ПЕРЕТВОРЕННЯ ЕНЕРГІЇ. ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ
ТЕМА 3. РУКОТВОРНІ СИСТЕМИ
УРОК 25
ТЕМА. ПЕРЕТВОРЕННЯ ЕНЕРГІЇ. ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ
Мета уроку: навчальна – обговорити з учнями різні джерела енергії, які використовує людство, їхні переваги й недоліки; розвиваюча – закріпити знання учнів про перетворення одного виду енергії на інший на прикладі електричного кола, ознайомити з іншими екологічно безпечними джерелами енергії; виховна – виховувати дбайливе ставлення до природних ресурсів та навколишнього середовища.
Основні поняття: нетрадиційні або альтернативні джерела
Методи уроку: словесний (бесіда), наочний (спостереження за роботою електричного кола). Обладнання: колекції “Нафта та продукти її переробки”, “Кам’яне вугілля та продукти його переробки”, електричний ліхтарик, що працює від батарейки.
Тип уроку: засвоєння нових знань.
Міжпредметні зв’язки: фізика (7 клас), географія материків і океанів (7 клас).
Структура уроку
І. Перевірка домашнього завдання
II. Повідомлення теми, мети й завдань уроку
III. Актуалізація опорних знань учнів, їхнього попереднього досвіду
IV.
1. Джерела енергії для машин і механізмів.
2. Невичерпні джерела енергії.
3. Частини, з яких складається електричне коло.
4. Енергозбереження та його необхідність.
V. Підбиття підсумків уроку
VI. Домашнє завдання
Хід уроку
І. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ
– Запитання і завдання учням
1. Що називають машинами? Наведіть приклади машин, які людина використовує в побуті, на транспорті, у сільському господарстві, промисловості.
2. Наведіть приклади машин, які можуть виконувати кілька функцій. Як називають такі машини?
3. Чому машини називають рукотворними системами?
4. Письмове завдання: заповніть таблицю (вчитель заздалегідь підготовлює її на дошці).
Машина | Призначення | Робочий орган | Тип двигуна |
Швейна | Зшивати тканину | Голка | Електричний |
Екскаватор | Копати землю | Ківш | Двигун внутрішнього згоряння |
Вентилятор | Охолоджувати повітря | Пропелер | Електричний |
II. ПОВІДОМЛЕННЯ ТЕМИ, МЕТИ Й ЗАВДАНЬ УРОКУ
III. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ УЧНІВ, ЇХНЬОГО ПОПЕРЕДНЬОГО ДОСВІДУ
У попередніх розділах ми вже говорили про те, що живі організми одержують енергію з продуктами харчування. Тим часом до машин енергія надходить із різних джерел.
IV. ВИКЛАДЕННЯ ОСНОВНОГО МАТЕРІАЛУ
1. Джерела енергії для машин і механізмів
– Бесіда
– Наведіть приклади горючих корисних копалин. (Газ, нафта, вугілля, торф.)
– Які недоліки використання цього джерела енергії? (При спалюванні різних видів палива забруднюється навколишнє середовище. Крім того, запаси всіх корисних копалин, зокрема й паливних, обмежені. Таке джерело енергії
Не можна вважати нескінченним або невичерпним. Із паливних корисних копалин одержують багато інших корисних речовин, що видно з колекцій “Нафта та продукти її переробки” і “Кам’яне вугілля та, продукти його переробки”.)
2. Невичерпні джерела енергії
1). Енергія води, що падає
– Як називається тип електростанції, що зображена на рисунку? (Гідроелектростанція, скорочено ГЕС.)
– Які переваги має це джерело енергії? (ГЕС не забруднюють навколишнє середовище й не потребують витрат на видобуток і використання цього джерела енергії.)
– Які недоліки має це джерело енергії? (Потрібно будувати греблю, що перекриває шлях кораблям на судноплавних річках і рибі, яка мандрує за течією річки. Вище за течією утворюється водоймище, що затоплює родючі землі й населені пункти.)
Перша ГЕС, що була побудована в Україні,- Дніпрогес у місті Запоріжжі.)
2). Енергія вітру
Її здавна використовували для роботи млинів. Сучасні електростанції перетворюють енергію вітру в електричну.
– Які переваги цього джерела енергії? (Воно дешеве й безпечне для навколишнього середовища.)
– А недоліки? (Вітряні двигуни працюють тільки на відкритій місцевості.)
3). Енергія Сонця
– Слово вчителя
Переваги цього джерела енергії ті самі, а недоліки інші. Сонячні батареї не працюють уночі й у похмуру погоду.
4). Енергія внутрішнього тепла Землі
Її можна використовувати тільки там, де є діючі вулкани, магма яких підігріває підземні води.
5). Атомна енергія
Вона виділяється в тому випадку, якщо атом розщеплювати на елементарні частинки. Найчастіше для одержання такої енергії використовують хімічний елемент – Уран. В Україні є своє родовище уранових руд у місті Жовті Води Дніпропетровської області.
Перша атомна електростанція у світі була побудована в Росії в місті Обнінськ у 1954 році. В Україні першою була побудована Чорнобильська АЕС, яку закрили в 2002 році, через 16 років після вибуху четвертого реактора в 1986 році.
Які із цих джерел енергії будуть існувати вічно – доти, доки існує Земля?
Енергія води, що падає, енергія вітру, Сонця та внутрішнього тепла Землі. Саме тому ці джерела одержали назву невичерпних джерел енергії. Були часи, коли від використання цих джерел енергії людство майже відмовилося й надавало перевагу використанню горючих корисних копалин. Згадати про екологічно чисті й безпечні джерела енергії людей змусила нестача енергії для потреб людства. У наші дні ці джерела енергії одержали назву нетрадиційних, тобто таких, про які згадали нещодавно, або альтернативних.
3. Частини, з яких складається електричне коло
В українській мові немає поняття “електричний ланцюг”. Слід вживати поняття “електричне коло”.
Чому в назві використовується слово “коло”, адже ми вже знайомі з таким поняттям, як “харчовий ланцюг”?
Назва означає, що частини цієї системи з’єднані між собою послідовно, як ланки звичайного ланцюга – одна за одною.
– Бесіда
– З яких частин складається електричне коло? ( Джерело електричної енергії, споживач, вимикач.)
Будь-який електричний ліхтарик може бути прикладом простого електричного кола.
– Яку назву має в ньому джерело електроенергії? (Батарейка.)
– Що є споживачем електроенергії? (Лампочка.)
– У чому головне завдання вимикача? (Роз’єднувати та з’єднувати коло. Коли коло роз’єднане, споживач не отримує електроенергію.)
– Що станеться з колом, якщо його замкнути вимикачем? (Коли коло замкнеться, тобто дроти стануть суцільними від джерела до споживача, лампочка загориться.)
– Джерелом якої енергії є лампочка для людини? (Світлової.)
– Звідки береться ця енергія? (Лампочка перетворює електричну енергію на світлову.)
Далі учні замальовують у зошитах схему електричного кола, використовуючи при цьому загальноприйняті умовні позначення.
4. Енергозбереження та його необхідність
– Слово вчителя
Ощадливість – це не тільки звичка нічого не ламати й не забруднювати, це показник загальнолюдської культури. Ті заходи, які, на перший погляд, здаються дріб’язковими, при зусиллі всього населення країни дозволяють заощадити багатства рідної природи й працю людей, які ці ресурси добувають і переробляють.
– Запитання до учнів
– Яких заходів може вживати кожна людина для раціонального використання енергії? (Вимикати непотрібне освітлення й невикористовуванні електроприлади у квартирі, користуватися економними електролампами, берегти тепло в будинку в холодну пору року, підтримувати у квартирі комфортну, а не дуже високу температуру, якщо все-таки виникає потреба додаткового обігрівання приміщення.)
– Завдання у робочому зошиті
V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ
– Запитання до учнів
– Чого потребує життєдіяльність організмів і робота машин? (Енергії.)
– Які джерела енергії називають альтернативними? (Це ті джерела, які не потребують використання палива та є невичерпними.)
– Що означає термін “енергозбереження”? (Ощадливе й раціональне використання всіх видів енергії.)
VI. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ
Дати відповіді на запитання після параграфів.
– Завдання у робочому зошиті
ДОДАТКОВИЙ МАТЕРІАЛ ДО УРОКУ
Людина й машина
Техногенною катастрофою XX століття називають вибух на Чорнобильській атомній станції і спричинене ним радіоактивне зараження величезних територій України, Білорусії та Росії. Що ж сталося?
25 квітня 1986 року оператор четвертого енергоблоку Чорнобильської АЕС почав знижувати потужність реактора, щоб поставити його на плановий огляд і ремонт. Одночасно, за вказівкою головного інженера, він мав провести експеримент: перевірити, скільки часу після припинення подачі пари з реактора на турбіну вона буде обертати електричний генератор і виробляти струм. Такі випробовування на станції проводили не один раз. Головний інженер був зобов’язаний узгодити програму цих випробовувань із фахівцями, насамперед із фізиком АЕС. Але він цього не зробив. Так сталося перше, начебто незначне порушення правил.
Розпочавши експеримент, оператор припустився ще низки дрібних помилок і, крім того, вимкнув систему аварійного захисту й автоматичне керування. Із цього моменту доля станції стала повністю залежати від досвіду й швидкості реакції оператора.
26 квітня о 1-й годині 23 хвилини 04 секунди персонал АЕС, виконуючи програму неузгодженого експерименту, припинив подачу пари на турбіну. Цієї миті в результаті раніше допущених помилок потужність реактора лише за 1 секунду раптово збільшилася в 13 разів. Подана за цим о 1-й годині 23 хвилини 40 секунд команда начальника зміни увімкнути аварійний захист була запізнілою: пара розірвала трубопроводи, пролунали два вибухи. Верхня частина реактора була зруйнована, частину ядерного пального викинуло назовні. Зайнявся дах реакторної зали.
Ця аварія має кілька причин, але головна полягає в тому, що керівники АЕС погано контролювали роботу персоналу станції, а той, у свою чергу, був недостатньо підготовленим і виявив неприпустиме недбальство, грубо порушивши службові інструкції.
Ще одна технічна катастрофа сталася 28 січня 1986 року на космодромі імені Джона Кеннеді в СІЛА при запуску космічного корабля “Челленджер”. Оператори телевізійних компаній різних країн вели пряму трансляцію з місця події. На спостережному майданчику космодрому перебували родичі астронавтів, представники уряду, журналісти. Під шалені оплески ракета здійнялася вгору, стала набирати висоту й на очах у всіх присутніх раптово вибухнула, перетворившись у вогненну кулю. Мимовільними свідками загибелі астронавтів стали мільйони телеглядачів у всьому світі.
Причини настільки різних технічних катастроф по суті однакові: вони полягають не стільки в недосконалих механізмах і приладах (які ніколи не бувають абсолютно надійними), скільки в поганій організації їхнього використання. Саме тому вписати такі катастрофи в історію техніки без розповіді про дії людей було б неправильно.
У XV ст., в епоху буржуазних революцій і релігійних воєн, у Лондоні жив славетний філософ Френсіс Бекон. Він писав: “…Люди, уклавши між собою мир, об’єднаними силами встали на боротьбу з природою, захопили штурмом її неприступні укріплення й розсунули межі людської могутності”. Майже чотири століття ці слова надихали вчених та інженерів усього світу на боротьбу з природою за владу над світом. Прихильників політичної влади, інженерів, стали називати технократами (від грец. tekne – мистецтво, майстерність і kratos – влада, панування, сила). Одним із прихильників технократичних ідей був відомий російський учений Володимир Іванович Вернадський, який вважав, що люди науки й інженери краще за професійних політиків здатні розібратися в потребах людей і в тому, як зробити їх щасливими. Сьогодні прихильників технократичних переконань можна зустріти в усіх країнах світу.
Однак інженер, який розуміється на технічних питаннях, зовсім не обов’язково так само добре розбирається в суспільних проблемах, складних і суперечливих процесах, що відбуваються між людьми. Далеко не кожний, навіть дуже гарний інженер – конструктор або технолог – може успішно керувати великим колективом. Отже, твердження технократів, що вчені й інженери здатні управляти державою краще за професійних політиків, навряд чи справедливе.
Техніка відіграє в житті людей надзвичайно велику роль. Вона якнайкраще вирішує безліч проблем. Утім не техніка визначає сенс життя людини. І не від машин і механізмів залежить її щастя чи нещастя.
Людину часто порівнюють із машинами. І часом не на її користь. Пересувається людина погано, працює і рахує повільно, з пам’яттю в неї так само не все гаразд. Їй то спекотно, то холодно, перебувати без спеціального спорядження під водою й у космосі люди також не можуть. А ось машини – зовсім інша справа. Вони потужні, швидкі, точні. Автоматичні станції літають на інші планети, автомати-водолази знаходять і піднімають на поверхню затонулі кораблі… Тож невже цей чудовий машинний світ справді незабаром зможе обходитися без людей?
Якраз навпаки. Роль людини в сучасному автоматизованому світі тільки зростає. І співпраця людини й машини тільки покращується. Від рішень і дій однієї або кількох людей залежить благополуччя та й просто нормальний плин життя мільйонів інших людей. У цю співпрацю людина вкладає свої знання, освіченість, робочі вміння й навички, творчий підхід. Тим часом внесок машин – це сила, точність, швидкість, продуктивність, можливість працювати в небезпечних, не сумісних з людським життям умовах. Однак проблема співробітництва людей і машин не така вже й проста. Людина має унікальні, але обмежені психічні, фізичні й інші можливості. Тому “підганяти” людей під машини безглуздо. Розумніше пристосовувати машини до людини. Так вчиняли з давніх-давен. Стародавній майстер виготовляв луки й стріли такими, щоб із ними міг упоратися стрілок: порівнював пружність лука із силою людини, а довжину стріли – з розмахом її рук.
Чим складнішими ставали машини, тим більше подібних “порівнянь” доводилося робити інженерам. Зокрема, органів керування машиною має бути не дуже багато, а їхнє розташування, форму й навіть колір слід зробити зручними – інакше оператор не зможе встежити за всіма. Вивчає людину та її діяльність в умовах виробництва з метою вдосконалення знарядь, умов і процесу праці особлива наука – ергономіка (від грец. ergon – робота і nomos – закон).
Заповіт президента Римського клубу
Підприємець і фінансист Ауреліо Печчеї, голова всесвітньовідомих фірм “Італоконсульт” і “Оліветті”, один із керівників могутнього концерну “Фіат”, засновник авіакомпанії “Аліталія” та низки інших народився в 1908 р. в Турині в незаможній родині. В Італії після Другої світової війни він зробив блискучу ділову кар’єру. Однак ця кар’єра була лише прологом до останнього етапу життя Печчеї. Наприкінці 50-х років XX ст. він став організатором суспільного руху, голос якого почув увесь світ.
У квітні 1968 р. близько 30 видатних учених із різних країн світу – математиків, соціологів, економістів – одержали запрошення прибути до Риму для обговорення, як це було написано в запрошеннях, “актуальних проблем сучасного суспільства в їхній сукупності”. Учасники з’їзду, до яких приєдналися й інші відомі фахівці, створили спілку однодумців Ауреліо Печчеї. Усі вони поділяли його тривогу з приводу загрози людству від наслідків забруднення природи.
Невелика некомерційна організація одержала назву, добре відому тепер в усьому світі,- Римський клуб. Він став замовляти провідним спеціалістам світу та членам самого клубу дослідження з питань, які його цікавили, а потім публікувати отримані результати у вигляді “Доповідей Римського клубу”. До цієї організації увійшло понад 100 учених, громадських діячів та бізнесменів із 53 країн світу, зокрема з колишнього СРСР. Кожна з доповідей ставала подією світового значення. Діяльність Римського клубу триває й досі.
14 березня 1984 року Ауреліо Печчеї помер під час роботи над новим документом, що мав назву “Пам’ятна записка на кінець століття”. У ній він устиг написати такі слова: “Мир – головний член того рівняння, у якому вирішуються питання розвитку, якості життя та самореалізації людини. Проблема миру має бути зрозуміла у всій своїй всеосяжній глибині – адже мирне співіснування необхідне не тільки на всіх рівнях, у всіх ділянках діяльності людського суспільства, але й у стосунках Людини та Природи”.
