Ученики на Учителя.com


Конспект урока "Электричество и экология"

Енотаевский филиал
«Астраханского инженерно-строительного института»
Урок по физике
«Электричество и экология».
(Учебный проект: экологическое исследование)
(первый курс обучения
по программе среднего профессионального образования)
подготовила Федорченко Валентина Алексеевна,
Преподаватель физики
С. Никольское
Открытый урок физики.
Тема «Электричество и экология».
(Учебный проект: экологическое исследование)
Группа № 26
Преподаватель: Федорченко В.А.
Цели урока: - актуализировать и углубить знания учащихся о физических
основах производства на различных видах электростанций, а также их
преимущества и недостатки в экологическом отношении;
- формировать навыки поисково-познавательную деятельность учащихся в
работе с учебными, научными текстами;
- совершенствовать коммуникативные умения: публично выступать по теме,
вести диалог, участвовать в дискуссиях, активно слушать.
Задачи проекта:
- привлечение внимания учащихся к проблеме загрязнения атмосферы,
водных ресурсов;
- выявление путей решения этой проблемы;
- реализация межпредметных экологических связей;
- формирование активной позиции учащихся по вопросам защиты
окружающей среды;
- развитие коммуникативных способностей учащихся;
- развитие навыков сотрудничества, самостоятельности.
Оборудование: компьютер, схемы типов электростанций.
Ход урока.
И твердит природы голос:
В вашей власти, в вашей власти,
Чтобы всё не раскололось
На бессмысленные части!
Л.Мартынов
1. Вступительное слово преподавателя:
Эпиграфом нашего урока будут слова Л.Мартынова.
- О чём в них идёт речь?
- Что может расколоться? Почему?
- Почему части – бессмысленные?
Вот перед нами графическое изображение части планеты – нашей страны. Не
зря мы с вами говорим – «наша», и нам её надо беречь.
- От кого? От чего?
Каждая наука, продвигаясь вперёд, совершая новые открытия, к сожалению,
не обходится без нанесения вреда окружающей среде. И физика – не
исключение. Урок у нас сегодня пройдёт в форме конференции, где учащиеся
на примере темы «Электричество» покажут взаимосвязь внедрения
современных технологий в получение электроэнергии и экологии.
Сообщения учащихся о разных типах электростанций будут сопровождаться
аргументами оппонентов, выявивших в ходе исследований проблемы их
эксплуатации. Каждый из вас может принять активное участие в обсуждении
этих проблем, предложить пути их решения. Ведь в будущем жить вам и
вашим детям, значит, и решать эти проблемы тоже вам.
2. Актуализация проблемы.
Уровень производства и потребления энергии – один из важнейших
показателей развития производительных сил общества. Ведущая роль
принадлежит электроэнергии. Это диктуется её преимуществами перед
другими видами энергии. Например, электроэнергию можно получить за счёт
других разнообразных видов энергии (воды, пара, ветра, распада ядра и т.д.);
легко превращать в другие виды энергии, без больших потерь передавать на
большие расстояния, достаточно просто и с высоким КПД преобразовывать,
дробить на порции любой величины. Электроэнергия не наносит вреда
окружающей среде. Это та самая энергия, без которой не было бы
современного общества, привычных развлечений, современной цивилизации.
Жалок был бы человек, не имеющий в своём распоряжении всевозможных
энергетических источников, помогающих ему жить. Но встаёт главный
вопрос – сколько энергии нужно человеку? Каким будет облик XIX века? Но
не менее важны и вопросы, касающиеся способов получения электроэнергии,
проблем, возникающих при строительстве и эксплуатации электростанций
различного типа. И ещё один вопрос. По оценке специалистов, к 2100 году
население планеты вырастет до 11-12 млрд., а ежедневная потребность в
энергии до 2•10
10
туб. Возникает вопрос: сколько у землян запасов
органического топлива и на сколько его хватит? Запасов ископаемого
топлива около 10
13
туб, извлечь же можно только 50%. То есть, если
человечество не изменит структуру топливно-энергетического комплекса, то
сжигать нефть и газ мы сможем ещё лет 50, а уголь – лет 250. Так ли это
много? Или на наш век хватит, а потом – хоть потоп?
Именно вам и думать об этом и вкладывать свою лепту в решение этих
проблем.
3. Сообщения учащихся:
- Тепловые электростанции.
- Гидроэлектростанции.
- Атомные электростанции
1. Тепловые электростанции:
- Типы тепловых электростанций.
- Виды сырья, на котором они работают.
- Схема тепловых электростанций.
«Движущая сила» тепловой электростанции –
пар. Именно он вращает колесо турбины и
насаженный на её ось генератор,
вырабатывающий электроэнергию. Получают
пар в котельных агрегатах, в которых
сжигается топливо (уголь, газ). Из котла пар
направляют в парообогреватель и доводят там
до температуры 650
0
С при давлении 10 атм..
Это так называемый острый пар и поступает в турбину. Она состоит из
нескольких контуров; пар последовательно проходит через них, постепенно
остывая. Затем пар попадает в теплообменник, где нагревает воду. Её подают
в жилые дома и на предприятия (централизованное отопление жилых зданий
до 80 %).
Генераторы тепловых электростанций
вырабатывают ток напряжением в
десятки киловольт. На
трансформаторной подстанции оно
повышается до сотен киловольт, и по
высоковольтным линиям
электропередачи (ЛЭП) ток направляется
к потребителям. Мощность
теплоэлектростанций сегодня достигает
сотен мегавольт. В нашей стране от них
поступает к потребителям наибольшая
часть получаемой электроэнергии.
2. Выступление оппонента-эколога: минусы ТЭС:
- Высокая себестоимость электроэнергии.
- Отчуждение благородных земель под
добычу топлива, водохранилища, сеть
железных дорог, угольные карьеры, отходы
(шлак, зола).
- Зависимость от крупных водных
источников и нанесение им ущерба.
- Загрязнение атмосферы вредными
выбросами и тепловыми отходами, их
пагубное воздействие на флору и фауну,
порождение проблемы парникового эффекта.
- Слабая маневренность основного оборудования.
3. Сообщение «Гидроэлектростанции»:
- Типы гидроэлектростанций:
1) работающие на энергии падающей воды,
2) на энергии приливов и отливов,
3) на энергии волны. ГЭС активно работают
около столетия. На первый взгляд эти станции
кажутся экологически чистыми предприятиями –
нет ни химического, ни теплового загрязнений.
Они предоставляют возможность улучшить
условия судоходства, затопить пороги,
регулировать сток воды, орошать поля, защищать
прилегающие территории от катастрофических
наводнений, на водохранилищах разводить рыбу
и организовывать массовый отдых.
Гидроэлектростанции имеют немало преимуществ перед тепловыми и
атомными, они не нуждаются в топливе и потому вырабатывают более
дешёвую электроэнергию. Их энергетические ресурсы огромны и к тому же
непрерывно возобновляются.
ГЭС – высокоэффективные предприятия: они производят около 10%
мировой электроэнергии при самой низкой себестоимости.
4. Сообщение о
Волжской ГЭС
(схема).
5. Выступление
оппонента –
эколога:
- Уже на стадии возведения гидротехнических сооружений загрязняется
место строительства.
- Строительство плотин на больших равнинных реках приводит к затоплению
огромных территорий под водохранилища (цифры).
- Местное повышение воды влияет на грунтовые воды, приводит к
подтоплению, заболачиванию местности, эрозии берегов и возникновению
оползней.
- При прорыве плотины неизбежно происходит массовая гибель людей.
- Изменяется микроклимат, как следствие, изменяются условия
существования флоры и фауны (Цимлянское водохранилище).
- Вода в хранилищах застаивается, её течение замедляется, что приводит к
замедлению водообмена и ухудшению самоочищения, а также сказывается
на жизни всех живых существ, обитающих в реке и у реки (про рыбу).
6. Сообщение «Атомные электростанции»:
- История создания ядерных реакторов.
- Ядерные реакции.
- Сырьё для АЭС.
- Схема атомной электростанции.
От обычной тепловой электростанции атомная
отличается, прежде всего, видом топлива. АЭС
использует не уголь, нефть или газ, при сгорании
которых энергия химических связей превращается
в тепло, а ядра тяжёлых элементов – урана и
плутония. При делении ядер выделяется энергия –
она и «работает» в атомных электростанциях.
(Обсуждение таблицы «Схема атомной электростанции»).
Реакция деления протекает следующим образом. Ядро урана
самопроизвольно распадается на несколько осколков; среди них есть частицы
высокой энергии. Они попадают в ядра соседних атомов и разбивают их. При
делении 1г урана выделяется столько же тепла, сколько при сгорании 3г
каменного угля.
Управляемая реакция идёт в атомном реакторе. Главная его часть – активная
зона. Ходом реакции управляют, поднимая и опуская стержни-поглотители.
Выполняют все операции с помощью роботов, так как излучения смертельно
опасны.
Тепло, которое выделяется в результате
ядерной реакции, нагревает омывающую
реактор воду до нескольких сот градусов (вода
поступает под большим давлением, а потому
не закипает). Перегретая вода может сразу
начать работать. В зоне пониженного давления
она мгновенно превращается в пар, который и
крутит турбины.
6. Выступление оппонента-эколога:
- Прежде всего, утилизация радиоактивных
отходов и последствия непредвиденных
аварий.
- Дорогое строительство.
- Зависимость от водных источников и нанесения им ущерба (сброс тепловой
воды, нагревание водоёмов) – изменение климата, увеличение влажности
воздуха, снижение концентрации кислорода в воде, гибель рыбы.
- Воздействие радиактивного излучения на живых организмы: лучевая
болезнь, злокачественные опухоли, влияние на генетический аппарат
(уродливое потомство, мутация).
- Аварийные ситуации на ядерных объектах и АЭС.
- Загрязнение окружающей среды в результате добычи и переработки урана,
хранения и регенерации топлива, загрязнение всех грунтовых вод тритием,
загрязнение биосферы плутонием.
8. Преподаватель:
Мы рассмотрели три типа электростанций. Все они имеют свои
преимущества и недостатки. Причём, недостатки очень существенные, это
было доказано оппонентами-экологами. Вам жить на нашей планете, вам и
искать пути их устранения. Я вас просила дома продумать предложения по
решению выявленных экологических проблем. Решив эти проблемы, вы
решите проблемы и своего здоровья, и здоровья своих будущих детей,
проблемы питания и питьевой воды.
Давайте протянем планете и нашей России руку помощи.
Итак, ваши предложения?
1. Солнечная энергия (на поверхность земли она поступает в количестве
580 ·10
12
МВт∙ч).
Мощность солнечного излучения, достигающего земной поверхности,
составляет около 10
17
Вт - такова сила «солнечного зайчика» диаметром
12,7 тыс. км. Его интенсивность на уровне моря на южных широтах, когда
солнце находится в зените, составляет 1379 Вт/м
2
, но даже это количество
во многие тысячи раз превышает сегодняшнюю потребность человечества
в энергии.
2. Энергия приливов (её запасы составляют 70 ∙10
12
МВт·ч)
В приливных электростанциях (ПЭС) турбины работают при движении
воды из моря в бассейн и обратно. ПЭС способна вырабатывать
электроэнергию непрерывно в течение 4-5 часов с перерывами в 1-2 часа в
сутки.
3. Энергия ветра (ветряная энергия – 1,7 · 10
12
МВт·ч).
Энергия ветра очень велика. Её запасы в мире, по оценке Всемирной
метеорологической организации, составляют 170 трлн вВт ∙ч в год. Эту
энергию можно получить, не загрязняя окружающую среду. Ветровая
энергия обильна, экологически чиста, безопасна и надёжна в качестве
ресурса для производства электричества. Ветровые электростанции (ВЭС)
не загрязняют воздуха и не создают радиактивных отходов. Это индустрия
будущего и высоких технологий.
1. Энергия биомассы.
В различных вариантах развития энергетики может место и энергии
биомассы (древесина, навоз, отходы с/х производства) и мусора.
5. Энергия земных недр (геотермальная, 0, 134· 10
12
МВт·ч).
Около 4% всех запасов воды на нашей планете сосредоточено под землёй
– в толщах горных пород. Воды, температура которых превышает 20€С,
называют термальными. Нагреваются подземные озёра и реки в
результате радиоактивных процессов и химических реакций,
протекающих в недрах земли. Люди научились использовать глубинное
тепло земли в хозяйственных целях. При использовании глубинного тепла
меньше загрязняется природа, себестоимость вырабатываемой
электроэнергии в несколько раз ниже, чем при обычных ТЭС.
6. «Водородная экономика».
Один из самых необычных и, пожалуй, самых привлекательных сценариев
энергетического будущего человечества открывает проект «Водородная
экономика». Его суть заключается в замене ископаемого топлива
водородом. Физический и химический смысл проекта ясен: основная
энергия в нефти, газе, каменном угле и дереве запасена в виде
углеводородов – соединений углерода с водородом. И не углерод, а
именно водород даёт при сжигании топлива наибольшее количество
тепловой энергии, превращаемой затем в механическую и электрическую.
Водорода на земле огромное количество, это практически неисчерпаемый,
к тому же экологически чистый источник энергии.
7. Энергия из космоса.
Получать и использовать «чистую» солнечную энергию на поверхности
земли мешает атмосфера. Само собой напрашивается решение разместить
солнечные электростанции в космосе, на околоземной орбите. Там не
будет атмосферных помех, невесомость позволит создавать
многокилометровые конструкции, которые необходимы для «сбора»
энергии солнца. У таких станций есть большое достоинство.
Преобразование одного вида энергии в другой неизбежно сопровождается
выделением тепла, и сброс его в космос позволит предотвратить опасное
перегревание земной атмосферы.
9. Заключение: Мы попытались решить проблемы электроэнергетики.
Это наш маленький вклад в решение глобальных проблем. Главное,
чтобы вы не были равнодушны к окружающему вас миру и его
проблемам.
Список использованной литературы:
1. Соколова Л.П. «Экология: Учебник для средних специальных учебных
заведений». - М.: Приор-издат, 2004.
2. Томилин А. «Рассказы об электричестве». - М., 1987
Скачать материал

Физика - еще материалы к урокам: