Цикл уроков по энергосбережению в 8 классе

МКОУ Октябрьская средняя общеобразовательная школа

Уроки энергосбережения

8 класс

Составитель: В.В. Акулова

Учитель физики 1 кв. категория

п. Октябрьский

2014г

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА.

Чаще всего мы рассматриваем вопросы энергосбережения с позиции сегодняшней экономики и анализа общих запасов в различных источниках энергии на Земле. Однако изучение вопросов, связанных с энергосбережением, в курсе физики позволяет, наряду с традиционными аспектами, значительно расширить знания учащихся в данной области, осознать, что будущее планеты зависит и от каждого из них лично. Программа курса физики 8 класса включает в себя, наряду с другими, темы: тепловые явления, электрические явления. То есть соответствует направлениям энергосбережения.

Уроки энергосбережения я провела после изучения учебного материала, в конце учебного года, преследуя двойную цель повторение и обобщение изученного материала и введение в вопросы энергосбережения, то есть использование полученных знаний в реальной жизни. У меня получилось 3 урока из резерва времени. Разбив их на три блока: вода, тепло электроэнергия.

При формировании у учащихся положительного отношения к энергосбережению на уроках физики важную роль играет решение физических задач энергосберегающего характера. В задачах, как правило, моделируются реальные ситуации, рассчитываются реальные показатели экономии топлива, электроэнергии, денежных средств, рассматриваются отдельные способы энергосбережения. При проведении уроков я постаралась отразить экономический аспект энергосбережения для реальной семьи. Составлены 3 практические работы по расчету использования энергоносителей в доме.

ПРЕДИСЛОВИЕ К УРОКАМ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

В 1992 г. в Бразилии, в Рио-де-Жанейро состоялась конференция Организации Объединенных Наций (ООН) по окружающей среде и развитию. На ней присутствовали представители 197 стран мира. На конференции была принята так называемая «Программа устойчивого развития». Основная идея этой программы состоит в том, что на всех уровнях современного общества: межгосударственном, государственном, местном, индивидуальном – должны быть приняты срочные меры по предотвращению всемирной экологической катастрофы. Каждый из нас должен осознать свою ответственность за будущее планеты.

Вот какие решения были приняты:

1. Люди имеют право на здоровую и плодотворную жизнь в гармонии с природой;

2. Экологические вопросы решаются наиболее эффективным образом при участии всех заинтересованных граждан. Государства поощряют информированность и участие населения путем предоставления широкого доступа к экологической информации

3. Тот, кто загрязняет окружающую среду должен вести финансовую ответственность за загрязнение;

4. Мир, развитие и охрана окружающей среды взаимосвязаны и неразделимы;

5. Необходимо поощрять эффективное производство и уменьшать расточительное потребление, шире внедрять энерго- и сырьесберегающие технологии.

По мнению специалистов, наибольшую тревогу за судьбу человечества вызывают:

• Усиление парникового эффекта;

• Разрушение озонового слоя;

• Загрязнение воздуха;

• Накопление в почве ядовитых веществ;

• Кислотные дожди;

• Сокращение числа диких видов животных;

• Загрязнение грунтовых вод;

• Мусор.

Каждый человек прежде всего должен осознать: необходимо экономить энергию и воду.

Экономия энергии позволит:

• Уменьшить выделение углекислого газа в атмосферу ( для ослабления парникового эффекта);

• Экономить топливо;

• Сократить число электростанций;

• Благодаря меньшей добыче полезных ископаемых сохранить ликую природу.

Экономия воды позволит тратить меньше энергии на накачивание и нагревание воды.

Проблема разумного использования энергии является одной из наиболее острых проблем человечества. Современная экономика основана на использовании энергетических ресурсов, запасы которых истощаются и не возобновляются. Кроме того, современные способы производства энергии наносят непоправимый ущерб природе и человеку. Медики считают, что здоровье людей на 20% зависит от состояния окружающей среды. Загрязнение атмосферы при использовании невозобновляемых источников энергии ведет к всеобщему потеплению, таянию полярных льдов и повышению уровня Мирового океана в течение последующих веков. Никто не знает, когда именно скажутся эти изменения, но комиссия ООН по климату утверждает, что всеобщее потепление уже началось. Необходимо что-то делать уже сейчас для предотвращения экологической катастрофы. Эффективное использование энергии – ключ к успешному решению экологической проблемы!

Самый простой способ уменьшить загрязнение окружающей среды – беречь энергию, или, другими словами, расходовать энергию более разумно. Одним словом это называется «энергосбережение». Экономить энергию должно все человечество и каждый человек в отдельности. Используя меньше невозобновляемых источников энергии, мы уменьшаем количество вредных выбросов в атмосферу. Сэкономленную энергию можно использовать взамен вновь производимой и за счет этого тоже снизить загрязнение окружающей среды. Кроме того, энергосбережение выгодно экономически. Мероприятия по экономии энергоресурсов в 2,5 - 3 раза дешевле, чем производство и доставка потребителям такого же количества вновь полученной энергии.

УРОК 1

ТЕМА: Вода в нашей жизни.

ЦЕЛЬ: формирование сознательного отношения к важному для человека ресурсу – воде, осознание бережного отношения к воде.

ЗАДАЧИ:

• Повторить свойства воды;

• Показать ее значимость в нашей жизни;

• Показать возможные мероприятия по экономии водных ресурсов.

1. Вступительное слово учителя.

Вода – это одна из основ жизни на Земле. 70 % поверхности Земли занято водой. Приблизительно столько же процентов воды содержит человек. Без пищи человек может продержаться около 40 дней, без воды – не больше четырёх суток. При всем при этом мы едва ли отдаём себе отчет в реальной стоимости воды питьевого качества.

До начала промышленной революции человек использовал воду рек и дождя для удовлетворения своих потребностей. Природа с лёгкостью очищала с помощью бактерий загрязненную человеком воду. Этот процесс продолжался безболезненно для окружающей среды. Но с началом индустриализации в конце прошлого столетия человек стал сбрасывать в воду огромное количество веществ, которые природа не в состоянии переработать. Одновременно загрязнение атмосферы привело к загрязнению дождевой воды. Постепенно самовосстанавливающаяся способность воды стала утрачиваться.

Сегодня около 60 % воды питьевого качества извлекается из подземных источников. Извлечение грунтовых вод является одной из причин осушения земли, которая может обернуться серьёзнейшими экологическими проблемами. Огромное количество грунтовой воды извлекается ежегодно для нужд промышленности, сельского хозяйства и для питьевых нужд .

1. Аукцион «Свойства воды». Сегодня на аукционе один лот «Вода обыкновенная». Предлагаю аукцион провести по цене 1 шаг –одно свойство воды.

• Состояние : жидкость

• Плотность: 1000 кг/м³

• Температура плавления: 0°C

• Температура кипения: 100°C

• Удельная теплоемкость 4200 ;

• Три состояния вещества: водяной пар, вода, лед;

• Сохранение объема;

• Принимает форму сосуда, в котором находится;

• Малая сжимаемость;

• Растворитель для некоторых веществ;

Вода обладает рядом необычных особенностей:

• При таянии льда, его плотность увеличивается (с 0,9 до 1 г/куб.см). Почти у всех остальных веществ при плавлении плотность уменьшается.

• При нагревании от 0°C до 4°C (точнее 3,98°C), вода сжимается. Благодаря этому могут жить рыбы в замерзающих водоёмах: когда температура падает ниже 4°C, более холодная вода, как менее плотная остаётся на поверхности и замерзает, а под льдом сохраняется положительная температура.

• Высокая температура и удельная теплота плавления (0°C и 333,55 кДж/кг), температура кипения (100°C) и удельная теплота парообразования (2250 КДж/кг), по сравнению с соединениями водорода с похожим молекулярным весом.

• Высокая теплоёмкость жидкой воды.

• Высокая вязкость.

• Высокое поверхностное натяжение.

• Отрицательный электрический потенциал поверхности воды.

Вода стоит дешевле, чем, например, электроэнергия. Поэтому вполне воз­можно, что за короткий промежуток времени вы не ощутите реальной прибавки к вашему бюджету за счет экономии воды. Однако не стоит забывать о том, что тарифы на воду для населения будут расти. Вместе с тем, за счет экономного расходования воды в наших с вами квартирах можно уменьшить нагрузку на водоочистные сооружения, и в этом случае цены на воду будут расти не столь быстрыми темпами.

Приведём некоторые примеры по утечкам воды:

·  капает из крана – в сутки до 24 л, в месяц до 720 л;

·  течёт из крана – в сутки до 144 л, в месяц до 4000 л;

·  протекающий кран приводит к потере 7000 л воды в год при медленном капании; когда же капли следуют одна за другой, то потеря воды может составлять до 30000 л в год;

·  унитаз, в котором вода бежит постоянно невидимым ручейком, теряет до 100 000 л в год; заметный для глаза поток воды означает потерю около 400 000 л воды.

1. Практическая работа по расчету экономного потребления воды:

РАСЧЕТ ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ В БЫТУ. ВОДА

При нормированном потреблении

Расчет: количество проживающих ∙норма на человека∙стоимость за м³

При наличии счетчика:

Средний расход воды на 1 человека:

Расчет: 1л∙0,001м³∙количество проживающих∙дней в месяц

Расчет стоимости канализации: потребленная вода∙55,15 рублей

Какие меры по экономии воды можно предпринять без финансовых вложений?

1. Формулируем правила экономного отношения к воде.

• Лучше использовать прибор учета потребления воды;

• Следить за исправностью кранов, унитазов;

• Исключить излишнюю утечку воды;

• Закрывать кран полностью после пользования водой;

• Если вы пользуетесь ванной, то для этого требуется обычно до 90 л воды; в случае использования душа расход воды примерно равен 10 л/мин.

• При приготовлении чая воды наливайте ровно столько, сколько потребуется. Неразумно наливать полный чайник.

• При приготовлении пищи целесообразно выключать конфорки несколько раньше окончательной готовности, это позволяет экономить электроэнергию за счёт тепловой инерции раскалённой конфорки.

• Одним из условий улучшения работы посуды является своевременное удаление накипи. Накипь обладает малой теплопроводностью, поэтому вода в такой посуде нагревается медленно.

1. Итог урока.

2. Домашнее задание. Повторить тему тепловые явления. Узнать площадь квартиры ( дома).

УРОК 2

ТЕМА: Использование теплоносителей человеком.

ЦЕЛЬ: сформировать у учащихся правильное представление о расходовании теплоносителей человеком;

ЗАДАЧИ:

• Рассказать о необходимости экономного использования тепловых ресурсов;

• Научить рассчитывать потребление тепловой энергии в отдельно взятом доме;

• Сформулировать правила экономии тепловой энергии в быту.

ХОД УРОКА.

1. Вступительное слово учителя. Получение и освоение огня – заметная страница в истории цивилизации. Археологи установили: остаткам первых костров около 400 000 лет. Тогда огонь получали случайно ( от молнии) и поддерживали. Позднее безвестные гении научились добывать огонь трением, а еще позднее изобрели огниво, которым пользовались до 19 века. Спички появились в 1855 году.

Так же не спеша расширялась сфера использования огня: от обогрева пещер и приготовления пищи до плавки металлов и создания в конце 18 века первого универсального теплового двигателя ( паровая машина). Сегодня внутренняя энергия топлива используется так широко и разнообразно ( а иногда и бестолково), что ощущается острая нехватка угля, нефти, газа, бензина. Все меньше запасов топлива, все труднее и дороже его добыча. На первое место выходит вопрос о рациональном, экономном использовании «черного золота», ведь по самым оптимистическим прогнозам разведанных запасов ( при современных темпах использования) хватит лишь на 500 лет.

Обострились экологические проблемы. Количество сжигаемого топлива таково, что выделяемые при горении продукты не успевают рассеиваться, накапливаются и начинают вносить свою лепту в отлаженный, тонко согласованный механизм природы: меняется состав воздуха в больших городах и вблизи крупных энергетических предприятий, накапливается углекислый газ, порождающий парниковый эффект. С этим нельзя не считаться, слишком тяжелыми могут быть последствия: болезни, отравления, изменения климата.

1. Актуализация знаний.

1. К тепловым явлениям относится:

а) движение тела по инерции;

б) таяние льда;

в) падение камня;

г) давление жидкости.

2. Теплопередача не происходит путем

а) механического движения;

б) излучения;

г) теплопроводности;

д) конвекции.

3. Путем конвекции происходит нагревание

а) воздуха в комнате батареями отопления;

б) оконного стекла солнечным светом;

в) каши в микроволновой печи;

г) кочерги в огне камина.

4. Количество теплоты, которое необходимо для нагревания тела, не зависит

а) от массы этого тела;

б) от способа нагрева тела;

в) от изменения температуры;

г) от рода вещества.

5. Имеются два тела из одинакового вещества. Масса первого тела в 2 раза больше массы второго тела. Если второму телу сообщить в 2 раза большее количество тепла, чем первому, то:

а) второе тело нагреется в 4 раза сильнее;

б) первое тело нагреется в 2 раза сильнее;

в) второе тело нагреется в 2 раза сильнее;

г) первое тело нагреется в 4 раза сильнее.

6. Льдине сообщили количество теплоты 42000 Дж, в результате чего она нагрелась на 10⁰С. Удельная теплоемкость льда 2100 Дж/(кг ⁰С). Масса льдины равна

а) 0,5 кг;

б) 1 кг;

в)1,5 кг;

г) 2 кг.

7. Удельной теплотой сгорания топлива называется

а) количество теплоты, выделяющееся при остывании или нагревании 1 кг топлива на 1 граду Цельсия;

б) количество теплоты, выделяющееся при остывании всего топлива на 1 градус Цельсия;

в) количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании 1 кг топлива;

г) количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании всего топлива.

8. При полном сгорании угля выделилось 136 ∙10⁶ Дж теплоты, удельная теплота сгорания угля 3,4∙10⁴ кДж/кг. Масса сгоревшего угля равна:

а) 2 кг;

б) 4 кг;

в) 6 кг;

г) 8 кг.

3. Практическая работа по расчету потребления тепла в квартире.

Объем жилого помещения: площадь квартиры(дома)∙высота (≈2,5м)

Плотность воздуха:1,225 .

Рассчитываем массу воздуха в помещении: m=V∙ρ

Какое количество теплоты нужно чтобы нагреть помещение от 15⁰С до 22⁰С?

Зная это количество теплоты можно рассчитать сколько теплоносителей нужно для отопления вашего дома за зимний период ( 245 дней в году).

Для комнатной печи требуется 500 штук кирпича. Плотность кирпича 1600 кг/м³. Размеры кирпича . Какое количество дров нужно сжечь, чтобы нагреть печь от 15⁰С до 25⁰С.

Зная массу топлива рассчитываем его объем. V =

Плотность:

Уголь- 1500 кг/м³

Газ – 1,833 кг/м³

Дрова березовые – 490 кг/м³

Какие меры по экономии тепла можно предпринять без финансовых вложений?

1. Итог урока.

2. Домашнее задание: повторение темы Электрические явления.

УРОК 3

ТЕМА: проблемы использования электрической энергии.

ЦЕЛЬ:

ХОД УРОКА.

1. Вступительное слово учителя. Особое значение в современных условиях приобретает использование достижений научно-технического прогресса для решения природоохранных задач. Это в первую очередь касается совершенствования экологически безвредных и ресурсосберегающих технологических процессов, создания комплексных безотходных производств, широкого применения водообортных схем, систем контроля за выбросами загрязняющих веществ в окружающую среду, состоянием природных объектов с целью диагностики начавшихся изменений.

2. Актуализация знаний. Тест.

1. Мощности утюга, лампы и стиральной машины соответственно таковы: 500 Вт; 100Вт; 600 Вт. Какой из этих приборов расходует большую энергию электрического тока за одно и то же время?

1. Утюг;

2. Лампа;

3. Стиральная машина;

4. Все приборы одинаково.

1. В комнате две лампы мощностью по 60 Вт и одна мощностью 100 Вт горят обычно 3 часа в сутки. Рассчитайте, сколько приходится платить за них в месяц по условному тарифу стоимости 1 кВт/ч электроэнергии, равной 2 рублям.

1. 28,8 рублей;

2. 13,2 рубля;

3. 31,7 рублей;

4. 39, 6 рублей.

1. От каких величин зависит количество теплоты, выделяемой проводником при прохождении по нему электрического тока?

1. Силы тока и длины проводника;

2. Силы тока и площади его поперечного сечения;

3. Силы тока, времени и сопротивления проводника;

4. Силы тока, напряжения и материала, из которого изготовлен проводник.

1. Плавкий предохранитель счетчика электроэнергии снабжен надписью: « 5А 380В». Какова максимальная суммарная мощность электрических приборов, которые можно одновременно включить в сеть, чтобы предохранитель не расплавился?

1. 3800 Вт;

2. 1900 Вт;

3. 26 Вт;

4. 0,26 Вт.

1. Что служит причиной значительного увеличения силы тока в цепи?

1. Уменьшение числа потребителей тока;

2. Увеличение числа потребителей тока;

3. Уменьшение сопротивления в цепи;

4. Увеличение сопротивления в цепи.

1. Кто из ученых является первым создателем электрической лампы?

1. Ампер;

2. Джоуль и Ленц;

3. Архимед;

4. Лодыгин и Эдисон.

1. Для чего служит плавкий предохранитель, включенный в цепь?

1. Уменьшить силу тока в цепи;

2. Увеличить сопротивление цепи;

3. Уменьшить сопротивление цепи;

4. Сразу отключить линию, если сила тока вдруг окажется больше допустимой нормы.

1. Почему гвоздь заколачивают молотком, а не вдавливают рукой? Потому что молоток является умножителем мощности. Придавая ускорение, мы сообщаем молотку энергию на протяжении замаха. Поскольку усилие руки ограничено, мы делаем это относительно медленно. К моменту удара о шляпку молоток имеет всю вложенную в его движение энергию, называемую кинетической, и эта энергия при ударе передается гвоздю, причем очень быстро. Поскольку кинетическая энергия молотка передается с большей скоростью гвоздю, говорят мощность удара увеличилась. Большая мощность действует меньшее время. Большая мощность означает, что молоток ударит по гвоздю с большей силой, чем была приложена к рукоятке. Таким образом сила увеличилась и дерево не выдержало. Одно и то же количество энергии может подаваться с различной скоростью – это означает различные мощности.

Для измерения электрической мощности выбирают Ватты, маркируя электрические лампочки в соответствии с потребляемой мощностью. Для пары мощность – энергия киловатты отражают темп энергоотдачи, в кВт/час – количество переданной энергии.

Сумма оплаты за электроэнергию зависит от места проживания. Потому что: к примеру один дом потребляет 1000 кВт электричества, тысяча домов уже 1 МВт – миллион Ватт. Электростанция среднего размера производит от 50 до 100 МВт электричества, то ест одно небольшое поселение. До миллиарда Ватт электрической мощности, ГВт, производят наиболее крупные электростанции.

28% вырабатываемой энергии идет на обеспечение транспорта;

40% применяется на выработку электроэнергии;

20% расходуется на отопление

32% используется в промышленности.

Данные могут перекрываться.

1. Использование альтернативных источников энергии.

Солнечная энергия. Полная мощность излучения солнца выражается астрономической цифрой 4∙10¹⁴ млрд кВт. На каждый квадратный метр суши приходится в среднем около 0,16 кВт солнечной энергии. Для всей же поверхности Земли количество падающей солнечной энергии составляет 10⁵млрд кВт, что в 20 тысяч раз превышает количество произведенной человеком энергии всех известных видов. Достаточно сказать, что все энергетические потребности стран СНГ соответствуют солнечной энергии, падающей в пустыне Каракум на квадрат с длиной стороны 67 км. Таких квадратов» только в этой пустыне несколько сотен.

Весь вопрос в том, как преобразовать энергию падающего излучения Солнца в доступную для практического использования электрическую энергию. Разработки уже существуют. Это различного рода водо- и воздухонагреватели, теплицы, сушилки, опреснители воды. Но создание солнечных электростанций с использованием водяного пара за счет нагревания парового котла оказалось экономические нерентабельным. Затраты на такую станцию оказались примерно в 70 раз больше, чем затраты на ТЭС.

Энергия ветра. Около 20% поступающего на Землю солнечного излучения превращается в энергию ветра, которую можно использовать во всех районах земного шара. Запасы 170 трлн кВт/ч в год. Эту энергию можно получить не загрязняя окружающую среду. Использование ветра для получения электрической энергии затрудняется его непостоянством и рассеянностью в пространстве. Ветровые установки являются причиной радиопомех, сильного шума и вибраций. Но несмотря на это в Европе их широко используют: в Германии 10% электроэнергии получают от ветра. В Дании действует 2400 ветровых станций.

Энергия приливов. Приливы-отливы наблюдаются в океанах и морях дважды в сутки, причем характер прилива зависит от географической широты местности, глубины моря и крутизны береговой линии. Величина перепада высот при приливе часто превышает 10 метров. Первая приливная станция была построена во Франции в 1967 году. Устье реки было перегорожено дамбой длиной 700 метров, в теле дамбы установлены «обратимые гидроагрегаты», вращающиеся в одну строну при приливе и в обратную при отливе. Стоимость такой электростанции превысила стоимость ГЭС такой же мощности. По расчетам использовать энергию приливов и отливов можно в открытом море. Можно получить до 25% электроэнергии, требуемой островному государству.

Геотермальная энергия. Это энергия, содержащаяся в подземной горячей воде и водяном паре. Запасы геотермальных вод большие. Первая геотермальная электростанция в России действует на Камчатке. Всего геотермальные станции вырабатывают 0,1% суммарной мощности в мире.

Термоядерная энергетика. Большие надежды возлагаются на управляемую термоядерную реакцию синтеза ядер гелия и изотопов водорода. Для реакции синтеза необходима огромная температура – порядка миллиона градусов. В результате реакции термоядерного синтеза выделяется колоссальное количество энергии .

Другие источники энергии.

• Биомасса;

• Использование отходов;

1. Практическая работа.

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ

Стоимость 1 кВт/ч электроэнергии – 2,07 рублей

Какие меры по экономии электроэнергии можно предпринять без финансовых вложений?

1. Итоги урока.