Главная | стр 1
начального профессионального образования Профессиональное училище № 55 Авторская педагогическая разработка комбинаторного типа. Методическая разработка интегрированного урока по физике и биологии «Тепловые двигатели и охрана окружающей среды» Железнодорожный 2012
Жаркова Ольга Владимировна преподаватель химии ОГБОУ НПО ПУ-55 Методическая разработка интегрированного урока по физике и биологии «Тепловые двигатели охрана окружающей среды» включает: пояснительную записку, основную часть, приложения. При проектировании урока использованы результаты исследовательской работы обучающихся. В основной части приведен план урока (технологическая карта). Материал приложений можно использовать для проведения внеклассных мероприятий. Методическая разработка рассмотрена и одобрена на заседании методической комиссии ОГОУ НПО ПУ-55 25.04. 2012г. Содержание:
Пояснительная записка. Проблемы охраны окружающей среды, рационального использования природных ресурсов, энергетического кризиса, стали исключительно актуальны. В природных процессах наблюдаются опасные изменения, угрожающие устойчивости биосферы и нормальному развитию человеческого общества. Воздействие человека на природу приобрело глобальный характер и продолжает возрастать. Около 20 % территорий России испытывают острые и очень острые экологические ситуации. Экологические проблемы в России и в мире достигли такой остроты, что не повлияй на них сейчас, они способны привести человечество к гибели. В этих условиях экологическое воспитание, формирование экологической культуры и нового мышления, ориентированного на изменение путей и методов развития цивилизации, стало необходимым фактором выживания. Вопросами экологии и охраны природы должны заниматься не только учителя биологии и географии, но и других предметов, в том числе и физики. К сожалению, в методике преподавания предметов естественнонаучного цикла эта проблема недостаточно разработана. Тем более, что есть уроки, которые можно целиком посвятить изучению вопросов экологии. К таким урокам относится тема: «Тепловые двигатели и охрана окружающей среды». На примере данной методической разработки авторы попытались в нетрадиционной форме показать интеграцию знаний по физике и биологии. Преимуществом данного урока является объединение исследовательской работы учащихся с теоретическими знаниями, что позволяет им анализировать, развивать логическое мышление, делать выводы. Использование компьютерных технологий, нетрадиционная форма самого урока и связь с будущей профессией повышает интерес к изучаемому материалу. Данная методическая разработка была апробирована на уроках в группах по профессиям «Автомеханик», «Мастер с/х производства». Анализ проведенных уроков показал, что повысился уровень усвоения учебного материала и качество знаний обучающихся. Материал данной методической разработки и приложения можно использовать для проведения внеклассных мероприятий по физике и биологии, а так же классных часов в группах, чья профессия связана с транспортом. Ожидается, что ребята войдут в производственную сферу не только технически, но и экологически грамотными специалистами, способными решать экологические задачи, активно защищать природные комплексы и в целом окружающую среду, участвовать в улучшении экологической обстановки того региона, где им предстоит работать и жить. Тема урока: «Тепловые двигатели и охрана окружающей среды». Обучающая цель: Вычислять и оценивать выделение токсичных продуктов от работы двигателей внутреннего сгорания, определять характер их действия на окружающую среду и живые организмы. Развивающая цель: Создать условия для развития устной речи учащихся, логического мышления, умения анализировать и делать выводы. Воспитательное воздействие урока: Формировать активную жизненную позицию по сохранению природы родного края. Метод урока: Практическая работа, ролевая игра. Тип урока: Обобщение и систематизация знаний. Оснащение урока: Мультимедийный проектор, видеоматериалы, листовки, Оценочные листы, инструктивные карты. Подготовка к уроку: Для проведения практической работы учащиеся заранее проводят видеосъемку движение автотранспорта перед светофором в г. Усолье – Сибирское и готовят сообщения по теме: «Воздействие автотранспорта на окружающую среду». План урока:
Литература:
Приложение № 1 Инструкционная карта. Практическая работа по физике с экологическим содержанием: «Оценка и вычисление токсических продуктов от работы транспорта». Цель работы: Оценка и вычисление токсичных продуктов от работы транспорта. Оборудование: часы с секундной стрелкой. Видеосъемка движения автотранспорта перед светофором на автотрассе г. Усолье – Сибирское. Ход работы:
т ![]() набор скорости k, холостой ход. 4. Используя данные таблицы № 1 «Состав выхлопных газов бензиновых и дизельных двигателей» и формулу M=t•n•k•(mCO+mCO
5.Анализируя полученные результаты, делаем вывод о количестве токсичных продуктов, которые выделяются от различных видов двигателей. Состав выхлопных газов бензиновых и дизельных двигателей (г/мин) Таблица № 1.
Приложение № 2 Ролевая игра. Сценарий ролевой игры «Суд над автомобилем» Действующие лица: судья, прокурор, адвокат, свидетели, общественные защитники, секретарь. (На экране появляются изображения автомобилей, и звучит песня «Автомобили»). Секретарь: Встать, суд идет. (Все встают.) Судья: Слушается дело Автомобиля, обвиняемого в совершении преступления – загрязнении атмосферы городов выхлопными газами. Начинаем судебное разбирательство. Слово – прокурору. Прошу вас. Прокурор: Автомобиль – один из самых злостных преступников. Он выбрасывает в атмосферу диоксид и оксид углерода, оксиды азота, формальдегид, бензол, бензопирен, сажу (на экране появляется таблица)
Анализ данных приведенных в таблице показывает, что наибольшей токсичностью обладает выхлоп карбюраторных двигателей, что мы и выявили при выполнении практической работы. При истирании автомобильных шин об асфальт атмосфера загрязняется резиновой пылью, вредной для здоровья человека. Автомобиль расходует огромное количество кислорода. За неделю в среднем легковой автомобиль выжигает столько кислорода, сколько его четыре пассажира расходуют на дыхание в течение года. Автомобиль повинен в том, что в городах уменьшается площадь, занятая растительностью, которая дает кислород и очищает атмосферу от пыли и газов, все больше места занимают площадки для парковок, гаражи и автомобильные дороги. Кроме того, Автомобиль – УБИЙЦА. Под колесами автомобилей и в автокатастрофах гибнет много людей. Так в России каждый час гибнет 4 человека. За время использования автотранспорта в нашей стране погибли 2 млн. человек, что в 2 раза больше, чем погибло во всех войнах. Еще больше пострадавших от автомобилей оказывается на больничных койках, многие из них пополняют ряды инвалидов. Вредная деятельность Автомобиля год от года усиливается, так как число машин растет. Сегодня в мире их уже более 600 тыс. в России автомобиль имеет каждый десятый житель, а в больших городах – каждый пятый. Судья: Слово предоставляется свидетелям обвинения. Первый свидетель: Уважаемый прокурор сказал, что Автомобиль повинен в загрязнение атмосферы крупных городов. Но автомобили загрязняют атмосферу и небольших городов, таких как Усолье-Сибирское. В особенности неблагополучно состояние атмосферы у перекрестков, где движении автомобилей приостанавливается светофорами, и возникают пробки. Установлено, что ежегодно один легковой автомобиль, поглощая 4т молекулярного кислорода, выделяет в атмосферу 0,8 т СО, до 40 кг различных оксидов азота, до 200 кг углеводородов, кроме того, сажу, тетраэтилсвинец и другие вещества. Состав выхлопных газов в значительной степени зависит от режима работы двигателя. (Данные высвечиваются на экране). Так, содержание СО составляет: на холостом ходу 0,5-6,5, при постоянной скорости движения – 0,3 – 3,5, при разгоне ( от 0 до 40 км/ч) – 2,5 – 5,0, при торможении (от 40 км/ч до 0) – 1,8 – 4,5 % по объему. Для оксидов азота: 0,005 – 0,01; 0.1 – 0,2; 0,12 – 0,19; 0,003 – 0,005 (соответственно с СО). В выхлопных газах содержатся канцерогенные вещества, способствующие развитию раковых заболеваний. Анализируя приведенные выше сведения, необходимо отметить, что состав выхлопных газов зависит как от типа двигателя, так и от режима работы транспорта, что важно учитывать при реализации природоохранных мероприятий. Не редко в жаркую погоду в таких загазованных местах пешеходы теряют сознание. За счет работы транспортных средств возникает фотохимический смог, связанный с поступлением в атмосферу оксидов азота, углеводородов, кислородов и паров воды. Под воздействием солнечной радиации образуются оксиданты, отравляющее воздействия которых очень велико.
Кроме того, очень вреден шум, создаваемый автотранспортом, составляющий 80% всех технических шумов. Он влияет на нервную систему человека, вызывая психические заболевания, сокращает на 8-12 лет жизнь жителей больших городов. После алкоголя и табака, шум стал третьим врагом людей. При движении машин по грунтовым дорогам нарушается поверхностный слой почвы, возникает запыление. Третий свидетель: Автомобили загрязняют почву. Если используется бензин с добавлением свинца, то они загрязняют почву этим тяжелым металлом вдоль автодороги в полосе шириной 50 – 100 метров, а если дорога идет вверх, и машины газуют, то загрязненная полоса имеет ширину до 400 м! Свинец, загрязняющий почву, накапливается растениями, которыми питаются животные. С молоком и мясом свинец попадает в организм человека и может стать причиной тяжелой болезни. Очень вредным для здоровья является этиловая жидкость из-за наличия свинца. Эта жидкость летуча, и уже при 00С возникают опасные для здоровья человека концентрации этого вещества в воздухе, поэтому работа с тетраэтилсвинцом требует предельной осторожности. В составе смазочных масел и гидравлических жидкостей содержатся вредные компоненты (это соединения серы, хлора, цинка, свинца). Весьма опасен и этиленгликоль, используемый в качестве антифриза (смеси этиленгликоль и воды замерзают при низких температурах); он поражает нервную систему, почки; смертельная доза – 50г, его ни в коем случае нельзя принимать внутрь. Еще больший вред окружающей наносит отработанное машинное масло. Если оно попадает в водоемы, то один литр масла может сделать не пригодной для питья жизни рыб 1 млн. литров воды. Четвертый свидетель: Предыдущие свидетели не сказали о том ущербе, который наносится гидросфере, т. е. всем природным водам. Большое количество нефтепродуктов попадает в реки и моря, приводя их к загрязнению. Уход за транспортными средствами требует большого расхода воды и сопровождается образованием сточных вод. Сточные воды станций техобслуживания содержат эмульсии масел, суспензии твердых веществ, а так же растворы солей и моющих средств. Попадание таких вод в природные водоемы приводит к нарушению экологического равновесия. К сказанному я могу добавить следующее: старые автомобили не только загрязняют атмосферу, но и составляют значительную часть твердых бытовых отходов на свалках, где скапливаются изношенные шины, ржавые корпуса. Впрочем, старые кузова можно увидеть не только на свалках, но и во дворах и на пустырях. Пятый свидетель: Я обвиняю автомобиль в том, что из - за него ухудшается здоровье населения. (На экране высвечивается таблица « Токсическое действие некоторых компонентов отработавших газов»)
Судья: Мы выслушали свидетелей обвинения. Для вынесения объективного решения суд должен выслушать защиту. Прошу вас. 1-ый общественный защитник: Я считаю, что транспортные средства – необходимый атрибут жизни современного человека. Полностью исключить отрицательное воздействие транспорта на природу невозможно, но снизить негативное воздействие можно и необходимо. Для этого у нас проводится ряд мероприятий, таких как реконструкция двигателей, которая позволяет уменьшить расход топлива на единицу пробега, снизить уровень шума и вибрации, значительно уменьшить содержание вредных примесей в выхлопных и отходящих газах. Повышение эффективности работы ДВС и снижение токсичности отработавших газов можно достичь благодаря работе двигателя на принудительном холостом ходу с открытыми выпускными клапанами, а при торможении автомобиля двигателем – с закрытыми. Мягкая работа двигателя и отсутствие детонации обеспечиваются введением в цилиндры двигателя перегретого водяного пара. Наличие дополнительной камеры для повышенного давления увеличит время сохранения давления на поршень, необходимого для поворота кривошипа и возрастания плеча, и максимально реализует давление газов. Существующие ДВС работают с большим излишним нагревом, способствующим образованию оксидов азота и снижению КПД. Создание без шатунных, с постоянным плечом кривошипов ДВС, работающих с меньшим давлением, нагревом и выделением менее токсичных отработавших газов, значительно снизит загрязнение атмосферы и повысит их КПД. Сейчас уже разработаны специальные нейтрализаторы вредных веществ – дожигатели отработавших газов, осуществляется дизилизация автомобилей - что позволяет значительно снизить расход топлива и токсичность выхлопных газов. В арсенале средств борьбы с шумом используются: Точная регулировка карбюраторов Совершенствование глушителей. В режиме работы двигателя на уровень шума влияют системы впуска и выпуска, частота вращения и нагрузка на двигатель. Применяя, глушитель шума на впуске и эффективный воздухоочиститель, можно понизить шум на 10 -12 Дб. 2-ой общественный защитник: Я хочу добавить к словам предыдущего защитника, что еще одним из направлений природоохранной деятельности на транспорте является разработка новых видов топлива, использование новых технологий сжигания топлива. Сейчас во всем мире идет интенсивный поиск видов топлива для ДВС полученных не на основе нефти. Одна из технических находок – этиловый спирт, продукты его сгорания в меньшей мере загрязняют окружающую среду. Двигатели, работающие на этиловом спирте, успешно применяются в Бразилии. Одновременно с этим расширяется производство двигателей, работающих на сжиженном и сжатом газах. Газобаллонный автобус даже при холостой работе двигателя выбрасывает в воздух всего 0,1% ядовитых вещественных при норме 2%. Таким образом, газификация автотранспорта значительно оздоровит атмосферу городов. Кроме того, газ в два раза дешевле бензина; работа на этом топливе увеличивает срок работы двигателя. В различных странах мира разрабатываются новые, более совершенные двигатели. Так, в частности, сконструирован двигатель для автомобиля, в котором вместо бензина используется жидкий азот. Выхлопные газы такого автомобиля будут состоять из чистого азота, не загрязняющего атмосферу. 4,5 л жидкого азота (который дешевле бензина) достаточно для пробега 80 км. Истощение запасов ископаемого топлива и загрязнение окружающей среды в результате его сжигания заставляют специалистов искать заменители нефти, угля и природного газа. Одним из таких заменителей может стать, по мнению ученых, водород. Двигатель, работающий на жидком водороде, не дает ни каких запахов, не выделяет токсичных веществ.
В последнее время найдены новые возможности для использования старых шин: их сжигают как топливо, превращают в крошку, которая используется в качестве наполнителя в строительных материалах, продляют срок службы покрышек, наваривая на них новые протекторы. Кроме того, используется пиролиз шин. При высокой температуре резина шин разлагается на горючий газ, жидкое горючее, сталь и сажу, а эти материалы могут быть полезны. Старые шины пригодны и для многих других целей: для строительства дамб, оснований дорог, шумозащитных стен. Из старых шин получают гранулы резины, используемые для покрытия полов и для сооружения беговых дорожек на стадионах, для прессования звукоизоляционных плит и резинотехнических изделий. Эти гранулы, кроме того, вводят в состав бетона и битума при строительстве дорог. 4-ий общественный защитник: Я отвергаю обвинение в загрязнение Автомобилем почвы. В большинстве стран мира запрещено использовать свинцовые добавки к бензину, запрещены они и в ряде районов России (например, в Башкортостане). Кроме того, автомобили могут работать на более экологически чистом топливе – сжиженном газе. Выхлопных газов при этом гораздо меньше. Наконец, существует различные катализаторы, которые при добавке в бензин обеспечивают достаточно полное сжигание горючего. Полнота сжигания контролируется спец. приборами. Поэтому одним из направлений природоохранных мероприятий на транспорте является разработка приборов, улавливающих и обезвреживающих вредные загрязняющие примеси, содержащиеся в выхлопных газах, и оборудование ими транспортных средств. Конечно, автомобили выжигают кислород атмосферы. Но в любом городе много пустырей, а в любой сельской местности – заброшенных земель, все они могут быть засажены деревьями, которые восполнят в атмосфере кислород, израсходованный машинами. Судья: Судебное разбирательство законченно. Предоставляю слово прокурору. Прокурор: На основании свидетельских показаний и изучения материалов следствия, несмотря на выступления защитников Автомобиля, считаю, что он виновен в ухудшении окружающей среды. Автомобиль загрязняет атмосферу токсичными веществами и уменьшает содержание в ней кислорода. Содержащийся в выхлопных газах диоксид углерода способствует изменению климата в результате парникового эффекта. Токсичные газы а также резиновая пыль вызывают заболевание горожан, что требует больших затрат на их лечение. Автомобиль загрязняет почву свинцом, а воду – отработанным машинным маслом. Автомобиль виновен в том, что для шоссейных дорог, гаражей, мест парковок из биосферы отчуждаются значительные территории с уничтожением естественной растительности, что также пагубно влияет на газовый режим атмосферы и усиливает парниковый эффект.
(На экране появляется таблица)
Требую признать автомобиль виновным во всех предъявленных ему обвинениях и наказать его лишением свободы на срок, достаточный для того, чтобы он перевоспитался. Судья: Прокурор требует сурово наказать автомобиль. Выслушаем адвоката. Адвокат: Защита уже во многом оправдала Автомобиль и показала, что виновник – не он, а люди, которые не всегда выполняют природоохранные мероприятия на транспорте. Служба ГИБДД, призвана контролировать тех. состояние Автомобиля и не допускать появления на дорогах тех из них, выбросы которых превышают экологические нормативы. От автомобиля сегодня нельзя отказаться, но следует выполнять необходимые природоохранные мероприятия. (На экране появляется таблица).
Секретарь: Суд удаляется на совещание. Судья: Суд вынес следующее решение. Несмотря на то, что Автомобиль повинен в загрязнении окружающей среды, в силу ряда смягчающих обстоятельств, выявленных в ходе судебного разбирательства, суд счел возможным вынести оправдательный приговор. Согласен ли обвиняемый с решением суда?
Выбросы от автотранспорта в 2008 году на территории Иркутской области составили 201600 тонн, что составляет ¼ выбросов от предприятий всех отраслей промышленности. В 2008 году автотранспортом было выброшено в атмосферу: окиси углерода 165000 тонн, окислов азота 13400 тонн, углеводородов 23300 тонн. Вклад автотранспорта в уровень загрязнения атмосферного воздуха городов достигает 33%. На долю каждого жителя области, включая стариков и грудных детей, приходится 72 кг загрязняющих веществ выбрасываемых автотранспортом. Основные причины повышенного воздействия автотранспорта на окружающую природную среду - это неудовлетворительное техническое состояние автомобилей, использование низкокачественных горюче-смазочных материалов, и использование этилированного топлива. Загрязняющие вещества, выбрасываемые автотранспортом, приводят к нарушению работы центральной нервной системы, обострению сердечнососудистых и бронхо-легочных заболеваний, вызывают аллергические реакции. Водитель! Думай о своем здоровье и здоровье окружающих! Приложение № 3 ![]() ![]() Приложение № 4 Ф. И. учащегося__________________ Оцените свое отношение к уроку.
Спасибо за работу на уроке Смотрите также: Урока по физике и биологии «Тепловые двигатели и охрана окружающей среды»
246kb.
Урок 60/6 61/7 Приложение №14 Тема урока: Тепловые двигатели. Значение тепловых двигателей. Тепловые двигатели и охрана окружающей среды
68.92kb.
Тепловые двигатели и охрана окружающей среды
26.5kb.
Урок физики в 8 классе Тема урока: «Тепловые двигатели. История изобретения тепловых машин. Значение двигателя для человека. Охрана окружающей среды»
55.71kb.
Урок по географии в 10 классе: «Загрязнение и охрана окружающей среды»
30.96kb.
Вопросы к экзамену по дисциплине «Охрана окружающей среды»
65.54kb.
«География мировых природных ресурсов. Загрязнение и охрана окружающей среды»
36.78kb.
План основных мероприятий по проведению в 2013 году в гбоу сош с. Старая Рачейка Года охраны окружающей среды
45.97kb.
Задача: показать положительную роль химии в решении проблемы охраны окружающей среды. В исчезнувших усадьбах были
96.26kb.
Семинару «Загрязнение и охрана окружающей среды»
9.76kb.
Законом «Об охране окружающей среды»
82.64kb.
Урок-соревнование Тема урока: «тепловые явления» 60.29kb.
|