"Энергосбережение - умное решение"

Урок 4. Откуда берется энергия? Как я могу ее сберечь?

Рыжова Н.А.

Задачи:

сформировать у учащихся первые представления о значении энергии (света, тепла) в нашей повседневной жизни, о ее источниках, необходимости рационального использования тепла и электроэнергии в быту, об альтернативных источниках энергии; формирование навыков экологически грамотного и безопасного поведения.

Что вам понадобится:

- изображения электроприборов, компьютерной техники, электрического бытового оборудования (стиральная машина, электроплита, холодильник, фен, компьютер и т.п.); 

- лампы разного вида (накаливания, энергосберегающие,
 в т.ч. светодиоидные);

- вертушки (можно сделать самим);

- презентации с иллюстрациями гидро-, теплоэлектростанций, атомных станций, геотермальных станций, самые простые схемы их устройства, изображения или макеты ветряных мельниц, альтернативных источников энергии (ветродвигатели, солнечные батареи), труб, по которым под землей в дома идет горячая вода;

- флипчарт или обычная доска для фиксации высказываний учеников;

- мобильный телефон;

- батарейки;

- изображения энергосберегающих знаков на бытовой технике;

- электроприборы (фен, утюг и т.п.).

Основные вопросы для обсуждения:

- Для чего мы используем энергию (свет, тепло) в школе и дома?

- Кто сегодня пользовался электроприборами? (Например, утром в семье кипятили воду в электрочайнике, варили кофе в кофеварке, поджаривали тосты, гладили одежду.)

- Как свет и тепло поступают в здания?

- Какими бывают электростанции?

- Что будет, если энергия в здании исчезнет? Почему она может исчезнуть?

- Что такое альтернативная энергетика? Для чего она нужна?

- Как я могу экономить энергию (свет, тепло)?

Предварительная работа:

предложите ученикам проверить, где в школе и в их домах находятся источники света и тепла, какие используются лампы и электроприборы. Есть ли среди них энергосберегающие (со специальными значками)? Выясните с учениками, есть ли в вашем населенном пункте альтернативные источники энергии.

Примерный ход урока

1.     Спросите учеников, кто из них считает себя «энергичным».  Что это значит? Что мы подразумеваем, когда говорим, что «у нас не хватает энергии?» или «у нас много энергии»? Когда мы энергичны, мы бегаем, прыгаем, то есть наш организм «работает». Откуда мы берем энергию? Мы едим, питаемся. А откуда берет энергию наш телефон, ведь мы тоже говорим, что у него «закончилось питание», и ставим его на зарядку. Без питания телефон не работает. Чтобы он снова заработал, ему нужно зарядиться. Для этого мы включаем зарядку в розетку. (Покажите ученикам телефон и зарядку к нему.) А для чего? В розетке есть электричество. Для каких целей еще используется электричество в вашем здании? Зафиксируйте все высказывания детей на флип-чате, интерактивной или обычной доске. Составьте вместе с детьми такой же список для квартиры (дома). Можно сделать отдельный список «Что мы включаем через розетку?» (Чайник, фен, телефон, компьютер, электрическую мясорубку, вентилятор, холодильник, стиральную машину и т.п.). Рассмотрите с учениками некоторые электроприборы. Что у них общего?

2.     Напомните ученикам, что даже в самые большие морозы у вас в классе, в квартирах, домах тепло. Почему? Наверняка дети вспомнят о батареях. Обсудите с ними, а что находится внутри батарей? Как и откуда в них попадает горячая вода? Проверьте, можно ли в батареях в вашем здании регулировать температуру воды. Для чего нужен такой регулятор?

3.      Пусть ученики представят, что в вашем здании исчезла энергия (свет, тепло). Что при этом произойдет? Возможно, дети помнят ситуации, когда в их доме не было света. Что при этом происходило? 

4.     Откуда же берутся электричество и тепло в здании? (Выслушайте ответы детей, не комментируя.) Покажите ученикам рисунки, фотографии разных электростанций: тепловой, гидроэлектростанции, атомной электростанции. Кто из учащихся видел такие электростанции? Почему все они называются «электростанциями»? Чем они отличаются? Для получения энергии на тепловой электростанции сжигают разные виды топлива: газ, мазут, каменный уголь. Гидроэлектростанции используют энергию движения воды. На атомных станциях энергия выделяется в процессе деления особых веществ, которые мы называем радиоактивными.  Рассмотрите подробнее работу той электростанции, которая дает энергию в вашем населенном пункте.

5.     На ТЭЦ газ поступает по трубам в огромный котел. Там он нагревается. Высота пламени может достигать очень большой высоты. Горячий газ нагревает воду, которая проходит по трубам. При нагревании и под высоким давлением вода превращается в пар.  Воду для нагревания в котлах с целью получения горячего водяного пара обычно берут из водоемов. Этот очень горячий пар направляется в турбину. Пар вращает лопасти турбины с большой скоростью.  Паровая турбина – это сложно устроенная огромная вертушка с множеством лопастей (лопаток). Пар заставляет турбину крутиться с огромной скоростью. Турбина соединена с генератором (устройством для выработки электричества). В генераторе вращаются тяжелые магниты, расположенные внутри обмотки, состоящей из большого числа витков медной проволоки. При вращении как раз и вырабатывается электрический ток.

На ТЭЦ есть дымовые трубы и градирни (охладительные башни). Из дымовых труб выходят продукты горения топлива (остатки газа), которые проходят через фильтры, чтобы не загрязнять воздух. Дыма из этих труб почти не видно, но это не значит, что выходящих газов совсем нет. Просто многие опасные газы, которые образуются при горении топлива, не имеют цвета. Часто люди думают, что самые опасные – это белые облака над градирнями (такими огромными башнями, которые есть почти на любой тепловой и на многих атомных станциях). Но это всего-навсего водяной пар, который охлаждается в этих самых градирнях. Там он опять превращается в воду, которая снова используется. И так происходит много раз. Конечно, небольшая часть воды уносится ветром. Поэтому мы видим над градирнями искусственные белые облака. Особенно хорошо они заметны в морозную погоду.

Кстати, на атомных электростанциях турбины тоже вращает поток горячего водяного пара. Только нагревается он не при сжигании газа, мазута или угля, а в процессе радиоактивного распада ядерного топлива в особом реакторе. Дальше этим теплом нагревают воду, превращая ее в пар. Пар крутит турбину, турбина вращает генератор, который и вырабатывает электричество точно так же, как на обычной тепловой электростанции.

6.     Покажите детям изображение термального источника геотермальной станции. Расскажите, что еще нагревать воду и получать горячий пар для вращения турбин можно, используя тепло земных недр. Это уже сделано там, где с большой глубины поступает горячая вода, например, в вулканических районах Земли (на Камчатке, в Исландии, в Новой Зеландии).

7.     Рассмотрите иллюстрацию ГЭС. Объясните, что вращать турбину (и генератор вместе с ней) может не только поток горячего водяного пара. С этой задачей не хуже справляется и быстрый поток воды. Если поток течет очень быстро (например, на горных реках), или вода падает с большой высоты (например, с высокой плотины), он крутит лопасти турбины (немного по-другому устроенной, чем на тепловой станции). А после происходит то же самое: движение турбины передается на генератор, который вырабатывает электроэнергию.

8.     Организуйте экспериментирование. Раздайте ученикам вертушки. Спросите, что нужно сделать, чтобы лопасти вертушки крутились? Почему начинают крутиться лопасти вертушки, ведь дети до них не дотрагиваются, а только дуют? Лопасти крутит ветер. Это его работа. Рассмотрите фотографии ветряных мельниц (можно вспомнить соответствующие сказки, в которых они упоминаются). Расскажите, как и для чего использовались эти сооружения. Подчеркните, что уже очень давно люди догадались использовать силу ветра для того, чтобы молоть зерно на ветряных мельницах. Про электричество тогда никто еще не знал. Смысл использования энергии ветра не изменился и в наши дни: все также вращение лопастей делает полезную для нас работу. Понятно, что вращать турбину (а, значит, и генератор) может не только поток горячего пара или напор воды. Это под силу и ветру.

Рассмотрите иллюстрации ветряков. Пусть учащиеся представят, что им нужно выбрать место для ветряка. Как они будут его выбирать? Где лучше всего размещать такие сооружения и почему? Расскажите, что ветряки устанавливают на открытых пространствах, где часто дуют ветры. Например, на полях, по берегам морей. И действительно, в последние годы все чаще можно встретить огромные вышки, на которых медленно крутятся огромные длинные лопасти. Такие вышки обычно ставят по несколько десятков недалеко друг от друга на ветренных участках равнин, на горных перевалах, на морском берегу или прямо на мелководье. Сразу много ветряных двигателей нужно потому, что каждый из них вырабатывает не так много электроэнергии, как, например турбина гидроэлектростанции, ТЭС или АЭС. Зато для них не нужно никакого топлива, они не загрязняют воздух своими выбросами, не производят очень опасных радиоактивных отходов, для них не нужно загораживать реки плотинами. Понятно, что ветродвигатели работают только тогда, когда дует достаточно сильный ветер.

9.     Расскажите ученикам, что электроэнергию можно получать прямо от Солнца. Особые устройства (солнечные панели) улавливают солнечный свет и преобразуют его в электроэнергию. Где, по мнению учащихся, лучше располагать такие панели? Особенно много таких панелей в южных регионах планеты, но не только. Целые «поля» солнечных панелей расположены, например, в Испании. Много электроэнергии вырабатывается таким способом в Германии, Италии, Франции, а также в Китае, Японии и ряде других стран. Есть крупные солнечные электростанции и в России. Если в вашем регионе «работают» солнечные панели или станции, покажите детям иллюстративный материал и расскажите об этом. Так, сейчас отдельные солнечные панели можно обнаружить в парках, на спортивных, детских площадках и даже на школьных территориях. Нередко они используются для зарядки телефонов, планшетов.  

10. Обсудите с учениками, как электроэнергия, выработанная на электростанции любого типа, попадает в ваш класс. Не отвергайте любые предположения, зафиксируйте их. Объясните, что энергия передается по проводам на большие расстояния, и поступает в каждый дом, квартиру, школьный класс, в общем – в каждую розетку. И мы можем просто и безопасно ее использовать.

11. Обсудите итоги предварительной работы (поиск источников тепла в вашем здании). Пусть ученики выскажут свои предположения о том, откуда берется горячая вода в батареях. Расскажите, что, кроме электроэнергии, на тепловых и атомных станциях получают еще и огромное количество горячей воды. Определенная ее доля используется на самой станции, а часть идет для обогрева жилых домов, школьных зданий и прочих сооружений. Кто из учеников видел, как вдоль дороги или во дворе экскаватор раскапывает канаву, в которой уложены очень толстые пластиковые или металлические трубы? Иногда такие трубы видны и на поверхности, или даже подняты над землей. Обычно они обернуты толстой металлической фольгой или укутаны в мохнатую обертку. Это как раз и есть те трубы, по которым в дома поступает горячая вода для отопления. Насосами она накачивается в систему отопления здания, по более тонким трубам подводится к «батареям», т.е. радиаторам, расположенным обычно под окнами в квартирах. Для чего, по мнению учеников, укутывают трубы или оборачивают их фольгой?

12. Обсудите, куда девается приходящее в класс тепло? Всегда ли оно используется рационально? Может ли оно «убежать»? Все ли окна, входные двери закрываются плотно?  Для чего нужны регуляторы температуры на батареях?

13. Посчитайте количество розеток в классе. Как они используются? Бывает ли так, что какое-то оборудование не используется, а в розетку включено? (Компьютер, телевизор, зарядное устройство?) А дома у детей всегда выключают неработающие электроприборы из розетки?   

14. Возьмите настольную лампу со снятым колпаком или поверните подвижную настольную лампу так, чтобы электрическая лампочка накаливания была обращена вверх. Предложите каждому ученику по очереди подержать ладонь на безопасном (20-25 см) расстоянии от лампы. Ощущают ли они тепло? Понятно, почему она называется «лампа накаливания»? Большая часть электроэнергии уходит не на свечение, а на тепло. Это невыгодно и не эффективно. Теперь поменяйте лампочку на энергосберегающую люминесцентную (спиральную или колбочкой). Опять на таком же расстоянии попробуйте, насколько сильно нагревается воздух над лампой. Что ощущается? Такая лампа нагревается гораздо меньше, а светит намного лучше. И при этом электроэнергии для нее нужно в несколько раз меньше. Понятно почему она называется «энергосберегающей»? Опыт можно продолжить со светодиодной или галогенной лампочками. Каждая из них будет светить даже сильнее, чем люминесцентная, но и нагреваться будет больше. Не давайте ученикам прикасаться непосредственно к поверхности любой из ламп, это может вызвать ожоги!

15. Другой способ получения электроэнергии использован в известных всем батарейках. Правильно они называются химическими источниками тока. В них происходит действие одних химических веществ на другие. При этом вырабатывается слабый электрический ток. Правда, это происходит не так долго, как бы нам хотелось, а только до тех пор, пока вещества не израсходуются. Потом приходится использовать новые батарейки. А куда девать уже использованные?

16. Дайте ученикам потрогать зарядку от телефона. Она холодная, теплая или горячая? Включите зарядку в розетку. Когда она нагреется, снова дайте детям ее потрогать. Почему она стала теплой? Получается, что включенная зарядка тоже потребляет энергию, даже без телефона.

17. Предложите ученикам нарисовать экологические знаки, которые напоминают о необходимости сберегать энергию.

18. Учащимся младшего возраста можно предложить узнать различные электроприборы по описанию. Так они лучше их запомнят. Описания могут быть такими:

- Этот электроприбор мы включаем, когда хотим выпить чаю или кофе. (Электрочайник.)

- Этот электроприбор нам нужен, когда мы хотим высушить волосы. (Фен).

- Этот электроприбор помогает нам сделать вкусные котлеты. (Электрическая мясорубка.)

- Этот электроприбор помогает нам поджарить тосты. (Тостер.)

Можно разделить учеников на малые группы, чтобы они придумывали свои загадки-описания и загадывали их друг другу.

19. Используйте на уроке игру на развитие памяти. Например, первый ученик говорит: «Я включил в розетку утюг, чтобы погладить одежду», второй: «Я включил в розетку утюг, чтобы погладить одежду и фен, чтобы высушить волосы», третий: «Я включил в розетку утюг, чтобы погладить одежду и фен, чтобы высушить волосы и вафельницу, чтобы испечь вафли…».  Игра заканчивается, когда участники уже ничего придумать не могут. Если кто-то не может ничего предложить, он выбывает из игры. Такую же игру можно провести для закрепления правил поведения рационального использования ресурсов. Например: «Для экономии энергии я выключаю свет, когда выхожу из комнаты», «Для экономии энергии после зарядки телефона я вынимаю зарядное устройство из розетки», «Для экономии энергии моя семья купила энергосберегающую стиральную машину», «Для экономии энергии я не открываю надолго холодильник» и т.д. Победителем будет тот, кто последним назовет варианты экономии энергии.  

20.Покажите ученикам фотографию солнечных панелей. Кто знает, что это такое? Как работают солнечные панели?  Возможно, кто-то из детей видел калькуляторы, уличные фонари или дачные светильники на дорожках, в которых используется принцип преобразования солнечного света в электричество. Обратите внимание на темно-синие квадратики – аналоги солнечных панелей на солнечных электростанциях. Они изготовлены из тонких пластин кремния с особыми примесями. Когда луч солнечного (или любого другого) света попадает на такую пластину, в ней начинает вырабатываться электрический ток. Конечно, крошечного квадратика на калькуляторе или дачном ночном светильнике хватает только на одно это устройство. Зато его не нужно подключать к электрической розетке.

21.Обсудите, у кого из учеников в семье экономят свет и тепло? Кто из членов семьи это делает чаще всего и как?

22.Покажите ученикам энергосберегающие знаки на бытовой технике (например, на микроволновке) и объясните, что они обозначают. (Если была проведена предварительная работа по этой теме, обсудите ее результаты.)

23.Рассмотрите с учениками две картинки: на одной показано экономное использование энергии, а второй – расточительное (включены все лампы, люстра, а человек читает под настольной лампой, зарядное устройство в розетке без телефона, в комнате включены и компьютер, и телевизор, и т.п.) Задача учеников: объяснить, какая из картинок помогает нам экономить энергию, а какая – нет, и объяснить свои соображения. 

 В конце урока сформулируйте вместе с детьми выводы. Они могут быть примерно такими:

1.     Для того, чтобы работали многие приборы, оборудование, в здании должно быть электричество. Электричество необходимо и для освещения помещений.

2.     Для обогрева помещений в здание (в батареи) поступает горячая вода.

3.     Для выработки электричества и получения горячей воды необходима энергия. Электричество вырабатывают на электростанциях. Они бывают разными. На теплоэлектростанциях сжигают каменный уголь, газ или мазут. При этом загрязняется воздух. Когда используют газ, воздух загрязняется меньше всего. Гидроэлектростанции работают благодаря движению воды. Они не загрязняют воздух, но при их строительстве затапливают большие территории. Атомные станции используют особое радиоактивное топливо.        

4.     Чем меньше электроэнергии или тепла мы используем, тем меньше работают электростанции, тем меньше они используют ресурсов и загрязняют окружающую среду.

5.     Каждый из нас может экономить энергию:

- выключать свет, когда выходит из комнаты;

- не оставлять включенными электроприборы, когда мы ими не пользуемся;

- не выпускать тепло из комнаты;

- если это возможно, оставлять один необходимый источник света в комнате. Например, при чтении можно оставить включенной только настольную лампу.

(Этот список можно продолжить: как рационально использовать электроплиты, стирать, беречь холод в холодильнике, и т.п. Для формулировки правил используйте записи ответов учеников на доске.)

6. При выборе бытовой техники обращать внимание на энергосберегающие знаки и покупать ту, которая использует меньше энергии. (Это дети могут обсудить с родителями).

7. При стирке в машине нужно полностью заполнять бак грязным бельем, а не стирать по одной-две вещи.  

8. Сегодня люди используют энергию ветра и солнца. Эта энергия более безопасна для окружающей среды. Солнечные панели можно увидеть на открытых пространствах (есть целые солнечные станции), на крышах домов, в том числе и частных, на теплицах. Отдельные солнечные панели размещают в городах.

9. Каждый из нас может экономить энергию (свет, тепло), это несложно. Чем меньше энергии нам нужно, тем меньше используется ресурсов для электростанций, тем меньше загрязняется окружающая среда.  

Что можно сделать после урока

1.     Организуйте выставку ресурсосберегающих знаков, создайте с учениками плакаты по теме урока. Разместите ресурсосберегающие знаки в здании, в тех местах, где решат сами дети. (При этом они должны обосновать выбор мест для таких знаков.)

2.     Разделите учеников на группы. Одна группа будет наблюдать в течение определенного периода за тем, как в классе используется свет. (Бывает, что с утра свет необходим, а позже, когда становится светло, его забывают выключить.) Задача второй группы – следить, чтобы из розетки вовремя вынимали неработающие приборы, и т.п. Через какой-то промежуток времени учащиеся могут обменяться результатами и обсудить их.

3.     Создайте с учениками собственную книжку о том, как экономить тепло и свет. Подарите эту книжку детскому саду или библиотеке.

4.     Если есть возможность, организуйте по теме урока экскурсию на электростанцию, в музей науки или экоцентр. Ученики могут посетить некоторые из них и самостоятельно, с семьями, а потом рассказать о том, что произвело на них наибольшее впечатление.

5.     Организуйте сбор использованных батареек в классе. Помните о том, что батарейки нужно собирать в закрытый контейнер. Обязательно отнесите собранные батарейки в пункт приема.   

Рекомендуемые материалы по теме:

https://solnet.ee/sol/005/v_069

https://www.youtube.com/watch?v=GwU7c6Eduxs

https://www.youtube.com/watch?v=6zZ2ML2QiTA

https://neftegaz.ru/tech-library/elektrostantsii/142462-geotermalnaya-elektrostantsiya-geoes-ili-geotes/

https://theoryandpractice.ru/posts/484-kak-rabotaet-atomnaya-elektrostantsiya

https://pue8.ru/silovaya-elektronika/911-vidy-energosberegayushchikh-lamp.html

https://www.unicef.org/eca/ru/Новостные-заметки/9-простых-способов-экономить-электроэнергию

https://www.youtube.com/watch?v=Rl4gmz_83vA

https://www.youtube.com/watch?v=r2wm8KTL8KA

Скачано с www.znanio.ru