Методическая разработка Урок-конференция "Экологические проблемы производства, передачи и потребления электрической энергии"
методическая разработка по естествознанию (11 класс) по теме

Министерство образования и науки

ГОУ СПО «Калязинский машиностроительный техникум»

Методическая разработка

Урок- конференция на основе межпредметных связей по теме: «Экологические проблемы получения и передачи электрической энергии»

                                            Выполнил преподаватель

                                                     дисциплины «Электротехника

                                            с основами электроники»                                                                                                                            

                                                        Зубкевич Людмила Анатольевна

                                                              Согласовано П(Ц)К ОПД

                                                              Протокол №   от «      »            2014                                                            

                                                              Председатель П(Ц)К ОПД

                                                               _______________________

                                                                       (Пахтанова И.С.)

г. Калязин 2014 год

Содержание.

Введение………………………………………………………………………….3

1. Подготовка к проведению конференции……………………………………..4

2. Проведение конференции……………………………………………………..4

 Цель конференции……………………………………………………………….4

 План проведения конференции…………………………………………………4

 2.1 Вступительное слово преподавателя……………………………………….4

 2.2 Показ презентаций по теме: «Типы и виды электростанций»……….……4

2.3 Экологические проблемы ТЭЦ………………………………………………4

2.4 Экологические проблемы АЭС………………………………………………5

2.5 Литературная композиция «Четвертый реактор»…………………………..6

 2.6 Презентация: «Чернобыльская катастрофа»………………………………..8

2.7 Презентация: «Авария на АЭС Фукусима 1»……………………………….8

2.8 Другие типы электростанций –альтернатива АЭС…………………………8

Показ презентаций………………………………………………………………..8

3. Выполнение заданий…………………………………………………………...8

4. Конкурс………………………………………………………………………..10

Заключение……………………………………………………………………….10

Список использованной литературы…………………………………………...11

Введение.

Уроки-конференции, построенные на основе межпредметных связей, помогают увидеть объемный портрет современной науки, ее связей с другими науками о природе, обществе.

В наше время наиболее важные и интересные открытия совершаются на стыках наук, большинство из которых имеет комплексный характер. Поэтому особенно важной становится организация межпредметной деятельности учащихся. Межпредметные связи, вызывая интерес к познанию, активизируют мыслительную деятельность студента. Это предопределяет успех учения, укрепляет интерес к знаниям по разным предметам, значительно расширяет кругозор. Перед студентами распахиваются безграничные возможности новых способов добывания знаний. Поэтому наиболее эффективно идея межпредметных связей может осуществляться при проведении комплексных конференций, объединяющих усилия преподавателей разных учебных предметов.

Важнейшая цель этого урока - показать студентам роль научно-технического прогресса, вносящего коренные изменения во все элементы производства: в орудия труда, технологию и организацию производства.

Целью данной конференции является формирование у студентов представления о роли  электроэнергии в жизни общества, об экологических проблемах, возникающих при работе электростанций, связанных с техногенными катастрофами.

1. Подготовка к проведению конференции.

Важность и трудность понимания студентами основной идеи конференции требует большой предварительной работы.

1. Проведение информаций в группах, посвященных выдающимся ученым, работающим в области электрификации,  план ГОЭЛРО.

2. Рассказы  о строительстве электростанций на Волге, строительстве Угличской ГЭС, о последствиях, связанных с затоплением нашего города Калязина Тверской обл. в 1939-40 г.

З. Выставка-конкурс плакатов по теме конференции.

4. Показ презентаций по темам: «Типы и виды электростанций», «Уроки Чернобыля», «Техногенная катастрофа в Японии. АЭС Фукусима 1»

2. Проведение конференции по теме: «Экологические проблемы    

получения и передачи электрической энергии»

 Цель: провести классификацию типов и видов электростанций, сформулировать  понятие их экологических проблем, и путей их решения, вызвать интерес к АЭС, дать понятие о преимуществах и опасностях использования атомной электроэнергетики.

 План проведения конференции.

1. Вступительное слово преподавателя о необходимости использования электрической энергии.
2. Показ презентаций «Типы и виды электростанций».
3. Экологические проблемы, возникающие при работе  ТЭЦ.
4. Экологические проблемы АЭС.
5. Чернобыльская катастрофа. Уроки Чернобыля.
6. Презентация о Чернобыльской катастрофе.
7. Презентация о катастрофе в Японии на АЭС Фукусима 1,
8. Другие типы электростанций.
9. Заключение.

  2.1.  Вступительное слово преподавателя.

   Сегодня электроэнергетка играет в экономике и политике стран определенную стабилизирующую роль. 

  2.2. Показ презентаций «Типы и виды электростанций» (Работы студентов).

 2.3. Экологические проблемы ТЭЦ. 

Важную роль в электроэнергетике продолжают играть теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). В них наряду с выработкой электроэнегрии получают почти «даром» и тепло отработанного пара, вращавшего ротор турбины. Многие ТЭЦ  расположены вблизи городов и потому используют, как правило, не дешевый уголь, а дорогостоящие газ или мазут. Очень важно видеть экологический аспект проблемы. По имеющимся расчетам при сгорании угля, нефти и газа ежегодно в атмосферу выбрасывается 1,5- 2млрд. тонн золы и около 400 млн. тонн сернистого ангидрида. Из труб тепловых электростанций в атмосферу попадает большое количество азота, углерода и других вредных веществ, в том числе радиоактивные элементы – радий, полоний, изотопы урана, торий, калий-40.Сернистый газ уже приносит в страны Северного полушария так называемые «кислотные дожди». Они не только уничтожают леса, но и отрицательно сказываются на здоровье человека. Обычные электростанции примерно в 100 раз сильнее, чем атомные загрязняют окружающую среду. В угле, например, содержится радиоактивный изотоп углерода, который при сжигании выбрасывается в атмосферу вместе с дымом. Замена электростанций на угле атомными не только улучшает чистоту воздушного бассейна, но и уменьшает радиоактивные загрязнения. Да и запасы органического топлива на Земле ограничены. Нефть, газ, уголь - ценное энергетическое сырье, которое заслуживает более рационального использования, чем сжигание его в топках электростанций.

2.4.   Экологические проблемы АЭС.

Первая в мире АЭС была построена в 1954 г. в г. Обнинске.

Электрическая мощность первой АЭС  была невелика – всего 5000 киловатт.    В настоящее время вырабатывают электроэнергию множество реакторов, существенно различных по конструкции. Атомная  электростанция в основном состоит из тех же элементов, что и обычная тепловая. Главное отличие – в генераторе энергии. На атомной вместо котла установлен ядерный реактор, вырабатывающий тепловую энергию, однако его принцип действия и источник энергии в нем другие.

  В мире получили распространение примерно десять типов ядерных реакторов. Отличаются они видом теплоносителя – рабочего вещества, выбранного для отвода тепла из реактора. Это может быть вода, газ, органическая жидкость, расплав соли, жидкий металл. Тип реактора определяется и веществом – катализатором цепной реакции. Задача этого вещества – уменьшить энергию нейтронов, вылетающих при делении ядер. Такими веществами – замедлителями нейтронов обычно служат легкие элементы – водород воды, углерод, бериллий, тяжелая вода.

Комбинации различных теплоносителей и замедлителей создают многообразие реакторов. В нашей стране наибольшее развитие  получили реакторы типа ВВЭР – водо-водяные энергетические реакторы.

Наряду с этим необходимо помнить, что развитие мировой ядерной энергетики кроме выгод, в плане энергообеспечения и сохранения природных ресурсов несет с собой и опасность, носящую региональный и международный характер. Существует проблема захоронения радиоактивных отходов, проблема техногенных и природных катастроф,  в результате которых возможны трансграничные переносы радиоактивности при крупных радиационных авариях, возможность международного терроризма в отношении АЭС, может возникнуть специфическая опасность ядерных объектов  в военных условиях. Атомная энергетика, испытав уроки Чернобыля, продолжала развиваться, обеспечивая теплом и светом миллионы  жителей Земли.

2.5. Чернобыльская катастрофа

Чернобыль заставляет о многом задуматься, сделать соответствующие выводы.

Последние дни апреля и первые майские — дни, которые ввергают нас

в трепет, потому что для нашей планеты — это дни траура.

26 апреля 1986 г. в 1ч. 27м. произошла Чернобыльская катастрофа.

Показ видео «Чернобыльская катастрофа».

Звучит стихотворение на фоне колокольного звона.

Бьет колокол. Глухой,

Чуть слышный, дальний.

Я слушаю. Я плачу,

И — молчу.

          Чернобыльцев глаза печальны.

          Ребята, не прощайтесь, не хочу!

 Преподаватель.

Давайте почтим память тех, кто первыми приняли на себя удар этой страшной экологической катастрофы, минутой молчания.

Минута молчания - все встают. После этого чтец читает стихотворение

«О жизни — и только о ней».

Четвертый реактор — он дьявольски вздрогнул раскатом.

Прощайте, народы! Прощайте, друзья и семья!

Кто в пекло шагнул - как на дот, навалился на атом,

Чтоб вечно жила, чтоб вольно дышала Земля.

Кто в пекло шагнул, тот не думал о смерти и славе,

Он думал о жизни, о жизни, - и только о ней!

Поэтому вишни цветут окрылено в Державе,

И дети играют под солнечным пологом дней.

Ты черным платком свою голову горько покрыла,

Но ты устояла в чудовищном этом бою.

Я кровный твой брат, обопрись на меня, Украина.

Я все, что имею, - тебе в этот час отдаю.

Молчание давит, глядят сиротливо криницы,

Пустынны поля— это все наяву, а не сон.

Четвертый реактор – святые бесстрашные лица,

Им, нас защитившим,

Живым и погибшим - поклон.

Народную боль не заносят в учетные акты.

Мы атом сегодня в той схватке осилить смогли.

Пускай человечество помнит четвертый реактор.

А если забудет ...

Преподаватель.

 Беда коснулась   Украины, Белоруссии, некоторых областей России, (Белгородской, Брянской), а сколько других областей пострадало…

Надо помнить об этом.

2.6 Презентация о Чернобыльской катастрофе (рассказывает и показывает студент ).

2.7 Презентация о катастрофе в Японии на АЭС Фукусима 1 (рассказывает и показывает студент ).

 После землетрясения 11 марта 2011 года и последовавшего за ним Цунами, унесшего жизни 14 тыс. человек и пропавших без вести 15 тыс.

Но при всей тяжести случившегося нельзя отрицать необходимость использования АЭС. Техногенные катастрофы не должны останавливать научный и технический прогресс, необходимо только извлечь уроки из случившегося, чтобы не допускать повторения этих катастроф.

2.8  В настоящее время используют альтернативы других источников энергии: ветровые ЭС, солнечные батареи, приливные ЭС, геотермальные.

Презентация. Типы и виды электростанций.

3. Выполнение заданий практического содержания: «ПРОИЗВОДСТВО И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ»

 1) Начертите диаграмму энергетического баланса тепловых конденсационных электростанций, для которых потери с отходящими газами — 10%, потери с отходящими золой и шлаком 4%, потери в трубопроводах — 7%, потери в воде, охлаждающей конденсатор,—55%, превращается в электроэнергию 24%.

2) Начертите диаграмму энергетического баланса теплоэлектроцентралей, для которых потери с отходящими газами — 10%, потери с отходящими золой и шлаком — 4%, потери в трубопроводах — 9%, полезно израсходованная теплота — 60%, превращается в электроэнергию 17%.

3) Начертите диаграмму энергетического баланса гидроэлектростанции, для которых потери на испарение, сброс и фильтрацию — 4%, потери в сооружениях — 2%, потеря в генераторе—3%,, потери в турбине—6%, превращается в электроэнергию 85%. 

4) Начертите диаграмму роста выработки электроэнергии в СССР в миллиардах киловатт-часов по годам:

1913-1,9                                    1950— 905

1920- 2,5                                   1952— 117,0

1928— 5,0                                1953— 133,0

1932— 13,5                              1958— 233,0                  

1937— 362                               1965— 520

1940— 48,3                              1970— 1000

                                                  1980— 3000

5) Пункт питания электрической энергией передает мощность 50 кВт. Сравнить потери мощности в линии и к. п. д. передач, если их осуществлять при напряжении 220 В и 380 В. Сопротивление линии 0,1 Ом и соsφ = 1.

6) По двухпроводной линии постоянного тока ГЭС имени ХХII съезда КПСС — Донбасс (470 км) передается электрическая энергия при напряжении 800 кВ. Найти сопротивление линии, если передаваемая мощность 750000 кВт, а к. п. д. передачи 94%

7) Первая в СССР передача электрической энергии постоянным током — это передача «Кашира — Москва» длиной 112 км. Передаваемая мощность Р =

30 000 кВт при напряжении 200 кВ. Провода алюминиевые, сечением S =

150 мм2, удельное сопротивление алюминия ρ=0,027 Ом*мм2/м. Определить величину тока в линии, сопротивление линии, падение напряжения на линии, потерю мощности в линии и к. п. д. передачи, если, помимо потерь мощности на нагревание проводов, 3,2% мощности дополнительно теряется в сооружениях, на корону и пр.

8) В колхозе необходимо построить тепловую электростанцию. Запроектируйте мощность станции и расход нефти двигателем в час, если от электростанции нужно получить 50 кВт для силовых процессов, 10 кВт для тепловых и 5 кВт для бытовых нужд. На выработку 1 кВт• ч электроэнергии расходуется 100 г нефти.

4. Конкурс

1. Почему недопустимо лампочку от карманного фонаря включить в штепсельную розетку осветительной сети?
2. Почему для человека опасно взяться рукой за неизолированный провод с током, а птица садится на такой провод?
3. Бывали случаи, когда пожарных поражало током при тушении пожара струей воды из брандспойта. Объясните это.
4. В какое время вся электрическая сеть в данном населенном пункте обладает большим сопротивлением: днем или вечером? Почему? Нагрузка в сети только осветительная.
5.  Чем мощнее лампа, тем больше ее баллон.  Для чего так делают?

     6.    Почему нить накала в электрической лампочке выполняют из

     вольфрама?

     7.  В каких лампах тоньше нить: в более или менее мощных? Почему?

     8. Почему нить электрической лампы сильно нагревается, а подводящие  

    ток провода остаются холодными?

     9. Почему нагревательные элементы в электроприборах делают из проволоки с большим удельным сопротивлением? Что бы случилось, если бы спираль в электроплитке была медной?

   10. Как изменится у электроплитки накал спирали, если ее укоротить?

Заключение. Подведение итогов. Домашнее задание:

1) Задачи №1-4 выполнить в программе EXEL.

2) Используйте  домашний электрический счетчик и учитывайте расход электроэнергии за каждые сутки в течение недели. Данные учета сведите в таблицу и начертите график расхода электроэнергии. Определите стоимость среднесуточного расхода электроэнергии при тарифе 3,50 руб. за кВт*ч.

Список использованной литературы.

1. Ланина И.Я., Тряпицина А.П. -Раздвигая границы привычного:  Путешествие по урокам физики. Л.: Лениздат. 1990 г.
2. В.П. Демкович -Сборник вопросов и задач по физике. Пособие для учителя. М., «Просвещение», 1990г.
3. Данилов И.А., Иванов П.М. – Электротехника с основами электроники: Учебное пособие для студ. неэлектротехн. спец. средних спец. учеб. заведений- 4-е изд., стер.- М.:- Высш. шк., 2000 г.