Формировать у молодёжи современные научные взгляды на экологические проблемы, понимание их значимости в условиях стремительно развивающегося в мире научно-технического прогресса, показывать научно-обоснованные способы уменьшения вредного воздействия хозяйственной деятельности человека на природу, призвано преподавание школьных естественнонаучных дисциплин, в частности физики.
Необходимо обращать внимание учеников на вопросы рационального природопользования, воспитывая у них чувство ответственности перед природой.
На каком экологическом материале и при изучении, каких физических вопросов это можно сделать, покажу в виде таблицы.
| Вопрос курса физики | Экологический материал | Форма изложения (межпредметная связь). |
| Конвекция в природе и технике. | VIII класс. Образование конвекционных потоков в промышленных зонах. Механизм рассеивания выбросов с помощью высоких труб. |
Рассказы учителя, беседа. (География). |
| Водяное отопление. | Экологические проблемы водяного отопления (загрязнения ТЭЦ). Тепло изоляция в быту и технике, как метод сбережения энергоресурсов. | Беседа, доклады учащихся. |
| Излучение. | “Парниковый эффект” на Земле и возможные последствия его усиления. | Доклады учащихся (География) |
| Удельная теплоёмкость вещества. | Нарушение природно-климатических условий при осушении природных водоёмов и создании искусственных. | Решение качественных задач. (природоведение) |
| Теплота сгорания топлива. | Сравнение ценности и экологической безвредности различных видов топлива. Необходимость перевода автотранспорта на газовое топливо и электродвигатели. | Беседа, решение задач. |
| Плавление и отвердевание. | Влияние засоленности воды на температуру льдообразования. Экологические аспекты литейного производства. | Рассказ учителя. (Химия) |
| Испарение, конденсация. | Образование кислотных дождей. | Беседа. (Химия) |
| Тепловые двигатели. ДВС. Паровая турбина. |
Загрязнение окружающей среды выбросами
в атмосферу и сточными водами. Кислотные дожди.
Разрушение Архитектурных сооружений. Меры снижения вредных выбросов. Контроль за выхлопными газами. |
Доклады учащихся. (Труд, химия) |
| Электрическое поле. | Влияние электричества на биологические объекты. Электростимулирование жизнедеятельности семян и растений. Очистка воздуха электроразрядом. | Рассказ учителя. |
| Гальванические элементы,аккумуляторы. | Необходимость осторожного обращения с гальваническими элементами и аккумуляторами. Проблема их захоронения. | Рассказ учителя. (Труд, химия) |
| Электрический ток в растворах электролитов. | Метод определения засоленности почв и грунтовых вод, по их электропровод-ности. Экологические аспекты электро-литического производства. | Беседа, доклады учащихся. (Химия) |
| Магнитное поле. | Влияние магнитного поля на биологи- ческие объекты. Воздействие на организм магнитных бурь, магнитных браслетов. |
Лекция. |
| Постоянные магниты. | Экологические аспекты добычи железной руды открытым способом. | Доклады учащихся. |
| Электродвигатель. | Перспективы развития электротранспорта, его преимущества. | Доклады учащихся. |
| Электрификация. | Экологические проблемы получения и передачи электроэнергии. Воздействие на окружающую среду электростанций, различных типов (ТЭС, ГЭС, АЭС). | Доклады учащихся. (география) |
| Световые явления. | Изменение прозрачности атмосферы под воздействием антропогенного фактора, его экологические последствия. | Рассказ, беседа. |
Изучаемые на уроках физики законы, явления и объекты природы, основные направления научно-технического прогресса необходимо рассматривать во взаимосвязи с экологическими проблемами. Это позволяет сделать и решение задач. Приведу ряд задач, которые предназначены для коллективного решения в классе под руководством учителя.
Их обсуждение вызывает полезные дискуссии и даёт возможность ввести учеников в круг проблем, обогащающих их представления о природе.
Тема: “Теплопроводность”.
Что для земледелия экономически “выгоднее” - многоснежная или малоснежная зима?
(Многоснежная – так как снег укрывает озимые посевы от вымерзания, и при таянии весной хорошо увлажняет почву.)
Тема: “Испарения”.
Питьевой воды на Земле во многих местах не хватает. Её приходится получать из морской воды либо выпариванием, либо вымораживанием. Какой способ выгоднее?
(Зимой – вымораживание, летом – выпаривание.)
Тема: “Испарения”.
На одном из заводов для охлаждения стали требовалось 340 м? воды. Попробовали охлаждать кипятком – расход воды уменьшился в 22 раза. Почему?
(Кипяток, превращаясь в пар, интенсивнее отнимет теплоту стали.)
Тема: “Конвекция”.
В цехе завода должен быть всегда свежий воздух. Где нужно установить вытяжной вентилятор: ближе к полу или к потолку, если в цехе возможно скопление водяного пара, хлора, аммиака?
(Вытяжной вентилятор устанавливается в зависимости от плотности вещества: для пара и аммиака ближе к потолку, для хлора – ближе к полу.)
Тема: “Излучение”.
Стекло, хорошо пропуская видимый свет, не пропускает тепловое излучение. Объясните на основе этого устройство парников и теплиц.
(Стеклянное покрытие парника,“пропуская” солнечный свет, не “выпускает” из него внутреннюю энергию в виде теплового излучения. Возникает так называемый “парниковый эффект”, благоприятный для растений, обеспечивающий или свет или тепло.)
Тема: “Горючее топливо”.
Сколько кубометров газа выделяет в гроде, загрязняя среду автомобиль – такси, израсходовав за день 20 кг бензина?
Плотность газа при температуре 0° С, равна 0,002 кг/м?
Сейчас на улицах городов появились автомобили “на водороде”. Каковы преимущества этого горючего?
(Водород дешевле- добывается из воды, которой на Земле много, при сгорании не дает ядовитых отходов.)
Тема: “Электрическая цепь”.
Прилипание мокрого снега к проводам электропередачи может привести к обрыву, что создаёт опасность для жизни? Можно ли быстро избавиться от прилипшего снега?
(Можно, пропустив кратковременно по проводу сильный ток, который расплавит снег.)
Поскольку на уроках физики большое внимание уделяется решению задач, я считаю целесообразным обогащать не только экологическим содержанием, условия решения физических задач, но и привлекать ребят к обсуждению обычных (типовых) задач, связанных с условием экологических проблем. Например, таких как, рациональное использование природных ресурсов, экологизация транспорта.
Приведу пример подобного обсуждения задач по физике.
Условие:
Сколько кубических литров светильного газа нужно сжечь, чтобы повысить температуру 150 л воды от 10 до 95 С°. Теплота сгорания светильного газа
178,1 кДж/м?, КПД нагревателя 25%.
Решение: Состав уравнения теплового баланса:
выражаем искомый объём светильного газа в виде формулы:
------------------ и подвергаем её анализу.
Отмечаем, что если бы КПД (?) или теплота сгорания топлива (q) был в 2 раза больше, то для нагревания воды газа потребовалось бы в 2 раза меньше. Но при уменьшении затрат топлива на достижение того же полезного эффекта уменьшается и вред для природы, связанный с выбросом в окружающую среду продуктов сгорания топлива и с добычей топлива. Следовательно, для защиты природы важно учитываться КПД тепловых установок и пользоваться эффективно сгорающим топливом, дающим как можно меньше вредных продуктов сгорания. В этом и заключается в общем случае, основы рационального использования природных энергетических ресурсов.
Условие:
Длина взлётной полосы на аэродроме 675 м. Каково ускорение самолёта, если он, двигаясь по ней равноускоренно, взлетел через 1,5 с после старта? Какова скорость самолёта?
Решение:
ученики получают ускорение, а = 6 м/с?
скорость, v = 90 м/с.
Обращаю их внимание на то, что движение массивного самолёта с таким ускорением требует, чтобы его двигатели развивали при взлёте большую мощность, а это определяет значительный расход энергии (горючего). Таким образом, авиация, обладая многими преимуществами по сравнению с другими средствами, не лишена, тем не менее, главного недостатка: она тоже загрязняет атмосферу. Так, в результате сжигания в двигателях самолёта, бензина в воздух попадает более 200 химических соединений, часть из которых вредны.
Среди них например, сернистый ангидрит, который, соединяясь с атмосферной влагой, образует сернистую и серную кислоты, выпадающие затем на землю вместе с осадками
(“кислотные дожди”), что представляет большую опасность для природы нашей планеты.
Можно отметить тот факт, что самолёты издают интенсивный шум, особенно при взлёте и посадке, что тоже является отрицательным экологическим фактором.
Формирование экологического мировоззрения можно осуществлять не только непосредственно на уроках физики, но это могут делать учащиеся и самостоятельно, в процессе написания рефератов, докладов. Приведу пример одного из возможных рефератов, раскрывающих экологические проблемы и связанных с изучением материала физики 8 класса “Тепловые явления”.
Тема: “Влияние тепловых двигателей на окружающую природу”.
План:
- Повышение температуры на Земле, вследствие работы ДВС и ТЭС.
- Выброс в атмосферу работающими двигателями внутреннего сгорания вредных для растений, животных и человека веществ.
- ДВС и вибрации, шумы; их воздействие на человека.
- Паровые турбины электростанций и отчуждение земель под пруды для охлаждения отработанного пара.
- Потребность тепловых двигателей в топливе и воде.
Существуют и другие способы привлечения внимания учащихся к рассмотрению экологических проблем, которые я собираюсь опробовать в своей дальнейшей работе на уроках физики и во внеклассной работе. Среди них такие как, использование экологических таблиц, рассмотрение отрывков из произведений художественной литературы и сказок, создание экологически проблемной ситуации, выход из которой предлагают сами ребята, использование на уроке художественных картин с изображением живой природы.