Урок "Розв'язування задач з екологічним змістом"

РОЗВ’ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ З ЕКОЛОГІЧНИМ ЗМІСТОМ

Конспект уроку з фізики

Вчитель: Лущик С. П.

Тема: Розв’язування задач з екологічним змістом.

Мета уроку: виховання в школярів гуманістичних принципів і норм у ставленні до природи, сприйняття її як особливої цінності власного буття; розвивати вміння аналізувати ситуацію, застосовувати знання до розв'язку задач.

Тип уроку: урок застосування знань.

Обладнання: необхідний довід­ковий матеріал.

ХІД УРОКУ

І. Організаційний момент

II. Перевірка домашнього завдання

ІІІ. Розв'язування задач

В умовах сьогодення вплив людини на довкілля досягло вже такого розмаху, що природні механізми часто не в змозі нейтралізувати небажані й шкідливі впливи виробни­чої діяльності людей. Тому досліджувані на уроках фізики закони, явища й об'єкти природи, основні напрями науково-технічного прогресу необхідно розглядати у взаємозв'язку з екологічними проблемами. Зокрема, це можна зробити під час розв'язку фізичних задач з екологічним змістом. Доцільно не тільки збагачувати екологічним змістом умови фізичних задач, але й залучати учнів до обговорення таких задач із огляду на екологічні проблеми, наприклад, такі, як раціональне вико­ристання природних ресурсів, екологізація сіль­ського господарства, транспорту і т. д.

ЗАДАЧІ З ЕКОЛОГІЧНИМ ЗМІСТОМ

Задача 1.   Для видалення льоду з електричних проводів залізничної магістралі по дротах пустили струм. Сила струму в дротах 450 А. Скільки льоду  за  тем­ператури   t = 0 °С  плавилося  щохвилини?  Напруга   в  лінії U = 600 В. ККД наведеного способу очищен­ня дротів – 50 %.

Відповідь. 24 кг.

Задача 2.   Скільки кубометрів газу виділяється в місті, за­бруднюючи довкілля, якщо автомобіль-таксі витратив за день 20 кг бензину? Густина газу за t = 0 °С дорівнює  0,002 кг/ м³.

Відповідь. 10000 м³.

Задача 4. Питної води на Землі в багатьох країнах не вистачає, її доводиться одержувати з морської во­ди або випарюванням, або виморожуванням. Який спосіб вигідніше?

Відповідь. Узимку — виморожування, улітку — випарювання.

Задача 5.  Розгніваний носоріг масою 2 т переслідує зі швидкістю 50,4 км/год мотоцикліста, що рухається зі швидкістю 25 м/с  протягом 5 с. Чи наздожене він мотоцикліста? Чому дорівнює імпульс носорога в момент переслідування?

Відповідь. Не наздожене. 28∙10³ кг∙м/с.

Задача 6. Чорний стриж летить із місця гніздуван­ня в район полювання й назад зі швидкістю 160 км/год. Скільки часу витратить він на свій політ, якщо уздовж траєкторії польоту дме вітер зі швидкістю 40 км/год. Відстань між пунктами переміщення стрижа s = 600 км.

Відповідь. t = 8 год.

Задача 7.  Що ви знаєте про китів? Кашалот, що має масу 60 т, може зануритися на глибину 1000 м. Обчис­літь вироблений на цій глибині тиск на нього, враховуючи, що густина морської води 1030 кг/м³.

Відповідь. р = 10,З мПа.

Задача 8.  Д. І. Менделєєв говорив, що спалювати нафту й бензин — все одно, що спалювати асигнації. Зараз на вулицях міст з'явилися автомобілі на водні. Які переваги цього пального?

Відповідь. Водень дешевше, добувається з води, якої на Землі багато, під час згоряння не дає отруйних відходів, може застосовуватися в про­мисловості, тому що його можна зберігати у вели­кій кількості в спеціальних бочках і перекачувати по трубопроводах на значну відстань.

Задача 9.  Чому вітрові й сонячні електростанції не широ­кого використовуються в енергетиці? Чи властиві екологічно небажані фактори гідроелектростан­ціям?

Відповідь. Вітрові й сонячні електростанції ма­лопотужні й працюють нестабільно, перші зале­жать від сили вітру, другі «непрацездатні» уночі та за похмурої погоди. Негативні фактори під час спорудження ГЕС такі: під водоймище виділяється більша площа орної землі; ускладнюється нерест риби — гребля перешкоджає її вільному пересуван­ню рікою; штучне море змінює місцевий клімат, причому не завжди на краще.

Задача 10.  Скільки кубічних метрів світильного газу по­трібно спалити, щоб підвищити температуру 150 л води від 10 до 95 °С? Теплота згоряння світильного газу q = 178,1∙10³ Дж/м³, ККД нагрівача 25 %.

Відповідь. 1000 м³   Зі зменшенням витрат палива на досягнен­ня того ж корисного ефекту зменшується й шкода для природи, пов'язана з викидом у довкілля про­дуктів згоряння й з видобутком палива. Отже, для захисту природи важливо збільшити ККД теплових установок і користуватися паливом, що ефективно згоряє, дає якнайменше шкідливих продуктів зго­ряння, саме це основи раціонального використання природних енергетичних ресурсів.

Задача 11.  Яку енергією має африканський слон, що біжить зі швидкістю 40 км/год, маса якого 4,5 т.

Відповідь. 2,8∙10⁵Дж.

Задача 12.  Довжина злітної смуги на аеродромі 675 м. Яке прискорення літака, якщо він, рухаючись по ній рівноприскорено, злетів за 15 с після старту? Яка швидкість літака під час зльоту?

Відповідь. а=6 м/с, =90 м/с. Рух масивного літака з таким прискоренням вимагає, щоб його двигуни розвивали під час зльоту більшу потужність, а це означає значні витрати пального. Таким чином, авіація, маючи багато переваг у порівнянні з інши­ми транспортними засобами, не позбавлена, проте, головного недоліку: вона в значних кількостях за­бруднює атмосферу. Так, у результаті спалювання в двигунах літака бензину в повітря потрапляє біль­ше 200 хімічних сполук, частина з яких шкідлива. Серед них, сірчастий ангідрид, який, з'єднуючись із атмосферною вологою, утворює сірчасту й сірча­ну кислоти, що випадають потім на землю разом з опадами («кислотні дощі»). Це становить велику небезпеку для природи нашої планети. І хоча голо­вне джерело сірчастого ангідриду - промислові викиди, щоб обмежити його потрапляння в атмо­сферу, треба думати й про вдосконалення авіацій­них двигунів; створення нових конструкції, які б менш забруднювали атмосферу. Відзначаю й той факт, що літаки видають інтенсивний шум, особли­во під час зльоту й посадки, що теж є негативним екологічним фактором.

Задача 13.  Як під час посухи й суховіїв зберегти вологу на полях, щоб урятувати посіви від загибелі?

Відповідь. Родючість ґрунтів являє собою результат тривалої еволюції; властивості ґрунтів залежать головним чином від діяльності організмів, що їх населяють. Нераціональне використання мінеральних до­брив і отрутохімікатів, забруднення земель відходами, неправильна агротехніка, призводять до придушен­ня біологічної активності ґрунту та його деградації, особливо в районах суцільної оранки.

ІV. Підведення підсумків уроку

Людство вступило в таку епоху існування, коли потенційна потужність створюваних ним засобів стає небезпечною для самого людства. Як відомо, основні джерела енергії сьогодні — викопні види палива (вугілля, нафта, газ), а найбільший недолік енергетичних установок на викопному паливі – великий обсяг відходів (як твердих — шлаки, зола, так і газових). Гази, що виділяються, обумовлюють посилення парникового ефекту (вуглекислий газ) і випадання кислотних дощів (сірчасті гази). Оскільки в електроенергетичних ресурсах багатьох країн ( у тому числі України) основну роль відіграють ТЕС, екологічні неприємності, пов'язані з витратами викопного палива, поступово наростають; а ще — загрожують зникненням його запасів.

Найбільш реальний вихід з положення — пошук альтернативних органічному паливу джерел енергії, причому вимоги до нових джерел – це їхня екологічна чистота, значна загальна потуж­ність і відносно низька ціна. У наш час найбільш повно відповідає цим вимогам (і буде відповідати найближчими десятиліттями) ядерна енергетика. Так що прагнемо ми цього чи ні, але зараз тільки використання ядерного палива може забезпечити людство необхідною енергією й зберегти чистою біосферу.

Звичайно, науково-технічний прогрес позбав­ляє людство права на помилки. Після Чорнобиль­ської катастрофи перспективи розвитку атомної енергетики, її екологічні наслідки були перегля­нуті й глибоко осмислені: результатом гострих на­укових суперечок і дискусій стало не заперечення ядерної енергетики, а переконання в необхіднос­ті й можливості зробити її практично безпечною. Основний шлях у цьому напрямі — створення ре­акторів з «внутрішньою», обумовленою фізичними принципами дії, безпекою.

Оцініть середньодобову (щорічну) потребу в па­ливі електростанції потужністю 1000 мВт, якщо її ККД З0 %. Станція працює на:

1.    вугіллі (відповідь: середньодобова потреба складає 6,9∙10³ т або 130 вагонів вугілля);
2.    нафті   (відповідь:   середньодобова   потреба складає 6,1∙10³ т);

3) урані   (відповідь:   середньодобова   потреба складає 3 кг Урану-235 або 430 кг природно­го урану).

ІV. Домашнє завдання