Интегрированный урок по физике и экологии по закреплению раздела "Количество теплоты" на тему "Экологический десант"

Разделы: Физика

Цели урока:

  • повторение основных формул и понятий данной темы;
  • закрепление умения решать задачи;
  • экологическое воспитание;
  • воспитание коллективизма при работе в группах.

 План урока.

  1. Организационный момент (1`).
  2. Вступление (4`).
  3. Повторительно-обобщающая игра “Экологический десант” (30`).
  4. 1 этап. “Уровень подготовки”
  5. 2 этап. “Доверие”
  6. 3 этап. “Технологическая ошибка”
  7. 4 этап. “Парниковый эффект”
  8. Подведение итогов (4`).
  9. Постановка домашнего задания (1`).

Ход урока

  1. Организационный момент.
  2. Вступление.

Сейчас мы прочитаем статью из научного журнала “Global” от 21 октября 2083 года.

“Наступил 2083 год. Планете Земля угрожает необратимая катастрофа. Из-за теплового и химического загрязнения атмосферы и гидросферы среднегодовая температура планеты 220С, хотя норма – 150С, а критическое значение – всего 190С.

Начинают таять вечные льды Арктики и Антарктики. Уже затоплена значительная часть прибрежной зоны. Под водой оказались Нью-Йорк и Петербург, Сидней и Лиссабон, Лос-Анджелес и Рио-де-Жанейро.

В мире царит хаос. Люди бегут вглубь континентов. Политическая и экономическая стабильность, с трудом установленная за последние десятилетия, подорвана. В Африке вновь стал обычным явлением голод, о котором давно никто не помнил. В некоторых регионах свирепствуют эпидемии забытых болезней.

Человеческая цивилизация пожинает плоды безконтрольного потребления энергии. Выступления многих учёных в течение нескольких десятилетий никто не хотел слышать. На первое место всегда ставилось благо человека, а природе нужно было терпеть. Но терпение кончилось и человечество летит в глубокую пропасть, выбраться из которой будет очень непросто.

Но не всё ещё потеряно. В нескольких точках России сохранились экологические научные центры, в которых знают, как остановить катастрофу и даже обратить процесс глобального потепления. Руководство трёх крупнейших центров (КНИИКОТ – Курганский научно-исследовательский институт катастроф окружающих территорий; ТНК – Тюменская научная компания; РАО-ЕЭС – Региональное альтернативное общество – Екатеринбургские экосистемы) решает создать десантные группы, которые будут высаживать в разных точках Земли и на местах решать проблемы теплового и химического загрязнения. Предполагается, что если миссия “Экологического десанта” (как называли эти группы люди) будет успешной, то в течение нескольких лет температура достигнет своего нормального значения и вода отступит. Земля будет спасена”.

Итак, господа экологические десантники сегодня судьба всей планеты в ваших руках. Именно вы должны показать свои знания и остановить катастрофу. Перед нами три группы:

КНИИКОТ – Курганский научно-исследовательский институт катастроф окружающих территорий; (эмблема – рисунок 1)

ТНК – Тюменская научная компания; (эмблема – рисунок 2)

РАО-ЕЭС – Региональное альтернативное общество – Екатеринбургские экосистемы. (эмблема – рисунок 3)

Вы должны справиться с поставленной задачей: снизить среднегодовую температуру с 220С до отметки, которая должна быть ниже критической – 190С. Группа, понизившая температуру до меньшего значения, будет признана лучшей. По большому счёту она спасёт планету и принесёт славу своему городу.

Ну что “Экологический десант”? Вперёд!!!

Игра “Экологический десант”.

1 этап. “Уровень подготовки”

На первом этапе проверим, как вы усвоили знания, полученные в ходе подготовки к выполнению своей миссии. Основа знаний – величины, с которыми вам приходится работать. Сейчас вы должны по очереди выходить к доске и открывать по порядку ячейки, на них название физической величины. Каждый участник должен записать её буквенное обозначение и единицу измерения в системе СИ.

За каждый правильный ответ температура снижается на 0,10С. За быстроту выполнения задания команды также премируются: 1 – на 0,30С, 2 – на 0,20С и 3 – на 0,10С. Вперёд!

  • количество теплоты (Q, Дж);
  • начальная температура (t1, 0С);
  • масса (m, кг);
  • удельная теплоёмкость (с, Дж/кг? 0С);
  • конечная температура (t2, 0С);
  • удельная теплота сгорания топлива (q, Дж/кг).

2 этап. “Доверие”

Теперь вы допущены к работе своим руководством и отправлены на крупнейшие технологические комбинаты планеты КНИИКОТ – в Хьюстон на нефтеперерабатывающий завод, ТНК – в Дели на крупнейшую пищевую фабрику, РАО-ЕЭС в Дюссельдорф на машиностроительное предприятие. Чтобы вам доверяли директора этих комбинатов нужно завоевать их доверие. Для этого вы должны показать свои теоретические знания. Решите кроссворд, и начальники поверят.

За каждый правильно угаданный термин температура снижается на 0,050С. Вперёд!

Вопросы для кроссворда.

 По горизонтали: 3. Вид теплопередачи, происходящий из-за взаимодействия молекул. 5. Как с латинского языка переводится слово конвекция? 8. Единица измерения количества теплоты, применяемая для определения энергетической ценности продуктов. 9. Одна из величин, от которой зависит передаваемое телу количество теплоты. 10. Процесс изменения внутренней энергии тела без совершения работы. 12. Самое энергоёмкое топливо. 14. Вещество с наименьшей теплоёмкостью. 15. Что обладает самой низкой теплопроводностью? 16. Вид теплопередачи, протекающий в вакууме (свет). 17. Металл с наибольшей удельной теплоёмкостью.

По вертикали: 1. Бывает механическая и внутренняя. 2. Удельная величина, обозначаемая буквой с. 3. Прибор для измерения температуры. 4. Физическая величина, характеризующая степень нагретости тела. 6. Вещество с наибольшей теплоёмкостью. 7. Что сжигают для получения энергии? 11. За счёт какого вида теплопередачи происходит отопление помещений. 13. Единица измерения энергии, работы и количества теплоты.

 3 этап. “Технологическая ошибка”

Руководство предприятий вам доверяет, и вы сразу находите ошибку в производстве. В ходе технологического процесса необходимо определённое количество теплоты, но на самом деле подводится больше. Избыточная энергия нагревает воду, которая сливается в ближайший водоём. За счёт этого температура окружающей среды возрастает. Чтобы устранить технологическую ошибку, нужно правильно рассчитать количество теплоты, получаемое водой, и отнять его от подводимой энергии. Результатом будет число джоулей, необходимое для протекания процесса без ущерба для окружающей среды.

Группа, первой решившая задачу, понижает температуру на 10С, вторая – 0,750С и третья – 0,50С.

Кроме этого оценивается правильность оформления. За полностью правильно оформленную задачу можно дополнительно понизить температуру на 0,50С. Вперёд!

Задача: Каждый килограмм воды нагревается от 200С до 500С. Определить количество теплоты, необходимое для технологического процесса, если всего подводится 150 кДж.

Ответ: (150000 Дж – 126000 Дж = 24000 Дж)

4 этап. “Парниковый эффект”

Технологическая ошибка устранена, но это не весь вред, который наносят тепловому балансу Земли предприятия. Для получения энергии они используют различное топливо: каменный уголь, газ и бензин. Сгорая, это топливо загрязняет атмосферу. Особенно много выделяется углекислого газа, который создаёт парниковый эффект (краткая справка). Существует альтернативное топливо – водород, продуктом окисления которого является чистая вода. Вам нужно помочь определить, каким количеством водорода – можно заменить данное топливо.

Группа, первой решившая задачу, понижает температуру на 10С, вторая – 0,750С и третья – 0,50С.

Кроме этого оценивается правильность оформления. За полностью правильно оформленную задачу можно дополнительно понизить температуру на 0,50С. Вперёд!

Задачи:

  1. Каким количеством водорода можно заменить 6 т каменного угля? (1350 кг = 1,35 т)
  2. Каким количеством водорода можно заменить 3 т газа? (1100 кг = 1,1 т)
  3. Каким количеством водорода можно заменить 6 т бензина? (2300 кг = 2,3 т)
  1. Подведение итогов.

Подведём итоги. Рассмотрим результаты каждой группы десантников. Земля спасена!

Группа, занявшая первое место, получает дополнительный балл при решении контрольной работы. Группа, занявшая второе место – полбалла. А группа, занявшая третье место, остаётся при своих интересах.

Удачи на контрольной работе!

  1. Постановка домашнего задания.

Домашнее задание: повторить §§ 1–11