Коллеги - педагогический журнал Казахстана
Наша библиотека
| Главная » Файлы » В помощь учителю » Физика |
Открытый урок по физике в 10 кл. "Экологические проблемы энергетики"
| [ · Скачать удаленно () ] | 2013-02-06, 10:54 AM |
| Преподавание физики и географии Песоцкая Наталья Александровна и Давыдова Лариса Емельяновна Интегрированный урок /физика+география/ «Экологические проблемы энергетики» Цель: Образовательная: освещение проблем, возникающих при использовании человечеством тепловых двигателей и путей их решения; Развивающая: закрепить и привести в систему знания о тепловых двигателях, используя межпредметные связи по физике , географии, экологии; Воспитательная: способствовать пониманию собственных интеллектуальных достижений в области физики, географии, формирование экологических знаний Тип урока: интегрированный урок совершенствования теоретических знаний и практических навыков Оборудование: таблицы (принципиальная схема ТЭС, ГЭС и энергия воды, ядерный реактор и схема ЯТЦ), паровая и газовая турбины, ДВС Ход урока: Эпиграфы к уроку: «Мы столь радикально изменили нашу среду, что теперь для того, чтобы существовать в этой среде, мы должны изменить себя» Норберт Винер «Есть такое правило: встал поутру, умылся, привёл себя в порядок – и сразу же приведи в порядок свою планету» А. Сент-Экзюпери Вопрос учителя физики : «Что вам пригодится сегодня на уроке?» Ответы ребят: «Знания, умения ориентироваться по карте, работать со схемами, навыки решения задач, умения работать в группе» Учитель географии «Наша школа выбрала естественно – математический цикл. Давайте составим кластер, отражающий список профессий, исходящих из темы нашего урока» Моя будущая профессия: энергетик, инженер, электрик, эколог, и др. Учитель физики: Класс разделён на группы, примерно равные по силам. Оценивать работу учащихся будет жюри в составе школьной администрации. 1 этап Учитель физики:Каждая группа получила задание на дом составить проект по одной из выбранных ими типов электростанций. Начинает 1 группа с защитой проекта по ТЭС. В структуре выработки электроэнергии преобладают ТЭС, работающие на угле, мазуте, природном газе. На долю ТЭС в мировом производстве приходится 62%. По размерам выработки электроэнергии на ТЭС лидирует США, Китай, Россия, Япония, Германия. Но по доле ТЭС в общей выработке электроэнергии выделяются другие страны: Польша, ЮАР, «нефтяные страны». Доля ТЭС в электроэнергетике Казахстана составляет более 90%. Большая часть энергии производится на 37 ТЭС, работающих на углях Экибастузского, Майкубенского, Тургайского и Карагандинского бассейнов, на газе, на мазуте. Около 20 ТЭС работает на Экибастузском угле. В окрестностях Экибастуза работает ГРЭС-1, ГРЭС-2. В Алматинской области на берегу озера Балхаш строится Южно-Казахстанская ГРЭС. Значительного повышения КПД удалось достигнуть в результате изобретения паровой турбины. Первая паровая турбина, нашедшая практическое применение, была изготовлена шведским инженером Густавом Лавалем в 1889г. Для работы паровой турбины за счёт энергии, освобождаемой при сжигании каменного угля или мазута, вода в котле нагревается и превращается в пар. Пар нагревается до температуры 5000С и при высоком давлении выпускается из котла через сопло. При выходе пара внутренняя энергия нагретого пара преобразуется в кинетическую энергию струи пара. Скорость струи пара может достигнуть 1000м/с. Струя пара направляется на лопатки турбины и приводит турбину во вращение. На одном валу с турбиной находится ротор электрического генератора. Таким образом энергия топлива преобразуется в электрическую энергию. Современные паровые турбины обладают высоким КПД. Мощность современных энергоблоков котёл-турбина-генератор достигает 1.2∙106кВт. Для повышения КПД на многих электростанциях тело, отбираемое от паровой турбины , используется для нагревания воды. Горячая вода поступает в систему бытового и промышленного теплоснабжения. КПИ топлива в такой электроцентрали (ТЭЦ) повышается до 60-70%. Учитель географии: При сгорании топлива образуется такие вредные для растений, животных и человека вещества как оксиды азота, углеводороды, оксиды углерода, сернистые соединения, сажа. Какие воздействия на организм человека оказывают вредные выбросы? Ответ учащегося: СО – оксид углерода при вдыхании связывается с гемоглобином крови, вытесняя из неё кислород, в результате чего наступает кислородное голодание , сказывающееся на ЦНС. Высокая концентрация может вызвать смерть. Диоксид азота вызывает сильное раздражение слизистых оболочек глаза, а при вдыхании – образование азотной и азотистой кислот в дыхательных путях. Сернистый газ приводит к онкозаболеваниям. Сажа действует на лёгкие, возрастает опасность заболевания раком. Чтобы избежать всего этого человек строит дымовые трубы на высоте более 300м с обязательной установкой специальных насадок на них для улавливания ядовитых газов так называемые пылеуловители: с использованием силы тяжести; инерционные пылеуловители, использующие силы инерции при повороте газового потока; центробежные пылеуловители, основанные на действии центробежных сил инерции (циклоны); рукавные фильтры, основанные на фильтрации запыленного газа через ткани; электрические пылеуловители, действие которых основано на использовании сил притяжения . Учитель физики: продолжает 2 группа с проектом защиты ГЭС. Ответ учащегося: примерно 20% мирового производства электроэнергии обеспечивают ГЭС. По общим размерам выработки электроэнергии на ГЭС выделяются Канада, США, Бразилия, Россия, Китай. Из экономически развитых стран мира практически всю электроэнергию на ГЭС получает Норвегия , затем Бразилия, Австрия, Канада, Щвейцария. Из стран СНГ в эту группу входят Киргизия, Таджикистан. В Казахстане электроэнергия ГЭС занимает незначительную долю: 3 крупные электростанции – Бухтарминская, Усть-Каменогорская, Капчагайская, они обеспечивают 10% потребности страны. Использование потенциальной энергии воды насчитывает 1000лет. Водяные колёса разных типов применялись в древних цивилизациях Азии и Востока. Наибольшее развитие они получили в 18 и в сер 19вв, став основным приводом для мельниц, станков, текстильных машин и т.п. В настоящее время гидроэнергия используется для получения электроэнергии. До сих пор считается, что наиболее экономично строить ГЭС высокой мощности. В мире начитывается около 130 станций; мощность наиболее крупных станций достигает 13ГВт. Как правило используется 2 типа турбин: радиально-лопастные, обычно с большим диаметром рабочего колеса до 10м и радиально-осевые с диаметром колеса до 7м, их КПД выше и они могут работать при значительном колебании напора воды от 45 до 120м. Для получения значительного напора воды и аккумулирования энергии стремятся строить станции с высокими плотинами. ГЭС долгое время считались экологически чистыми производствами, т.к. они не дают вредных выбросов. Однако это не так. Строительство ГЭС деформирует окружающую среду, т.к. при этом создаются огромные водные бассейны, заливаются плодородные пойменные земли и лесные массивы, с поверхности водохранилищ происходит интенсивное испарение воды. Известно, что площадь всех искусственных водоёмов в СНГ равна территории Франции. Американскими учёными установлено, что сооружения высотных плотин и накопление больших объёмов воды повышает сейсмичность в районе станции. Искусственное землетрясение наблюдалось также при заполнении водохранилища Нурекской ГЭС. Учитель физики:Каковы меры преодоления негативного воздействия гидроэнергетики на окружающую среду? Ответ учащегося: В некоторых водохранилищах из-за мелководий происходят неблагоприятные гидробиологические процессы, влекущие за собой разложение органических веществ и цветение воды, ухудшающие санитарное состояние водоёма. Это отрицательное влияние можно использовать для выращивания риса, водоплавающих птиц, ондатры, нутрии и т.д. Заиливание прибрежной зоны нежелательно во многих отношениях , но оно создаёт возможность получения удобрений из ила. В перспективе – создание малых ГЭС единичной мощности 30кВт на небольших водоёмах. Создавая малые ГЭС можно получить электроэнергию не воздействуя на природную среду так сильно, как при воздействии крупной ГЭС. Учитель географии:Слово 3 группе. Проект по АЭС. Ответ учащегося: АЭС в мире обеспечивают 17% мировой выработки электроэнергии; они работают уже в 32 странах мира. Больше всего АЭС в США, Франции, Японии, Германии, России, Канаде. А по доле АЭС в общей выработке выделяются Литва, Франция , Бельгия. Атомная энергетики вполне обеспечена сырьём. К числу главных производителей уранового концентрата относятся Канада, Австралия, Намибия, США, Россия. Единственная атомная электростанция в Казахстане находилась в городе Актау с реактором на быстрых нейтронах с мощностью в 350 МВт. АЭС работала в 1973—1999 годах. В настоящий момент атомная энергия в Казахстане не используется, несмотря на то, что запасы (по данным МАГАТЭ) урана в стране оценены в 900 тысяч тонн. Основные залежи находятся на юге Казахстане (ЮКО и Кызылординская области), западе в Мангыстау, на севере Казахстана (месторождение Семизбай). Сейчас рассматривается вопрос о строительстве новой атомной электростанции мощностью 600 МВт в г. Актау. В стране эксплуатируются около 5 исследовательских ядерных реакторов. Ядерный реактор – это техническая установка, в которой осуществляется самоподдерживающаяся цепная реакция деления ядер урана с освобождением ядерной энергии. Ядерный реактор состоит из активной зоны и отражателя, размещённых в защитном корпусе. Активная зона содержит ядерное топливо в виде топливной композиции в защитном покрытии и замедлитель. Топливные элементы имеют вид тонких стержней. Они собраны в пучки и заключены в чехлы. Такие сборные композиции называются сборками или кассетами. Вдоль топливных элементов двигается теплоноситель, который воспринимает тепло ядерных превращений. Нагретый в активной зоне теплоноситель двигается по контуру циркуляции за счёт работы насосов либо под действием сил Архимеда и, проходя через теплообменник, либо парогенератор, отдаёт тепло теплоносителю внешнего контура. Известно, что 1кг урана заменяет 20т угля. Мировые запасы энергоресурсов оценивается величиной в 13∙1012т урана. Учитель физики: Почему АЭС считаются экологически более чистыми, чем ТЭС, с чем это связано? Ответ учащегося:Радиоактивные выбросы угольной ТЭС в атмосферу при существующей эффективности очистки отходящих газов в 5-40 раз выше, чем АЭС. Это объясняется тем, что в одной тонне угля содержатся 1-2.5г урана и 2.5-5г тория. При расходе угля до 6млн.тонн в год общее количество урана и тория и продуктов из радиоактивного распада, проходящее через топку котлов ТЭС вместе с углём составляет от 1 до 2.5т урана и от 2 до 5т тория в год. Если на АЭС принимаются меры по локализации радиоактивных отходов, то на ТЭС и особенно вблизи золоотвалов наблюдается повышенный радиационный фон. Учитель физики: Защита проектов закончена. Приступаем к новому этапу – решение физических задач с экологическим содержанием 2 этап «Решение задач с экологическим содержанием» 1команде: Сколько кубических литров природного газа нужно сжечь, чтобы повысить температуру 10л воды от 10 до 1000С? Удельная теплоёмкость воды 4200Дж/(кг∙0С), удельная теплота сгорания природного газа 4.4∙107Дж/кг. КПД нагревателя 25%. Что нужно, чтобы в окружающую среду попало как можно меньше вредных продуктов сгорания? 2 команде: Электрическая лампа, мощностью 60 Вт опущена в прозрачный калориметр, содержащий воду массой 0.5кг. За 10мин вода нагрелась на 100С. Какую часть энергии, потребляемой лампой, калориметр пропускает в виде ЭМ излучения? Как можно уменьшить потерю энергии на излучение? 3 команде: Какое количество воды может нагреть от 0 до 500С ветродвигатель, колесо которого имеет радиус 6м, за час работы при скорости ветра 10м/с? Какие превращения энергии происходят при этом? КПД установки 20%. Учитель географии: Ископаемые виды топлива загрязняют окружающую среду и тому же их запасы не безграничны. Поэтому люди стремятся найти новые виды энергии, способные производить электричество и обеспечивать работу механизмов. Назовите альтернативные источники электроэнергии. Расскажите о малоизвестных источниках энергии. 1 команда рассказывает о водородном топливе . 2 команда рассказывает о бионефти 3 команда рассказывает об использовании ветряков. (тем временем проверяется решение задач) Учитель географии: Переходим к 3 этапу урока «Установи соответствие» Типы станций А. ГЭС Б. АЭС В. ТЭС Технико-экономические особенности 1. Наибольшая доля производимой энергии 2. Самая высокая стоимость строительства 3. Наибольшее загрязнение атмосферы 4. Самая низкая себестоимость производимой энергии 5. создание радиационной опасности 6. Возможность размещения в электродефицитных районах Ответы: А 2,4; Б 5,6; В 1,3 1. Термодинамика 2. Калориметр 3. Вечный двигатель 4. Теплопередача 5. Тепловой двигатель 6. КПД 7. детонация 1. Способ изменения внутренней энергии тела 2. Явление самовоспламенение горючей смеси, происходящее ещё до того, как поршень достигает верхней мёртвой точки 3. Учение о теплоте и работе 4. Устройство, которое может совершать неограниченно долго работу без затрат энергии 5. Устройство, уменьшающее теплообмен содержимого внутреннего сосуда с внешней средой 6. Двигатель, который превращает внутреннюю энергию топлива в механическую работу 7. Величина, показывающая насколько эффективно используется подводимая к машине энергия Ответы: 1-3, 2-5, 3-4, 4-1, 5-6, 6-7, 7-2 Подведение итогов урока. Награждение команд | |
| Просмотров: 2383 | Загрузок: 488 | | |
Понедельник, 2025-01-06, 8:58 AM
Приветствую Вас Гость
Приветствую Вас Гость
Форма входа |
|---|
Категории раздела | |||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Социальные закладк |
|---|
Поиск |
|---|
Друзья сайта |
|---|
Теги |
|---|
Статистика |
|---|