергії в електричну.
Про « запаси» сонячного світла можна не хвилюватися. Вчені вважають, що Сонце буде жити ще 20 млр років. 
 Наприклад, середньорічна кількість сумарної сонячної радіації, що надходить на 1 квадратний метр поверхні в Україні є в межах мільйон кіловат-годин на квадратний метр. Вчені стверджують , що цей потенціал сонячної енергії є достатнім для широкого впровадження теплоенергетичного обладнання практично в усіх областях
Енергія сонця належить до постійно відновлювальних, практично не вичерпних джерел енергії. Завдяки розробці високоефективних методів перетворення сонячної енергії в електричну Сонце може забезпечити потребу в електроенергії протягом багатьох сотень років. Енергія Сонця певно вистачить на виробництво 11000 кВт / год. електроенергії за рік.
Сонячна енергія є «чистою», тому  що її споживання не пов’язано зі складними технологічними процесами, які дають шкідливі продукти – отруйні гази, дим, золу, що забруднюють навколишнє середовище.
 Найбільша перевага сонячних установок полягає в тому, що вони лише перетворюють енергію Сонця і не збільшують вмісту вуглекислоти в атмосфері, а тому не порушують теплову рівновагу нашої планети.
Найбільшого поширення здобули сонячні нагрівачі, працюючи за принципом «гарячої скрині».  Установка складається з дерев’яного ящика з кришкою з віконного скла. На дно насипаний шар піску, в якому знаходиться трубчастий змійовик. У змійовик поступає холодна вода із водопроводу. Ящик ставлять під нахилом, скляною кришкою на південь. Сонячне випромінювання проникає крізь скляну кришку ящика й нагріває змійовик з водою і пісок. Останній випромінює непомітні промені, які віконне скло не пропускає назовні.
Крім того, скло зменшує теплові збитки від вітру. Тому пісок, а від нього вода у змійовику нагріваються, до того ж їх температура піднімається на 40-50°С порівняно з температурою  навколишнього середовища. Зі змійовика вода тече до місця споживання. За таким принципом діють сонячні нагрівачі.
Геліоприлади більшою частиною прості, дешеві, безпечні в пожежному плані, а головне – використовують дарову енергію і тим самим економлять корисні копалини. Заради отримання високих температур  використовують печі, які концентрують сонячну енергію. Головною частиною подібної сонячної печі є велике параболічне дзеркало, що збирає у своєму фокусі падаючи на нього промені, які утворюють яскраву фокальну пляму. Середня густина енергії w’ цієї плями в стільки разів більша густини w падаючого на дзеркало сонячного проміння, у скільки разів площа S дзеркала, помножена на коефіцієнт r його відбиття, більше за площу S фокальної плями.


ІІІ. Наступна зупинка – Енергія вітрів. (Виступи учнів)
Енергія, народжена вітрами, використовувалася людьми ще в сиву давнину. 
Невідомо, коли, де і хто напнув на примітивний щоглі вітрило. Можливо, це було зроблено одночасно у різних куточках планети.
Приблизно 3000 років тому почали будувати вітрові млини в Єгипті, а потім у Китаї. У Вавілоні ними підсушували заболочені місця. В Європі вітрові двигуни з'явилися в 18 ст., вони приводили в рух насоси. Особливо поширеними вони були в Голландії. Перший вітроелектрогенератор був сконструйований у Данії у 1890 році. В Росії в 1913 році їх налічувалося близько 250 тис. В основному вони використовувались для розмелювання зерна. 
Джерелом енергії для вітрових двигунів є вітер, який,як відомо, утворюється внаслідок нерівномірного нагрівання поверхні суші, водяних басейнів і повітря. Через це безперервно переміщуються вітряні маси. Сила і напрям вітру залежать від температури і рельєфу місцевості, наявності водяних басейнів, лісових ділянок. Енергії вітру на земній кулі у 2 рази більше, ніж запасів гідроенергії. Цю енергію можна отримувати не забруднюючи навколишнє середовище.
Використання енергії вітру принесе в копилку енергетики кілька мільярдів кіловат-годин електроенергії. Україна за вітроенергетичними потужностями посідає 13 місце.

Розкриємо зупинку 4  «Біолічне паливо»(Виступи учнів) 
Біологічне паливо – органічні матеріали, такі як деревина, відходи та спирти, що використовуються для виробництва енергії. Це – поновлюване джерело енергії, на відміну від інших природних ресурсів, таких як нафта, вугілля і ядерне паливо. Офіційне визначення біопалива – будь-яке паливо мінімум з 80% вмістом ( за об’ємом ) матеріалів, отриманих від живих організмів, зібраних в межах десяти років перед виробництвом.
Подібно до вугілля і нафти, біомаса – форма збереженої сонячної енергії. Енергія Сонця « захоплюється» через процес фотосинтезу при рості рослин. Одна перевага біопалива в порівнянні з іншими видами палива – те, що воно повністю розкладається мікроорганізмами, і тому відносно безневинне для навколишнього середовища.
Сільськогосподарська продукція, яку вирощують для використання як біопалива, включає кукурудзу і сою ( перш за все США), льон та ріпак ( перш за все в Європі), цукровий очерет в Бразилії і пальмова олія в Південно - Східній Азіі. Розкладена мікроорганізмами продукція промисловості, сільського господарства, лісоводства та побутові відходи також можуть використовуватись для отримання біоенергії, наприклад солому, лісоматеріал, добриво, рисове лушпиння, стічні води і залишки продуктів харчування. Ці продукти перетворюються на біогаз через анаеробне травлення. Біомаса, що використовується як паливо також часто складається з недовикористовуваної продукції, такої як солом’яного і відходи тваринництва. Саме на солому сьогодні припадає 0,3 відсотка всіх енергоресурсів, що споживаються в Україні, хоча все-таки, доcі, її надлишок в Україні оцінюється в майже 5 мільйонів тонн.
За розрахунками вчених , загальний потенціал використання соломи, яка є доступним паливом для багатьох, може створити 13 тисяч малих теплогенеруючих потужностей. Тобто, завдяки соломі ми навіть можемо обігрівати квартири!
Солома, як альтернативний енергоносій, залишається корисною перспективою не лише для нас українців. Сьогодні вона є одним із видів нетрадиційних енергоносіїв, які широко використовуються у Франції.
Вирішити проблему енергетичної кризи та позбутися російської нафтової та газової залежності пропонує Україні французький винахідник українського походження Жан-Марі Турянський. Сконструйована ним установка, що виробляє теплову та електричну енергію, працює на звичайній соломі. Один тюк спресованої соломи (350 кг) при згоранні виділяє 108 кВт енергії і замінює 120 л мазуту. Ця технологія вигідна не лише тим, що дешевша від існуючих, а й екологічно чиста. Такий оригінальний спосіб опалення дає економію енергії 10% порівняно з газовим.
Виявляється, що за останні десятиліття збільшився інтерес до біогазу як у розвинутих країнах, так і в усьому світі, особливо у місцях з теплим кліматом. Велика кількість біоустановок використовується в Індії, Непалі, Південній Америці. У країнах Західної Європи існує понад 600 таких установок для зброджування відходів, призначених для поліпшення екологічної ситуації. Оскільки має значення одночасне отримання і якісного добрива, і біогазу.
 А в Україні тільки на великих свинарських та пташиних фермах створюється близько 3 млн. тон органічних відходів переробка яких може дати близько 1 млн тон палива

 Заключне слово вчителя.
1.    Підбивається підсумків .
Енергетика починає поділяти країни. Вони дуже нагадують мені людей. Частина сповідує здоровий спосіб життя , інша - ні. Так й країни: частина використовує та всебічно підтримує впровадження альтернативних джерел енергії, це такі країни як Данія, Німеччина, Голландія. Ну, а інші країни дотримуються старої традиційної атомної технології. 
 Цікаво, Україна відноситься до першого чи до другого прикладу? 

Нічого вічного нема,
Так хоч пожити дайте, люди.
Навколо нас така краса,
А ми смітим, завжди, усюди.
Плюєм в колодязь, де п’ємо,
Вдихаєм нікотин та гази,
Розквітнути не даємо
квіткам, а тільки лиш заразі.
І рай, який був коло нас
Перетворили у руїну,
а ми живемо тільки раз.
Поглянь на нашу Україну, 
Поглянь на ріки, на поля,
Це вже не те, що було рані
Безпомічна, брудна земля
Засолені грунти так звані
І дощ теплий нам бідою
Його ім´я тепер кислотний:
Усе він палить під собою,
Тепер він воїн  безтурботний,
Життя прекрасне, ми живі
і тільки це ми пам´ятаєм 
і ходим просто по траві,
чогось прекрасного чекаєм.
І якби кожен зрозумів,
Що все це може скоро зникнуть,
Дерева й квіти посадив
Не зміг би до страхіття звикнуть,
Допомагав би у научав
Своїх дітей, щоб зрання знали,
Що без гармонії, краси
та без природи ми б пропали.
-  Оголошується подяка учням, які брали участь у підготовці і проведенні подорожі.
 -  Оцінка відповідей учнів.