327
з історії

164
учня

97
для 11 классу

303
відкореговано


Вашій увазі

510
кейсів
Останнє оновлення:
23.03.2017


Кейс - урок "Откуда берется энергия?"
Кейс - урок "Откуда берется энергия?"

Раздел: Науки, природа и человек

Уровень (класс): 10

Тема: Природные явления

Цель: Освоить информацию и построить собственное целостное представление об энергии; узнать об особенностях энергии, принципе действия, возможности и влиянии на общество.

Какая информация меня здесь ждет?

  • Что такое энергия и каковы принципы ее действия?
  • Какое влияние имеет энергия на организм человека, среду, промышленность и жизнь общества?
  • Как предупредить энергетический кризис?
  • Какие существуют альтернативные источники энергии?
  • Какие фундаментальные и практические знания мне пригодятся?
  • Какие фундаментальные науки лежат в основе «энергии»?
6 разверток по предметам, явлениям и практикам:
Вступление

Человечество вступило в эпоху энергетического кризиса. Все меньше остается источников энергии в недрах земли (не возобновляемых), все выше уровень потребления и неготовность к переходу на альтернативные источники энергии. Это и будет главной задачей будущего поколения. Тем не менее, энергия существует повсеместно. Она есть в людях и животных, в растениях и полезных ископаемых, ее можно почувствовать в воздухе, реках и озерах. Без энергии невозможно улететь в космос, зажечь свет и сдвинуть с места автомобили, самолеты и суда. И чем дальше развивается человечество, тем больше энергии требуется.

 

Но проблема заключается в том, что на пути передачи много энергии теряется, а это невыгодно. А также, что ресурсы энергии, потихоньку иссякают, и надо все время думать о том, откуда ее пополнять.

Физика
Энергия появляется в различных формах. Она может быть электрическая, кинетическая, потенциальная, тепловая или химическая. Энергия сама по себе не создается и не исчезает, но может переходить из одной формы в другую. То есть, энергия движения обладает возможностью превращаться в тепловую, тогда, как тепловая может стать электрической или световой, или же наоборот.

Так, например, энергия пищи превратилась в движение человека, энергия электричества заставила двигаться троллейбус, а электрическая энергия превратилась в световую:

 

Итак, если энергия возникла благодаря движению предмета, то она является механической. При нагревании предметов, веществ или еще чего-нибудь, возникает тепловая энергия.

 

На уроке химии вы изучали, что в ходе химической реакции появляется химическая энергия, а при распаде атомов - ядерная. Кроме этих видов энергии существуют еще и электрическая, гравитационная, солнечная и другие виды энергии.

Давайте рассмотрим схему преобразования энергии в результате природных процессов и человеческой деятельности:

 

Надо учиться пользоваться альтернативными источниками энергии. Солнце, ветер, волны исправно производят энергию, а нам только нужно научиться их использовать.

 

Если энергию рассмотреть на примере воды, то вы поймете, что ее общее количество остается неизменным. Так, например, если вода закипает, то она превращается в пар, при замерзании вы наблюдаете, как вода стала льдом. И при переходе из одного состояния в другое, воды не становится ни больше, ни меньше. То же самое вы наблюдаете и по отношении к энергии. Какие бы преобразования с энергией не происходили, все равно сумма мировой энергии останется неизменной. Такое свойство энергии называется законом сохранения и превращения энергии.

 

Закон сохранения энергии в механике выглядит так:

 

Все виды энергии измерять в одних единицах. В качестве такой единицы принято джоуль:

 

Задача. Тело массой 12 кг находится на высоте 5 км над землей. Найдите потенциальную энергию. Решение. Подставим исходные данные в формулу. Не забывайте, что 5 км = 5000 м.

 

Ответ. Потенциальная энергия тела относительно земли будет равна:

 

География

Основным источником почти всей энергии, которая существует на Земле, является Солнце. Ведь его тепло согревает всю сушу земной поверхности моря и воздуха.

Солнечный свет представляет собой излучение, которое переносит энергию. Солнечная энергия обеспечивает круговорот воды в природе и поддерживает жизнь на Земле:

 

Солнечное тепло способно порождать ветры, волны и океанические течения, которые, как правило, обладают огромным запасом кинетической энергии. Так, например, сила ветра образуется благодаря неравномерному нагреву различных участков атмосферы. А вот движение волн и приливов не только от тепловой энергии Солнца, но и от колебаний величины притяжения, вызванных движением Солнца и Луны.

Способность растений поглощать солнечный свет, превращает его в химическую энергию, которая содержится в их стеблях и листьях. А энергия, содержащаяся в мясе, образуется из растений, которыми питаются животные.

А вот как выглядит цепочка преобразования энергии:

 

На протяжении миллионов лет из остатков растений и животных образовался уголь, нефть и природный газ. Эти полезные ископаемые тоже являются источниками энергии, то есть энергетическими ресурсами, которые пригодны для практического использования человеком.

 

Но существуют и такие источники энергии, которые не зависят от солнечного тепла и света. К таким источникам относятся:

• радиоактивные элементы, такие, как уран, плутоний и торий, который используется для производства атомной энергии;

• источником геотермальной энергии является тепло, которое поступает из глубин Земли от раскаленных пород;

• энергия ветра;

• на экспериментальной стадии находится приливная энергия;

 

А теперь давайте посмотрим видео 10 источников энергии будущего:

Альтернативные источники энергии

За последнее время часть альтернативной энергетики продолжает расти. Такое стремительное развитие является следствием следующих факторов:

а) доступность во всех уголках Земли;

б) ограниченность природных запасов;

в) поддержка развития ВИЭ на законодательном уровне.

 

Общая ежемесячная статистика производства электроэнергии включает следующие страны: Австралия, Австрия, Бельгия, Канада, Чили, Чехия, Эстония, Дания, Финляндия, Франция, Германия, Греция, Венгрия, Исландия, Ирландия, Италия, Япония, Корея, Люксембург, Мексика, Нидерланды, Новая Зеландия, Норвегия, Польша, Португалия, Испания, Швеция, Словакия, Словения, Швейцария, Турция, Соединенное Королевство и Соединенные Штаты.

Среди таких нетрадиционных источников энергии широкое применение получила геотермальная энергия. Геотермальные электростанции построены в двадцати странах мира. Для обогрева и теплоснабжения ее используют в таких странах, как Исландия, Италия, Франция, Венгрия, Япония, США, Мексика, Новая Зеландия, Филиппины.

 

При строительстве АЭС солнечную энергию используют Франция, Испания, Италия, Япония, США.

 

На стадии разработки находится использование приливной энергии. В настоящее время таких электростанций в мире всего четыре: во Франции, Китае, США и Канаде.

 

Ветровая энергия Ветровая энергия используется в тех странах, где для этого есть благоприятный ветровой климат, плоский рельеф и существует проблема в недостатке таких природных энергетических ресурсов, как нефть, газ, уголь. К странам, где используют ветровую энергию относятся, прежде всего, Германия, Дания, Испания, США.

Мировым лидером по добыче такой энергии является Германия. Эта страна отказалась от строительства атомных электростанций. В Германии за короткое время было построено более 8700 МВт ветроэлектрических агрегатов.

Биология
Часть потока энергии солнца используется растениями в процессе фотосинтеза. Фотосинтетические клетки в пределах листьев и ткани стеблей содержат пигменты, которые удерживают энергию света, чтобы разложить молекулярное соединение воды, в водород и кислород. Водород, соединяясь с углекислым газом и кислородом, формируют глюкозу, которая является основой и важным энергетическим источником.

 

Энергия света превращается в химическую энергию, то есть в тот процесс, который происходит во всех зеленых растениях.

 

А сейчас посмотрите на рисунок, где изображено, как растение получает энергию и строительный материал для своего жизнеобеспечения. Вы видите, что корни впитывают из почвы воду вместе с питательными веществами. Далее эти вещества по стеблю поднимаются к листьям, в которых в процессе фотосинтеза образуются органические вещества и распространяются по всему растению. Во время дыхания растения поступает кислород, который помогает расщеплять органические вещества и обеспечивает ее энергией.

 

Вот таким способом растения обеспечивают себя энергией, необходимой для питания и движения питательных веществ к органам растения, а также для распускания и закрывания лепестков, прорастание семян и т.д.

А дальше растения отмирают, разлагаются и при гниении выделяют другой вид энергии. Полезные ископаемые, древесину, нефть и другое, что мы получаем благодаря окружающему миру, является продуктами энергии солнца.

Поскольку солнечное излучение представляет собой движущую силу круговорота воды в природе, энергии воды, или гидроэнергии, то такой процесс также относится к преобразованной энергии Солнца:

 

То есть, источником энергии, которые обеспечивают процесс биологического круговорота, служат солнечные лучи. Энергия, накопленная в процессе фотосинтеза в органических веществах, переходит по цепной реакции в другие организмы, обеспечивая их жизнедеятельность. А после отмирания и разложения организмов, освобожденная энергия рассеивается в окружающей среде.

Экономика
Пути преодоления энергетического кризиса

Большая часть энергии расходуется на индустриальное производство, и поэтому меньшее потребление энергии удешевляет товары, делает их конкурентоспособными.

Большое значение в энергетическом балансе страны имеет и бытовое потребление энергии и особенно системы энергосбережения.

Дальнейшее развитие общества возможно только при условии энергосбережения, то есть нужно приложить усилий для эффективного использования энергии. Начались разработки систем, благодаря которым появляется возможность выйти на более экономичный уровень в эксплуатации транспортных услуг, освещения, отопления и это при меньших энергозатратах.

Достаточно посмотреть на то, какие мы сейчас используем лампы, пройдя путь от вольфрамовых к светодиодным.

В последнее время для населения нашей страны расходы на коммунальные стали довольно ощутимыми и составляют значительную часть заработной платы. И большая часть этих расходов приходится на оплату электроэнергии. Что нужно сделать, чтобы снизить ее стоимость и более экономно расходовать электроэнергию?

Какие приборы в вашем доме, сколько электроэнергии потребляют:

 

Как сэкономить электроэнергию в доме?

а) используя энергосберегающие лампы освещения, вы сможете сэкономить до 90% электроэнергии.

 

б) чтобы не было перерасхода электроэнергии, следует загружать стиральную и посудомоечную машину полностью. Кроме того, следует обращать внимание на правильный выбор программы. Потому, если вы не правильно выбрали программу, то это может привести к перерасходу энергии почти на 30%.

 

в) следите за тем, чтобы холодильник не стоял рядом с плитой или батареями отопления, ведь в таком случае потребление электроэнергии холодильника удваивается.

г) не следует оставлять включенными приборы, если вы ими не пользуетесь. Ведь это может уменьшить расходы почти на 8%.

д) при возможности замените старую технику на более новую, которая относится к классу энергопотребления «А +».

е) поменяйте окна.

Экология

В 21 веке люди стали более внимательно относиться к не возобновляемым источникам энергии. И не только потому, что их становится все меньше, а потому что начала ухудшаться среда обитания человека. То нефть в море вытекает, то газ взорвется, то эрозия почвы от вырубки деревьев возникнет, то реки теряет напор из-за строительства гидроэлектростанций, то атомная станция терпит крушение.

 

К сожалению, пока мы большую часть энергии получаем благодаря сжиганию такого природного топлива, как уголь, газ, нефть и мазут. И надо понимать, что на нашей планете запасы этих природных ресурсов не безграничны.

Кроме того, использование таких источников энергии как уголь, нефть, приводит к загрязнению окружающей среды. И чтобы улучшить экологическое состояние нужно снижать энергопотребление и увеличивать доли возобновляемых источников энергии, тем самым уменьшая количество вредных выбросов в атмосферу.

 

Если человечество не научится использовать энергию экономно, то это приведет к таким непоправимый последствий, как парниковый эффект, кислотные дожди и вредные выбросы в атмосферу:

 

Чтобы удовлетворить ежедневные потребности в энергии можно использовать экологически чистые альтернативные источники энергии.

Наше общество, как и любой живой организм, растет, делает ошибки, совершенствуется, набирается опыта и со временем начинает осознавать характер своих поступков и делать определенные выводы. Поэтому, чтобы не дойти до предела невозврата, человек должен сделать шаг навстречу природе, в некоторых случаях даже игнорируя экономические факторы. Ведь защита природы должна быть приоритетной задачей.

Здоровье

Когда у человека высокий уровень энергии, то он полон сил и жажды деятельности. У такого человека хорошее самочувствие, настроение и энтузиазм. При низком уровне энергии человек чувствует слабость, у него появляется депрессия и плохое настроение, возникает тяжесть в теле и лень. Так что с уверенностью можно говорить, что проявлением энергии является эмоциональное состояние человека. И если эмоции находятся на высшем уровне, то это соответствует высокому уровню энергии.

Так откуда же брать энергию и на что ее стоит тратить?

Существует врожденная и приобретенная энергия. От врожденной энергии зависит активность и долголетие человека. На протяжении жизни такая энергия расходуется и обычно не восстанавливается. А вот приобретена энергия, может пополняться благодаря таким внешним источникам, как пища, воздух, земля, Солнце и др.

 

Чем у человека выше уровень внутренней энергии, тем больше возможностей он способен в себе раскрыть. У таких людей более полноценная жизнь и крепкое здоровье.

Приобретенную энергию человек черпает из разных источников, к которым относятся:

а) пища, но она должна быть качественная, сбалансированная и полезная;

б) такие природные источники, как вода, воздух, солнце, огонь, земля, минералы, растения и животные. Получая каждый из этих элементов, человек повышает свою энергетику.

в) энергия от других людей, которые передают свои эмоции, мысли, чувства и общения с другими людьми. Ведь известно, что положительные эмоции помогают человеку сделать гораздо больше дел, чем отрицательные.

г) спорт, физические упражнения, массаж, дыхательные практики и т.д. Человек, который не ленится заниматься физическими упражнениями, имеет хороший жизненный тонус, хорошее настроение, бодрость и уверенность.

 

Какую роль играет пища в энергии человека?

Известно, что без пищи человек может прожить около месяца, а вот без воды только 7 дней, так как организм человека на 2/3 состоит из воды. Если организму не хватает воды, то может наступить обезвоживание, вследствие чего появляется головная боль, мышечная слабость, тошнота и даже температура. Это означает, что нарушен внутренний энергетический баланс.

 

На что расходуется энергия?

Больше всего энергия расходуется на работу мышц, мозга, органов пищеварения, образование тепла, рост и дыхания:

 

А теперь давайте посмотрим, сколько энергии вы тратите при различных видах деятельности:

 

Продукты, которые вы едите в течение дня, могут либо повышать нашу жизненную энергию или снижать ее.

Продукты, которые содержат полезные питательные вещества, непременно помогут вам поднять вашу жизненную силу, энергетику и улучшить состояние здоровья.

Энергетическую ценность продуктов измеряют в килокалориях (ккал) или килоджоулях (кДж) в расчете на 100 г продукта. Калории - это единицы энергии, которые присутствуют в любом продукте. А вот когда говорят о калорийности, то имеют в виду энергетическую ценность пищи, а именно количество энергии, которую получает организм при полном ее усвоении.

Основными источниками энергии, необходимыми для поддержания жизнедеятельности организма являются белки, жиры и углеводы.

А теперь давайте рассмотрим основные функции, которые несут в себе белки, жиры и углеводы:

 

Также следует отметить, что в 1 г жира содержится около 9 калорий, и по четыре калории в одном грамме углеводов и белков.

 

Указание на продуктах питания их калорийности позволяет людям регулировать свой вес, не давая ему выходить за рамки оптимального. Достаточно провести несложные расчеты и узнать, сколько калорий содержится в том или ином продукте питания и количество калорий вы потребляете при каждом приеме пищи.

Питательные вещества являются основой и необходимые для жизнедеятельности организма. К таким питательных веществ относятся белки, жиры, углеводы и др.

Подведение итогов урока-кейса

Наименование

Содержание

1

Результаты урока-кейса можно дополнить такими находками учеников

 

2

Какие 3 сайта помогли найти важную информацию?

http://edufuture.biz/

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

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

3

В помощь ученику и коучу:

http://edufuture.biz/

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

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

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

 

4

Где брать информацию для кейса:

http://edufuture.biz/

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

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

 

5

Локация проведения урока-кейса

Урок – кейс проходит в классе. Возможно проведение в музее, библиотеке.

6

Соревновательность:

Команды мальчиков и девочек.

Счет составил:….

Задания для них:

  1.       От чего зависит кинетическая энергия? А от чего потенциальная?
  2.       Суточная потребность человека в воде составляет на 1 кг массы тела: в возрасте от 1 до 3 лет - 100 г, от 3 до 7 - 60 г, а старше 7 лет - 50г. В зависимости от своей массы тела рассчитайте, какое количество жидкости вам необходимо употреблять в течение суток.
  3.       Как вы думаете, в каком возрасте организм тратит больше энергии?

 

7

Домашнее задание

Сформулировать по пять вопросов к материалу кейса (индивидуальное задание).

8

Продолжительность:

90 мин (спаренный урок)

 

9

Возможность схемы проведения с учеником-дублером

 

возможно.

10

Полученные знания и наработанные компетенции:

  •   Освоить информацию и построить собственное целостное представление об энергии; узнать об особенностях энергии, принципе действия, возможности и влиянии на общество.
  •   Знание о значении личности в исторических процессах.
  •   Умение быстро найти необходимую информацию по теме.
  •   Получение практических навыков и применения полученной информации.
  •   Получение конкретных знаний по физике, химии, истории и других разделов (приведеных в развертках).

11

Теги:

Энергия, энергетический кризис, альтернативные источники, тепловая энергия, световая энергия, солнечная энергия, закон сохранения энергии, калории, атомная энергия, энергия ветра, геотермальная энергия.

12

Авторы:

Паутинка Светлана Анатольевна.

13

Принимали участие в апгрейде кейса:

 

 

The End

«Знання завжди повинні бути свіжими!»

Цікаві факти

Протягом життя у людини виділяється така кількість слини, що нею можна заповнити два басейни середнього 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!