Использование энергии движущейся воды и ветра - Динамика

Цели: изучить возможности применения закона сохранения энергии в технике и быту.

Демонстрации: плакаты и таблицы «Устройство ГЭС и ветровых станций».

Ход урока

I. Повторение. Проверка домашнего задания

Проверка домашнего задания должна быть направлена на углубление понимания закона сохранения механической энергии.

При ответах учеников на теоретические вопросы нужно обратить внимание класса на точность формулировок, умение правильно описывать процессы, происходящие в замкнутых механических системах.

Особое внимание следует обратить на то, что в системах с трением закон сохранения механической энергии не выполняется, а выполняется закон сохранения энергии в виде:

где Е₀ - полная механическая энергия системы до взаимодействия,

Е₁ - полная механическая энергия после взаимодействия,

А_тр - работа силы трения.

При проверке решения задач можно на примере задачи 83 показать, что в общем случае Е = Е_к + Е_Р, причем любое изменение Е_к или Е_р приводит к изменению другой составляющей энергии, но Е при этом всегда постоянно.

II. Изучение нового материала

План изложения нового материала:

1. Использование энергии воды.

2. Использование энергии ветра.

1. Любой поток воды обладает кинетической энергией. Если воду поднять на определенную высоту, то она будет обладать уже потенциальной энергией. Это и используют в работе ГЭС (гидроэлектростанций).

Основным элементом ГЭС является плотина, при помощи которой вода поднимается на десятки метров относительно уровня реки. Например, на такой ГЭС как Нурекская, высота плотины составляет около 300 м. Самые крупные ГЭС в нашей стране - Красноярская и Саяно-Шушенская.

При падении воды с высоты 120 м полная механическая энергия 1 м³ составляет 1000000 Дж. Следовательно, при падении воды ее потенциальная энергия уменьшается, причем ровно на столько, на сколько возрастает кинетическая. Попадая на лопасти турбины, вода отдает свою кинетическую энергию, которая затем преобразуется в электрическую энергию.

Нельзя не отметить, что строительство ГЭС приводит к изменению климата в данном районе, огромные площади суши уходят при затоплении под воду. Поэтому при проектировании любых станций нужно прогнозировать те необратимые изменения, которые могут произойти в природе.

Кроме гидростанций, работающих за счет энергии рек, существуют станции, использующие энергию морских приливов. В нашей стране самая мощная такая станция расположена на берегу Белого моря. Это - Мезенская ГЭС. Высота плотины - 6 метров, а мощность станции - 15000 МВт.

Во время рассказа учителя ученики могут сообщать какие-либо интересные сведения по данной теме. Заслушиваются доклады о ГЭС, экологических последствиях строительства ГЭС.

2. Кроме ГЭС и ПЭС в некоторых странах, например в Голландии, отдельных штатах США, используют энергию ветра. Есть места на Земле, где с завидным постоянством дует ветер. Кинетическую энергию ветра используют для работы ветряных двигателей. Энергия вращения с лопастей передается на другие механизмы, которые и выполняют полезную работу. Такими устройствами могут, быть электрические двигатели, работа насосов и так далее Недостатком ветряных двигателей является их непостоянная мощность. Достоинство - экологически чистые машины.

Современные ветряные машины - достаточно сложные устройства. Ветряное колесо при помощи хвостовой пластины поворачивается сообразно направлению ветра, которое может меняться. Даже частота вращения колеса может регулироваться. Для этого лопасти колеса делают поворотными.

Подводя итог урока, можно предложить желающим подготовить доклады по неосвещенным вопросам данной темы. Например, темами могут быть:

- Гидроэлектростанции России.

- Перспективы развития ветряных двигателей.

- Приливные станции.

- Вопросы экологии при работе ГЭС, ПЭС.

Домашнее задание

1. § 16 учебника; вопросы и задания к параграфу.

2. Подготовить доклад (см. ход урока) - по желанию.

3. Задачи и упражнения (учебник, с. 126) № 88-90.