Предмет: Технология.
Класс: 8.
Время: 90 мин.
Тип учебного занятия: урок-изучение нового материала. Урок теоретических или практических самостоятельных работ (исследовательского типа);
Практическая работа: «Исследование моделей с солнечной батареей»
Учебные цели
В ходе этого занятия учащиеся узнают, что:
· существуют различные виды энергии; энергия может переходить из одного вида в другой;
· мы не можем ни создать, ни уничтожить энергию;
· какие источники энергии можно отнести к возобновляемым, включая ветер, воду и солнце;
· какие источники энергии относятся к невозобновляемым - ископаемые виды топлива, такие как нефть, газ и уголь;
· что использование ископаемых топлив загрязняет нашу атмосферу;
· что увеличение масштабов внедрения возобновляемых источников энергии может уменьшить зависимость от ископаемых топлив и понизить уровень загрязнения воздуха;
· выявить различия в использовании возобновляемой энергии солнца, ветра и воды в прошлом и настоящем;
· солнечная батарея преобразует световую энергию в электрическую;
· количество выработанной электроэнергии зависит от яркости источника света и площади освещенной поверхности солнечной батареи.
Учащиеся должны знать:
Ø принципы производства, передачи и использования электрической энергии;
Ø элементную базу электротехники;
Ø устройство бытовых электроосветительных и электронагревательных приборов;
Ø принципы передачи информации с помощью электромагнитных волн.
Учащиеся должны уметь:
Ø собирать простейшие электрические цепи;
Ø производить ремонт соединительных элементов бытовых электроприборов;
Ø производить измерения тока, напряжения, сопротивления.
Оборудование:
Ø Конструктор 9684 (Возобновляемые источники энергии);
Ø Книга для учителя к набору 9684
Ø Технологические карты
Подготовка к уроку:
· проанализировать и отобрать материалы для занятия;
· подобрать примеры и пояснения к новым понятиям, для лучшего восприятия информации учащимися;
· подготовить практическую работу.
Ход урока:
1. Организационный момент - 5 мин
Учитель приветствует учащихся, проверяет подготовленность рабочего места к уроку и организует внимание учащихся. Отмечает отсутствующих. Проверяет домашнее задание.
2. Объявление темы урока - 3 мин
Учитель сообщает тему урока, цели, задачи урока, критерии оценивания.
3. Знакомство с новым материалом - 15 мин
Теория
Определение понятия энергии
Ø Выяснить у учащихся, как они представляют себе, что такое энергия, и попросить их составить перечень процессов, требующих затрат энергии.
Ø Напомнить учащимся, что процессы жизнедеятельности требует затрат энергии и что большую часть энергии мы получаем от Солнца. Энергия поступает к нам с пищей, которую мы едим.
Ø Обсудить особенности использования энергии в повседневной жизни.
Виды энергии
Ø Обсудить, какие виды энергии существуют.
Ø Составить вместе список видов энергии, который должен включать: тепловую, химическую, электрическую, ядерную, кинетическую и потенциальную энергию, а также свет и звук.
Преобразование энергии
Ø Обсудить содержание понятий преобразования (перехода) энергии и сохранения энергии. Учитель объясняет учащимся, что существуют полезные и бесполезные процессы преобразования энергии.
Ø Попросите учащихся составить таблицу, которая включает в себя различные способы преобразования энергии.
Обсудите с учащимися следующие вопросы.
Ø Источники энергии
Ø Примеры невозобновляемых источников энергии, таких как ископаемые виды топлива, включая нефть, уголь и газ.
Ø Примеры возобновляемых источников энергии: солнце, ветер и поток воды.
Ø Ископаемые виды топлива
Ø Как образовалось ископаемое топливо.
Ø Влияние, которое оно оказывает на нашу атмосферу.
Ø Разведанных запасов угля человечеству хватит на 300 лет, а нефти и газа на 40 лет.
Ø Сколько лет будет учащимся, когда запасы нефти и газа будут исчерпаны?
Ø Возобновляемые виды энергии и преобразователи энергии:
Ø Какие требования предъявляются к месту расположения ветродвигателей.
Ø Какие требования предъявляются к месту расположения водяных колес и плотин.
Ø Электрические солнечные батареи и тепловые солнечные коллекторы.
Предложите учащимся составить перечень устройств, которые используются или использовались совместно с возобновляемыми источниками энергии.
Попросите учащихся сравнить способы использования энергии солнца
Предложите учащимся подумать о том, какие могут быть ограничения для работы этих источников энергии.
Энергия солнца
Люди используют энергию солнца на протяжении веков.
Приведите три примера использования солнечной энергии: (высушивание одежды и высушивание (консервирование) продуктов питания, выращивание овощей, обогрев помещений с помощью солнечных тепловых коллекторов, солнечные элементы в качестве источников электропитания космических аппаратов, калькуляторов и т. д.)
Что может затруднить использование солнечной энергии? (густая облачность, ночное и вечернее время суток, короткий световой день в верхних широтах земли, высокая начальная стоимость и т. д.)
Придумайте новые способы использования энергии солнца.
Дополнительное задание
Подготовьте материал для газеты или журнала с описанием своих предложений.
Закрепление:
• Энергия, передача энергии, диаграмма передачи энергии.
• Аккумулирование (запасание) энергии. Не вся запасенная энергия может быть использована.
4. Практическая работа. 45 мин
Технические характеристики солнечной батареи:
Солнечная батарея смонтирована в прочной пластиковой рамке, снабженной стандартным LEGO-крепежом. Она может работать в широких диапазонах освещенности и температур. Наибольшая эффективность достигается при падении световых лучей под прямым углом к рабочей поверхности батареи.
Солнечная LEGO-батарея состоит из семи солнечных элементов и одного диода, соединенных последовательно, так что напряжение на ее выходных клеммах равно 2,8 В (7х 0,4 В).
Чтобы изменить выходное напряжение на клеммах батареи, следует закрыть от света часть ее поверхности. Для большей наглядности рекомендуем прикрывать горизонтальные ряды ячеек.
Полное напряжение. Ток зависит от освещенной площади.
Реальные солнечные батареи предназначены для работы от солнечного света. При использовании искусственных источников света (ламп накаливания) необходимо соблюдать осторожность, поскольку выделяющееся тепло нагревает солнечную батарею, что для нее вредно. Включать такие лампы надо ненадолго, а устанавливать их следует на расстоянии не менее 8 см от солнечной батареи.
Правила безопасной работы
Избегайте попадания воды на батарею.
Не допускайте замыкания клемм батареи.
Ограничьте время работы ламп накаливания вблизи солнечной батареи.
Батарея может работать от солнечного света, но в условиях урока более стабильные результаты получаются при применении искусственных источников света.
Обсудите примеры природных процессов, протекающих под воздействием солнечной энергии.
Преобразование световой энергии
Солнечная батарея генерирует электрическую энергию при падении света на ее поверхность.
Задача 1.
Соберите модель чертова колеса. [Презентация 1]
Подсоедините мотор и солнечную LEGO-батарею к колесу и установите модель около источника света.
Включите лампу. Будьте осторожны: лампа сильно нагревается.
Подсчитайте число оборотов колеса в минуту (об/мин). Запишите в первой строке таблицы полученный результат.
Повторите задание, при этом прикройте 1/4 часть поверхности батареи плотной бумагой, затем 1/2 и 3/4.
Полностью закройте батарею.
Поверхность батареи | об/мин |
Полностью открыта | |
1/4 прикрыта | |
1/2 прикрыта | |
3/4 прикрыто | |
Полностью закрыта |
1. Что происходит? (Когда поверхность батареи частично прикрывается, вращение колеса замедляется.)
2. Почему это происходит? (На батарею падает меньше света - она генерирует меньше электрической энергии.)
3. Что происходит, когда вы приближаете источник света к солнечной батарее? (Колесо вращается быстрее.)
4. Можно ли пользоваться солнечными батареями для приведения в движение ярмарочных аттракционов? Поясните ваш ответ. (Нет, если это единственный источник электроэнергии. Вращение будет очень медленным в пасмурный день и остановится ночью.)
Задача 2.
Соберите модель автомобиля с солнечной батареей без редуктора. [Презентация 2]
Испытайте этот автомобиль. Как можно заставить его двигаться:
1) быстрее? (Подвинуть лампу к солнечной батарее.)
2) медленнее? (Отодвинуть лампу от солнечной батареи.)
3) Каковы достоинства автомобиля на солнечных батареях? (Источник энергии бесплатный и не загрязняет воздух.)
4) Какие проблемы возникают при использовании солнечных батарей в автомобиле? (Батарея не работает в пасмурную погоду и ночью.)
Дополнительное задание
Исследуйте влияние изменения расстояния от источника света до батареи на скорость движения автомобиля. Результаты исследования представьте в виде графика
Задача 3.
Соберите модель автомобиля с солнечной батареей с редуктором. [Презентация 3]
Измерить, как редуктор увеличивает выходное усилие.
Исследовать, как редуктор понижает скорость.
Задача 4.
Исследовать модели без редуктора и с редуктором на наклонной плоскости. Убедиться, что чем больше мощность мотора на солнечной батарее, тем больший наклон сумеет преодолеть автомобиль.
Закрепление материала. 7 мин
Электромобиль с солнечной батареей
Может ли солнечная батарея генерировать достаточное количество энергии для движения автомобиля или мотоцикла? Солнечная батарея увеличивает вес и стоимость транспортного средства и, кроме того, не каждый день светит солнце!
Оцените преимущества от использования солнечной батареи в модели автомобиля.
Подведение итогов урока. 5 мин.
Учащиеся подводят итог урока, чему научились, что нового узнали.
Солнечная батарея преобразует световую энергию в электрическую.
Чем ярче свет и больше площадь солнечной батареи, тем больше электроэнергии генерируется.
Приложения к уроку
Межпредметные связи:
Выполнение заданий лабораторной работы требует от учащихся знаний, умений и навыков в области:
Конструирования (формируется в рамках предмета Технология)
Основ механики (формируются в рамках предмета Физика)
Моделирования (формируется в рамках предмета Математики)
Абстракции и логики (формируются в рамках предмета Информатика)
Используемые ресурсы
Технологическая карта.
Образовательные результаты, которые буду достигнуты учащимися
После прохождения данной темы учащиеся получат навыки работы над индивидуальными проектами;
приобретут новые знания и улучшат навыки чтения схем;
улучшат практические навыки построения моделей;
разовьют навыки проектирования.
