297
з історії

132
учня

72
для 11 классу

244
відкореговано


Вашій увазі

415
кейсів
Останнє оновлення:
24.01.2017


Кейс - урок «Звідки береться енергія?»
Кейс-урок на тему «Звідки береться енергія?»

Розділ: Науки, природа і людина

Рівень (клас): 10

Тема: Природні явища

Мета: Ознайомитись з інформацією та побудувати власне цілісне уявлення про енергію; дізнатися про особливості енергії, принцип дії, можливості та вплив на суспільство.

Яка інформація мене тут чекає?

  • Що таке енергія та які принципи її дії?
  • Як впливає енергія на організм людини, середовище, промисловість та життя суспільства?
  • Як можна попередити енергетичну кризу?
  • Які альтернативні джерела енергії існують?
  • Закріпити вивчений матеріал за допомогою задач та питань.
  • Які фундаментальні науки лежать в основі «енергії»?
6 розгорток з предметів, явищ та практик:
Вступ

Людство вступило в епоху енергетичної кризи. Все менше залишається джерел енергії в надрах землі (невідновлюваних), все вище рівень споживання і неготовність до переходу на альтернативні джерела енергії, що й буде головним завданням майбутнього покоління. Тим не менш, енергія існує повсюди. Вона є в людях і тваринах, в рослинах та корисних копалинах, її можна відчути в повітрі, річках та озерах. Без енергії неможливо полетіти в космос, увімкнути світло та зрушити з місця автомобілі, літаки та судна. І чим далі розвивається людство, тим більше енергії потрібно.

 

Але проблема полягає в тому, що на шляху передачі енергії її багато втрачається, а це не вигідно. А також ресурси енергії потихеньку вичерпуються, і треба весь час думати над тим, звідки її поповнювати.

Фізика

Енергія з'являється в різних формах. Вона може бути електрична, кінетична, потенційна, теплова або хімічна. Енергія сама по собі не створюється та не зникає, але може переходити з однієї форми в іншу. Тобто енергія руху може перетворитися в теплову, а теплова може стати електричною чи світловою або ж навпаки.

Так, наприклад, енергія їжі перетворилася на рух людини, енергія електрики змусила рухатися тролейбус, а електрична енергія перетворилася на світлову:

 

Отже, якщо енергія виникла завдяки руху предмета, то вона є механічною. При нагріванні предметів, речовини або ще чого-небудь виникає теплова енергія.

 

З уроків хімії ви знаєте, що під час хімічної реакції з’являється хімічна енергія, а під час розпаду атомів - ядерна. Крім цих видів енергії існують ще й електрична, гравітаційна, сонячна та інші види енергії.

Давайте розглянемо схему перетворення енергії в результаті природних процесів та людської діяльності:

 

Треба вчитися користуватися альтернативними джерелами енергії. Сонце, вітер, хвилі справно виробляють енергію, а нам лише потрібно навчитися їх використовувати.

 

Якщо енергію розглянути на прикладі води, то ви зрозумієте, що її загальна кількість лишається незмінною. Так, наприклад, якщо вода закипає, то вона перетворюється на пар, при замерзанні ви спостерігаєте, як вода стала льодом. Та при переході з одного стану в інший води не стає ні більше, ні менше. Те ж саме стосується і енергії. Які б перетворення з енергією не відбувалися, все одно сума світової енергії залишиться незмінною. Така властивість енергії називається законом збереження та перетворення енергії.

 

Закон збереження енергії в механіці виглядає так:

 

Всі види енергії вимірюються в джоулях:

 

Задача. Тіло масою 12 кг знаходиться на висоті 5 км над землею. Знайдіть його потенційну енергію. Рішення. Підставимо вихідні дані у формулу. Не забуваймо, що 5 км = 5000 м.

 

Відповідь. Потенційна енергія тіла відносно землі буде дорівнювати:

 

Географія

Основним джерелом майже всієї енергії, яка існує на Землі, є Сонце. Адже його тепло зігріває всю сушу земної поверхні, моря і повітря.

Сонячне світло являє собою випромінювання, яке переносить енергію. Сонячна енергія забезпечує кругообіг води в природі та підтримує життя на Землі:

 

Сонячне тепло здатне породжувати вітри, хвилі і океанічні течії, які, як правило, мають величезний запас кінетичної енергії. Так, наприклад, сила вітру утворюється завдяки нерівномірному нагріву різних ділянок атмосфери. А от рух хвиль та припливів відбувається не тільки від теплової енергії Сонця, а й від коливань величини тяжіння, які викликані рухом Сонця і Місяця.

Здатність рослин поглинати сонячне світло перетворює його в хімічну енергію, яка міститься в їх стеблах і листках. А енергія, що міститься в м'ясі, утворюється з рослин, якими живляться тварини.

А ось як виглядає ланцюжок перетворення енергії:

 

Протягом мільйонів років із останків рослин і тварин утворилося вугілля, нафта і природний газ. Ці корисні копалини теж являються джерелами енергії, тобто енергетичними ресурсами, які придатні для практичного використання людиною.

 

Але існують і такі енергетичні джерела, які не залежать від сонячного тепла і світла. До таких джерел відноситься:

радіоактивні елементи, такі, як уран, плутоній і торій, що використовуються для виробництва атомної енергії;

• джерелом геотермальної енергії є тепло, яке надходить з глибин Землі від розжарених порід;

• енергія вітру;

• на експериментальній стадії знаходиться приливна енергія;

 

А зараз давайте подивимось відео про 10 джерел енергії майбутнього:

Альтернативні джерела енергетики

За останній час частка альтернативної енергетики продовжує зростати. Такий стрімкий розвиток є наслідком таких факторів:

а) доступність в усіх куточках Землі;

б) обмеженість природних запасів;

в) підтримка розвитку ВДЕ на законодавчому рівні.

 

Серед таких нетрадиційних джерел енергії широке застосування одержала геотермальна енергія. Геотермальні електростанції побудовані у двадцяти країнах світу. Для обігріву та теплопостачання її використовують в таких країнах як Ісландія, Італія, Франція, Угорщина, Японія, США, Мексика, Нова Зеландія, Філіппіни.

 

При будівництві СЕС сонячну енергію використовують Франція, Іспанія, Італія, Японія, США.

 

На стадії розробки знаходиться використання приливної енергії. На цей час таких електростанцій в світі всього чотири: у Франції, Китаї, США та Канаді.

Вітрова енергія

Вітрова енергія використовується в тих країнах, де для цього є сприятливий вітровий клімат, плоский рельєф та існує проблема в нестачі таких природних енергетичних ресурсів, як нафта, газ, вугілля. До країн, де використовують вітрову енергію, належать, насамперед, Німеччина, Данія, Іспанія, США.

 

Світовим лідером по видобутку такої енергії є Німеччина. Ця країна відмовилась від будівництва атомних електростанцій. В Німеччині за короткий час було побудовано понад 8700 МВт вітроелектричних агрегатів.

Біологія

Частина потоку енергії сонця використовується рослинами в процесі фотосинтезу. Фотосинтетичні клітки в межах листя і тканин стебла містять пігменти, які утримують енергію світла, щоб розкласти молекулярне з'єднання води в водень і кисень. Водень, з’єднуючись з вуглекислим газом та киснем, формує глюкозу, яка є основою і важливим енергоджерелом.

 

Енергія світла перетворюється в хімічну енергію, тобто в той процес, який відбувається у всіх зелених рослинах.

 

А зараз подивіться на малюнок, де зображено, як рослина дістає енергію та будівельний матеріал для свого життєзабезпечення. Ви бачите, що коріння вбирає з ґрунту воду разом з поживними речовинами. Далі ці речовини по стеблу піднімаються до листків, в яких у процесі фотосинтезу утворюються органічні речовини, поширюючись по всій рослині. Під час дихання рослини надходить кисень, який допомагає розщеплювати органічні речовини і забезпечує її енергією.

 

От таким способом рослини забезпечують себе енергією, яка необхідна для живлення та руху поживних речовин до органів рослини, а також для розпускання і закривання пелюсток, проростання насіння і т.д.

А далі рослини відмирають, розкладаються та при гнитті виділяють інший вид енергії. Корисні копалини, деревина, нафта та інше, що ми отримуємо завдяки навколишньому природному світу, є продуктами енергії сонця.

Оскільки сонячне випромінювання являє собою рушійну силу кругообігу води в природі, енергії води або гідроенергії, то такий процес також належить до перетвореної енергії Сонця:

 

Тобто джерелом енергії, що забезпечує процес біологічного кругообігу, служать сонячні промені. Енергія, накопичена в процесі фотосинтезу в органічних речовинах, переходить за ланцюговою реакцією в інші організми, забезпечуючи їх життєдіяльність. А після відмирання та розкладання організмів звільнена енергія розсіюється в навколишньому середовищі.

Економіка
Шляхи подолання енергетичної кризи

Велика частина енергії витрачається на індустріальне виробництво, і тому менше споживання енергії здешевлює товари, робить їх конкурентоспроможними.

Велике значення в енергетичному балансі країни має і побутове споживання енергії, і особливо системи енергозбереження.

Подальший розвиток суспільства можливий лише за умови енергозбереження, тобто потрібно прикласти зусиль щодо ефективного використання енергії. Почалися розробки систем, завдяки яким з’являється можливість вийти на більш економічний рівень в експлуатації транспортних послуг, освітлення, опалення і при менших енерговитратах.

Достатньо подивитися на те, які ми зараз використовуємо лампи, пройшовши шлях від вольфрамових до світлодіодних.

В останній час для населення нашої країни витрати на комунальні послуги стали доволі відчутними і становлять значну частину заробітної плати. І більша частина цих витрат припадає на оплату електроенергії. Що потрібно зробити, щоб знизити її вартість та економніше витрачати електроенергію?

Які прилади в вашій оселі скільки електроенергії споживають:

 

Як зберегти електроенергію в будинку?

а) використовуючи енергозберігаючі лампи освітлення, ви зможете зекономити до 90% електроенергії.

 

б) щоб не було перевитрати електроенергії, слід завантажувати пральну та посудомийну машини повністю. Крім того, слід звертати увагу на правильний вибір програми. Бо, якщо ви невірно вибрали програму, це може привести до перевитрати енергії майже на 30%.

 

в) слідкуйте за тим, щоб холодильник не стояв поруч з плитою чи батареями опалення, адже в такому разі споживання електроенергії холодильника подвоюється.

г) не слід залишати увімкнутими прилади, якщо ви ними не користуєтесь, адже це може зменшити витрати майже на 8%.

д) при можливості краще замінити стару техніку на нову, яка відноситься до класу «А+» і споживає електроенергії набагато менше від старої.

е) поміняти вікна.

Екологія

У 21 столітті люди стали уважніше ставитися до непоновленних джерел енергії. І не тільки тому, що їх стає все менше, а тому що почало погіршуватися середовище проживання людини. То нафта в море розіллється, то газ вибухне, то ерозія ґрунту від вирубки дерев виникне, то річки втрачають натиск через будівництво гідроелектростанцій, то атомна станція зазнає катастрофи.

 

На жаль, поки що ми більшу частину енергії отримуємо завдяки спалюванню такого природного палива, як вугілля, газ, нафта та мазут. І треба розуміти, що на нашій планеті запаси цих природних ресурсів не безмежні.

Крім того, використання таких джерел енергії, як вугілля та нафта, приводить до забруднення довкілля. І, щоб поліпшити екологічне становище, потрібно знижувати енергоспоживання та збільшувати частки поновлювальних джерел енергії, тим самим зменшуючи кількість шкідливих викидів у атмосферу.

 

Якщо людство не навчиться використовувати енергію економно, то це призведе до таких непоправимих наслідків, як парниковий ефект, кислотні дощі та шкідливі викиди в атмосферу:

 

Щоб задовольнити щоденні потреби в енергії можна використовувати екологічно чисті альтернативні енергетичні джерела.

Наше суспільство, як і будь-який живий організм, росте, помиляється, вдосконалюється, набирається досвіду і з часом починає усвідомлювати характер своїх вчинків та робити певні висновки. Тому, щоб не дійти до межі неповернення, людина повинна зробити крок назустріч природі, в деяких випадках навіть ігноруючи економічні фактори. Адже захист природи повинен бути пріоритетним завданням.

Здоров’я

Коли у людини високий рівень енергії, то вона сповнена сил і жаги діяльності. У такої людини гарне почуття, настрій та ентузіазм. При низькому рівні енергії людина відчуває слабкість, у неї з’являється депресія та поганий настрій, виникає важкість у тілі та лінощі. Так що з впевненістю можна сказати, що проявом енергії є емоційний стан людини. І якщо емоції знаходяться на вищому рівні, то це відповідає високому рівню енергії.

Так звідки ж брати енергію і на що її варто витрачати?

Існує вроджена та набута енергія. Від вродженої енергії залежить активність та довголіття людини. Протягом життя така енергія витрачається та зазвичай не відновлюється. А от надбана енергія може поповнюватися завдяки таким зовнішнім джерелам, як їжа, повітря, Земля, Сонце та ін.

 

Чим вищий рівень внутрішньої енергії у людини, тим більше можливостей вона здатна в собі розкрити. У таких людей повноцінне життя та міцніше здоров’я. Надбану енергію людина черпає з різних джерел, до яких відноситься:

а) їжа, але вона повинна бути якісна, збалансована і корисна;

б) природні джерела: вода, повітря, сонце, вогонь, земля, мінерали, рослини і тварини. Отримуючи кожен з цих елементів, людина підвищує свою енергетику.

в) енергія від інших людей, які передають свої емоції, думки, почуття та спілкування з іншими людьми. Адже відомо, що позитивні емоції допомагають людині зробити набагато більше справ, ніж негативні.

г) спорт, фізичні вправи, масаж, дихальні практики і т.д. Людина, яка не лінується займатися фізичними вправами, має гарний життєвий тонус, гарний настрій, бадьорість та впевненість.

 

Яку роль відіграє їжа в енергії людини?

Відомо, що без їжі людина може прожити близько місяця, а от без води тільки 7 днів, так як організм людини на 2/3 складається з води. Якщо організму не вистачає води, то може наступити зневоднення, внаслідок чого з’являється головний біль, м'язова слабкість, нудота і навіть температура. Це означає, що внутрішній енергетичний баланс порушено.

 

На що витрачається енергія?

Найбільше за все енергія витрачається на роботу м’язів, мозку, органів травлення, утворення тепла, ріст і дихання:

 

А зараз давайте подивимось, скільки енергії ви витрачаєте під час різних видів діяльності:

 

Продукти харчування, які ви їсте протягом дня, можуть або підвищувати нашу життєву енергію, або знижувати її.

Продукти, які містять корисні поживні речовини, неодмінно допоможуть вам підняти життєву силу, енергетику та поліпшити стан здоров'я.

Енергетичну цінність продуктів вимірюють в кілокалоріях (ккал) або кілоджоулях (кДж) в розрахунку на 100 г продукту. Калорії – це одиниці енергії, які присутні в будь-якому продукті. А от коли говорять про калорійність, то мають на увазі енергетичну цінність їжі, а саме кількість енергії, яку отримує організм при повному її засвоєнні.

Основними джерелами енергії, необхідними для підтримування життєдіяльності організму, є білки, жири та вуглеводи.

А зараз давайте розглянемо основні функції, які несуть в собі білки, жири і вуглеводи:

 

Також слід зазначити, що в 1 грамі жиру міститься близько 9 калорій та по чотири калорії в одному грамі вуглеводів і білків.

 

Вказівка на продуктах харчування їх калорійності дозволяє людям регулювати свою вагу, не даючи їй виходити за рамки оптимальної. Достатньо провести нескладні розрахунки і дізнатися, скільки калорій міститься в тому чи іншому продукті харчування та яку кількість калорій ви споживаєте при кожному прийомі їжі.

Поживні речовини є основою та необхідні для життєдіяльності організму. До таких поживних речовин відносяться білки, жири, вуглеводи та ін.

Підведення підсумків уроку:

Найменування

Зміст

1

Результати кейс-уроку можна доповнити такими знахідками учнів:

 

2

Які 3 сайти допомогли знайти інформацію?

http://edufuture.biz/

http://geographyofrussia.com/netradicionnye-istochniki-energii/

http://central-asians.ru/ekologiya-i-geoekologiya/84-krugovoroty-veschestv.html

3

На допомогу учню та коучу:

http://edufuture.biz/

https://www.youtube.com/watch?v=oOu1Z1M6ztM&feature=youtu.be

http://www.nado5.ru/e-book/ehnergiya-potencialnaya-i-kineticheskaya-ehnergiya

4

Де брати інформацію для кейсу:

http://edufuture.biz/

https://www.youtube.com/watch?v=XrAeMA2tJo4

https://ru.wikipedia.org/wiki/Энергетическая_ценность

http://ppt4web.ru/geografija/alternativnaja-ehnergija.html

 

5

Локація проведення кейс – уроку:

Урок – кейс проходить у класі. Можливе проведення в бібліотеці, музеї, на природі, в залі

6

Змагання:

Команди хлопчиків та дівчаток.

Рахунок склав:….

Завдання для них:

1. Від чого залежить кінетична енергія? А від чого потенційна?

2. Добова потреба людини у воді становить на 1 кг маси тіла: у віці від 1 до 3 років - 100г, від 3 до 7 - 60г, а старше 7 років - 50г. Залежно від своєї маси тіла розрахуйте, яку кількість рідини вам необхідно вживати протягом доби.

3. Як ви думаєте, в якому віці організм витрачає найбільше енергії?

7

Домашнє завдання:

 Сформулювати по п'ять питань до матеріалу кейсу (індивідуальне завдання).

8

Тривалість:

90 хвилин (спарений урок)

 

9

Можливість схеми завдання з учнем-дублером:

 

можливо

10

Отримані результати і напрацьовані компетенції:

Знання про значення особистості в історичних процесах.

Уміння швидко знайти необхідну інформацію по темі.

Отримання практичних навичок застосування отриманої інформації.

Отримання конкретних знань фізики, хімії, історії та інших розділів (наведені в розгортках).

11

Теги:

Енергія, енергетична криза, альтернативні джерела, теплова енергія, світлова енергія, сонячна енергія, закон збереження енергії, калорії, атомна енергія, енергія вітру, геотермальна енергія.

12

Автори:

 Паутинка Світлана Анатоліївна

13

Брали участь в розробці кейсу:

 

 

 

 The End

«Знання завжди повинні бути свіжими!»

Цікаві факти

Протягом життя у людини виділяється така кількість слини, що нею можна заповнити два басейни середньго розміру.

Знайшли помилку? Виділіть текст та натисніть Ctrl + Enter, ми будемо Вам дуже вдячні!

Знайшли помилку? Виділіть текст та натисніть Ctrl + Enter, ми будемо Вам дуже вдячні!