«Физика и охрана окружающей среды»

СОДЕРЖАНИЕ: Нтп) и его экологическими последствиями, так как нтп – это результат использования фундаментальных физических исследований в авангардных областях ( в ядерной физике и энергетике, изучении полупроводников и микроэлектронике, создании уникальных лазеров, получении новых материалов и т д.)

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Староюмралинская средняя общеобразовательная школа»

Апастовского муниципального района Республики Татарстан

Реферат на тему

«Физика и охрана окружающей среды»

Подготовила

учитель физики

Сабирова Гульфира Гумеровна

Сабирова Гульфира Гумеровна

учитель физики

1 категории

МОУ «Староюмралинскаясредняя

общеобразовательная школа»

Апастовского района

Республики Татарстан

Физика, человек, окружающая среда.

Человек родился быть господином,

повелителем, царем природы, но

мудрость, с которой он должен

править, не дана ему от рождения:

она приобретается учением.

Н.И.Лобачевский.

В современных условиях научно-технической революции, когда человек все активнее вмешивается в природные процессы, изучение учениками закономерностей отношения организмов с окружающей средой, - веление нашего времени. При так называемом интегрированном варианте экологического образования экологический материал включается в содержание нескольких предметов – биологии, физики, химии, обществознания и др. Роль физики при этом варианте велика. Именно в курсе физики школьники знакомятся с достижениями научно – технического прогресса (НТП) и его экологическими последствиями, так как НТП – это результат использования фундаментальных физических исследований в авангардных областях ( в ядерной физике и энергетике, изучении полупроводников и микроэлектронике, создании уникальных лазеров, получении новых материалов и т. д.)

Передовые рубежи современного НТП – это расширение информатизации и компьютеризации человеческой деятельности, ее автоматизации, а главное – решение глобальных экологических проблем: использование новых безопасных материалов, ускоренное развитие энергетики на основе возобновляемых, альтернативных источников энергии, энергосберегающих производств, безотходных технологий и др., ибо НТП, кроме бесспорных благ, несет с собой и угрозу самому существованию цивилизации: все возрастающая потребность в обеспечении сверхкомфортных условий жизни усиливает воздействие человеческого сообщества на окружающую среду, порождает глобальные демографические, сырьевые, энергетические и многие другие проблемы.

Охрана природы – всенародная работа, общее дело.

Человечество издавна волновали такие проблемы, как мир и война, отношение с далекими и близкими соседями, открытия в медицине, науке и технике и т.д. эти проблемы волнуют и сейчас. Но как-то исподволь, незаметно, вопросы экологии вышли на первое место по общей человеческой значимости, и вот уже с самых высоких международных трибун говорят о том, как сохранить нашу Землю голубой и зеленой. И если раньше выживание ассоциировалась прежде всего с предотвращением ядерной войны, то сейчас выжить – значить не погубить себя своей же собственной деятельностью: не закоптить небо промышленными дымами, не отравить реки отходами, не закопать самим себя горами мусора.

Основоположник учения о биосфере академик Вернадский в свое время писал: «Лик планеты – биосфера – химически резко меняется человеком сознательно и главным образом бессознательно. Меняется человеком физически и химически воздушная оболочка планеты, все ее природные ресурсы…» В последние десятилетия деятельность человека оказывает огромное по масштабам и интенсивности воздействие на природную среду. Свидетельство тому – возникновение многих экологических проблем. К ним отнести:

Истощение природных ресурсов,

Глобальное потепление климата («парниковой эффект»),

Истончение озонного экрана в стратосфере,

Проблема чистой пресной воды,

Проблема мелиоративно неблагополучных земель,

Кислотные осадки,

Сокращение видового разнообразия живой природы,

Экологические катастрофа мирового океана,

Проблема утилизации отходов,

Экологическая безграмотность россиян и т.д.

Термин «экология» в 1866 г. впервые употребил немецкий биолог Э.Геккель, образовав его от греческих слов «экос» (дом, жилище) и «логос» (учение).

В буквальном смысле экология – это наука о том, как жить в собственном доме. Для одних видов «дом» - это крошечный участок среды, как, например, чашечка цветка для живущего в ней насекомого, а для других широкое пространство материков или океанов. «Дом» современного человечества – вся планета Земля, теперь уже прилегающим космическим пространством.

Начав с рассмотрения связей и событий организменного уровня как «естественная история» видов, экологическая наука постепенно расширяла сферу своих интересов, и сейчас экология изучает весь окружающий человека мир.

Цель экологического воспитания на уроках – сформировать у детей ответственное отношение к окружающей среде, воспитать личность, готовую к практической деятельности, к пропаганде экологических идей, к защите и улучшению окружающей среды.

Бытует мнение, что вопросами экологии и охраны природы в школе должны заниматься учителя биологии и географии. Наверное поэтому в процессе становления школьного экологического образования физика оказалось далеко не в первых рядах.

Но опыт показывает, что большой вклад в дело экологического образования могут внести и преподаватели физики. На первый взгляд кажется, что интересы физики и экологии антагонистичны: экология – наука о взаимосвязях в природе, физика – наука, лежащая в основе НТП, который внес нарушения в многочисленные природные взаимодействия. Вспомним, однако, что в переводе с греческого слова «физика» означает «природа».

Может быть теперь, пережив ряд экологических катастроф и ощутив на себе последствия неконтролируемых научных исследований, ученые почувствуют вину за развитие своей науки и вернут физике первоначальный смысл. Пришла пора использовать физику как инструмент сохранения окружающей среды.

Проблема охраны окружающей среды в курсе физики рассматривается при изучении тепловых, электромагнитных явлений, электрификации страны, ядерной энергетики, НТП.

Для формирования у учащихся целостной картины мира и культуры проведения по отношению к природе важным является раскрытие в содержании курса физики следующих положений:

1. единства материально – диалектических основ мира, отражаемых разными учебными дисциплинами;

2. единства закономерностей в многообразии природных явлений макро, микро, мега мира;

3. единства видов и форм человеческого отношения к природе, окружающему миру.

Решение этой задачи предусматривает систему приемов, форм, методов организации воспитательного воздействия:

1. систематическое обращение в содержании занятий к раскрытию основных понятий природоохранительного характера;

2. решение задач с природоохранительным содержанием;

3. проведение обобщающих занятий, бесед, лекций, конференции, семинарских занятий, посвященных совместному разбору об отношении к природе и ее ресурсам;

4. проведение экскурсий по изучению и охране окружающей среды;

5. развитие и пропаганду самими школьниками идеи защиты природы, ее красоты и восстановления нанесенного ей ущерба в местных условиях;

6. включение школьников в общественно – полезную и трудовую деятельность, влияющую на формирование единства гражданственной позиции и ее нравственно – эстетического отношения к природе.

Сегодня учебный процесс по физике весьма напряжен. Это обусловлено сложной программой, большим числом дидактических задач каждого урока. Тем не менее, можно выкроить время для ознакомления учащихся с экологическими сведениями при условии:

1. вопросы экологии должны быть органически связаны с содержанием изучаемого материала;

2. они должны излагаться в информативном плане;

3. их следует использовать для возбуждения интереса учащихся к изучаемому материалу;

4. при ознакомлении школьников с вопросами экологии необходимо привлекать их знания, приобретенные на других уроках.

Но есть уроки, которые можно целиком посвятить изучению проблем экологии:

- использование энергетических ресурсов;

- применение изотопов в народном хозяйстве;

- тепловые двигатели и охрана окружающей среды;

- воздушная оболочка и т. д.

Рассмотрим некоторые вопросы экологического характера, которые можно осуществлять при изучении следующих программных вопросов:

В 7 классе при изучении вопроса о трех состояниях вещества, в 8 классе при изучении темы парообразование и конденсация можно рассказать учащимся, что в природе происходит непрерывный круговорот воды. При любой температуре в каждое время года с поверхности почвы, водоемов, листьев растений испаряется влага и атмосфера пополняется водяными парами, которые конденсируясь в ее верхних холодных слоях, образуются облака и выпадают на землю в виде росы, снега, града, инея. В каждой местности устанавливается равновесное состояние между количеством испаряющейся воды и находящейся в атмосфере. К такому равновесному состоянию приспосабливаются и привыкают люди, животные, растения.

При современной мощной технике человек может легко нарушить это равновесие, уничтожив водоемы. В результате наступит новое равновесное состояние, которое будет непривычным для обитателей данной местности. Следовательно, вторгаясь в природу, нужно точно знать, что может привести к повышению температуры нашей планеты таянию ледников и другим нежелательным последствиям.

В нашей стране принимаются меры против загрязнения воздуха: улавливаются дымовые газы, используется более эффективное топливо, повышается КПД Тепловых установок, широко внедряется технология комплексной переработки сырья, используются высокие вытяжные трубы.

При изучении диффузии ученики могут узнать о том, что в природе это явление служит иногда причиной распространения загрязнения в воздухе, воде, почве. Так, сильные загрязнители атмосферы – металлургические завод, и когда скорость рассеивания выбрасываемых ими газов невелика, возможно накопление вредных выбросов над местностью, где работает завод, а затем проникновение их вследствие диффузии в растения и организм человека и животных.

В 8 классе при изучении теплопроводности можно подчеркнуть, что снег, особенно рыхлый, содержит много воздуха, который обладает плохой теплопроводностью, поэтому для сохранения в зимнее время посевов, плодовых деревьев производится снегозадержание.

Излагая в 8, 10 классе материал о двигателях внутреннего сгорания и паровой турбины можно рассказать следующее: из года в год растет число выпускаемых карбюраторных и дизельных двигателей внутреннего сгорания. Это результат современного НТП. Однако, в процессе работы ДВС происходит выброс в атмосферу огромного количества выхлопных газов, загрязняющих окружающую среду. Один легкий автомобиль поглощает ежегодно из атмосферы больше 4т кислорода, выбрасывая с выхлопными газами примерно 800кг окиси углерода, около 40кг окис азота и почти 200кг различных углеводородов. Из – за неполного сгорания в двигателе автомашины часть углеводородов превращается в сажу, содержащую смолистые вещества. В 1л бензина может содержатся около 1г тетраэтло свинца, который разрушается и выбрасывается в виде соединений свинца. Близкое к токсичному уровню содержания свинца в организме наблюдалось у дорожных полицейских и у тех, кто постоянно подвергается воздействию выхлопных газов автомобилей.

Какие же мероприятия проводятся по борьбе с выбросами автотранспорта?

1. В нашей стране созданы приборы, контролирующие норму выбросов вредных газов.

2. Строятся автомагистрали в объезд городов.

3. Начат перевод автотранспорта с двигателями внутреннего сгорания на дизельные двигатели. Дизель экономичнее карбюраторного двигателя на 20-30%.

Начат также перевод автотранспорта на сжиженный газ. Газовое топливо хорошо смешивается и равномерно распределяется по цилиндрам двигателя, способствуя полному сгоранию рабочей смеси. Выброс токсичных веществ у автомобилей, работающих на сжиженном газе, значительно меньше, чем у машин с бензиновыми двигателями.

4. Разрабатываются электромобили большой грузоподъемности. В нашей стране производятся электромобили нескольких марок.

Начато применение газовых турбин вместо паровых, увеличиваются массивы зеленых насаждений.

При ознакомлении учащихся с водным транспортом нужно сообщить и об отрицательном воздействии судов и танкеров на гидросферу Земли. Выбросы нефти в моря и океаны приводит к резкому изменению физических и химических свойств воды, а это в свою очередь губительно сказывается на обитателях океана.

При изучении ультразвука можно сообщить следующие сведения: ультразвук используется для охраны от загрязнений воздушного и водного бассейнов, почвы; создаются ультразвуковые установки для фильтрации, дробления и разрушения вредных веществ; с помощью ультразвука можно превращать опасные для окружающей среды отходы промышленного производства в полезные, например, улавливать выбрасываемый в атмосферу некоторыми химическими заводами аммиак и превращать его в жидкое или твердое вещество, необходимое для некоторых химических технологических процессов.

При изучении химического действия света обращается внимание на то, что растения являются источниками кислорода, необходимого для дыхания всего живого. И важно не только проявить любовь к растениям и ухаживать за ними, но и приумножать зеленое царство природы.

При изложении темы «Открытие нейтрона» обращается внимание на то, что нейтроны широко применяются в мирных целях и прежде всего на АЭС. Путем облучения, получают злаки с высоким качеством зерна, повышенной прочности стеблей, более ранним созреванием, повышенной урожайностью. Аналогичные характеристики достигнуты при облучении других культур. Но нейтроны могут нести и смерть. Взрыв нейтронной бомбы уничтожает все живое, разрушает естественную природную среду.

При изучении ядерной энергии знакомим школьников с загрязнением атмосферного воздуха радиоактивными веществами. Эти вещества попадают в атмосферу тремя путями:

1. в результате естественных процессов, происходящих в природе (естественная радиоактивность),

при работе атомных установок, а также при добыче, перевозке и обработке радиоактивных материалов (например, урановых руд),

3. в результате ядерных взрывов

Естественная радиоактивность присуща атмосфере: и не зависит от вмешательства человека. К ней приспособились все живущие на земном шаре и она не вызывает вредных последствий.

Радиоактивные вещества, искусственно полученные человеком, попадая в окружаюшую среду, вызывают ее загрязнение, поскольку повышают уровень радиации по сравнению с естественной. В настоящее время часть жидких отходов атомной промышленности, например, воды реакторов, сбрасываются рядом стран в миря или реки, причем количество радиоактивных сточных вод ежегодно увеличивается в связи с постройкой новых реакторов.

В нашей стране для очистки выбрасываемых в атмосферу отходов, применяется многоступенчатая фильтрация, при которой все выводимые наружу вещества последовательно проходят противоаэрозольные фильтры. Контроль за эффективностью системы обеспечения радиационной безопасности окружающей среды осуществляют специальные службы дозиметрии.

Но подземные ядерные взрывы в слоях атмосферы приводят к сильному радиоактивному загрязнению природы, к созданию искусственных зон и поясов радиации. Находясь в атмосфере, воде и почве, радиоактивные вещества под влиянием течений, ветров неизбежно перераспределяются, подвергая опасности и территории далекие от места взрыва.

Успешная реализация возможностей экологического образования учащихся может быть достигнута при осуществлении всех форм обучения: урочная и внеурочная работа, факультативные занятия, решение физических задач с экологическим содержанием, исследовательская работа учащихся по экологии и др.

Поскольку на уроках физики большое внимание уделяется решению задач, то будет целесообразным не только обогащать экологическим содержанием условия физических задач, но и привлекать ребят к обсуждению обычных задач с точки зрения экологических проблем, таких как рациональное использование природных ресурсов, экологизация сельского хозяйства, промышленности и транспорта.

Предложенные ниже задачи могут быть использованы при изучении соответствующего раздела школьного курса, на факультативных занятиях, при организации внеклассных мероприятий. Эти задачи активизируют познавательную деятельность учащихся, воспитывают бережное отношение к природе и эффективно влияют на формирование высоких моральных качеств.

Качественные задачи.

Почему заводские трубы делают как можно более высокими? Нарисуйте, как распространяются выбросы их труб в ясную погоду при антициклоне и в пасмурную погоду при циклоне.

Ответ : в первом случае выбросы конденсируются вблизи поверхности земли, отравляя воздух, во втором случае выбросы достигают верхних слоев атмосферы и разрушает озоновый слой.

Почему нефть растекается по поверхности воды тонкой пленкой? Как влияет нефтяная пленка на биосферу водоема?

Ответ : плотность нефти меньше, чем плотность воды, слой нефти затрудняет диффузию кислорода в водоем и диффузию углекислого газа из водоема в атмосферу. Нефтяная пленка уменьшает освещенность водоема, затрудняя процесс фотосинтеза в нем, нарушает теплоизоляцию слоя перьев у водоплавающих птиц.

Где нужно установить вытяжной вентилятор, если в цехе завода скапливается хлор, аммиак, углекислый газ или пары воды?

Ответ : если молярная масса газа больше, чем молярная масса воздуха, вытяжной вентилятор нужно установить ближе к полу цеха.

Почему атомные и тепловые электростанции нельзя размещать вблизи друг друга?

Ответ : водяной пар, в большом количестве выделяемый АЭС, взаимодействуют с выбросами в атмосферу тепловых станций, в результате чего образует кислотные дожди.

Можно ли постоянно носить наручные часы со светящимися стрелками?

Ответ : нет, так как стрелки покрыты составом, содержащим радиоактивные вещества.

Как объяснить достаточно грозное природное явление сползания снежных лавин с гор?

Ответ : так как интенсивность плавления веществ с увеличением давления повышается, то в первую очередь весной начинает плавится подошва лавины, и последняя устремляется к склону горы с большой скоростью.

Питьевой воды на Земле во многих местах не хватает. Ее приходится получать из морской воды либо выпариванием, либо вымораживанием. Какой способ выгоднее?

Ответ : зимой – вымораживанием, летом – выпариванием.

Стекло, хорошо пропуская видимый свет, не пропускает теплового излучения. Объясните на основе этого устройства парников и теплиц.

Ответ: стеклянное покрытие парника, пропуская солнечный свет, не «выпускает» из него внутреннюю энергию в виде теплового излучения. Возникает так называемый парниковый эффект, благоприятный для растений.

Присущи ли экологически нежелательные факторы гидроэлектростанциям?

Ответ: да. а) Под водохранилище отводится большая площадь пахотной земли;

б) осложняется воспроизводство рыбы – плотина мешает ее свободному передвижению по реке;

в) искусственное море изменяет местный климат, причем не всегда в лучшую сторону.

Почему необходима побелка плодовых деревьев?

Ответ : белое покрытие хорошо отражает солнечные лучи, уменьшает их поглощение, предохраняя деревьев от ожогов.

Как во время засухи и суховеев сохранить влагу на полях, чтобы спасти посевы от гибели?

Ответ : надо уменьшить испарение, Для этого почву рыхлят.

Ядерные реакторы имеют преимущество в экологии над другими реакторами. Каковы они?

Ответ : не потребляют кислорода, не выделяют дыма выхлопных газов.

В атмосферу попали в разных количествах атомы радиоактивных веществ с разными периодами полураспада. Какое из них таит в себе большую биологическую опасность?

Ответ : для современников опаснее ядра с меньшим периодом, а для потомков – с большим.

Количественные задачи.

Какое количество дров надо затратить, чтобы вскипятить на костре 3 литра воды, взятый при температуре 10⁰ С, если на нагревание воды затрачивается 15% энергии, выделившейся при сгорании дров?

Ответ: 7,56 кг. Открытые очаги крайне неэкономичны, требуют большого

количество топлива.

Громкость звука рок-музыки на дискотеках достигает 100 дБ. Во сколько раз интенсивность этого звука превышает предельно допустимые нормы, соответствующие 50 дБ.

Ответ: в 10⁵ раз. Частые воздействие сильного шума отрицательно влияет на слух, может стать причиной нервного истощения, психической угнетенности или агрессивности, язвенной болезни, расстройства эндокринной и сердечно-сосудистой систем.

Какое количество водяного пара содержится в комнате размерами 4х3х2,5м при наиболее благоприятной для организма человека влажности 50% - 70% и температуре 20⁰ С?

Ответ: от 260г до 364г.

Сколько кубометров газа выделяет в городе, загрязняя среду, автомобиль-такси, расходуя за день 20кг бензина? Плотность газа при температуре 0⁰ С равна 0,002кг/м³ .

Ответ: 10000м³ .

В Крыму работает солнечная электростанция мощностью 3 МВт. Площадь ее солнечных батарей 1200м² . Определите КПД станции.

Ответ: 18%.

Экспериментальные задачи.

Тема: электрический ток.

1. С помощью электрических измерений сравните степень засоленности нескольких образцов воды или почвы.

Решение: электрическое сопротивление падает по мере увеличения концентрации солей.

Тема: фотоэффект.

2. С помощью фотоэлемента сравнить степень загрязнения нескольких образцов воды.

Решение: при прохождении света через более мутную среду фототок уменьшается.

Тема: МКТ. Жидкость – пар.

3.Сравните степень загрязнения воды стиральным порошком в нескольких случаях.

Решение: при увеличении концентрации детергентов коэффициент поверхностного натяжения уменьшается.

Лабораторные и практические работы занимают важное место в изучении курса физики, так как способствуют более глубокому и осмысленному изучению этой науки, формированию практических и исследовательских умений, развитию творческого мышления, установлению связей между теоретическими знаниями и практической деятельностью человека.

Ниже приведены некоторые виды работ которые усилят желание учащихся принять участие в активной деятельности по защите окружающей среды.

1. Определение вида местной эрозии почвы и показ путей её ликвидации (школьный двор, дача, завод, поле).

2. Шум и борьба с ним. Роль зеленых насаждений, работа с шумомером, использование таблицы допустимых норм шума (Определить источник шума в классе, в своей квартире, на улице).

3. Работа с метеорологическими приборами. Охрана атмосферного воздуха.

4. Физические методы очистки воды. Местные источники загрязнения. Очистные сооружения. Проблема очистки сточных вод.

5. Борьба за чистоту воздуха. Источники загрязнения. Системы контроля воздуха. Физика – химические способы уменьшения вредных выбросов.

Анкетирование учащихся при контроле за формированием экологической воспитанности.

Уровень экологической воспитанности оценивается по 5-тибалльной шкале, по 5 вопросам:

1. Дать оценку экологических знаний, полученных в школе.

2. Выбрать варианты, которые отвечают взглядам учащихся:

а) нечего ждать милостей от природы, взять их у нее – наша задача;

б) природа - не храм, а мастерская, и человек в ней – работник;

в) не будем, однако, обольщаться победами над природой. За каждую такую победу она нам мстит. Каждая из таких побед имеет, правда, в первую очередь, те последствия, на которые мы рассчитывали, но во вторую и третью очередь – совсем другие, непредвиденные последствия, которые часто уничтожают значение первых.

3. Распределить капиталовложение в различные сферы деятельности человека в % к общему итогу.

Модельные интервалы ответов

№

Вид капитальных вложений

Кап. вложения (%)

Охрана окружающей среды

Производство предметов потребления

Жилищное строительство, торговля, бытовое обслуживание

Наука, культура, образование, спорт

Оборонная промышленность

Металлургия, машиностроение

Итого:

100

4.Что лично ты уже сделал или готов сделать для оздоровления окружающей среды в своем городе, поселке, районе?

5. Каких знаний в экологической сфере тебе не хватает?

На основании ответов на 5 вопросов выводится средний балл. Повторяя анкетирование через каждые 1-3 года, можно в динамике изучить процесс экологического воспитания в школе в целом или средствами одного предмета.

Современная экология развеяла одно из главных заблуждений человечества, окрыленного развитием своей науки и техники. Долгое время считалось, что человек – царь и властелин природы, призванный, ни с чем не считаясь, покорять ее и подчинять своим нуждам. Этот путь, как показывает ход истории, оказался тупиком в эволюции самого человечества. Он привел не только к учащению многочисленных экологических катастроф, но и грозит подорвать саму возможность существования человека на Земле – устойчивость биосферы в целом.

Законы экологии диктуют людям, что необходимо коренным образом менять отношение к природе. Она взрастила и поддерживает человечество. Мы, вместе со цивилизацией часть природы, встроены в нее и целиком от нее зависим. Поэтому главное условие нашего развития – не покорение, а сотрудничество с природой, бережное и заботливое отношение ко всему живому на Земле.

Человечество озабочено сейчас тем, чтобы перестроить все формы своей деятельности не во вред, а на пользу биосфере, исправить нанесенные ей повреждения и предотвратить новые. Это единственный путь, чтобы обеспечить не только дальнейшее существование людей на Земле, но и новый подъем цивилизации. Этот грандиозный процесс только начинается. Он проходит трудно, требует много знаний, средств и объединенных усилий всех государств и народов. Все мы – активные участники этого нового этапа в истории. Поэтому так важно сейчас, чтобы будущее общество было обществом экологически грамотных людей. Экологическое образование каждого гражданина приобретает особое значение. На любой работе, в любой профессии необходимы конкретные профессиональные экологические знания. Экологическое образование не кончается на школьной скамье. Оно должно продолжаться всю сознательную жизнь современного человека.

В добрый путь на благо Природе и людям.

Список литературы:

1. “Основы экологии”- 10-11 классы . Авторы: Н.М.Чернова, В.М. Галушин.

2. “Окружающая среда и ее охрана” . Авторы: Н.А.Голубев, Н.П. Новиков.

3. «Проблемы охраны природной среды и пути ее решения». Автор Ю.А.Израэль.

4. «Экологическое и эстетическое воспитание школьников». Автор Л.П.Печке.

5. «Сельская школа и охрана природы». Автор Б.Г.Иоганзен.

Скачать архив с текстом документа