Методическая разработка урока «Производство, передача и использование электрической энергии»

Методическая разработка урока по физике

ТЕМА: «Производство, передача

и использование электрической энергии»

Кушнарева Лариса Анатольевна

Преподаватель физики

Учебно - воспитательные цели:

1. Сформировать представление о видах электростанций, их достоинствах и недостатках, передаче и использовании электроэнергии. Знакомство обучающихся с традиционными и нетрадиционными способами производства электрической энергии.

2. Развитие навыков работы с дополнительной литературой, развитие монологической речи, развитие экологического мышления, умения анализировать.

3. Воспитывать экологическую, информационную, коммуникативную культуру учащихся, формировать познавательный интерес к физике и экологии.

Тип урока: конференция.

Методы: словесные, наглядные, практические, объяснительно – иллюстративные, частично – поисковые, репродуктивные.

Оборудование: компьютер, проектор, модель трансформатора, самодельная модель ветрогенератора, солнечной батареи, миксер, блендер, фритюрница, мясорубка№

Межпредметные связи: экология, химия, математика, производственное обучение, география.

Ход урока.

1. Организационный момент. Приветствие, проверка готовности к уроку. Оглашение темы и целей урока.

2. Актуализация знаний учащихся.

Выполнение кроссворда по вариантам. Взаимопроверка.

1. Величина, обозначающаяся буквой I.

2. Переменный … .

3. Пружинный и математический ……. .

4. Движения, которые повторяются.

5. Величина, обозначающаяся буквой L.

6. Поле бывает электрическое и ………

7. Величина, обозначающаяся буквой W.

1. Частица, имеющая отрицательный заряд.

2. Частица, имеющая положительный заряд.

3. Движения, которые повторяются.

4. В чём измеряется сила тока?

5. Чем вырабатывается переменный ток?

6. Основное свойство материи.

7. Фарадей открыл закон электромагнитной?

Взаимопроверка.

7 правильных слов – «5»

6-5 правильных слов – «4»

4-3 правильных слова – «3»

2-1 правильное слово – «2»

Учитель: В ваших кроссвордах получились два ключевых слова – ЭНЕРГИЯ и СТАНЦИЯ.

Формирование новых понятий и способов действий.

Учитель: Сегодня мы проводим урок в форме конференции. На ней мы затронем проблемы получения, передачи и использования электроэнергии, а так же связанные с ними экологические проблемы.

Эпиграф нашего урока:

Как наша прожила бы планета,

Как люди жили бы на ней?

Без теплоты, магнита, света

И электрических лучей?

А. Мицкевич

Группы учеников подготовили достаточно интересный материал по озвученным проблемам и предложит его вашему вниманию. Все приглашаются к активному участию в конференции. По её ходу вы можете высказывать свои мнения, задавать вопросы. Так же в ходе ответов вы должны заполнить таблицу, которая будет оценена в конце урока. Ну а мы начинаем нашу конференцию.

Развитие индустриального общества опирается на постоянно растущий уровень производства и потребления различных видов энергии. Особое место среди них занимает электроэнергия. Если удвоение потребления энергии в мире происходит примерно за 25 лет, то удвоение потребления электроэнергии происходит в среднем за 10 лет. С чем связано такое широкое распространение электроэнергии?

Обучающийся: Электрическая энергия имеет ряд преимуществ перед другими видами энергии.

1. Её можно без больших потерь передавать на большие расстояния.

2. Просто и с высоким КПД трансформируется от одного напряжения к другому.

3. Легко превращается в другие виды энергии.

4. Легко дробится на любые порции.

5. Не наносит вреда окружающей среде.

Учитель: Сегодня на уроке мы познакомимся с традиционными и нетрадиционными способами производства электрической энергии, рассмотрим преимущества и недостатки каждого вида производства и обсудим перспективы развития электроэнергетики.

Обучающийся: Для производства электрической энергии строят специальные сооружения – электростанции. Мы знаем, что из ничего электрическую энергию не получить, т.к. согласно закону сохранения энергии энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает бесследно, она лишь переходит из одной формы в другую. Поэтому для производства электрической энергии требуется какой-то другой вид энергии. Электростанции, в зависимости от того, какой вид энергии они превращают в электрическую, подразделяются на тепловые, атомные и гидравлические.

Учитель: Сейчас мы послушаем сообщения о том, что положено в основу производства электроэнергии.

На нашей конференции присутствуют научные работники, которые подготовили свои научные работы на следующие темы:

1. Производство электрической энергии на ТЭС.

2. Производство электрической энергии на АЭС.

3. Производство электрической энергии на ГЭС.

4. Нетрадиционные источники энергии

5. Передача электрической энергии.

6. Использование электрической энергии.

Начнём мы нашу конференцию с доклада: «Тепловые электростанции»

Обучающийся: Тепловые электростанции (ТЭС) преобразуют энергию топлива в электрическую. Основными видами топлива являются: угль, газ, нефть, мазут, горючие сланцы.

Принцип работы тепловой электростанции:

Тепловые электростанции работают по такому принципу: топливо сжигается в топке парового котла. Выделяющееся при горении тепло испаряет воду, циркулирующую внутри расположенных в котле труб, и перегревает образовавшийся пар. Пар, расширяясь, вращает турбину, а та, в свою очередь, — вал электрического генератора. Затем отработавший пар конденсируется; вода из конденсатора через систему подогревателей возвращается в котел. Тепловые электростанции обладают следующими преимуществами и недостатками:

Тепловые электростанции Казахстана: Алматинская, Экибастузская, Карагандинская.

Учитель: Спасибо за доклад. Если у присутствующих есть вопросы, задавайте их. А у меня есть для вас информация, которую вам следует знать. При сжигании ископаемых углей и нефти ежегодно образуется до 400 млн. т. Сернистого газа и окислов азота, т.е. около 70 кг вредных веществ на каждого жителя Земли.

Ну а мы переходим ко второму вопросу нашей научной конференции «Принцип работы гидроэлектростанций»

Обучающийся: Наша тема Гидроэлектростанции.

Около 23% электроэнергии во всем мире вырабатывают ГЭС. Они преобразуют кинетическую энергию падающей воды в механическую энергию вращения турбины, а турбина приводит во вращение электромашинный генератор тока. Для эффективного производства электроэнергии на ГЭС необходимы два основных фактора: гарантированная обеспеченность водой круглый год и возможно большие уклоны реки.

Типы ГЭС:

- плотинные, русловые, приплотинные, деривационные, гидроаккумулирующие, приливные, волновые и на морских течениях.

Принцип работы ГЭС. Плотина создает подпор воды в водохранилище, обеспечивающем постоянный подвод энергии. Вода стекает через водозабор, уровнем которого определяется скорость течения. Поток воды, вращая турбину, приводит во вращение электрогенератор. По высоковольтным ЛЭП электроэнергия передается на распределительные подстанции.

Русловая гидроэлектростанция (РусГЭС) относится к бесплотинным гидроэлектростанциям, которые размещают на равнинных многоводных реках, в узких сжатых долинах, на горных реках, а также в быстрых течениях морей и океанов. Такие электростанции строят в тех местах, где велик уклон реки.
Вода отводится из речного русла через специальные водоотводы. Вода подводится непосредственно к зданию ГЭС.

Волновые электростанции. Для производства электроэнергии используются две основные характеристики волн: кинетической энергия, и энергии поверхностного качения. Именно эти факторы и пытаются использовать при строительстве волновых электростанций.

Схема работы волновой электростанции.

Малые ГЭС Казахстана — малые гидроэлектростанции мощностью менее 25 МВт, расположенные на территории республики Казахстан. Казахстан, в связи с наличием горного рельефа в южной и восточной части страны, обладает существенным гидроэнергетическим потенциалом. Реки региона принадлежат к бассейну реки Иртыш в восточной и северной части страны, реки Урал в западной части страны, реки Сырдарья и рек бассейна озера Балхаш в южной части страны.

Примеры: Алматинский каскад, Лениногорский каскад, Каратальский каскад.

Преимущества и недостатки ГЭС.

Учитель: Спасибо за доклад. А у меня будет к участникам конференции вопрос – «Почему работа гидроэлектростанций приводит к гибели животных и рыб?»

Ответ: С повышением температуры в воде уменьшается содержание кислорода.

Учитель: А у нас следующий доклад на тему: «Атомные электростанции. АЭС»

Обучающийся: Атомная электростанция (АЭС) — ядерная установка для производства энергии в заданных режимах и условиях применения, располагающаяся в пределах определённой проектом территории, на которой для осуществления этой цели используются ядерный реактор (реакторы) и комплекс необходимых систем, устройств, оборудования и сооружений.

Классификация АЭС по виду отпускаемой энергии :

• атомные электростанции (АЭС), предназначенные для выработки только электроэнергии

• атомные теплоэлектроцентрали (АТЭЦ), вырабатывающие как электроэнергию, так и тепловую энергию

• атомные станции теплоснабжения (АСТ), вырабатывающие только тепловую энергию

Классификация АЭС по типу реакторов:

• Реакторы на тепловых нейтронах, использующие специальные замедлители для увеличения вероятности поглощения нейтрона ядрами атомов топлива.

• Реакторы на лёгкой воде, графитовые реакторы, реакторы на тяжёлой воде.

• Реакторы на быстрых нейтронах; субкритические реакторы, использующие внешние источники нейтронов, термоядерные реакторы.

Преимущества и недостатки атомных электростанций.

Учитель: Спасибо за интересное сообщение! А у меня вопрос: «Какая самая страшная катастрофа произошла на атомной станции?»

Ответ: «Авария на Чернобыльской АЭС в апреле 1986 года.»

Учитель: А вы знаете, что: «При «сжигании» 1 г урана в ядерном реакторе выделяется такая же энергия, как при сжигании 20 т каменного угля». По мнению учёных в основе энергетики ближайшего будущего по – прежнему останется теплоэнергетика на не возобновляемых ресурсах. Но структура её изменится. Должно сократиться использование нефти. Существенно возрастёт производство электроэнергии на атомных электростанциях. К сожалению запасы нефти, газа, угля отнюдь не бесконечны. Существует выход – так называемые нетрадиционные источники энергии. Доля энергии, вырабатываемой на них в настоящее время, весьма незначительна. Тем не менее, мы коротко остановимся на них.

Обучающийся: Альтернативные источники энергии.

В современном мире, с растущими показателями потребления и как следствие – ограниченными энергоресурсами, стремительные обороты набирает развитие технологий добычи энергии из альтернативных, возобновляемых источников. К таким источникам относятся, в первую очередь, солнечная и ветровая энергии, геотермальное тепло, энергия морских волн и приливов. Сегодня альтернативные источники энергии уже широко используются для решения проблем энергоснабжения не только в промышленных масштабах, но и в частном секторе.

Какие же в настоящее время существуют основные альтернативные источники энергии?

• Солнечная энергия

• Ветряная энергия

• Геотермальное тепло

• Энергия морских приливов

Излучение Солнца можно использовать как для нужд теплоснабжения, так и для получения электричества (используя фотоэлектрические элементы). К преимуществам солнечной энергии можно отнести возобновляемость данного источника энергии, бесшумность, отсутствие вредных выбросов в атмосферу при переработке солнечного излучения в другие виды энергии.

Самый большой в мире энергосберегающий бизнес-центр. В китайском городе Дэчжоу построено самое большое в мире офисное здание с использованием энергосберегающих технологий. Площадь объекта составляет 75 тыс.м². Энергообеспечение бизнес-центра полностью автономно и обеспечивается солнечной энергией. Фасад и крыша комплекса облицованы солнечными панелями. Экономия энергии за счет энергосберегающих решений на 30% превышает установленные стандарты.

Ветряные электростанции. Одним их перспективнейших источников энергии является ветер. Принцип работы ветрогенератора элементарен. Сила ветра, используется для того, чтобы привести в движение ветряное колесо. Это вращение в свою очередь передаётся ротору электрического генератора.

Преимуществом ветряного генератора является, прежде всего, то, что в ветряных местах, ветер можно считать неисчерпаемым источником энергии.

Геотермальная энергия. Огромное количество тепловой энергии хранится в глубинах Земли. Используют геотермальные источники по-разному. Одни источники служат для теплоснабжения, другие – для получения электричества из тепловой энергии. К преимуществам геотермальных источников энергии можно отнести неисчерпаемость и независимость от времени суток и времени года.

Учитель: Спасибо за сообщение! А мне бы хотелось дополнить ваше сообщение некоторой информацией. Каждую секунду наша планета получает около 50 млрд кВт*ч солнечной энергии, что соответствует мощности 150 млн крупных электростанций. Для удовлетворения всех энергетических потребностей человечества хватило бы 0,005% доходящей до Земли солнечной энергии. После того, как на электростанциях выработалась электрическая энергия, возникает необходимость в её передаче. Как же это происходит нам сейчас расскажут следующие докладчики.

Обучающийся: Передача электрической энергии.

Трансформатор – это прибор, преобразующий переменный ток, повышая или понижая напряжение. Трансформатор состоит из стального сердечника и двух катушек с различным числом витков. Действие трансформатора основано на явление электромагнитной индукции.

К – коэффициент трансформации.

Если К

Если К1, о трансформатор повышающий.

Учитель: Ну вот, нашу электрическую энергию произвели на различных электростанциях, предали по проводам, трансформировали, а теперь нам остаётся только её использовать. Как это происходит нам расскажет Люда.

Обучающийся: Главным потребителем электроэнергии является промышленность, на долю которой приходится около 70% производимой электроэнергии. Крупным потребителем являются транспорт и люди. Большая часть электроэнергии сейчас превращается в механическую энергию. Почти все механизмы в промышленности приводятся в движение электрическими двигателями. Они удобны, компактны, допускают возможность автоматизации производства. Без электричества невозможно представить ни один процесс в промышленности и в быту. У нас представлены приборы, которые необходимы нам как будущим кондитерам – миксер, блендер, чайник и т. д.

Учитель: Сегодня нас познакомили с информацией о электростанциях. Но хотелось бы остановиться на нашей Родине – Республике Казахстан, послушайте информацию об электростанциях Казахстана. И отдельно хотелось бы остановиться на вопросе Костанайской КЭЦ.

Учитель: Наши доклады закончились, всем большое спасибо за подготовку и выступление! Вы большие молодцы. Ну а сейчас мы обобщим всё сказанное выполнением следующего задания.

«Волшебный сундучок». (Выполнение учащимися у доски).

IY. Применение новых знаний. (Самостоятельная работа)

Викторина «Вопрос – Ответ»

1. Почему приближение человека к месту упавшего провода высоковольтной линии электропередачи сопряжено с опасностью поражения током?

Ответ. Вокруг точки касания провода в почве происходит падение напряжения.

Ноги человека, касаясь почвы в зоне влияния тока замыкания, приобретают потенциалы точек прикосновения. Напряжение, под которым оказываются ноги, в этом случае называют шаговым напряжением. По мере приближения человека к месту касания провода оно возрастает - и при шаговых напряжениях, превышающих 100 В, человек может быть поражён током.

2. Почему птицы слетают с провода высокого напряжения, когда включают ток?

Ответ. При включении тока на перьях птиц возникает статический электрический заряд, перья начинают топорщиться, птица пугается.

3. Почему опасно прикасаться к мачтам высокого напряжения, хотя провода с током отделены от мачт гирляндами изоляторов?

Ответ. Даже самые хорошие изоляторы(фарфор, многие пластмассы и др.) меняют свои свойства в зависимости от погоды (дождь, пыль). Поэтому через мачту проходит ток утечки, который может стать опасным для человека.

Теперь мы переходим к проверке таблицы, которую вы должны были заполнить каждый.

Y. Итоги урока.

В начале урока мы поставили цель: Сформировать представление о видах электростанций, их достоинствах и недостатках, передаче и использовании электроэнергии. Знакомство с традиционными и нетрадиционными способами производства электрической энергии. На нашем уроке мы постарались раскрыть суть производства энергии на ТЭС, ГЭС, АЭС; познакомились с нетрадиционными источниками энергии, способами передачи и использования электрической энергии. Как вы думаете, наш с вами урок достиг, поставленной цели?

Обсуждение. Выставление оценок за урок.

YI. Домашнее задание. Написать реферат на тему: «Проблемы экологии в Казахстане и в мире, связанные с производством электрической энергии».