Алтайский край Родинский район
| Вид материала | Урок |
- Алтайский край Родинский район Муниципальное образовательное учреждение, 133.21kb.
- Учебного заведения: моу старобелокурихинская сош, 29.89kb.
- Алтайский край Родинский район Муниципальное образовательное учреждение «Покровская, 649.83kb.
- Doc22. ru Информационно-аналитический портал Алтайский край: события и комментарии, 19.2kb.
- Республика Хакасия, 2385.46kb.
- Анализ текущего социально-экономического состояния Алтайского края, 2031.57kb.
- Е. А. Соколец, учитель начальных классов, моу буяновская средняя общеобразовательная, 72.93kb.
- Расширение сети в регионах Новосибирская, Кемеровская, Томская, Омская области, Красноярский, 136.1kb.
- Ежеквартальныйотче т открытое акционерное общество «Черемновский сахарный завод», 2390.23kb.
- Публичный доклад, 453.47kb.
Алтайский край
Родинский район
Муниципальное образовательное учреждение
«Покровская средняя общеобразовательная школа»
Тема: “Транспорт мира. Тепловые двигатели и охрана окружающей среды”.
(интегрированный урок – пресс – конференция (2часа) по физике и географии в 10 классе)
учителя: Шишов Анатолий Иванович (учитель физики)
Николаева Любовь Ивановна (учитель географии)
Покровка
2002
ОБОСНОВАНИЕ.
Одно из основных требований нашего времени – воспитание активной, творческой личности. Чтобы выпускники средней школы могли хорошо адаптироваться в современной жизни, учителя физики должны помочь им освоить технологию решения инновационных задач средствами физики и смежных с ней наук.
Если мы хотим, чтобы наши ученики в обыденной жизни могли использовать приобретённые знания, ориентировались в их применении, разбирались в научно-технической литературе, то каждый урок должен строиться на основе деятельности учащихся.
В связи с этим мы проводим интегрированный урок – пресс - конференцию по теме: “Транспорт мира. Тепловые двигатели и охрана окружающей среды”. Осуществление экологического воспитания учащихся при изучении физики необходимо, поскольку деградация окружающей среды вызвана главным образом её технологическим загрязнением, и физика оказывается первопричиной человеческого давления на природу. Но она же выступает и в другой, положительной роли: на основе её достижений создаются новые альтернативные технологии, сберегающие природные ресурсы и не загрязняющие окружающую среду.
Урок – пресс – конференция проводится 2 часа в форме ролевой игры. Такой урок учит самостоятельности мышления, вырабатывает умение выступать перед большой аудиторией, работать с литературой, воспитывает чувство ответственности, кроме того, позволяет за небольшой промежуток времени изучить обширный материал, обобщить знания по физике и географии по этой теме. Привлекает и разнообразие применяемых методов, что делает урок интересным для всех учащихся, даёт возможность включить в работу, притом высокоэффективную, всех.
Учащиеся осознают собственный рост, радость овладения более совершенными формами учебной деятельности, удовольствие, чувство успеха, гордости за успех товарищей. Деловая игра открывает ряд возможностей: максимально приближает обучение к реальным жизненным и производственным условиям, обеспечивает широкую самостоятельность учащихся, развивает коммуникативные навыки, искореняет такие негативные явления, как списывание, обман, боязнь плохих отметок и другое. Урок – конференция имеет огромный потенциал, т. к. даёт возможность учащимся проявить себя всесторонне.
Урок – пресс – конференция (2 часа)
Интегрированный (физика, география)
Цели урока:
Образовательные: привлекая соответствующий учебный материал этих двух предметов, обобщить знания учащихся о современных транспортных средствах, выяснить роль тепловых и других двигателей в жизни мирового сообщества, раскрыть сущность связанных с ними экологических проблем.
Развивающие: развивать умение ставить вопросы, давать краткие чёткие ответы, по - деловому общаться. Способствовать развитию как устной, так и письменной речи учащихся, а также политехнического мышления и творчества. Развивать организаторские способности и прививать интерес к предметам.
Воспитательные: убедить учащихся в жизненной важности, бережного отношения к окружающей природе и развития научно-технического прогресса. Воспитывать любознательность, умение работать в коллективе. Формировать активную личность. В целях профориентации подчеркнуть роль механизации в сельском хозяйстве ГПЗ “Свободный”.
Форма проведения: ролевая игра.
Оформление кабинета.
Плакат: “Раньше природа устрашала человека, а теперь человек устрашает природу”.
(Жак Иво Кусто).
Плакат: 1т бензина, сгорая, выделяет 500-800 кг вредных веществ. В атмосферу ежегодно выбрасывается ≈ 5 млрд. т СО2. В состав выхлопных газов входит около 300 компонентов, в том числе оксид углерода, оксиды азота, углеводороды, альдегиды, оксиды металлов (наиболее вредный – оксид свинца), сажа и другие.
Изречения:
“Нам необыкновенно повезло, что мы живём в век, когда ещё можно делать открытия”
(Р. Фейнман)
“Природа – единственная книга, каждая страница которой полна глубокого содержания”
(И.В. Гёте)
- На столах в кабинете установлены таблички с названиями газет, журналов, которые представляют учащиеся в роли журналистов.
Оборудование: видеофильм “Экология”, выставка литературы по данной теме, плакаты, модели ДВС, паровой машины, паровой турбины.
План
I Вступительная часть
II Основная часть
- Доклад №1 “Виды транспорта, значение”.
- Автомобильный, морской, железнодорожный, воздушный, речной,
электронный и другие виды транспорта.
2. Транспорт Алтая.
3. Современный вид транспорта.
- Доклад №2 “Тепловые двигатели и их применение”.
1.История создания ДВС и первого русского автомобиля.
2.Интервью у “главного механика” ГПЗ “Свободный”.
3.Новости электромобилестроения.
- Доклад №3 “Влияние транспорта на окружающую среду”.
1.Транспорт, как один из источников загрязнения окружающей среды.
2. “Парниковый эффект”.
3.Здоровье людей в опасности.
4.Экология Москвы.
- Доклад №4 “Пути решения экологических проблем”.
1.Транспорт будущего.
2.Роль России в решении экологических проблем.
3.Новая жизнь велосипеда.
- Доклад №5 “Разработка техники для сохранения окружающей среды”.
III Будущим физикам и экологам
1.Предлагается литература и выставка книг.
2.Предлагаются качественные задачи по физике автомобиля и дорожного
движения.
3.“Экологам” проследить до конца учебного года за экологической
обстановкой в стране, крае, районе.
IV Подведение итогов “час прессы” (отчёт об услышанном). Принятие экологического
манифеста.
| Этапы урока | Деятельность учителей | Деятельность учеников |
| I.Вступитель-ная часть. II. Основная часть . III. Заключи- тельная часть. Будущим физикам и экологам. Выставка литературы. Качественные задачи по физике авто- мобилестрое- ния и дорожного движения. Отчёт прессы | До конференции: определение задач и круга вопросов. Изучение соответствующей литературы. Поиски литературы, которую можно рекомендовать учащимся. Распределение докладов между выступающими. Консультации. Учитель географии объявляет тему, цель урока. Класс разбивается на группы, которые превращаются в “специалистов” и представителей прессы-сотрудников газет: “Аргументы и факты”, “Алтайская правда”, “Дело Октября”, журналов: “Наука и жизнь”, ”Техника молодёжи”, ”Наука - инженерам”, “Здоровье”. На столе перед каждой группой прессы табличка с названием газеты или журнала. В президиум приглашаются “физик-теоретик”, “инженер-конструктор”, “гл. инженер”, “учёный- инженер”, “инженер” по современному транспорту, “специалист” по транспорту, ”врач”, “историк”, “краевед”, “эколог”, “географ”, “главный механик” ГПЗ “Свободный” и ведущий, которого представляют. Учитель побуждает учащихся к анализу проблем. Помогает актуализировать необходимые знания. Организуют деятельность по добыванию новых знаний. Краткое резюме выступлений. Подводят итоги. | Ведущий открывает конференцию и знакомит с планом её проведения. Ученики, играющие роль “специалистов”, выступают с докладами. Анализируют проблему на основе имеющихся знаний, высказываются по решению поставленной проблемы, ссылаясь на различную литературу, источники, фильмы. Идёт дискуссия. Доклад № 1. “Виды транспорта” – выступление “специалиста” по транспорту. Вопрос: Я представитель журнала “Наука и жизнь” – Колодинов. В редакцию нашего журнала пришло письмо с просьбой рассказать о современном виде транспорта. Спасибо. Ответ “специалиста” по транспорту. Вопрос: Корреспондент газеты “Алтайская правда” – Татаренко. Хотелось бы узнать о транспорте Алтайского края? Заранее благодарю за ответ. Ответ ”краеведа”. Доклад № 2. “Тепловые двигатели и их значение” – выступление “физика-теоретика”. Вопрос: Я - представитель журнала “Техника молодёжи” – Лисовой. Читателей нашего журнала интересует история создания тепловых двигателей, в частности ДВС, и история создания первого русского автомобиля. Ответ “историка”. Вопрос: Я корреспондент газеты “Дело Октября” – Лещук. Хотелось бы взять интервью у “главного механика” ГПЗ “Свободный”.
Ответ “главного механика”. Вопрос: Я, представитель журнала “Наука инженерам” – Мысник. Читателей интересуют новости электромобилестроения. Слышал, что во Франции проходят испытания каплевидного электромобиля “Тюльпан”. Что это за автомобиль? Ответ “инженера” по современному виду транспорта. Доклад № 3. “Влияние транспорта на окружающую среду” - выступление “эколога” с просмотром видеофильма “Экология”. “Парниковый эффект” (выступление “географа” и “физика”). Выступление “врача”. Вопрос: Я, представитель газеты “Аргументы и факты” – Хижняк. Моих читателей интересует экологическая обстановка в мире, которая ухудшается с годами. Приведу факты: 107 млн. американцев живут в районах с отравленным воздухом. В Англии с 1900 по 1952 г. смертность от рака лёгких возросла в 43 раза. Таже тенденция в Австрии, Финляндии, Норвегии, Германии, США, Дании, Канаде, Австралии и т. д. В Швейцарии в год выброс ядовитых веществ автомобилями (соединений свинца) 165 т. Современный автомобиль обвиняют также в увеличении заболеваний крови, центральной нервной системы и т. д. Вопрос: Что предпринимается странами для улучшения экологии? Ответ “учёного-инженера”. Вопрос: Я, представитель журнала “Знания народу” – Пустовая. Моих читателей интересует экология Москвы . Ответ “эколога” Москвы. Доклад № 4. “Пути улучшения экологии в России” – выступление “главного инженера”. Доклад № 5. “Разработка техники для сохранения окружающей среды” – выступление “инженера-конструктора”. Представители прессы кратко делают свой “отчёт”. Принимают экологический манифест. Ведущий закрывает конференцию, говоря о важности этой проблемы и необходимости созыва международной конференции по данной проблеме. |
Литература:
1. Журналы:
- “Физика в школе” № 4 2001г, № 4 2002г, № 6 2002г,
№ 4, № 5, № 6, 1997г.
- “География в школе” № 3 2000 г, № 5 2001 г, № 1 1996 г, № 5 1993 г.
- “Биология в школе” № 6 2000 г.
- “Наука и жизнь” № 12 1999 г.
2. Учебники:
- Н.М. Чернова, В.М. Галушин, В.М. Константинов “Основы экологии” 10-11кл. Дрофа Москва 2001г.
- Н.М. Чернова, В.М. Галушин, В.М. Константинов “Основы экологии” 9кл. Москва Просвещение 1995г.
- Е.А. Криксунов, В.В.Пасечник, А.П. Сидорин “Экология” 9кл., изд. дом “Дрофа” 1995г.
- Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев “Физика” 10кл. М. Просвещение, 1990г.
- Ю.Н. Гладкий, С.В. Лавров “География” 10кл., Москва. Просвещение, 1995г.
3. П.И.Ерунова “Урок физики и его структура при комплексном решении задач обучения” Москва. Просвещение, 1988г.
4. Г.С. Ландсберг “Элементарный учебник физики”, том 1, изд. “Наука”, главная редакция физико-математической литературы, Москва, 1967г.
5. Г.П. Зарубин, Д.П. Никитин, Ю.В. Новиков “Окружающая среда и здоровье”, изд. “Знание”, Москва, 1987г.
Выступление “специалиста” по транспорту
ДОКЛАД 1
”Виды транспорта, значение”
Транспорт-необходимое условие функционирования мирового хозяйства, жизни населения и вообще существования любого государства. Он составляет материальную основу внутригосударственного и международного разделения труда.
Особо важное значение развитие транспорта имеет для стран, обладающих большими размерами территории. Продукция транспорта - это перевозка грузов и пассажиров, измеряется в тонно-километрах или пассажиро-километрах.
Выделяют следующие виды транспорта: наземный – это автомобильный и железнодорожный, водный – речной и морской, воздушный, электронный, трубопроводный.
Научно техническая революция коснулась всех видов транспорта. Резко увеличились скорости, выросла грузоподъёмность. В результате этого мир, опоясанный транспортными артериями, как бы ”сжался”, стал доступнее. Сегодня авиалинии проходят даже через Северный полюс. Подводные тоннели соединили всю цепь Японских островов. По дну морей протянулись газо- и нефтепроводы, а по дну океанов - кабельные линии. На лучших электрифицированных железных дорогах скорости близки к 200-240 км/ч (Япония, Франция, Германия). Сверхзвуковой пассажирский самолёт “Конкорд” (производство Франция-Великобритания) развивает скорость 2-3 тыс. км/ч. Вместо танкеров грузоподъёмностью в 40-50 тыс. тонн, появились супертанкеры грузоподъёмностью 200-500 тыс. тонн.
Широкое развитие получают новые виды транспорта и разновидности старых видов:
водный и наземный, транспорт на воздушной подушке, подвесные монорельсовые и канат-
ные дороги, трубопроводы для сыпучих грузов, гладкая обтекаемая форма поезда
позволяет развивать скорость до 250 км/ч.
Ответ “специалиста” по транспорту
“Современный вид транспорта”
1. Самый большой в мире морской лайнер.
Самым крупным пассажирским судном мира стал в настоящее время гигантский круизный лайнер “Карнавал Дестини” в Италии, созданный по заказу американских фирм. Это белоснежный 14-этажный плавучий дворец водоизмещением 100 тыс. тонн, длиной 272 м, шириной 40 м, высотой 70 м, что на 8м выше статуи Свободы в Нью-Йорке, куда лайнер совершает регулярные рейсы из Европы.
На верхней палубе, кроме большого солярия, 4 плавательных бассейна, 2 театра (большой 1600 зрителей и малый 400 зрителей). Для спортсменов беговая дорожка и спортзал площадью 1700 м2 со всеми мыслимыми снарядами, а также финские сауны, турецкая баня, массажные кабинеты. Открыты десятки баров, магазинов, дискотека.
2. “Машина будущего” – без руля.
Парижский автосалон – самый большой в мире. Более 540 автомобильных компаний из 23 стран выставили тысячи моделей 2002 – 2003 г.г., а также прототипов 2006 – 2010 г.г. Из “машин будущего” предоставлена модель американской фирмы “Дженерал Моторс”, в которой вместо руля – штурвал самолёта, все функции управления выполняются через электрические приводы (тоже как у самолёта). Модель собираются поставить на конвейер в 2010 году.
3. “Крылатый” траулер.
Наблюдая за передвижением дельфинов, специалисты заметили, что эти животные управляют своим телом так, что используют энергию волн. Научно-технический кооператив “Морская волна” разработала движитель, конструкция которого моделирует “восприимчивость” волновой энергии дельфином. Сейчас на Балтике плавает единственный в мире рыболовный траулер, снабжённый таким движителем – парой подводных крыльев, использующих энергию волн.
Благодаря крыльям (размер крыла 2,2*1,75 м) создаётся дополнительная тяга и скорость увеличивается на 15-20 %, а качка уменьшается приблизительно в 3 раза. Управляет поворотом крыльев автоматическая система, реагирующая на скорость, амплитуду и направление волн. Крылья убираются, если штиль или, когда оно швартуется в порту. Япония, США, Англия, Норвегия активно работают над созданием этих судов.
Ответ “краеведа”
”Транспорт Алтайского края”
Транспорт играет важную роль в развитии хозяйственного комплекса Алтайского края. В дореволюционный период основным видом транспорта в крае был гужевой. Первая железная дорога от Новониколаевска (Новосибирска) до Семипалатинска с веткой на Бийск, пересекающая территорию края, была построена в 1915 году. В настоящее время в крае получили развитие все виды транспорта. По густоте автомобильных и железных дорог Алтай стоит на одном из первых мест в Сибири. Железные дороги связывают край с Казахстаном, Средней Азией, Кемеровской, Новосибирской, Омской областями, а через них и с другими районами страны. По железной дороге перевозятся металлы, машины, оборудование, лес, хлебные грузы и т. д. Большое развитие получил автомобильный транспорт. Дорожная сеть края – это 40000 км дорог. Автодорогами он связан с Новосибирской и Кемеровской областями, Казахстаном, Республикой Алтай. По территории края проходит часть международной автотрассы, связывающей Россию с Монголией. На долю этого вида транспорта падает основная часть внутригородских перевозок. Речной транспорт обслуживает, главным образом, перевозки зерна, строительных материалов, топлива. В последние годы довольно быстро развивается воздушный транспорт. Особенно велико его значение для пассажирских перевозок. Авиация связывает край со всеми крупными городами нашей страны. Главными транспортными узлами являются Барнаул, Бийск, Рубцовск, Новоалтайск. Городской транспорт получил большое развитие в крупных городах края - Барнауле (автобус, троллейбус, трамвай), Бийске (автобус, трамвай), Рубцовске (автобус, троллейбус).
Выступление “физика-теоретика”
ДОКЛАД 2
Тепловые двигатели и их применение
Запасы внутренней энергии в земной коре и океанах можно считать практически неограниченными. Но располагать запасами энергии ещё не достаточно. Необходимо уметь за счёт энергии приводить в движение станки на фабриках и заводах, средства транспорта, тракторы и другие машины. Человеку нужны двигатели – устройства, способные свершать работу. Большая часть двигателей на Земле – это тепловые двигатели, т. е. устройства, превращающие внутреннюю энергию топлива в механическую энергию.
Основные типы тепловых двигателей – это паровые и газовые турбины, двигатели внутреннего сгорания и реактивные двигатели. Все тепловые двигатели при работе выделяют большое количество теплоты и выбрасывают в атмосферу вредные для растений и животных химические соединения. Это ставит серьёзные проблемы охраны окружающей среды.
Кроме того, существуют машины, в которых нагревание производится Солнцем, и также проекты машин, использующих разности температур морской воды, но они не имеют заметного практического применения. В настоящее время эксплуатируются тепловые машины, использующие теплоту, выделяющуюся в реакторе, где происходит расщепление и преобразование атомных ядер.
Старейшим из типов тепловых двигателей является паровой двигатель. Они делятся на турбинные и поршневые двигатели. Паровые турбины ставятся на мощных электростанциях и на больших кораблях. Поршневые двигатели, обычно называемые поршневой машиной, изобретены примерно на 100 лет раньше паровых турбин (в конце ХVIIIв.). В настоящее время находят применение только в железнодорожном и водном транспорте (паровозы, теплоходы).
Паровая турбина может вращаться только в одном направлении. Это во многих случаях затрудняет применение паровых турбин (на транспорте), но очень удобно для вращения электрических генераторов. Весьма важной для электрических станций является возможность строить турбины на громадные мощности, значительно превышающие максимальные мощности других тепловых двигателей. Самым распространённым типом современного теплового двигателя является двигатель внутреннего сгорания. Число ДВС, установленных на автомобилях, самолётах, тракторах, танках, моторных лодках и т. д. исчисляются во всём мире десятками миллионов, и продолжает расти. ДВС могут работать на жидком топливе (бензин, керосин и т. д.) или на горючем газе.
Реактивные двигатели сообщают движение реактивным самолётам и ракетам. Огнестрельное оружие – тоже один из видов теплового двигателя, в некоторой степени сходный с ДВС. Изобретение огнестрельного оружия относится к XIII веку. В течение 7 веков, прошедших со времени изобретения пороха, огнестрельное оружие непрерывно совершенствуется.
Выступление “историка”
История создания ДВС
Двигатель внутреннего сгорания изобретён был сравнительно недавно. Около 100 лет назад. Немецкий механик Даймлер получил патент на изобретение двигателя, который стал применяться на первых автомобилях. В 1888 году в России был разработан проект бензинового двигателя. Создал его капитан морского флота Костович. Двигатель имел мощность 60 кВт и предназначался для дирижабля. Этот двигатель имел преимущество перед зарубежным (горизонтальное расположение цилиндров) и нашёл применение на транспорте и в сельском хозяйстве. Интересно знать, что первый советский трактор “Форзон - Путиловец” (выпущен в 1923 г), а первый русский автомобиль был построен петербургскими изобретателями Яковлевым и Фрезе в 1896 году, лишь на год позже, чем в США. Приблизительно через 10 лет на заводе Леснера в Петербурге впервые в России освоили серийное производство автомобилей. Отчёт истории советского автомобилестроения традиционно ведут с 1924 года, когда в Москве на заводе АМО выпустили первую партию грузовиков. Массовое автомобилестроение в СССР было создано в 30-е годы. Уже с 1931 по 1937 г., производство автомобилей в нашей стране выросло в 50 раз. В годы Великой отечественной войны их производство сократилось в 3-6 раз. С 1949 по 1969 г. выпуск вырос в 3 раза, грузовых – в 2 раза. Первый советский автомобиль АМО-Ф15 (выпушен в 1924 г). Первый легковой автомобиль “Нива ” ВАЗ-2121 (мощность двигателя 59 кВт, наибольшая скорость 130 км/ч), самосвал КАМАЗ-5320 (мощность двигателя 155 кВт, грузоподъёмность 7 т, наибольшая скорость 80 км/ч), трактор К-701 (мощность 220 кВт, наибольшая скорость 34 км/ч).
Поставка сельскому хозяйству машин (тыс. шт.)
| Машины | Годы | |||
| 1940 | 1965 | 1970 | 1980 | |
| Тракторы | 20,3 | 239,5 | 309,3 | 347,8 |
| Грузовые авто-мобили | 17,5 | 94,3 | 156,6 | 268 |
| Зерноуборочные комбайны | 12,8 | 79,4 | 97,1 | 117,5 |
Интервью у главного механика АТП ГПЗ “Свободный”.
1. Сколько новых автомобилей и тракторов получил за последние 5 лет ГПЗ “Свободный?”.
2. Какого типа двигатели установлены на тракторах и автомобилях?
3. Какие мощности двигателей машин в АТП?
4. Принимаются ли конструкторами машин меры по охране атмосферы воздуха от загрязнения?
Ответ “главного механика”
- За последние 5 лет наш ГПЗ “Свободный” приобрёл: 3 автомобиля КАМАЗ, 3 комбайна “Енисей”, 12 легковых автомобилей. Трактора не покупали, а только двигатели и в мастерской самостоятельно производили сборку.
- На транспорте в нашем хозяйстве установлены только дизельные и карбюраторные двигатели.
- Мощность двигателей на автомобилях марки ЗИЛ-130 и ЗИЛ-554 – 115 л.с. На автомобилях марки КАМАЗ – 210 л.с. Мощность двигателей на тракторах К-700 – 280 л.с., К701 – 390 л.с.
- Для охраны окружающей среды от загрязнения, следим за состоянием двигателей, производим регулировку карбюраторов.
Ответ “инженера” по современному виду транспорта
Новости электромобилестроения
Германия
Самым удобным и популярным электромобилем сегодня считается электромобиль “Птичка”. Езда на нём (скорость 200 км/ч) подобно бесшумному полёту на планере, предназначена для городских условий. Не отстаёт и фирма “Ауди”, модель “А6”, способная работать как на электричестве, так и на дизельном топливе.
Великобритания
Англия уделяет огромное внимание развитию автомобильного транспорта. В Англии рекордный рост числа астматических заболеваний (за 20 лет число заболевших детей возросло вдвое). Исследования доказывают связь заболеваний с автомобильными выхлопами. Территория страны ограничена, не позволяет расширить сеть автомагистралей, что приводит к образованию “пробок”. (В центре Лондона скорость приблизительно равна 14 км/ч – такая же, как в 1920 г). Выход из создавшегося положения специалисты видят в переходе к эксплуатации электромобилей, не индивидуальных, а арендуемых в “системе проката”. Агентства будут поставлять небольшие электрические автомобили по вызову.
В конце поездки можно оставить машину в депо для подзарядки. Это – дело будущего, а экологически эффективный и высокотехнологический автомобиль для этого уже создаётся. Это разработанный каплевидный электромобиль “Тюльпан", который проходит испытание во Франции.
“Тюльпан" – городской автомобиль, скорость равна 75 км/ч. Он управляется навигационными сигналами от сети инфракрасных маяков, которые передают информацию о направлении, времени движения и дорожных условиях и тем самым помогают водителю выбрать оптимальный вариант.
США
Новый скоростной поезд на магнитной подушке разработан в США. В его конструкции осуществлён необычный подход. Вместо установки электромагнитов вдоль всего полотна железной дороги, его создатели предложили разместить несколько пар электромагнитов непосредственно на подвижном составе, а внутри колеи проложить дополнительный рельс из алюминиевых пластин.
Вызванные электромагнитами поверхностные токи в пластинах образуют магнитное поле, отталкивающее поезд. Поезд назвали “Серафимом”. Его средняя скорость 320 км/ч, эксплуатация его дешевле, чем авто- и авиатранспорта.
Россия
В России для повышения скорости движения по железной дороге созданы скоростные электровозы ЭП-200, работающие на переменном токе, а ЭП-100 – на постоянном. Эти локомотивы по своим характеристикам превосходят аналоги чешского концерна “Шкода”, который ране снабжал нашу страну электровозами.
На них устанавливаются современные системы управления и торможения, позволяющие экономить до 40 % всех энергетических затрат железнодорожного транспорта.
Поскольку реконструкция железной дороги – дело дорогое и длительное представляется перспективным для России суперлёгкий и супермощный дизель – электровоз “Голубой тигр”. Длина 22 м, т. е. на 35 % меньше обычных электровозов, а мощность в 2-3 раза больше. Благодаря своей лёгкости, он может применяться там, где железная дорога не выдерживает больших нагрузок.
В Щербинке под Москвой, прошёл испытание пассажирский электровоз ЭД-4. Это первая электричка, собираемая полностью из отечественных комплектующих частей. Одно из главных преимуществ этого электропоезда – его большая вместимость.
Выступление “Эколога”
ДОКЛАД 3
”Влияние транспорта на окружающую среду”
(с просмотром видеофильма “Экология”)
Транспорт считается одним из главных источников загрязнения окружающей среды. На его долю приходится 60-70 % химического и почти 90 % шумового загрязнения, отрицательно влияющего на здоровье человека. Самым сильным источником загрязнения атмосферы считается автомобильный транспорт. Он выбрасывает в атмосферу диоксид и оксид углерода, оксиды азота, формальдегид, бензол, бенз(а)пирен, сажу (всего около 300 разных токсичных веществ). При истирании автомобильных шин об асфальт атмосфера загрязняется резиновой пылью, вредной для здоровья человека. Автомобиль расходует огромное количество кислорода. За неделю в среднем легковой автомобиль выжигает столько кислорода, сколько его четыре пассажира расходуют на дыхание в течение года.
Вредная деятельность автомобиля год от года усиливается, так как число машин растёт. Сегодня в мире их уже более 600 тыс. В России автомобиль имеет каждый десятый житель, а в больших городах – каждый пятый. Но автомобили загрязняют атмосферу и небольших городов, таких, как Белебей и Бирск. В этих городах уже не половина, а 80 % загрязняющих веществ поступает в атмосферу не из заводских труб, а из выхлопных труб автомобилей. В особенности неблагополучно состояние атмосферы у перекрёстков, где движение автомобилей приостанавливается светофорами, и возникают пробки. Нередко в жаркую погоду в таких загазованных местах пешеходы теряют сознание.
Автомобили загрязняют почву. Если используется бензин с добавлением свинца, то они загрязняют почву этим тяжёлым металлом вдоль автодороги в полосе шириной 50-100 м, а если дорога идёт вверх и машины газуют, то загрязнённая полоса имеет ширину до 400 м! Свинец, загрязняющий почву, накапливается растениями, которыми питаются животные. С молоком и мясом металл попадает в организм человека и может стать причиной тяжёлых болезней.
Ещё больший вред окружающей природе наносит отработанное машинное масло. Если оно попадает в водоёмы, то 1 л масла может сделать непригодной для питья и жизни рыб 1 млн. литров воды.
Основными путями решения проблемы загрязнения окружающей среды, являются поиск способов снижения токсичности выхлопных газов, усовершенствование старых и создание новых двигателей (электромобили), создание систем контроля за выбросами выхлопных газов.
Выступление “географа”
“Парниковый эффект”
В результате сжигания различного топлива в атмосферу ежегодно выбрасывается около 5 млрд. тонн углекислого газа и поглощается соответствующее количество кислорода. Увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере, сопровождающееся ростом количества аэрозоля (мелких частиц пыли, сажи, взвесей), может привести к заметным изменениям климата и соответственно к нарушению складывавшихся в течение миллионов лет равновесных связей в биосфере.
Итогом нарушения прозрачности атмосферы, может явиться возникновение “парникового эффекта”, т. е. увеличения средней температуры атмосферы на несколько градусов. К началу 2000 г. средняя температура на планете повысилась на 1,2 оС по сравнению с доиндустриальной эпохой. Потепление климата может привести к интенсивному таянию ледников и повышению уровня Мирового океана. Изменения, которые могут произойти вследствие этого, просто трудно предсказать.
Решить данную проблему было бы можно, сократив выбросы СО2 в атмосферу и установив равновесие в цикле круговорота углерода.
Выступление “физика”
“Парниковый эффект”
Температура на Земле может, угрожающе вырасти из-за увеличения в атмосфере СО2, выделяющегося при сжигании топлива в больших количествах. Углекислый газ в атмосфере наряду с парами воды приводит к “парниковому эффекту”.
Атмосфера слабо поглощает видимое солнечное излучение, которое нагревает поверхность Земли. Нагретая поверхность в свою очередь испускает невидимое (тепловое) излучение, которое поглощается в основном углекислым газом. При ясном небе только 10-20 % падающего на Землю солнечного излучения возвращается в космос. Температура на поверхности Земли благодаря “парниковому эффекту” приблизительно на 35 оС выше той, которая была бы без него.
Объёмная концентрация СО2 в атмосфере составляет 0,0314 % от всех газов атмосферы. Имеются серьёзные опасения считать, что даже небольшое увеличение этой концентрации способно резко нарушить тепловой баланс Земли. А ведь уже сейчас в атмосферу выбрасывается ежегодно около 5 млрд. тонн СО2. Но этим не исчерпываются негативные последствия применения тепловых двигателей. Уже сейчас не допускаются к эксплуатации автомобили с повышенным содержанием оксида углерода (СО) в отработанных газах.
Выступление врача.
Выхлопные газы: альдегиды, сажа, бензапирен, окись углерода, азота, углеводороды. В выхлопных газах учёные обнаружили около 300 компонентов, лишь 5 из них – нетоксичны. Окись углерода, например, попадая в кровь, так действует на красные кровяные шарики – энтроциты, что они теряют способность транспортировать кислород.
Когда мы вдыхаем окислы азота, они в дыхательных путях соединяются с водой и образуют азотную и азотистую кислоты. В результате – сильное раздражение слизистой оболочки и тяжёлые заболевания. Считается, что окислы азота в 10 раз опаснее для организма. Рак вызывает бензапирен. В городах это заболевание выше.
Я корреспондент газеты “Аргументы и факты” – Хижняк.
Моих читателей интересует экологическая обстановка в мире, которая ухудшается с годами.
Факты:
107 млн. американцев живут в районах с отравленным воздухом. В Англии с 1900 по 1952 г смертность от рака лёгких возросла в 43 раза, такая же тенденция в США, Германии, Австрии, Финляндии, Норвегии, Дании, Канаде, Австралии и т. д. В Швейцарии в год выброс ядовитых веществ (соединение свинца) автомобилями составляет 165 тонн. Современный автомобиль обвиняют также в увеличении заболеваний крови, центральной нервной системы и др.
Вопрос: “Что предпринимают страны для улучшения экологии”.
Ответ “учёного-инженера”
“Пути решения экологических проблем”
Я считаю, что страшно не увеличение числа машин, а то, что на них очень много ездят. Но в этом виноват не автомобиль, а муниципальные службы, которые плохо организуют работу общественного транспорта.
Я был в Бразилии и видел, как организована работа городского транспорта в городе Куритиба. Этот город прославился своими достижениями по улучшению экологической среды на весь мир. Население его превышает 3 млн. человек. Количество автомобилей – 400 на одну тысячу горожан. Однако пользуются автомобилями куритибцы редко. В городе по строгому графику курсируют автобусы, причём по радиальным маршрутам мчатся автобусы из трёх секций, по кольцевым – из двух, а по дополнительным – из одной секции. Остановки оборудованы, как станции метро, пассажиры входят в автобус и покидают его за считанные секунды. Часть стоимости проезда оплачивает муниципальная власть. Вот почему куритибцы пользуются своими автомобилями редко, а воздух в городе удивительно чистый.
Дания.
Грузовой парусник будущего.
К старой идее ветра для морских для морских транспортных средств заставила обратиться учёных и инженеров необходимость поиска экологически чистых источников.
В Дании проектируется первое большое парусное судно. Основные движители – фибровые паруса (их будут не шить, а отливать). По оценке датчан, новые парусники будут использоваться для перевозки грузов на дальние расстояния через Атлантику, Индийский и Тихий океаны. Потребление горючего сократят на 2/3. Это шести мачтовое судно, оснащённое электроникой.
Швеция.
Новая паромная линия в Санкт-Петербург.
Шведская судоходная компания “Нордик Тракер Лайн” открыло в 1997 году грузовую паромную линию через Балтийское море по маршруту Укселесунд (Швеция) – Петербург (Россия) для перевозки машин.
Япония.
Автомобиль с компьютером вместо водителя.
К 2005 году планируется охватить всю страну системой автомобильной навигации. Сейчас она позволяет лишь столичным водителям с помощью установленного в автомобиле похожего на телевизор устройства избегать транспортных “пробок” и выбирать оптимальный маршрут движения.
Второе направление предполагает создание на основе системы совершенных сенсоров и компьютера полуавтоматического управления автомобилем. Оно будет включаться при аварийных ситуациях: “нажимать” на тормоза и ”крутить” баранку, полностью игнорируя действия водителя, чтобы спасти жизнь сидящим в автомобиле.
Специалисты считают, вполне реальным появление на дорогах первых автомобилей-роботов уже к 2010 году.
Разработка систем, позволяющих автомобилистам с помощью магнитных карточек автоматически рассчитываться за пользование платными автотрассами. Ведь сейчас “налоговые ворота” на этих трассах виноваты в образовании 55 % автомобильных “пробок”.
Россия.
Приз российскому катеру экологического контроля.
В городе Санкт-Петербурге построен патрульный катамаран, предназначенный для контроля экологического состояния водной среды, донного грунта и прилегающего к поверхности водоёма слоя атмосферы. Конструкция этого катамарана с оборудованием была представлена на конкурс “Награды Генри Форда в защиту окружающей среды 1995/96 г.” и завоевала призовое место.
Колёсно - шагающий движитель.
Колёса движителя не круглые. Он создан на кафедре автомобилей и двигателей Красноярского государственного технического университета. Высокая проходимость: колёса как бы зацепляются за неровности и хорошо преодолевают препятствия: завалы, лесное бездорожье, чем глубже в грунт погружается, тем большая сила толкает вперёд, тяговая возможность больше, почти нет вибрации.
Германия.
Новая жизнь велосипеда.
В час пик транспорт идёт со скоростью 12 км/ч. Передвигаться можно на складном велосипеде, который есть в багажнике. Паркуйте автомобиль и садитесь на велосипед. Велосипед становится массовым, экологически безопасен, даёт физическую нагрузку.
Во многих европейских городах созданы специальные пешеходные зоны, куда въезд автомобилям запрещён, и где можно перемещаться только пешком или на велосипеде. Чтобы горожане чаще пользовались велосипедами, на дорогах по всему городу выделены специальные полосы, а возле магазинов оборудованы для них стоянки. Количество велосипедов в городах Европы растёт год от года, и каждый – дополнительная возможность уменьшить автопробег.
Ответ “эколога” Москвы
Над территорией Московской агломерации господствует западный перенос ветра. Выбросы в атмосферу ТЭЦ, заводов, автомобильные выхлопы смешиваются и образуют устойчивые факелы вдоль розы ветров.
За последние 40 лет концентрация оксидов серы, соединений ртути, кадмия и свинца увеличились в десятки раз. В самой Москве наиболее загрязнёнными остаются центральные и восточные районы, а также участки вблизи крупных магистралей.
В воздух ежегодно попадает 1,2 млн. тонн отравляющих веществ. Почти 70% из них, поставляет транспорт. Ежегодно прирост автомобильного парка более 40 тысяч. К тому же в столице ежегодно “гостят” более 120 тысяч автомобилей, проходящих транзитом.
Повсеместно возрастает шумовой эффект. В настоящее время 30% жилых территорий Москвы находятся в зонах акустического дискомфорта. Свой вклад в загрязнение воздушного бассейна агломерации вносит и железнодорожный транспорт. Маневровые и маршрутные тепловозы сжигают огромное количество топлива и их ежедневный выхлоп равнозначен выхлопу десятка тысяч автомобилей. Эти выбросы гораздо токсичнее автомобильных.
В период перевозки скоропортящихся грузов в черте Москвы скапливаются ежесуточно приблизительно 300 рефрижераторных секций и почти 450 атомных вагонов. Каждый из них сжигает за 1 час 23 кг солярки и приблизительно 1 кг дизельного масла. При этом они поставляют в воздух фреоны, губительно влияющие на озоновый экран планеты.
В среднем на каждого жителя Москвы приходится приблизительно 120 кг различных выбросов. Если бы это всё собрать за год, например, на Манежной площади, то она оказалась бы покрыта 30 метровым слоем. С 1996 года в Москве реализуется программа “Экологическое образование населения”.
Выступление “главного инженера”
ДОКЛАД 4
Что делается в России для улучшения экологии?
Учёные Санкт-Петербургского государственного технического университета разработали и испытали новую технологию работы автомобильного поршневого двигателя; не имеющую аналогов в мире.
В её основу положено явление молекулярного смесеобразования со 100 % испарением бензина. В двигатель подаётся сухая безвоздушная газовая смесь - бензогаз, который сгорает полностью и быстро. В результате отпадает необходимость в дорого - стоящих технологиях, связанных с нейтрализацией выхлопных газов.
Управление движением городского транспорта.
По оценке экспертов, только благодаря уменьшению числа светофоров, усовершенствованию методов регулировки транспортными потоками, строительству дополнительных развязок и эстакад позволяющих ликвидировать “пробки”, вредные выбросы можно сократить вдвое. В Москве уже действует в пределах Садового кольца телеавтоматическая система управлением транспортом “Старт”. С помощью телекамер она следит за скоплением машин и переводит светофоры в оптимальный для данной ситуации режим работы.
Улучшение экологии в России.
Подземные переходы, тоннели, эстакады способствуют значительному уменьшению вредных веществ, которые содержат выбросы автотранспорта. Например, в Москве, в районе площади Маяковского после строительства тоннеля содержание окиси углерода в воздухе снизилось в 6-10 раз.
В крупных городах созданы автоматические системы регулирования уличного движения. Троллейбусы, заменяя автобусы – бесшумны и не загрязняют воздух. Метро – трамвай – скоростной трамвай с обособленным полотном, которое пересекает городские магистрали на разных уровнях.
В Москве, Санкт-Петербурге и других городах запрещается пользоваться этилированным (содержащим соединение свинца) бензином. Ведётся планомерная работа по обеспечению правильного регулирования двигателей, что уменьшает выброс вредных веществ. Приобретаются газоанализаторы, в таксомоторных парках образуются стационарные посты по проверке токсичности выхлопа. Устанавливаются нейтрализаторы – специальные приспособления, через которые проходят выхлопные газы перед выбросом.
В конце 1972 года Волжский автомобильный завод в городе Тольятти начал серийный выпуск “Жигулей” новой модели ВАЗ-2103. В нём установлен электромагнитный клапан, который при выключении зажигания сразу прекращает подачу топлива в систему холостого хода и исключает выброс несгоревшего топлива. Эффективная мера – переход на газовое топливо. Использование жидкого (топлива) водорода целесообразно. Выхлопной газ – водяной пар. Сердцем автомобиля может быть газовая турбина или электромотор.
Выступление “инженера-конструктора”
ДОКЛАД 5
Разработка техники для сохранения окружающей среды
Использование газа в качестве моторного топлива.
В 1996 году в Москве прошла международная конференция “Газ в моторах”.
Широко использовать в России газ в качестве альтернативного вида моторного топлива.
В США, Италии, Испании, Новой Зеландии, Венесуэле разработаны и осуществляются программы перевода транспорта на газомоторное топливо. В США, например, этот процесс стимулируется экономически: продажа газа освобождается от налога, владельцу автомобиля для газификации его машины даётся ссуда и т. п.
В России эта работа активизируется. Ведь сейчас энергообеспечение в России ухудшилось. Для возмещения потерь от снижения добычи нефти нужно увеличить получение газа.
Япония
Двигатель “прямого впрыска”
Создана новая модель двигателя для автомобиля – прямого впрыска топлива в камеру сгорания. Благодаря этому экономия топлива в городских условиях повышается на 25 %, что значительно улучшает экологические характеристики транспорта.
Применение разных альтернатив бензину
Германия – сконструировали двигатель, использующий в качестве топлива растительное масло.
Японская “Тойота” – выхлоп экологически чист. КПД равен 60 %, т. е. в 2-3 раза больше чем у обычных бензиновых двигателей
Водитель такси в пригороде Стокгольма (Швеция) использует по собственной инициативе рапсовое масло вместо дизельного топлива. На кузове этого автомобиля красуется надпись: “Я езжу на рапсовом масле ради охраны окружающей среды”.
Япония – особое покрытие дорог
В Японии предложен новый способ борьбы с выхлопными газами: очищать от них воздух станут дороги, если вместо традиционного асфальта использовать для их прокладки бетонные плиты с нанесённым на них слоем оксида титана. Это вещество, нагреваясь солнцем, поглощает из воздуха один из самых вредных выхлопных газов – оксид азота.
Экологический манифест
Часть I
Природа!
Тысячелетиями мы боролись с нею, покоряли её, преобразовывали, нещадно уничтожали. Миллион транзисторов не заменит куска хлеба, голодному, миллиард телевизоров не спасёт от жажды, триллион автомашин не даст глотка воздуха задыхающемуся. Шум – враг номер один. Он физический наркотик, калечит тело и душу. Тишина нужна миру.
Мировая свалка и сточная яма – Океан – уже задыхается от грязи, теряет способность к самоочищению. Артерии планеты – реки – не должны вспухать склеротичными тромбами. Она – Природа – была и всегда будет сильнее человека, ибо она его породила.
Он лишь миг в его жизни.
Она же вечна и бесконечна.
Человек для неё “деталь”.
Она для него – всё.
А потому – не вреди!
Часть 2
Люди, прозрейте!
Труд вас сделал разумными.
Земля дала пищу и кров.
Капитал обогатил.
Наука повела в будущее.
Но вы обманываете себя. Вы идёте в грядущее через минное поле опасных изобретений. Угроза нависла над природой. Призрак экологического кризиса стал грозной явью. Его тяжёлая поступь слышна в аномалиях климата, кислотных осадках. Безумная техника сминает природу, кромсает биосферу, давит человечество, травит Землю.
Этот путь окончен.
Мы – за науку и технику здоровья и жизни.
Мы – против техники и науки разрушения.
Объединимся же под знаком мудрости экологического гуманизма!
Гений человечества должен служить только людям, их процветанию
.
Качественные задачи по физике автомобиля и дорожного движения
Физика дорожного движения
- Неровности дороги днём видны хуже, чем ночью при освещении дороги фарами автомашин. Почему?
- Водители транспортных средств нелестно отзываются о коллегах, едущих в другую сторону в ночное время, если те не переключают дальний свет на ближний. В чём физическая причина этого недовольства?
- При езде в тёмное время суток шофёр, как правило, не включает свет в кабине. Почему?
- Почему в свете фар автомобиля лужа на асфальте ночью кажется водителю тёмным пятном?
- В летний, солнечный день, при езде по асфальтированной трассе водитель автомашины и его пассажиры иногда наблюдают на дороге лужи, но, проехав некоторое расстояние, видят: лужа исчезла. Объясните это явление.
- Почему для светофора выбраны красный, жёлтый и зелёный цвета?
- В светофоре появляются различного цвета сигналы: красный, жёлтый, зелёный. А ведь внутри находится один источник света. Объясните этот факт.
- Зачем световые сигналы часто делают мигающими?
- На некоторых дорожных знаках и на задней части транспортных средств укреплены пластинки из красного или жёлтого стекла. Почему водитель видит сигнал красным или жёлтым, хотя на него падает один и тот же свет фар?
- Чем вы объясните тот факт, что, когда в тёмное время суток на дорожный несамосветящийся сигнал попадает свет фар едущего автомобиля, сигнал начинает светиться и светится ещё некоторое время, хотя свет на него уже не падает?
Механические колебания
- К какому виду колебаний вы отнесёте движение поршня в цилиндре двигателя автомашины?
- Для чего все вибрирующие блоки и узлы автомобиля крепятся с резиновыми прокладками?
- Можно ли считать двигатель внутреннего сгорания автоколебательной системой? Если да, то, что в нём: а) колеблется, б) служит источником энергии, поддерживающим колебания, в) играет роль <<ключа >>, открывающего в определённый в определённый момент этот источник?
- Почему в кузове ненагруженной автомашины (особенно над задними колёсами) тряска происходит с большей частотой, чем в гружённой?
- При некоторой скорости движения борта грузовой машины сильно раскачиваются. Чем это вызвано?
- Какой приём применит водитель легкового автомобиля с пассажирами, для того чтобы выехать из кювета, куда они случайно попали? Как с точки зрения физики вы объясните этот приём?