Разработка заданий по естественно-научной грамотности

Данная методическая разработка «Формирование естественнонаучной грамотности учащихся на уроках физики» нацелена на формирование функциональной грамотности учащихся в области естествознания, т.е. способности обучающихся использовать естественнонаучные знания, умения и навыки в реальных жизненных ситуациях.

Цель данного пособия - привлечь внимание учителей и учащихся к новому и интересному виду практических заданий в формате PISA, помочь им применить уже полученные знания в курсе физики, развить логическое мышление, дать занимательный материал для урочной и внеурочной деятельности.

Задание 1. Качественные факторы, влияющие на сепарацию:

Если жидкость густая, качество получаемого продукта снизится. Степень густоты уменьшается при помощи нагрева молока. На качество процесса влияет и разность плотностей обрабатываемой жидкости. Она также увеличивается нагревом.

Если молоко жирное, процесс сепарирования замедляется. Это происходит из-за того, что жир тяжелее водной среды. Производительность сепаратора падает. Внутри устройства есть пакет так называемых тарелок (для очищения) – скорость сепарации можно улучшить, увеличением их количества.

На замедление сепарации влияют неправильные технологические процессы, использующиеся при промышленной перекачке молока. Из-за грубых насосов частицы жира становятся неправильной формы. Когда они круглые, разделение идет легче. Процесс проходит быстрее при частицах большего размера. Если они мелкие, то идет замедление сепарации.

    Главная особенность, влияющая на хороший результат – температура исходного продукта. Согласно инструкции к бытовым сепараторам, оптимальный режим — 35-45 градусов. На производстве используется, высокотемпературный режим сепарирования, с нагревом до 60-70 градусов.

   Выберите утверждения, обуславливающие этот температурный режим, дайте его обоснование:

1. Для расщепления жировых шариков на более мелкие части, уменьшения плотности сливок и тем самым улучшения их качества.

2. Для увеличения действия сил притяжения между частицами сливок при повышении температуры.

3. Для увеличения частоты вращения барабана сепаратора и тем самым увеличения производительности.

4. При нагревании молока погибают микроорганизмы, скорость образования сливок увеличивается, сливки, и обезжиренное молоко сразу получаются пастеризованными.

СПЕЦИФИКАЦИЯ К ЗАДАНИЮ Качественные факторы, влияющие на сепарацию

Оценка выполненного задания: 2 балла

Ответ принимается полностью: 4. При нагревании молока погибают микроорганизмы, а сливки и обезжиренное молоко сразу получаются пастеризованными.

Обоснование: При нагревании до температуры 60-70 градусов усиливается отстаивание жировых шариков благодаря увеличению способности их к склеиванию в комочки и снижению вязкости молока, удаляются бактерии различного типа.

Оценка выполненного задания: 1 балла

Ответ принимается частично: 2. Для увеличения действия сил притяжения между частицами сливок при повышении температуры.

При нагревании до температуры 60-70 градусов усиливается отстаивание жировых шариков благодаря увеличению способности их к склеиванию в комочки и снижению вязкости молока

Ответ не принимается: 0 баллов

Другой ответ или ответ отсутствует.

Задание 2.  Сопротивление воздуха

Осенним днём Петя вышел погулять. Накрапывал дождь, и Петя открыл зонтик. Вдруг подул сильный ветер и чуть не вырвал зонтик из рук. Петя едва смог притянуть его к себе. Заинтересовавшись этим вопросом, Петя, придя домой, стал искать информацию о силе, которая так сопротивлялась, когда Петя тянул зонтик на себя.

При движении твёрдого тела в жидкости или газе или при движении одного слоя жидкости (газа) относительно другого возникает сила, тормозящая движение, – сила жидкого трения, или сила сопротивления. Главная особенность силы сопротивления состоит в том, что она появляется только при относительном движении тела и окружающей среды. Сила трения покоя в жидкостях и газах полностью отсутствует. Модуль силы сопротивления зависит от размеров, формы и состояния поверхности тела, свойств (вязкости) среды (жидкости или газа), в которой движется тело и, наконец, от относительной скорости движения тела и среды. Для того чтобы уменьшить силу сопротивления среды, телу придают обтекаемую форму. Наиболее выгодна в этом отношении форма, близкая к форме падающей капли дождя.

Примерный характер зависимости модуля силы сопротивления от модуля относительной скорости тела приведён на рисунке. Если тело неподвижно относительно вязкой среды (относительная скорость равна нулю), то сила сопротивления равна нулю. С увеличением относительной скорости сила сопротивления растёт медленно, а потом всё быстрее и быстрее. 

Вопрос 1:

Петя решил поэкспериментировать дома. Он взял раскрытый зонт и начал его поднимать и опускать с одинаковой скоростью. В каком случае Петя чувствовал большее сопротивление при движении вниз или вверх? Свой ответ поясните.

Ответ: при движении вниз. При движении в вверх зонт встречается с воздухом более обтекаемой формой, чем при движении вниз, поэтому во втором случае сопротивление воздуха будет больше

Вопрос 2:

Какое из тел при движении в воздухе с одинаковой скоростью будет испытывать наименьшее сопротивление?

 Ответ: Д

Вопрос 3:

В спортивных залах для тренировок используют тренажёры различного типа:

грузоблочные  

и гидравлические.

В отличие от грузоблочных тренажёров, сопротивление в гидравлических тренажёрах создаётся с помощью принципа гидравлического давления (давления, создаваемого специальной масляной жидкостью в цилиндре). Это даёт возможность работать с оптимальным уровнем нагрузки без необходимости регулировки. А при необходимости увеличить нагрузку достаточно увеличить скорость выполняемых движений.

Выберите верные утверждения.

А. Так как маслянистая жидкость оказывает сопротивление поршню внутри цилиндра при перемещении в обоих направлениях, спортсмен, тренируясь на гидравлическом тренажёре, должен прикладывать усилия для движения также в обоих направлениях.

В. Поршень внутри цилиндра гидравлического тренажёра изготавливают обтекаемой формы, чтобы уменьшить сопротивление.

С. При увеличении скорости выполнения упражнения на гидравлическом тренажёре увеличивается сопротивление маслянистой жидкости внутри цилиндра, и нагрузка уменьшается.

Д. В цилиндре гидравлического тренажёра используется маслянистая жидкость, так как она обладает большой вязкостью, что также  увеличивает сопротивление.

Ответ: А и Д

Задание 3:  Капиллярность

Вот на столе блестит небольшая лужица. Накрываем её тряпкой - и лужицы как не бывало. Но с какой стати вода, которая всегда течёт сверху вниз, переместилась вопреки закону тяготения снизу вверх и собралась в тряпке? Оказывается, тряпка представляет собой пример самого распространённого применения капиллярных явлений. Дело в том, что между тончайшими волокнами ткани есть множество очень узких каналов –

 капилляров. Если молекулы вещества, из которого состоят волокна, и молекулы жидкости притягиваются друг к другу сильнее, чем молекулы жидкости между собой, то говорят, что жидкость смачивает поверхность. В этом случае жидкость в капиллярах поднимается вверх (рис. 1а). Причём, чем тоньше капилляр, тем выше поднимается жидкость. Если жидкость поверхность не смачивает, то она будет опускаться по капиллярам вниз (рис. 1б).

Явление капиллярности чрезвычайно важно для поддержания жизнедеятельности растений. Почва довольно рыхлая, между её твёрдыми частицами существуют промежутки, которые представляют собой капиллярную сеть. По этим каналам поднимается вода и интенсивно испаряется с поверхности почвы. Чтобы замедлить процесс потери влаги, почву разрыхляют, разрушая капиллярную сеть.Корни и стебли растений – это тоже сеть капилляров, которая вытягивает из земли влагу и питательные вещества.

Вопрос 1:

Выберите верный ответ.

А. Вода растекается по стеклу, поэтому в капиллярах из стекла вода будет опускаться вниз.

В. Для того чтобы тряпка впитывала воду, нужно, чтобы вода смачивала материал, из которого изготовлена тряпка.

С. В толстом капилляре смачивающая жидкость поднимется выше, чем в тонком.

Д. Чтобы вода не испарялась из земли, её нужно утрамбовывать.

Ответ: В

Вопрос 2:

Иван поставил следующий опыт: два капилляра одинакового диаметра он опустил в одну и ту же жидкость. Капилляр (а) изготовлен из вещества, которое не смачивается этой жидкостью, а капилляр (б) – из вещества, которое смачивается (см. рисунок). С какой целью Иван проводил этот опыт?

А. Показать, что поведение жидкости зависит от формы капилляра.

В. Показать, что поведение жидкости в капилляре зависит от рода жидкости.

С. Показать, что поведение жидкости в капилляре зависит от материала, из которого изготовлен капилляр.

Д. Показать, что поведение жидкости в капилляре зависит от диаметра капилляра.

Ответ: С

Вопрос 3:

Подвальные помещения располагаются, как правило, ниже уровня земли. Они служат для размещения различного оборудования, припасов. Почему в подвале «пахнет сыростью»? Свой ответ поясните.

Ответ: так как подвал находится ниже уровня земли, то его стены соприкасаются с землей. В земле располагаются капилляры, по которым вода поднимается к поверхности, в том числе к стенам и полу подвала. Таким образом, стены и пол отсыревают, поэтому в подвале пахнет сыростью

Задание 4 Измерение жирности коровьего молока

Для измерения плотности жидкости используется специальный прибор – ареометр. Прибор представляет собой стеклянную трубку, нижняя часть которой заполняется дробью, а в верхней части находится калиброванная шкала, которая показывает плотность жидкости (рисунок 1). Работает ареометр как поплавок, который погружается в жидкость в большей или меньшей степени в зависимости от её плотности (рисунок 2). Плотность жидкости зависит от её температуры. Для отслеживания температуры жидкости в ареометр часто дополнительно встраивают термометр (рисунок 1).

Ареометры применяются для измерения плотности электролита в кислотных и щелочных аккумуляторах, нефти, растворов солей и кислот, цемента, бетона и др. Ареометр для определения плотности (а, следовательно, и жирности) молока называется лактометром.

Вопрос 1:

Какое из утверждений описывает принцип работы ареометра?

А. Сила тяжести, действующая на ареометр, равна выталкивающей силе, действующей со стороны жидкости на погруженную в неё часть прибора.

В. В соответствии с законом Паскаля давление, производимое ареометром на жидкость, передаётся в любую точку без изменений во всех направлениях.

С. В соответствии с условием равновесия рычага момент сил, действующий на погружённую в жидкость часть ареометра, равен моменту сил, действующему на часть, находящуюся в воздухе.

Д. Действие атмосферного давления уравновешивает силу Архимеда, возникающую при погружении ареометра в жидкость.

Ответ:1

Вопрос 2:

Выберите все верные утверждения

А. Ареометр, изображённый на рисунке 1, нельзя использовать для определения плотности молока.

В. Обезжиренное молоко имеет меньшую плотность по сравнению со сливками.

С. При увеличении жирности молока его плотность уменьшается.

Д. Жидкость (1) на рисунке 2 имеет большую плотность по сравнению с жидкостью (2).

Е. При нагревании жидкости её плотность не изменяется.

Ответ: А, С, Д

Вопрос 3:

Ареометр последовательно погружают в три разных сосуда А, Б и В (см. рисунок).

Известно, что в сосуды наливали спирт, жирное молоко и мёд. Установите соответствие между жидкостями и сосудами, в которые их поместили.

Запишите в таблицу букву, которой обозначен сосуд с данной жидкостью.

Ответ: Б, А, В

Вопрос 4:

В таблице дано описание характеристик для четырёх типов ареометров. Погрешность измерения равна цене деления ареометра. Какой из ареометров можно использовать для измерения плотности молока, причём с наибольшей точностью?

Ответ: 3

Вопрос 5:

Для одного и того же молока при разных температурах были получены значения плотности 1018 кг/м³ и 1033 кг/м³. Нагрели или остудили молоко перед вторым измерением плотности? Первоначально молоко находилось при комнатной температуре. Ответ поясните.

Ответ: молоко остудили. При охлаждении жидкость уменьшается в объёме, соответственно плотность при той же массе станет больше

Вопрос 6:

В таблице приведены данные по жирности молока, которое дают коровы разных пород.

Жирность молока определяют с помощью цифрового лактометра, который настроен на измерение жирности в процентах. Абсолютная погрешность измерения жирности лактометром составляет ±0,08%.

Можно ли с помощью данного прибора однозначно отличить молоко коров Холмогорской породы от молока коров Ярославской породы? Ответ поясните.

Ответ: нельзя. Максимальное возможное значение жирности молока для коров холмогорской породы составляет 3,9 ± 0,08 (%), а минимальное значение жирности молока для коров ярославской породы, соответственно, 4,0 ± 0,08 (%). Интервалы перекрываются

Задание 5: Исследование морских глубин с помощью батискафов

Первый батискаф был создан швейцарским учёным Огюстом Пикаром в 1948 г. Батискаф – это самоуправляемый аппарат, состоящий из прочного шара (гондолы) для размещения экипажа и аппаратуры, баллона (поплавка), наполненного бензином, и бункера с балластом (см. рисунок). В качестве балласта используется стальная дробь.

Поплавок играет такую же роль, как и спасательный круг для тонущего человека или баллон с гелием у дирижабля (аэростата). В отсеках поплавка находится вещество, плотность которого меньше плотности воды. На батискафах середины XX в. использовался бензин, имеющий плотность около 700 кг/м³. Бензин отделён от воды эластичной перегородкой, позволяющей бензину сжиматься. По наблюдениям, проведённым при погружении батискафа «Триест» в 1960 г. на дно Марианской впадины, на глубине 10 км объём бензина в поплавке уменьшился на 30%.

На поверхности батискаф удерживается за счёт отсеков, заполненных бензином, а также благодаря тому, что цистерны водяного балласта, шахта для посадки экипажа в гондолу и свободное пространство в бункерах с дробью заполнены воздухом. После того как цистерны водяного балласта, шахта для посадки экипажа в гондолу и свободное пространство в бункерах с дробью заполняются водой, начинается погружение. Эти объёмы сохраняют постоянное сообщение с забортным пространством для выравнивания гидростатического давления во избежание деформации корпуса. Если батискаф попадает в плотные слои воды и «зависает», выпускается часть бензина из компенсирующего отсека, и погружение возобновляется. После проведения научных экспериментов экипаж сбрасывает балласт (стальную дробь), начинается подъём. Исследования морских глубин показали, что на дне океана обитают миллионы видов живых существ, хотя уже на глубине 180 м царствует мрак.

Вопрос 1:

Глубина Марианской впадины составляет более 10 км. Какое утверждение о гидростатическом давлении на дне впадины верно?

А. Превышает 100 МПа

В. Составляет около 100 кПа

С. Менее 10 МПа

Д. Превышает 1 ГПа

Ответ: А

Вопрос 2:

Выберите все верные утверждения об устройстве и принципе действия батискафа.

А. С помощью поплавка регулируется погружение батискафа на дно.

В. При поднятии батискафа из бункеров сбрасывается балласт.

С. По мере погружения батискафа плотность бензина в отсеках поплавка уменьшается.

Д. До начала погружения цистерны водяного балласта полностью заполнены водой.

Е. Вещество, заполняющее поплавок, имеет плотность, меньшую плотности морской воды

Ответ: А, В, Е

Вопрос 3:

До второй половины ХХ в. все наши знания об обитателях глубин ограничивались редкими экземплярами глубоководных животных, но и они попадали в руки исследователей, сильно искалеченными. С чем это было связано?

Ответ: из-за огромного перепада гидростатического давления ткани животных при подъёме сильно деформировались

Вопрос 4:

Открытые учёными обитатели морских глубин относятся преимущественно к хищникам. С чем это связано?

Ответ: отсутствие солнечного света на глубине делает фотосинтез невозможным. Из-за отсутствия солнечного света на глубине отсутствуют даже водоросли

Вопрос 5:

Ниже приведены отрывки из статей о морских глубоководных животных. В каком (-их) отрывке(-ах) речь идёт о приспособленности рыб к жизни без света?

Ответ: В, С

Задание 6: Артезианская скважина

Артезианской называют буровую скважину, которая пробурена для эксплуатации артезианских вод. Артезианские воды есть на всей территории России, но на значительной глубине. Например, в Московской области она может быть от 35 до 250 м.

Артезианские водоносные горизонты залегают между двумя водоупорными слоями и надёжно защищены от поверхностного загрязнения. В отличие от грунтовых вод они часто имеют отдалённую область питания – за несколько километров и даже за десятки и сотни километров. При вскрытии скважины уровень артезианской воды всегда устанавливается выше водоупорного слоя водоносного горизонта, а иногда артезианская вода сама изливается из скважины (фонтанирует). 

Вопрос 1:

Выберите верное утверждение о системе артезианского водоснабжения.

А. Максимальная высота, на которую может подняться артезианская вода в скважине, не превосходит 10 м.

В. Грунтовые воды, пройдя водонепроницаемый слой, создают дополнительное гидростатическое давление, из-за чего напор артезианской воды в скважине увеличивается.

С. Если область питания артезианских вод находится ниже поверхности местности, в которой бурят артезианскую скважину, то для поднятия воды на поверхность понадобятся дополнительные устройства.

Д. Водонепроницаемые и водопроницаемые слои над артезианскими водами представляют собой сообщающиеся сосуды.

Ответ:С

Вопрос 2:

На каком из уровней (А, В, С или D) находится поверхность области питания артезианских вод для скважины, показанной на рисунке?

Ответ: В

Вопрос 3:

При каком условии вода будет фонтанировать из артезианской скважины? Ответ поясните.

Ответ: если часть жилы с артезианскими водами находится выше поверхности земли, где бурят артезианскую скважину, то вода будет фонтанировать из артезианской скважины. Это связано с тем, что скважина и жила с артезианскими водами являются сообщающимися сосудами, поэтому поверхность однородной жидкости во всех коленах должна устанавливаться на одном уровне, а так как артезианская скважина будет ниже некоторых частей жилы с артезианской водой, то вода из скважины будет выливаться

Задание 7: Автоматическая система поилок

Автоматическая система поилок для коров может работать на основе клапанов и поплавков (смотри рисунок). Главный резервуар (1) собирает воду.
Её объём контролируется при помощи поплавка (2). Из бака выводятся трубки, по которым жидкость попадает в саму систему поения (3). Когда животные пьют жидкость, понижение её уровня в резервуаре меняет положение поплавка. В результате с помощью клапана (4) открывается доступ свежей порции воды из бака водопровода (5). Стоит уровню вернуться к нормальному значению, всплывающий поплавок отключает подкачку.

Вопрос 1:

Выберите все верные утверждения о работе автоматической системы поения коров.

А. Вода из водопровода в автоматической системе поилок для коров непрерывно поступает в поилки.

В. Уровень воды в главном резервуаре всегда немного ниже, чем в поилках.

С. Средняя плотность поплавка, используемого в автоматической системе подачи воды, меньше плотности воды.

Д. Поилки и главный резервуар работают по принципу сообщающихся сосудов.

Ответ: 3, 4

Вопрос 2:

Ваня подумал о модернизации системы. Он решил поднять главный резервуар выше поилок. Что произойдёт с системой, если это сделать? Свой ответ поясните

Ответ: вода будет выливаться из поилок.Так как главный резервуар и поилки являются сообщающими сосудами, а поверхность однородной жидкости в сообщающихся сосудах устанавливается на одном уровне, то при поднятии главного резервуара вода будет выливаться из всех поилок

Вопрос 3: 

Автоматическая система поилок для птиц работает немного по другому принципу. Стеклянную бутылку (2) наполняют водой и, перевернув, ставят на основания, соединённые трубкой с основным резервуаром (1), из которого пьют птицы. По мере понижения уровня воды в основном резервуаре вода из бутылок выливается и заполняет основной резервуар.

Выберите верное утверждение

А. Гидростатическое давление столба воды в бутылке равно гидростатическому давлению воды в основном резервуаре.

Б. Атмосферное давление не даёт вылиться воде из перевёрнутой бутылки.

С. В пространстве между дном перевёрнутой бутылки и поверхностью воды в ней находится атмосферный воздух.

Д. При понижении атмосферного давления уровень воды в перевёрнутой бутылке повысится.

Ответ: В

Задание 8 Исследование морских глубин с помощью батисферы

Батисфера представляет собой глубоководный аппарат в форме шара, который на стальном тросе опускают в воду с борта корабля.

Несколько прототипов современных батисфер появились в Европе в XVI– XIX вв. Одним из них является водолазный колокол, конструкцию которого предложил английский астроном Эдмонд Галлей (смотри рисунок).

В деревянном колоколе, открытом у основания, размещалось до пяти человек, частично погружённых в воду. Воздух они получали из двух поочерёдно опускаемых с поверхности бочонков, откуда воздух поступал в колокол по кожаному рукаву. Надев кожаный шлем, водолаз мог проводить наблюдения и за пределами колокола, получая из него воздух через дополнительный шланг. Отработанный воздух выпускался через кран, находящийся в верхней части колокола.

Главный недостаток колокола Галлея заключается в том, что его нельзя использовать на большой глубине. По мере погружения колокола плотность воздуха в нём увеличивается настолько, что им становится невозможно дышать. Более того, при длительном пребывании водолаза в зоне повышенного давления происходит насыщение крови и тканей организма газами воздуха, главным образом азотом. При резком выходе из зоны повышенного давления азот выделяется в виде пузырьков газа, что может привести к так называемой кессонной болезни.

Вопрос 1:

Выберите все верные утверждения

А. По мере погружения водолазного колокола в воду давление воздуха в нём увеличивается.

В. По мере погружения водолазного колокола в воду плотность воздуха в нём уменьшается.

С. Батисфера представляет собой самоуправляемый аппарат для исследования морских глубин.

Д. При повышении атмосферного давления растворимость азота в крови человека возрастает.

Е. Водолазы в колоколе Галлея не защищены от высокого внешнего давления.

Ответ: А, Д, Е

Вопрос 2:

Профилактика кессонной болезни требует соблюдения норм рабочего времени и правильной организации декомпрессии (выхода из зоны повышенного давления).

Время пребывания водолазов на глубине регламентируется специальными правилами безопасности водолазных работ (смотри таблицу).

Допустима ли (согласно таблице) работа водолаза на глубине 30 м в течение 2,5 ч? Ответ поясните.

 Ответ: допустима. На глубине 30 м гидростатическое давление составляет примерно 3 · 10⁵ Па, или 3 атм. (без учёта вклада атмосферного давления). Допустимое время пребывания водолаза при таком давлении составляет 2 ч 48 мин (что больше требуемых 2,5 ч)             

Вопрос 3:

В настоящее время очень большое внимание уделяется изучению Мирового океана. Ниже приведены отрывки из некоторых статей.

В каком(-их) отрывке(-ах) речь идёт о важности для человечества ресурсов Мирового океана?

Ответ: 2, 3

 Задание 9 Воздушные «шары счастья»

«Шары желаний», или небесные фонарики – объёмные бумажные конструкции с огоньком внутри, летающие по принципу воздушного шара (от нагретого воздуха).

Для изготовления небесных фонариков традиционно используются только натуральные материалы: рисовая бумага и каркас из бамбука. Топливный элемент крепится на верёвке со специальной негорючей пропиткой, вместо традиционной медной проволоки, что уменьшает массу небесного фонарика, улучшает лётные качества и делает его полностью биоразлагаемым. Стоит заметить, что бумажный корпус китайских летающих фонариков пропитан восковым раствором, что не даёт ему загореться при попадании открытого огня (такая бумага обугливается, но не горит). Это делает запуск менее опасным. 

Вопрос 1:

Выберите верный ответ.

А. Архимедова сила, действующая на фонарик, в процессе горения топливного элемента уменьшается, поэтому шар взлетает.

В. Средняя плотность фонарика с горячим воздухом внутри меньше плотности воздуха снаружи, поэтому фонарик поднимается.

С. Небесный фонарик будет подниматься вверх бесконечно долго.

Д. Поднявшись на большую высоту, небесный фонарик, изготовленный из биоразлагаемого материала, разлагается в воздухе.

Ответ: В

Вопрос 2:

Ниже приведена таблица плотности различных пород дерева. На основе данных таблицы назовите породу дерева, которым можно заменить бамбуковые палочки, используемые в конструкции небесного фонарика. Свой ответ поясните.

Ответ: бальса или пихта. Плотность этих пород дерева меньше плотности бамбука, поэтому при замене общая масса конструкции небесных фонариков уменьшится

Вопрос 3:

В руководстве по запуску небесных фонариков приведены основные требования безопасности. В одном из них говорится, что категорически запрещено запускать небесные фонарики рядом с аэропортом. Как Вы думаете, почему нельзя это делать?

Ответ: небесный фонарик, выпущенный в небо, дальше уже никем не контролируется. Если запускать его вблизи аэропорта, он может помешать взлёту и посадке самолетов, что может привести к трагедии

Вопрос 4:

В инструкции к запуску воздушного шара «счастья» приведены следующие требования безопасности.

1) Скорость ветра при запуске фонарика не должна превышать 3–4 м/с.

2) Запуск фонариков можно организовывать не ближе чем в 20 м от ближайших деревьев, домов и проводов.

3) Запуск производится только на открытом пространстве.

Каковы последствия несоблюдения этих требований?

Ответ:

1) При большей силе ветра может загореться сам фонарик.

2) Фонарик может улететь на балкон дома, застрять в ветвях деревьев, зацепиться за провода, может привести к пожару.

3) Если запускать в закрытом помещении, фонарик поднимется к потолку, выше он подняться не сможет, может также произойти возгорание

Задание 10 Плавание рыб

Рыбы могут свободно перемещаться в вертикальном направлении. Некоторые рыбы обладают важным органом – плавательным пузырём. С его помощью рыба может погружаться на дно и подниматься к поверхности воды. Плавательный пузырь располагается в брюшной полости и занимает очень много места. Он представляет собой мешочек, заполненный газами. Если рыбе нужно опуститься на дно, стенки пузыря при помощи грудных и брюшных мышц сжимаются, и рыба погружается. При движении наверх всё происходит наоборот.

Вопрос 1:

Какое из утверждений наиболее полно объясняет, как рыба с плавательным пузырём поднимается к поверхности воды?

А. Грудные и брюшные мышцы накачивают воздух, поступающий через жабры, в плавательный пузырь, тем самым увеличивая силу тяжести, и рыба поднимается в толще воды.

В. Стенки плавательного пузыря расслабляются, газы заполняют весь объём плавательного пузыря, при этом средняя плотность рыбы увеличивается и рыба поднимается в толще воды.

С. Стенки плавательного пузыря расслабляются, газы заполняют весь объём плавательного пузыря, при этом увеличивается сила Архимеда, действующая на рыбу, и рыба поднимается в толще воды.

Д. Стенки пузыря при помощи грудных и брюшных мышц сжимаются, тем самым уменьшается сила тяжести, действующая на рыбу, и рыба поднимается в толще воды.

Ответ: С

Вопрос 2:

Почему рыбы с плавательным пузырём, когда умирают, всплывают на поверхность водоёма? Поясните свой ответ.

Ответ: когда рыба умирает, у неё расслабляются все мышцы, в том числе и мышцы, сжимающие плавательный пузырь; увеличивается объём рыбы, Архимедова сила превышает силу тяжести, поэтому рыба всплывает

2.5 Задания по теме «Работа и мощность»

Задание 12«Голубая»  электростанция

Данная иллюстрация демонстрирует новый вид электростанции, располагающейся там, где сходятся пресноводная река и океанская вода. На электростанции для выработки электроэнергии используется разница концентраций соли в двух водоемах. На  электростанции пресная вода из реки закачивается через трубу в один резервуар. Соленая вода из океана закачивается в другой резервуар. Два резервуара разделены мембраной, которая пропускает только молекулы воды. Молекулы воды естественным образом проходят через мембрану из резервуара с низкой концентрацией соли в резервуар с высокой концентрацией соли. Это увеличивает объем и  давление воды в резервуаре с соленой водой.

Затем вода под высоким давлением в резервуаре с соленой водой проходит по трубе, приводя в движение турбину, вырабатывающую электроэнергию.

Вид через увеличительное стекло:

В

На электростанции цифрами отмечены четыре участка. Вода закачивается из реки в участок 1, отмеченный на рисунке.

В каких участках далее по ходу процесса можно обнаружить молекулы воды, которые  поступают из реки?

Помните, что можно выбрать один или более вариантов ответа.

А. Участок 2

В. Участок 3

С. Участок 4

Ответы А и С.

Вопрос 2:

Обратите внимание на вид через увеличительное стекло и выберите правильное    завершение предложения.

В речной воде концентрация соли низкая. Поскольку молекулы проходят сквозь мембрану, концентрация соли в резервуаре с пресной водой повышается / снижается, а концентрация соли в резервуаре с соленой водой повышается / снижается.

Ответ: повышается, снижается.

Вопрос 3:

Выберите правильное завершение предложения.

На электростанции происходит несколько видов преобразования энергии. Какой вид преобразования энергии идет в турбине и генераторе? Турбина и генератор преобразуют гравитационную / потенциальную / кинетическую / электрическую энергию в гравитационную / потенциальную / кинетическую /электрическую энергию.

Ответ: кинетическую, электрическую.

Вопрос 4:

Многие электростанции используют ископаемые виды топлива, такие как нефть и уголь, в качестве источника энергии. Почему эта новая электростанция считается более экологичной, чем электростанции,   использующие ископаемые виды топлива?

Ответ: приводится объяснение, в котором определяется, почему электростанции, сжигающие ископаемое топливо, более вредны для окружающей среды, чем новые электростанции, показанные в этом задании, или определяется особенность новой электростанции, которая делает ее более экологичной.

Задание 13: Гидроэлектростанция

Гидроэнергетика считается экологически чистым способом получения электроэнергии. Это универсальная, гибкая отрасль, которая в самом малом размере может питать один дом, а в самом большом   – снабжать промышленность и население возобновляемой электроэнергией. Гидроэлектростанции (ГЭС) строят на реках, сооружая высокую плотину и создавая большие водохранилища.

Чтобы производить гидроэлектричество, необходимо наличие трёх компонентов: движущейся воды, турбины и генератора. ГЭС – это заводы, которые преобразуют энергию падающей воды в электричество. Плотина строится через реку, чтобы поднять уровень воды, с которого может осуществляться её падение, необходимое для развития движущей силы. Проточная вода поворачивает колесо турбины, которое соединено с генератором. Генератор имеет ротор, который вращает турбина. При повороте ротора генератора производится электричество.

Причина, по которой выработка электроэнергии ГЭС составляет лишь около 20% мирового производства электричества, заключается в необратимом влиянии на экосистему по всему руслу реки и ирригацию прилегающих территорий. Размеры всего гидроузла, включая водохранилище, достигают сотен тысяч гектаров.

Вопрос 1:

Почему гидроэлектростанции относят к экологически чистым и возобновляемым источникам электроэнергии?

Ответ: к экологически чистым ГЭС относят потому, что отсутствуют выбросы в атмосферу продуктов сгорания топлива, в том числе парниковых газов. К возобновляемым источникам – поскольку используется энергия рек, которая возобновляема

Вопрос 2:

В процессе выработки электроэнергии на ГЭС происходят преобразования одних видов энергии в другие. Установите последовательность преобразования видов энергии при работе ГЭС.

А. кинетическая энергия ротора генератора

В. потенциальная энергия воды в плотине

С. кинетическая энергия воды в напорном водоводе

Д. электрическая энергия, вырабатываемая генератором

Е. кинетическая энергия вращения турбины 

Ответ: ВСЕАД

Вопрос 3:

ГЭС на реке Янцзы имеет бетонную плотину длиной 2309 м и высотой 185 м. Почему для мощных  ГЭС важна высота плотины?

Ответ: чем больше высота плотины, тем с большей скоростью вода подаётся на турбины, поскольку идёт превращение потенциальной энергии воды в её кинетическую энергию 

Вопрос 4:

От каких из перечисленных ниже факторов зависит мощность ГЭС? Выберите все верные ответы.

А. Отсутствие морозов в данном районе

В. Высота плотины

С. Численность турбин и генераторов

Д. Средняя температура воды в реке

Е. Объём стока воды реки

F. Сильные ветра в данном районе

Ответ: В, С, Е

Вопрос 5:

У ГЭС, как и у любых других электростанций, есть недостатки и преимущества. Выберите среди предложенных утверждений те, которые относятся к экологическим недостаткам работы ГЭС.

А. В процессе работы практически не тратятся природные ресурсы.

В. Электроэнергия производится постоянно, есть возможность регулировки производимой мощности.

С. При строительстве водохранилища затапливаются большие территории.

Д. Плотина мешает естественной миграции рыбы в реке.

Е. Водохранилище ГЭС решает проблему водоснабжения прилегающих районов

F. Сброс воды при работе электростанции производит сильный шум.

Ответ: С, Д, F