Курс физики с элементами экологии

Программа

«Курс физики с элементами экологии»

Учитель физики Еремина Светлана Николаевна

Пояснительная записка

Программа курса физики с элементами экологии дает возможность расширить сознание учащихся в области знаний об организации окружающего мира, о единстве живой и неживой природы, формировать научное мировоззрения через восприятие целостной картины мира. Данным курс позволит освоить методы работы по формированию у обучающихся и универсальных учебных действий, кроме того развитие способности их использования в учебной, познавательной и социальной практике и учебного сотрудничества с педагогом. Формирование представлений о закономерной связи и познаваемости явлений природы не заканчивается на уроке, а выходит во внеурочную деятельность. Задача представленного курса состоит в том, чтобы познакомить детей с основными экологическими проблемами нашего времени: загрязнение атмосферы, вод мирового океана, изменение климата Земли, всё расширяющееся радиоактивное загрязнение. Как результат этих процессов происходит ухудшение среды обитания человека, вызывающее его болезни и состояние психологического дискомфорта. В основу программы заложен принципиально новый подход к данной проблеме, а именно: воспитание у учащихся нового отношения к природе, осознания того факта, что человек часть природы и должен изучать законы её развития и функционирования и строить свою деятельность согласно им.

Цель: Формирование творческих и исследовательских компетентностей учащихся через целостное представление о проблемах экологии и радиоэкологии на глобальном, региональном и локальном уровнях и о возможных путях их решения.

Задачи:

• Расширить знания учащихся об основных экологических проблемах нашего времени

• Поставить учащихся в ситуацию решения парадоксальных и нестандартных задач для развития творческого мышления;

• Обретение учащимися опыта командной работы.

• воспитание у учащихся нового отношения к природе

Ожидаемый результат: Повышение интереса к изучению наук естественного цикла, развитие критического мышления, исследовательских компетенций. При внедрении новых образовательных технологий осуществляется системно-деятельный подход в обучении, где главным является: формирование познавательных интересов обучающихся; формирование компетенций согласно выбранному профилю; изменение подхода в преподавании с акцентом на проведение проектно-исследовательских методов. Реализуя системно-деятельный подход, на уроке и во внеурочной предметной деятельности создаются условия, при которых старшеклассники проявляют такие сформированные компетентности, как:

- решение жизненно-бытовых проблем;

- использование возможностей друг друга в командном взаимодействии;

- осуществление анализа и самооценки собственной деятельности;

-постановка цели и ее достижение совместно с другими обучающимися;

-создание продуктов всех видов самостоятельной работы (групповой и индивидуальной). Основными экологическими проблемами 20, а теперь уже 21 века, являются изменение климата Земли, загрязнение атмосферы и все расширяющееся радиоактивное загрязнение. И как результат этих процессов - ухудшение среды обитания человека, вызывающее его болезни и состояние психологического дискомфорта. В этой ситуации недостаточно локальных природоохранных мероприятий, необходим принципиально иной подход - формирование нового мировоззрения, осознание Факта, что человек часть природы и должен изучать законы ее развития и функционирования, а так же строить свою деятельность согласно им. Необходимо воспитать осведомленность с состоянии окружающей среды и овладение определенными навыками и методами принятия решений.
В качестве критерия успешности полученного знания следует рассматривать умение ставить и решать задачи по определению состояния окружающей среды, управлять экологическими системами или их элементами на основе знаний принципов их функционирования и взаимодействия с сообществом.
Необходимость пропагандирования радиоэкологии в нашем регионе следует из близости СХК. Полученная учащимися информации, необходима для выработки собственного осознанного и обоснованного отношения к проблемам развития энергетики вообще и атомной энергетики в частности.

Содержание программы
В программу входят вопросы по изучению видов энергии, взаимодействие энергетических установок с окружающей средой, получения энергии путем сжигания топлива и его последствия. Ядерная энергия. Опасность ионизирующей радиации, естественный радиоактивный фон. Безопасное хранение радиоактивных отходов, степень риска аварий на атомных станциях. Пути снижения нежелательного воздействия энергетических установок на окружающую среду, альтернативные источники энергии.
Изучение этих вопросов проходит на протяжении всего курса физики, начиная с 7 класса с включением тех или иных вопросов радиоэкологии, соответствующие изучаемым разделам физики.
Так в 7 классе, когда только начинается изучение строения вещества, происходит знакомство с некоторыми физическими законами целесообразно рассмотреть такие вопросы:

• естественная радиоактивность,

• процессы, происходящие в ведрах звезд;

• взрыв атомной бомбы и его разрушительная сила;

• заражение живых организмов и растений;

• пути получения энергии,

• энергия атомного ядра;

• влияние подводных ядерных взрывов на морских обитателей;

• распространение радиоактивных элементов;

• захоронение радиоактивных отходов в водоёмах

Например, источниками радиоактивного загрязнения объектов окружающей среды могут быть природные образования с естественными радиоактивными элементами (месторождения радиоактивных и других полезных ископаемых). Также к радиоактивному загрязнению приводит использование природных материалов, содержащих радиоактивные элементы, в качестве строительных материалов, накопителей бетонов, шлаков и т.п. Так, в г. Омске в качестве накопителя бетона использовался гранитный щебень, добываемый в Северном Казахстане, который содержал уран и торий, относящиеся к радиоактивным элементам. В результате этого в зданиях наблюдалось мощное гамма-излучение. В с. Молчаново Томской области для отсыпки улиц использовали шлаки с металлургического комбината г. Новокузнецка, в результате чего радиационный фон был повышен в 2,5 - 3 раза. Так, приводя подобные примеры, приходим к выводу, что естественный радиоактивный фон всегда существовал и будет существовать, но большого вреда организму он не наносит, а чтобы избежать дополнительной дозовой нагрузки не следует применять в строительстве радиоактивносодержащие материалы.
Рассматривая вопросы заражения живых организмов отмечаем, что радиоактивные элементы, попадая в организмы или растения, имеют свойство накапливаться. Так, доктор Войс в 1990 году сообщил, что от крыс района Пасус-де-Кальдес (Бразилия), обитающих на территориях с повышенным радиоактивным фоном, получаются контрастные радиографические отпечатки, показывающие накопление радионуклидов в различных органах.
При использовании минеральных удобрений могут возникнуть гамма и бета- излучения, когда ведутся работы: с хлористым калием, в котором, в
силу естественных причин, находится радиоактивный изотоп К40.

В 8 классе при изучении тепловых, электрических' и световых явлений предлагаем рассмотреть следующие вопросы:

• проблемы закачки радиоактивных отходов под землю и водоснабжение;

• биологическое действие различных видов излучения;

• загрязнение природной среды естественными радионуклидами при добыче и переработке радиоактивных руд;

• радиоактивность отходов сгорания топлива на ТЭС;

• история открытия радиоактивности;

• виды излучения;

• свет как вид излучения;

• невидимые лучи, их воздействие на организм человека.
  Рассматривая проблему хранения жидких радиоактивных отходов упоминаем о том, что на первых этапах жидкие радиоактивные отходы хранились в естественных или искусственных прудах-отстойниках или сбрасывались в воды Мирового океана, где происходило их естественное разбавление до безопасных уровней. По мере накопления отходов стало ясно, что такой способ не совсем приемлем, так как создается угроза существованию биологических видов и самому человеку. Появился другой способ хранения. Жидкие отходы выпаривают, затем помещали в металлические контейнеры и захоранивали. Так же широко применяли метод захоронения жидких отходов в глубоких слоях Земли, лежащих ниже водоносных слоев и отделенных от них глинистыми породами, поэтому загрязнение подземных вод не должно происходить.
  Говоря об истории открытия радиоактивности в доступной для детей форме, излагаем опыты, проводимые в 1896 году французским исследователем Анри Беккерелем, с фотопластинками, которые оказались засвеченными, находясь рядом с солями урана в темной бумаге. Затем даём упрощенное определение радиоактивных элементов. «Радиоактивными элементами считают особые химические элементы, которые самопроизвольно излучают лучи. называемые альфа, бета и гамма- лучами»
  В 9 классе более детально изучается строение атомного ядра, поэтому есть возможность серьезно поговорить о проблемах радиоэкологии:

• радиоактивность как свидетельство сложного строения атома;

• методы регистрации радиоактивного излучения,

• Прибор для регистрации радиоактивности;

• изотопы,

• трансурановые элементы;

• побочные продукты ядерных реакторов

• реакторы на быстрых и медленных нейтронах;

• одно, двух, трехконтурные реакторы;

• возможные аварии на реакторах;

• влияние радиоактивных изотопов на организм человека (стронций, йод, железо);

• использование радиоизотопов
  По окончании курса учащиеся должны знать:

• виды энергии и методы ее получения;

• влияние радиации на живые организмы и последствия радиоактивного загрязнения;

• типы ядерных реакторов;

• природные и искусственные источники ионизирующих излучений

• биологическое действие ионизирующих излучений;

• индивидуальная профилактика ионизирующего излучения.

Тематическое планирование

7 класс

Изучаемая тема

Вопросы экологии

введение

атомные явления - взрывы атомных процессы, происходящие в недpax звёзд г

Измерение физических величин

единицы измерения радиации, определение цены деления дозиметра.

плотность вещества

тяжёлые металлы: вред, наносимый тяжёлыми металлами организму человека

силы в при­роде

разрушительная сила взрывной волны

при взрыве атомной бомбы.

работа, мощность, энергия

энергия атомного ядра, энергия ядерных взрывов, пути получения энергии (сжигание топлива, гидроэнергия, атом)

молекулы и атомы

строение атома, изотопы

диффузия

проникновение тяжёлых металлов и радиации в живые организмы, заражение растений

Агрегатные состояния вещества

таяние снега и загрязнение рек,

озёр, почвы

Давление, закон Паскаля VПаскаля

влияние подводных взрывов на морских, обитателей.

8 класс

Изучаемая тема

Вопросы экологии

Внутренняя энергия

Ресурсы природной среды, тепловое воздействие энергетики на окружающую среду

Виды теплопередачи

Проблема закачки радиоактивных

отходов под землю и водоснабжение. Биологическое действие различных видов излучения. Воздействие энергетики на гидросферу, литосферу, атмосферу, биосферу. Тепловое воздействие энергетики на окружающую среду, примесные выбросы

Энергия топлива. Закон сохранения энергии

Круговорот углерода в природе, топливно- энергетические ресурсы Земли. Обратимые и необратимые процессы. Направленность процессов в природе. Работа ТЭС, сохранение природных ресурсов за счет работы АЭС. Альтернативные источники энергии.

Изменение агрегатных состояний

Загрязнение природной среды естественными радионуклеидами при добыче и переработке радиоактивных и нерадиоактивных руд. Действие горячих частиц на живой организм

Тепловые двигатели

Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами, содержащимися в бензине. Природные и искусственные источники облучения.

Радиоактивность отходов при сгорании

углеродосодержащего топлива.

Электризация. Электрическое поле

Оценка влияния электромагнитных полей ЛЭП на окружающую среду.

Влияния электрических полей на биосистему.

Строение атома

Радиоактивные элементы. История открытия радиоактивности. Виды излучения. Изотопы, их свойства.

Электрический ток

Движение ионов в электрическом поле (на при мере счетчика Гейгера). Электроэнергетика и факторы загрязнения окружающей среды. Производство энергии ГЭС и АЭС

Электромагнитные явления

Электромагнитные воздействие электросистем на окружающую среду, электромагнитные бури и их влияние на человека

Световые явления

Свет как источник излучения, проблема использования солнечной энергии, невидимые лучи, их воздействие на организм человека

9 класс

Изучаемая тема

Вопросы экологии

Законы взаимодействия и движения тел

Движение частиц по окружно­сти. Закон сохранения импульса и энергии для частиц.

Механические колебания и волны. Звук

Колебательное движение частиц в атомах.

Электромагнитные явления

Радиационное поле Земли. Био­логическое действие рентгенов­ского и унизлучения.

Радиоактивность как свиде­тельство сложного строения атома.

Естественные радиоактивные элементы

Экспериментальные методы исследования частиц.

Методы регистрации радиоак­тивного излучения. Прибор для регистрации- дозиметр

Изотопы

трансурансвые элементы

Альфа- и бета-распад. Прави­ло смещения.

Ядерные реакции в реакторах. Побочные продукты реакции.

Деление ядер урана

Условия деления изотопов урана U²¹⁵ и U²"

Ценная реакция.

Управляемая и неуправляемая цепная реакция. Условия для цепной реакции.

Ядерный реактор. Преобра­зование внутренней энергии атомных ядер в электриче­скую энергию.

Реакторы на быстрых и медлен­ных нейтронах. Одно-, двух- и трехконтурные реакторы. Теплоносители в атомных реак­торах

Атомная энергетика

Возможные аварии на атомных реакторах. Проблема ядерных отходов.

Биологическое действие ра­диации.

Влияние радиоактивных изото­пов на организм (стронций, йод, железо).

Получение и применение ра­диоактивных изотопов.

Использование радиоизотопов

Экскурсии на СХК

Первый реактор, действующее производство

10 класс

Изучаемая тема

Вопросы экологии

Основы MKT

! ■ I

Химические свойства изотопов. Биологическое действие радио­активных изотопов, диффузия радиоактивных изотопов в при­роде й организме человека

Физические свойства жидко­стей и твердых тел.

Использование критических со­стояний жидкости и, пара в при­борах,; регистрирующих радиоак­тивные частицы (камере Вильсо­на и пузырьковой ка;мере), ис­пользование графита, кадмия, - бора в качестве замедлителей на реакторах АЭС

Внутренний энергия, первый закон термодинамики.:

Внутренняя энергия; ядра. Нагре­вание веществ под действием ра­диоактивного излучения. Экологоэкономический анализ топ­ливно-энергетического ком­плекса (сохранение топливных ресурсов за счет работы АЭС, радиоактивные отходы ТЭС).

Необратимость процессов, второй закон термодинами­ки, тепловые двигатели.

Структура энергопотребления, ограниченность невозобновляемых природных энергоресурсов. Процессы взаимодействия энер­гоустановок с окружающей сре­дой. Выброс тяжелых металлов в результате работы двигателей внутреннего сгорания.

Электростатика

Закон сохранения заряда при распаде ядер. Движение частиц в электрическом поле;(на примере распада ядра на осколки).

Электрический ток в жидко­стях

Радиолиз воды (биологическое действие).

Электрический ток в газах.

Счетчик Гейгера. Использование плазмы для удержания радиоак­тивных частиц при термоядер­ных реакциях

Магнитное поле.

Влияние магнитного поля на движущиеся радиоактивные час­тицы. Использование этого свой­ства для обнаружения частиц. История открытия радиоактив­ности