Взаимосвязь физики и экологии при решении единых задач



Раньше природа устрашала человека, а теперь человек устрашает природу.

Жак-Ив Кусто

Физика — фундамент жизни, «царица наук» наравне с математикой, прочно вошедшая в нашу повседневность. Она неразрывно связана с химией, биологией и экологией. Постигая её законы, человек открывал для себя новый мир, новые явления. Он начал использовать земные ресурсы — газ, нефть, уголь, он стал обрабатывать землю, брать и преобразовывать энергию воды, солнца. Человечество благодаря физике вышло в открытый космос, открыло вокруг себя другие планеты и, возможно, откроет новые виды разумной жизни. Но самое главное — человек может жить благодаря этой науке. Трение позволяет ему ходить, ездить на автомобилях, летать на самолётах и даже сидеть и спать. Он может использовать свою планету практически полностью, но и должен осознавать свою ответственность перед ней.

Заполняя полный бак своей машины топливом, выкидывая в мусорное ведро очередной недописанный листок, создавая стихийные свалки в лесу, пригородах, мы не задумываемся, что истощаем Землю, нанося ей колоссальный вред. По подсчетам ученых, на перегнивание одной бутылки из пластика уходит примерно 100 лет! Учитывая, сколько этих бутылок производится в секунду и сколько их разбрасывается по белу свету без утилизации, можно понять, что произойдет, если они все попадут в землю, в моря и океаны. Если не сократить выбросы дыма, углекислого газа и других вредных веществ в атмосферу, неизбежно может наступить изменение состава воздуха, причем не в лучшую сторону.

Учитывая выше сказанное, нужно прививать в человеке любовь к собственному дому — планете Земля, объяснять, что его возможности не безграничны.

Люди, поняв, что мир, в котором они живут, требует помощи, стали принимать меры. Начали возводить очистительные сооружения, которые преобразуют сточные воды в чистую, пригодную для питья и хозяйственных нужд. Появились мусороперерабатывающие заводы, экологические виды топлива.

Современному поколению детей также важно прививать общечеловеческие ценности и чем раньше начнётся эта работа, тем ощутимее будет результат.

Экологическое воспитание на уроках физики поможет детям понять, как важно сохранить планету в чистоте. Они лучше узнают о всех видах загрязнения окружающей среды и методах борьбы с ними. Так природа останется в надежных руках, и будет радовать своей красотой не одну тысячу лет.

Какие же приёмы и методы можно использовать на уроках физики для привлечения внимания детей к участию в решении экологических вопросов, с учетом того, что время уроков ограничено? Прежде всего, это участие в экологических акциях, проводимых в школе. В рамках которых может быть выпуск стенгазет, участие в викторинах, конкурсах и т. д. А во время урока, с учетом изучаемой темы или при повторении можно решить 1–2 задачи по тематике экологических акций.

Например, 21 марта отмечается международный день леса, можно решить следующие задачи:

1. Леса — лёгкие планеты. Один гектар леса за год очищает 18 миллионов кубических метров воздуха от углекислого газа. Сколько кубических метров воздуха от углекислого газа очистит лес в течение года площадью 15 гектар?

Ответ. 270 000 000 м³

2. Задача по картинке. Одна брошенная батарейка загрязняет тяжелыми металлами 20 м² земли — это территория двух взрослых деревьев или убивает одного ёжика. Сколько квадратных метров чистой земли и деревьев сохранили ученики нашей школы, собрав и сдав 902 батарейки? Скольким ёжикам сохранили жизнь?

Ответ. 18040 м² чистой земли и 1804 дерева; 902 ёжикам.

3. Почему, несмотря на то, что в лесу бывает тихо, ни малейшего дуновения ветерка, мы ощущаем запахи трав и цветов?

Ответ. Происходит диффузия; молекулы пахучих веществ перемещаются в воздухе.

4. В лесу стеклянная бутылка вызвала пожар. Сколько деревьев погибнет от пожара через 2 часа, если за 10 мин сгорает до 9 деревьев.

(Запомни! Стекло, оставленное в лесу, может стать причиной пожара.)

Ответ. 108 деревьев.

5. Один гектар средневозрастного леса поглощает ежегодно 4,6–6,5 тонн углекислого газа и выделяет при этом 3,5–5 тонн кислорода. Сколько тонн кислорода выделяет 50 гектаров леса?

Ответ. Примерно 250 тонн

6. Шестьдесят килограммов макулатуры сохраняют одно дерево. Сколько деревьев сохраняет 2 тонны макулатуры, собранной учениками нашей школы?

Ответ. Примерно 33дерева.

1 апреля— Международный день птиц

1. Иногда птицам приходится без остановки лететь над морем и горами. Наибольший «беспосадочный» перелёт в 3300 км совершает кроншнеп и ржанка, летящие на зиму с Северо-Американского материка на Гавайские острова. Средняя скорость перелётных птиц 50км/ч. Определите время беспосадочных перелётов птиц.

Ответ. Примерно 66 ч.

2. Самыми быстрокрылыми среди птиц считаются ласточки и стрижи. Скорость их полёта 100- 150 км/ч. А вот кряковые утки им уступают, они летают со скоростью 96км/ч. Какое расстояние пролетают эти птицы за 1 минуту?

Ответ. Стриж с максимальной скоростью — 2500м, а кряковые утки — примерно 1600м.

3. Французские исследователи использовали радиомаяк для определения дальности и скорости перелёта альбатроса. Выяснилось, что за 33 дня птица покрыла расстояние в 15200км. Определите среднюю скорость движения альбатроса.

Ответ. Примерно 5,3 м/с.

4. Голубь весом 3 Н набирает высоту 100 м в течение 20 с. Какую мощность он развивает?

Ответ. 15 Вт.

22 марта Всемирный день воды

1. Почему нефть растекается по поверхности воды тонкой плёнкой? Как влияет нефтяная плёнка на биосферу водоёма?

Ответ: Плотность нефти меньше, чем плотность воды, поэтому нефть плавает на поверхности воды. Слой нефти затрудняет диффузию кислорода в водоем и диффузию углекислого газа в атмосферу. Нефтяная пленка уменьшает освещенность водоема, затрудняя процесс фотосинтеза, нарушает теплоизоляцию перьев у водоплавающих птиц.

2. Известно, что одна батарейка загрязняет тяжёлыми металлами до 400 литров воды. Ребята нашей школы собрали и сдали 902 батарейки. Сколько кубических метров чистой воды сохранили ребята?

Ответ. 360,8 м³.

3. Почему, чтобы река была полноводной, по её берегам должно расти много деревьев?

Ответ: Корни деревьев, благодаря принципу капиллярности, накапливают и хранят запасы подпочвенной влаги, питающей реку. Чтобы сберечь воду, надо беречь и выращивать лес.

4. В России есть два моря, представляющие собой сообщающиеся сосуды, — Азовское и Чёрное, причём одно почти пресное, а другое солёное. Не может ли вода, перетекающая из одного моря в другое через Керченский пролив, пагубно отзываться на жизни морских обитателей?

Ответ. Азовское море пополняют пресной водой реки Дон и Кубань, но перетекание из него воды в случае подъёма её уровня не представляет опасности для обитателей Чёрного моря. В засушливые же годы это пополнение ослабевает, уровень воды в Азовском море понижается, солёная вода из Чёрного моря частично перетекает в Азовское и губит в нём пресноводную рыбу.

5. Через незакрытый кран выливается около 1000 литров воды за час. Сколько кубических метров воды выльется в течение суток?

Ответ. 24м³

6. Озеро Уаикатипу, самое длинное в Новой Зеландии, протянулось с севера-запада на юго-восток почти на сто километров. С этим озером связано загадочное явление, объяснение которому наука пока не нашла. Вода в нём каждые пять минут то поднимается на семь с половиной сантиметров, то опускается до прежнего уровня. Озеро как бы дышит. Определите амплитуду и частоту «дыхания озера».

Ответ. Амплитуда — 3,75см, частота — 0,5мин^-1

16 сентября— Международный день охраны озонового слоя

1. Почему заводские трубы делают как можно более высокими?

Ответ: Чем выше труба, сооруженная над топкой, тем больше разница давления наружного воздуха и воздуха в топке и трубе, поэтому при увеличении трубы усиливается тяга. Хорошая тяга важнадля получения высокой температуры и более полного сгорания топлива.

2. Промышленные центры, расположенные в зоне влажного климата, сильно загрязняют атмосферу. Почему?

Ответ: Пылинки промышленных отходов, частицы дыма при большой влажности воздуха служат центрами конденсации водяных паров. В результате этого масса таких частиц увеличивается, уменьшается их скорость диффузии. Поэтому пылинки создают вокруг промышленного центра дымовые облака.

3. Загрязнение атмосферы отходами промышленности приводит к уменьшению ледников на горах. Почему? Каковы возможные последствия этого?

Ответ: Промышленные отходы оседают в виде пыли на поверхности ледников, что ускоряет их таяние под действием солнечных лучей. Уменьшение льда может привести к изменению климата.

4. Сколько выхлопных газов за сутки выбросит в воздух автомобиль, если израсходует 30 литров бензина?

Ответ.24кг.

Таким образом, решая на уроках задачи непосредственно по темам физики, можно привносить в условия этих задач экологический подтекст, что в немалой степени способно привлечь внимание учащихся к вопросам экологии. К тому, что человек должен разумно и бережно относиться к природным богатствам, понимая, что они не безграничны и что безрассудное их использование может привести к весьма и весьма печальным последствиям. Экологически грамотное подрастающее поколение сможет прочувствовать свою ответственность за взаимоотношение между Человеком и Природой, реально оценивая причины неблагоприятной экологической обстановки и принимать необходимые меры для исправления экологических ошибок и проведения необходимой восстановительной работы, способной сохранить нашу планету на долгие, долгие годы без разрушений и рукотворных катаклизмов.

Литература:

1. А. И. Семке — Нестандартные задачи по физике для классов естественно-научного профиля, Ярославль Академия Развития, 2007;
2. А. И. Семке — Нестандартные задачи по физике для классов гуманитарного профиля, Ярославль Академия Развития, 2007;
3. Интернет-ресурсы.