PDF Печать E-mail
Лекция-беседа с обратной связью по теме: «Энергия – взгляд в будущее», 10 класс

        СОДЕРЖАНИЕ УРОКА:                                                                                    

1. Вступительное слово учителя.                         

2. Энергия, виды энергии.

3. Самый потребляемый вид энергии - электроэнергия.

4. Традиционные источники энергии.

5. Нетрадиционные источники энергии

6. Заключительное слово учителя.

7. Тест на эрудицию с кодировкой ответа.

8. Творческое домашнее задание.

         ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ УРОКА:

  1. Систематизировать  знания учащихся о видах энергии.
  2. Обобщить представление учащихся о традиционных и нетрадиционных видах энергии; о способах получения и потребления энергии.
    1. Рассмотреть возможные источники электроэнергии, применяемые в районах крайнего Севера.
    2. Оценить современные и перспективные источники энергии с точки зрения их экологичности.
    3. Научить учащихся вести конспект за лектором.

(На уроке используются рабочие тетради к уроку, учитель раскладывает их на парты  перед уроком).

ОБОРУДОВАНИЕ НА УРОКЕ:                      ДЕМОНСТРАЦИИ НА УРОКЕ:                                                                                    

  1. Проектор.                                                                Слайдовая презентация.
  2. Компьютер.
  3. Экран.

            ХОД УРОКА:

1. Вступительное слово учителя.

Один царь, гласит древняя легенда, решил отблагодарить мудреца и предложил ему самому назначить себе награду. Мудрец попросил дать ему зерна: одно зерно - на первый квадрат шахматной доски, два - на второй, четыре - на третий, восемь - на четвёртый и т.д. каждый раз удваивая предыдущую цифру. Царя поразила скромность просьбы, но скоро выяснилось, что выполнить он её не в состоянии. Суммарный вес зёрен, если бы заполнить все 64 клетки доски, составил бы около ста миллиардов тонн - более чем десятикратный годовой сбор зерна.

Я не случайно вспомнила эту историю. Горькая мораль древней притчи близка и созвучна нашему времени и теме нашей лекции.

 А тема лекции: «ЭНЕРГИЯ - ВЗЛЯД В БУДУЩЕЕ». (Слайд 1- тема урока.)

 (Тема, цели и задачи урока записаны в рабочем конспекте учащихся).

Растёт население нашей планеты, растёт потребление энергии, но ещё более растёт спрос на получение энергии.

2. Энергия, виды энергии.

Энергия... Это понятие уже несколько раз прозвучало вначале урока. Прежде чем начать говорить о том, как можно получить энергию, мы должны уяснить смысл этого понятия. Задумайтесь, как часто в своей жизни в своей жизни вы слышите это слово, а так же о том, какой смысл вы вкладываете в него. (Время на размышление и на записи учащихся в рабочем конспекте учащихся: определение энергии, формулировка закон сохранения энергии, смысл энергии. 3 минуты).

Итак. ЭНЕРГИЯ (от греч. Energy - действие, деятельность) - общая мера движения и взаимодействия всех видов материи. Энергия не исчезает и не появляется, она только переходит из одного вида в другой. Энергия - способность тел выполнять работу. (На Руси хозяин, прежде чем нанять рабочего, кормил его.  Если работник ел хорошо, то его брали на работу).

Теперь давайте вспомним,  какие виды энергии вы знаете. Сделайте соответствующие записи в своих конспектах. (Время на размышление и записи в рабочем конспекте видов энергий, которые вспомнят учащиеся. Нескольким учащимся учитель предлагает озвучить свои записи. 2 минуты).

Итак, в соответствии с различными формами материи различают следующие виды энергии:

1. механическую;

2. внутреннюю;

3. электрическую;

4. магнитную;

5. тепловую;

6. химическую;

7. ядерную

8. световую и д.р. (Слайд 2 – виды энергии).

Это деление условное, так внутренняя энергия - сумма кинетической энергии движения молекул и потенциальной энергии их взаимодействия; химическая энергия - сумма энергий электронов и ядер и т.д.

Внимательно посмотрите на свои последние записи, подумайте и ответьте на вопрос: какой вид энергии на ваш взгляд самый потребляемый современным человеком? Впишите свой ответ в конспект урока. (Ответы учащихся, обоснование выбора ими того или иного вида энергии).

3. Самый потребляемый вид энергии - электроэнергия.

Сегодня на уроке мы особо выделим один из видов энергии - электрическую энергию. Почему электроэнергию? Ведь все привычные приборы, такие как утюг, лампочка, чайник, холодильник, телевизор и др., работают на электричестве, без которого мы не мыслим наше нормальное существование. Но часто ли вы задумывались над тем, как и чем вырабатывается эта энергия. Давайте сейчас встанем на ось времени и проследим, как человек осваивал энергоресурсы планеты, как совершенствовал процесс преобразования одного вида энергии в другой.

4. Традиционные источники энергии.(Слайд 3 – традиционные источники энергии).

Немного истории. Чем более развитым становиться человеческое общество, тем всё больше его потребность в энергии.

В очень далёкие от нас времена человек начал применять топливо в основном растительного происхождения (дрова, камыш и т. п.) в целях получения тепла - для отопления, приготовления пищи и нагревания воды, обжига изделий из глины, позже для получения и обработки металла и т.д. (Слайд 4 – костер древних людей).

Восемнадцатый век был веком лошадей. Таща за собой плуги и сохи, они взрыхляли поля, они перевозили грузы, почту и пассажиров из города в город. (Слайды 5,6 – использование лошадиной тяги). Что касается писем и грузов, отправлявшихся за океан, то их приходилось вверять ещё менее надёжному союзнику - ветру. (Слайды 7,8 – использование энергии ветра в парусах). Впрочем, ветер соперничал не только с лошадьми не только в море, где он был полновластным хозяином, но и на суше, где он крутил колёса ветряных мельниц. (Слайды 9,10 – использование энергии ветра на мельницах). Крутил, когда ему вздумается, разумеется, и словно подшучивал над людьми: « Не хотите ждать, пока я снова поднимусь? Запрягайте опять вашу клячу: пусть она, медленно ступая по кругу, тащит за собой длинное дышло и приводит в движение ваши мельницы, маслобойки, станки в мастерских!»

   Пожалуй, самым надёжным двигателем в 18 веке была вода. Недаром фабрики строились ближе к рекам. Речная вода вращала громоздкие водяные колёса, от которых, с помощью длинных передач и целой паутины приводных ремней, двигались разнообразные станки. (Слайды 11,12 – использование энергии воды на водяных колесах).

Век царствования «его величества» пара ещё не наступил, и паровая машина, ставшая в последствии основным двигателем в промышленности, почти не поменялась. Правда, в 1705 году Томас Ньюкомен в Англии построил паровую машину для откачки воды из угольных шахт; были и другие попытки использовать силу пара, однако эти машины были ещё очень не совершенны. Машина Ньюкомена работала медленно, непроизводительно, потребляла много топлива.

В 1722г. была построена в России Ползуновым И.И. первая паровая машина. Ещё через 11 лет (1733г) такой двигатель был изобретён в Англии Джеймсом Уаттом, после чего начинается победное шествие паровых машин. (Слайд 13 – паровая машина).

Прошло более полувека, прежде чем паровая машина нашла применение на фабриках Англии, маленькие паровозы побежали по стальным рельсам и первые пароходы начали бороздить моря. (Слайды 14,15 – пароход, паровоз). Итак, вторая половина 18 века - время непрерывного совершенствования паровой машины и её широкого использования.

К концу 19 в мощность всех паровых машин достигает 88,2 млн. кВт. Во второй половине 19 века начал применяться двигатель (поршневой) внутреннего сгорания. Этот двигатель благодаря небольшому весу и малым габаритам стал заменять паровую машину на транспорте. (Слайды 16,17,18 – схемы разных видов ДВС). Потребность в двигателях очень высокой мощности привела к созданию и использованию в 20 в. паровых турбин.

Итак, мы сейчас вспомнили традиционные источники энергии, которые использовал  и использует человек. Давайте вернемся к вашим конспектам и продолжим работу в них. Запишите те традиционные источники энергии, которые вы запомнили. (Учащиеся выполняют записи в конспекте урока; несколько человек озвучивают свои записи, дополняя друг друга. 2 минуты).

Подведем итог. Люди используют следующие виды традиционных источников энергии: растительное топливо, лошадиную тягу,  ветер, воду, горячий пар или газ, биологическое топливо.

Электричество. Следующим большим шагом в развитии техники явилось открытие и широкое применение электричества. На протяжении нескольких веков постепенно открывались электрические явления и делались попытки их обобщения, создавалась общая теория электричества. К ним можно отнести:

1)  4000 лет назад, в Египте около храма найдены высокие металлические столбы от     молний.

2)   Электризация тел при трении ( начало 17 в.)

3)   Электрические заряды, их взаимодействие (18 в.)

4)   Явление атмосферного электричества (вторая половина 18 в)

5)   Химические источники электричества, электрический ток (конец 18 в)

6) Установление взаимодействия между электрическими и магнитными явлениям; электромагнитная индукция, электромагнитное поле.

  Все эти явления смогли дать толчок для создания устройств, вырабатывающих электрический ток.

Электроэнергию производят на электростанциях, где механическая энергия преобразуется в электрическую. В зависимости от вида преобразуемой энергии электростанции делятся на тепловые, гидравлические, ветряные и атомные.

Давайте, работая в парах, дадим краткую характеристику этим источникам и рассмотрим их с точки зрения пользы и вреда. В вашем конспекте есть таблица, которую вам сейчас предстоит заполнить, работая совместно с соседом по парте. (Время на размышление, обсуждение и заполнение таблицы. После – предлагается четырем учащимся озвучить какую-либо строку в таблице. Идет обсуждение, дополнение таблицы. 10-15минут).

Итак, наша таблица примерно выглядит так: (Слайд 19 – таблица  электростанций). (Учитель озвучивает таблицу, комментируя преобразования энергий в электрическую,  а так же  особенности строительства электростанций).

Источник энергии

Польза

Вред

ТЭС-

теплоэлектростанция. (Преобразование энергии, скрытой в топливе, в электрическую энергию).

Производство, тепла, горячей воды, электрической энергии.

Нарушение экологии при добычи ископаемого топлива, выделение вредных веществ в атмосферу: (С02, угарного газа, сажи и т.д.)

Особенность: использование ТЭС (ТЭЦ) связано с наличием топливных ископаемых в земле. В Якутии в качестве топлива используют газ (Якутск) и уголь (Нерюнгри). (Слайд 20 - ТЭС).

ГЭС- гидроэлектростанция.

(Преобразование энергии водяного потока в электрическую энергию).

Снабжение теплом, водой населенные пункты, промышленность, орошение полей, садов. Искусственные водохранилища, изменение ландшафта местности, строительство плотин – все это ведет к нарушению экологии.

Особенность: использование ГЭС  связано с наличием большого количества воды (река, море, океан), поэтому ГЭС можно строить только в определенных местах. В Якутии  это Вилюйская ГЭС, в ближайшей перспективе – строительство Канкунской ГЭС. (Слайд 21 - ГЭС).

ВЭУ-  ветроэнергоустановка.

(Преобразование энергии ветра в электрическую энергию).

Экологически чистые. Не вызывают побочных эффектов.

Особенность: строятся в местах с сильными и постоянно дующими ветрами (горы, пустыни). ВЭУ не имеют постоянной мощности, поэтому для более эффективного использования энергии ветра применяют флюгеры – устройства, которые улавливают

направление ветра, поворачиваясь так, чтобы поддерживать мощность установки неизменной. (ВЭУ в Крыму, на Кавказе).

АЭС - атомная электростанция.

(Преобразование энергии, выделяющейся при ядерном распаде, в электроэнергию).

Производство тепловой и электрической энергии, экономичность в добыче и использовании топлива. В случае нарушения ТБ при использовании ядерного топлива, может произойти необратимая экологическая катастрофа. (Чернобыль, Украина, 1986г; Фокусима, Япония, 2011г)

Особенность: строить можно везде. (Слайд 22 - АЭС).

5. Альтернативные источники энергии.(Слайд 23 – альтернативные источники энергии).

В середине 20 века учёные стали искать источники энергии, которые удовлетворяли бы следующим требованиям:

экологичность; - неисчерпаемость; - дешевизна; - мощность. Поэтому свои взгляды учёные обратили к Солнцу. Ведь Солнце отвечает почти всем основным требованиям. (Слайд 24 - Солнце).

Уже несколько десятилетий в тёплых странах, где много солнца, для создания электроэнергии используют солнечные батареи. Люди ездят на солнечных мотоциклах, машинах, используют солнечные зажигалки, обогревают солнцем дома, теплицы, плавят металлы, опресняют воду, кондиционируют воздух и т.д. (Слайды 25,26 – использование солнечных батарей на Земле).

Солнечная энергия привлекает людей не только своим обилием: её количество, непрерывно испускаемое Солнцем очень велико. Важно и то, что сама энергия даровая, вечная и экологически безвредная. (Слайд 27 – использование солнечных батарей в космосе).

От чего же люди до сих пор так слабо используют солнечные лучи? В чём трудности? Есть ли у солнечной энергии перспективы, и какие? Давайте разберёмся.

Наша природная лампочка имеет существенный недостаток, - у Солнца мала плотность потока энергии, то есть энергия, приходящаяся на 1 кв. метр для современного человека невелика.

Трудность масштабного использования солнечной энергии состоит в нахождении большого количества кремния и металлов, используемых для производства солнечных элементов. Поэтому электроэнергия от солнечных батарей в 100! раз дороже, чем поступающая с ТЭС. Поэтому экономика отодвигает гелиоэнергетику на задний план, но не закрывает солнечные проекты. Ведь наука не стоит на месте. Уже на сегодняшний день предложены самые разнообразные, а главное вполне приемлемые проекты преобразования солнечной энергии в электроэнергию. И всё, что не сработало сейчас, может сработать в ближайшем будущем, как это было в истории физики и техники неоднократно. Ведь все революционные идеи обычно проходят через три стадии:

1. «Это сумасшедшие мечты и пустая трата времени».

2. «Собственно, это осуществимо, но стоит ли овчинка выделки».

3. «Я всегда утверждал, и буду утверждать, что это блестящая мысль!»

Где же ещё на земле найти источники энергии, не нарушив и без того хрупкое равновесие природы. Оказалось, что в некоторых местах нашей планеты есть такие источники - это геотермальные источники (гео -Земля, термо - температура). На поверхности земли есть термальные карманы - гейзерные и лавовые, через которые можно черпать тепловую энергию. (Слайд 28 – гейзер).

В СНГ более 60 крупных геотермальных районов с мощными выходами на поверхность горячей воды. Так, в городе Махачкала для водоснабжения жилых домов горячей водой используют источники горячих подземных вод с температурой 60 - 70 градусов.

Горячая вода и пар геотермальных источников служат для получения электроэнергии. ГеоТЭС, по сути, ничем не отличаются от простой ТЭС, только источник энергии не топливо, а внутреннее тепло Земли.

Близкий пример: с 1966 года на юге Камчатки работает ГеоТЭС мощностью 5МВт. В районе Курильско - Камчатской гряды используется тепло вулканической магмы.

Подземные котлы можно сделать и искусственно. Для этого в земле проделывают две шахты и взрывом соединяют подземными водами. В одну из шахт закачивают холодную воду, которая, нагреваясь недрами земли, поднимается через вторую шахту на электростанцию.

Так человек превращает энергию глубоких слоев Земли и жар вулканов в новый источник энергии. (Слайд 29 – гео ТЭС).

Теперь вернёмся к энергии воды. Энергию падающей воды человек использует уже давно и удачно (ГЭС). Но вот учёные государств, имеющих выход к морям и океанам, предлагают использовать энергию волн. (Слайд 30 - волны). И сейчас идут активные испытания новых технологий, способных преобразовывать энергию волн в электрическую. (Слайд 31 – генераторы энергии волн).

Ещё один альтернативный источник энергии - термоядерный синтез. Термоядерный синтез - реакция обратная ядерному распаду тяжёлых ядер на более лёгкие. Синтезировать - значит объединять. Объединять более лёгкие ядра в тяжёлые. Такая реакция сопровождается выходом большого количества энергии. Но в этом направлении только недавно начали вести более подробные исследования. А экспериментов, осуществляющих термоядерный синтез, сейчас единицы.

(Слайды 32,33 – установки для термоядерного синтеза).

Мы сейчас рассмотрели те источники энергии, которые, возможно, в ближайшее время будем использовать для получения электроэнергии. Однако мысль не стоит на месте. Учёные изыскивают другие, может более эффективные источники энергии. Давайте и вы представите себя такими учеными, и,  подумав, предложите и запишите свои, пусть и фантастические для сегодняшнего дня, источники энергии в будущем. Работать будем мини группами по 5-6 человек, каждая группа пусть предложит свой источник энергии и объяснит,  как можно из этого источника добывать энергию, какая у него польза и каким может быть вред. (Время на обдумывание, обсуждение и выступление представителя от группы ученых со своим мини-проектом. 10-15 минут).

Итак, подведем итог. Давайте запишем в ваших конспектах все альтернативные источники, о которых рассказала вам я и которые вы предложили сами. (Учащиеся заполняют в конспекте раздел: «Альтернативные источники энергии». 1 минута).

Есть проекты использования топливных элементов; энергию нейтрино, античастиц, водорода, кварков, даже чёрных дыр, молний и т.д. (слайд 34 – молния).

Но пока мы должны научится не только получать новое топливо, но и экономить то, которое  используем сейчас - это нефть, газ, уголь.

(Учитель предлагает одному из учеников озвучить конспект лекции, составленный ими в рабочей тетради).

6. Заключение.

За время существования нашей цивилизации много раз происходила смена традиционных источников энергии на новые, более совершенные. И не потому, что старый источник был исчерпан.

Солнце светило и обогревало человека всегда: и тем не менее однажды люди получили огонь, начали жечь древесину. Затем древесина уступила место каменному углю - более «калорийному» топливу. Уголь вскоре уступает своё лидерство на энергорынке газу и нефти. Но за каждым новым кубометром газа или тонной нефти нужно зарываться всё глубже в землю. Немудрено, что нефть и газ будут с каждым годом стоить всё дороже. Замена? Нужен новый лидер энергетики.

Поэтому энергохимия, водородная энергетика, энергия космоса, энергия, заключённая в антивеществе, кварках, «чёрных дырах» - всё это лишь яркие вехи, отдельные чёрточки того сценария, который пишется на ваших глазах и который можно назвать ЗАВТРАШНИМ ДНЁМ ЭНЕРГЕТИКИ.

   Тернист, непрост, непрям энергетический путь человечества. Но давайте будем верить, что на пути к ЭРЕ ЭНЕРГЕТИКИ все преграды и трудности будут преодолены.

7. Тест на эрудицию: «Знаете ли вы?» (с кодировкой ответа).

1.   На каком топливе работают дизели:

б) мазут, л) бензин, м)солярка.

2. Как называется мощный осветительный прибор, который используют при киносъемка?

о) юпитер, и) гелиос, а) меркурий.

3.   Какова частота переменного тока в российской электросети:

к) 40 Гц, л) 50Гц, м) 60Гц.

4. Японская фирма «Тойота» решила внести свой вклад в мировую экологию и сделала робота-лошадь, который перемещается по городу. Чем он «питается»?

и) газом, о) мусором, е) электричеством.

5.  Кто из этих великих ученых открыл радиоактивность урана?

з) П.Кюри,  д) А.Беккерель, т) Э.Резерфорд.

    6.  Кто автор поэмы: «Братская ГЭС»?

 э) Р.Рождественский, е) Е.Евтушенко, а) А.Вознесенский.

7. Фирме «Аэроэкология» в 1989 г. Удалось доказать, что постоянный поток воздуха над Европой 90% времени в течение года имеет направление с запада на восток. Зачем ей это было необходимо?

ц) чтобы опровергнуть слухи о чернобыльском заражении Европы, ч) чтобы не встретить стаи перелетных птиц, ш) чтобы учитывать движение воздушных потоков для прогнозирования погоды.  

Таблица верных ответов:

1 2 3 4 5 6 7
М О Л О Д Е Ц

(По результатам работы учащимся выставляется оценка: бальная или поощрительная).

8. Творческое домашнее задание.

Учащимся предлагается продумать и придумать систему мер для экономии тех видов энергии, которыми они пользуются дома.

РАБОЧИЙ КОНСПЕКТ УЧЕНИКА ПО ТЕМЕ: «ЭНЕРГИЯ – ВЗГЛЯД В БУДУЩЕЕ».

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ УРОКА:

  1. Систематизировать  знания учащихся о видах энергии.
  2. Обобщить представление учащихся о традиционных и нетрадиционных видах энергии; о способах получения и потребления энергии.
    1. Рассмотреть возможные источники электроэнергии, применяемые в районах крайнего Севера.
    2. Оценить современные и перспективные источники энергии с точки зрения их экологичности.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ:____________________________________________________________________

ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ:_______________________________________________

_____________________________________________________________________________

ВИДЫ ЭНЕРГИИ:

1.________________________________________________________

2.________________________________________________________

3.________________________________________________________

4.________________________________________________________

5.________________________________________________________

6.________________________________________________________

7.________________________________________________________

8.________________________________________________________

САМЫЙ ПОТРЕБЛЯЕМЫЙ ВИД ЭНЕРГИИ - _________________

ТРАДИЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ:

1.________________________________________________________

2.________________________________________________________

3.________________________________________________________

4.________________________________________________________

5.________________________________________________________

6.________________________________________________________

7.________________________________________________________

СОВРЕМЕННЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ:

Источник энергии, преобразование энергий. Польза. Вред.

ТЭС

ГЭС

ВЭУ

АЭС

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ:

1.________________________________________________________

2.________________________________________________________

3.________________________________________________________

4.________________________________________________________

5.________________________________________________________

6.________________________________________________________

7.________________________________________________________

ТЕСТ НА ЭРУДИЦИЮ: «Знаете ли вы?» (с кодировкой ответа).                             

1.   На каком топливе работают дизели:

б) мазут, л) бензин, м) солярка.

2. Как называется мощный осветительный прибор, который используют при киносъемка?

 о) юпитер, и) гелиос, а) меркурий.

3.   Какова частота переменного тока в российской электросети:

к) 40 Гц, л) 50Гц, м) 60Гц.

4. Японская фирма «Тойота» решила внести свой вклад в мировую экологию и сделала робота-лошадь, который перемещается по городу. Чем он «питается»?

и) газом, о) мусором, е) электричеством.

5.  Кто из этих великих ученых открыл радиоактивность урана?

з) П.Кюри,  д) А.Беккерель, т) Э.Резерфорд.

6.  Кто автор поэмы: «Братская ГЭС»?

 э) Р.Рождественский, е) Е.Евтушенко, а) А.Вознесенский.

7. Фирме «Аэроэкология» в 1989 г. Удалось доказать, что постоянный поток воздуха над Европой 90% времени в течение года имеет направление с запада на восток. Зачем ей это было необходимо?

ц) чтобы опровергнуть слухи о чернобыльском заражении Европы, ч) чтобы не встретить стаи перелетных птиц, ш) чтобы учитывать движение воздушных потоков для прогнозирования погоды. 

Список используемой литературы:

  1. Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский «Учебник Физика – 10» для общеобразовательных учреждений, 2009г.
  2. Д.Г. Левитес «Эффективные технологии обучения», 2002г.
  3. Физико-математический журнал для школьников и студентов (электронный архив с 1970 по 2006 год).
  4. Альманах «Наука и человечество», 1998г.
  5. Л.В. Тарасов «Физика в Природе», 1988г.
  6. П. Девис «Суперсила», 1989г.
  7. В.Н. Руденко «Школьникам о современной физике», 1990г

Н. С. Калякина, МБОУ "СОШ №1 МО Алданский район"., Республика Саха(Якутия)