Заглянем на любые обучающие курсы или семинары, где готовят специалистов для выполнения конкретных профессиональных операций. И мы увидим, что основная деятельность обучающихся проходит в самостоятельной работе, в тренингах, в деловых играх. Будущие специалисты оттачивают свои умения так, чтобы стать компетентными в своей области деятельности.
Так и на уроках физики мы можем хотя бы имитировать элементы работы для некоторых профессий. А это важно для активной и неформальной профориентационной работы школы.
Например, так может выглядеть деловая игра в рамках деятельностного подхода на уроке физики в качестве подведения итогов темы “Тепловые явления”.
Название деловой игры - “Работает институт тепловых явлений”.
Серьезные научные расчеты помогут в формировании научной экологической компетентности. Форму защиты расчетов обучающихся учитель подбирает сам с учетом возможностей школьного коллектива и кабинета. Вполне возможны и презентации ребят.
Задания для групп:
1.Лаборатория метеоритной опасности.
Задача
Метеороид – ледяная глыба – влетела в атмосферу Земли при температуре минус 270 град.С. В результате трения о воздух при большой скорости он нагрелся, расплавился, полученная вода закипела, и образовавшийся пар создал взрыв. Мощность взрыва была оценена в 100 млн. МВт. по разрушительному эффекту. Оцените массу влетевшего метеороида, считая длительность всего процесса в 1 секунду.
Предложите идеи защиты человечества от метеоритной и астероидной опасности.
2.
Лаборатория тепловой опасности.Задача
На земном шаре покровные льды сосредоточены в основном поровну в Антарктиде и Гренландии. Оцените, какое количество теплоты, полученное Землей от Солнца и парникового эффекта, может растопить эти холодные льды? Какие будут последствия на Земле после этого? (Для оценки используйте географические карты Земли).
Подсказки:
- Считайте толщину льдов порядка 1 км. Оцените площадь льдов по карте. Найдите объем льдов.
- Используя знание физических формул, найдите количество теплоты.
- Оцените, распределив полученную воду по всей поверхности Земли, высоту подъема воды.
3. Лаборатория экологии по борьбе с тепловыми двигателями.
Задача
Оцените, на сколько градусов нагреют атмосферу Земли все автомобили за один год, если их средний коэффициент полезного действия составляет 30 %. Какие последствия могут быть?
Подсказки:
- Cчитать, что за одну секунду топливо в цилиндре при сгорании выделяет 1000 Дж.
- Оценку числа автомобилей на Земле произведите сами, используя знания по географии и математике.
- Оцените массу атмосферы сами, взяв нужные параметры из таблиц.
4. Лаборатория жизнедеятельности человека.
Задача
Какая доля энергии потребляемой пищи идет на подогрев человека в течение дня?
Подсказки:
- Пусть человек условно состоит полностью из воды.
- Считать нормальной температурой человека 36,6 град.С, а средней температурой воздуха 20 град.С.
- Из-за разницы температур тело человека должно
непрерывно остывать. Рассмотрите
t для вашей средней массы.
Кому нужно больше потреблять пищи: жителям Севера или Юга?
Что же должны получить ребята из расчетов? Приведем примеры ответов двух лабораторий.
Например, лаборатория тепловой опасности дает следующее:
Покровные льды на земном шаре в основном сосредоточены в Антарктиде и Гренландии.
SГ=2.2 * 106 км2 – площадь Гренландии,
SА=14 * 106 км2 – площадь Антарктиды.
S= SА + SГ
Будем считать толщину льдов – h=1 км, тогда
V=h*S
V=16.2*106км3
m=14.6 * 1018 кг
Q=m*
Q=4.8 *1024 Дж
Это количество теплоты соизмеримо с “запасом холода” вод мирового океана, то есть льды просто так растаять не смогут. Но, допустим, процесс таяния льдов произошел. При этом образуется лишний объем воды, равный V=16.2*106км3 .
Зная, что площадь поверхности земного шара S = 4* 
R2 , S=5 * 10км2
Разделим объем на площадь, получим высоту столба воды, распределенной по всей поверхности Земного шара. Высота воды оценивается: h=32 м.
Это будет выглядеть так: огромные территории будут затоплены водой. Среди них окажутся как плодородные сельскохозяйственные земли, так и экономически значимые портовые города, жилые районы Европы, Азии, Америки. А это – катастрофа для жителей Земли.
Лаборатория экологии по борьбе с тепловыми двигателями должна бороться не напрасно. Ребята из приблизительных расчетов-оценок получают следующее:
одна из причин изменения климата – нагрев атмосферы Земли выхлопными газами тепловых двигателей. Вспомним задачу:
На сколько градусов нагреют атмосферу Земли все автомобили за один год, если их средний коэффициент полезного действия составляет 30%.
Пусть m=V*p – Масса атмосферы, а Q = c * m * T к , где V – объем
атмосферы, p – плотность атмосферы, с – удельная
теплоемкость воздуха, к – число автомобилей.
Тогда, 
-
формула, позволяющая оценить объем атмосферы.
m = 6.8 * 1018 кг – масса атмосферы, и в итоге,
Q = 1.58 * 1019 Дж/год – количество теплоты,
выделяемой автомобилями в атмосферу за год.
Рассчитаем изменение температуры за год - T: T = 
, T=0,002
А за 100 лет атмосфера нагреется на 0,2 градуса, - это уже опасно!
В СМИ приводятся сведения, что за ХХ век температура повысилась приблизительно на 1 градус.