Физика
Экологический аспект школьного курса физики, в принципе, заключается в сообщении учащимся технических и технологических основ минимального отрицательного воздействия на экосистему.
Большое значение имеет представление об экологически чистых источниках энергии (реки, ветер, солнечное излучение, морские приливы, геотермальные источники и др.), а также о замкнутых производственных циклах.
В курсе физики у школьников можно формировать экологически ориентированные инженерно-конструкторские стратегии на основе энергосберегающих изобретений (повышение КПД двигателей, использование вторичных ресурсов, уменьшение сырьевых и энергетических потерь в технологических процессах и т. д.).
Особое внимание необходимо уделять вопросам защитно-аварийных (бетонные саркофаги и стальные оболочки, контейнеры для ядерных отходов), а также очистных сооружений (электрофильтры, инерционные фильтры, аэрозольные фильтры, тканевые фильтры, адсорбционные фильтры, диффузионные мембраны и т. д.).
Чернобыльская авария актуализировала рассмотрение в курсе физики таких проблем, как радиационное загрязнение, радиационный фон и его допустимые параметры, приборы для измерения уровня радиации, их индивидуальное использование.
Таким образом, биологические науки формируют, прежде всего, представления об уровнях организации живого и системном характере взаимосвязей в биосфере, география — о целостности мира природы, химия — о загрязнении природной среды, физика — об энергетическом взаимодействии с природой. Во всех научных дисциплинах необходимо анализировать систему «природа — общество — человек», демонстрировать пути гармонизации взаимодействия элементов этой системы.
| Тема курса физики. | Понятия и законы используемые при изучении физики. | Учебные дисциплины и структурные элементы знаний, при изучении которых возникают межпредметные связи: | ||
| предшествующие | сопутствующие | перспективные | ||
| Давление твердых тел, жидкостей и газов. | Давление. Атмосферное давление. Закон Паскаля. Давление в жидкости и газе. Архимедова сила | Биология Корневое давление | Биология Легочной и тканевой газообмен. Работа плавательного пузыря рыб. Кровяное давление. Химия Влияние давления на равновесие реакции. Экология Химическое и биологическое загрязнение атмосферы и здоровье человека. Влияние погоды на самочувствие человека. | |
| Тепловые явления (тепловое движение теплопередача, плавление и отвердевание, испарение и конденсация). | Количество теплоты Удельная теплоемкость Удельная теплота плавления Удельная теплота парообразования | Биология Защитная функция коры (защита от переохлаждения). Испарение воды листьями. Листопад. Экология Круговорот воды на планете. Круговорот веществ и потока энергии в экосистемах. Последствия нарушения круговорот веществ и потока энергии в экосистемах. | Биология Защитная функция покрова птиц и млекопитающих, подкожного жира у водных млекопитающих. Роль кожи человека в теплорегуляции. Химия Горение предельных и непредельных углеводородов. Фракционная перегонка нефти. Тепловой эффект реакции. Экология Естественные и искусственные источники загрязнения атмосферы. Тепличный эффект. Проблема озонового экрана. | |
| Законы сохранения | Импульс тела Механическая работа Кинетическая и потенциальная энергия Законы сохранения импульса и механической энергии | Биология Движение кальмара, осьминога, каракатицы. Экология Круговорот воды на планете | Биология Общая характеристика обмена веществ и энергии. Взаимосвязь пластического и энергетического обменов. Расход энергии организмом Экология Состав и баланс газов в атмосфере и их нарушение.. | Биология Круговорот веществ и превращение энергии в биосфере Энергетический обмен в клетке. фотосинтез. Химия Законы сохранения и превращении энергии при химических реакциях. |
| Основы молекулярно кинетической теории | Температура, давление, влажность воздуха. Основное уравнение молекулярно–кинетической теории. Уравнение Менделеева–Клапейрона. Законы Бойля–Мариотта, Гей–Люссака, Шарля. | Химия Количество вещества. Моль – единица количество вещества Число Авогадро. Молярная масса. Относительная молярная масса. Кристаллическая решетка. Производств и о применение химических веществ в технике. Биология Дыхание растений животных и человека | Экология Влияние загрязнения и состава атмосферы на состояние и жизнь человека и живых организмов. Тепличный эффект. Проблема озонового экрана | |
| Электрический ток в различных средах | Сила тока, сопротивление. Закон электролиза. | Химия Разложение воды электролитическим способом. Электролиты и неэлектролиты. Электролитическая диссоциация. Электрохимические процессы. Электролиз. Особенности строения металлов. Металлическая связь. Характерные физические и химические свойства металлов. Биология Электрический орган некоторых видов рыб. Первая помощь при электрошоке. | Химия Гидролиз сахарозы, крахмала и глюкозы. | Химия Гидролиз белков. Положение металлов в периодической системе Д.И. Менделеева, особенности электронного строения атомов. Электрохимические способы получения металлов. |
| Атом и атомное ядро | Дефект массы ядра, энергия связи ядра, энергетический выход ядерной реакции. Постулаты Бора. Закон радиоактивного распада | Химия Молекулы и атомы, знаки химических элементов, относительная атомная масса. Химические реакции. Закон Авогадро Периодический закон и периодическая система химических элементов. Состав атомных ядер. Изотопы. Строение атомов элементов подгрупп кислорода, азота, углерода, металлов. Тепловой эффект реакции. Биология Радиоизотопный метод измерения интервалов времени Экология Минеральные и энергетические ресурсы и использование их человеком. Рациональное использование и охрана недр. Использование новых источников энергии. Охрана окружающей среды при разработке полезных ископаемых. | Химия Строение электронных оболочек атомов элементов малых и больших периодов: s–, p–, d– электроны. |
|
Необходимость охраны окружающей среды обусловлена действием ряда факторов. Остановимся на важнейших из них:
1. Известно, что численность населения на земном шаре очень быстро увеличивается. Около 200 тыс. лет назад на Земле было приблизительно 1 млн. человек. Сейчас численность населения на планете уже превысила 5 млрд. человек; к 2000 г. она достигнет 6-7 млрд. человек. Такой быстрый рост населения, безусловно, усиливает воздействие человека на природу, причем в крупных городах наблюдается ухудшение окружающей среды. Между тем характерной чертой современного развития общества является урбанизация - процесс сосредоточения промышленности и населения в крупных городах. С 1920 по 1960 г. городское население мира увеличилось втрое; предполагается, что к 2000 г. оно достигнет 5 млрд. человек.
2. В связи с развитием производства резко возрастает потребление топлива и энергии. Так, только за последние 100 лет выработка энергии на душу населения увеличилась в 20 раз. Значительно возросла добыча полезных ископаемых. Многие из них, ранее казавшиеся неисчерпаемыми, теперь стали дефицитными. Ведь ежегодно добывается почти 100 млрд. т. руды, горючих ископаемых и строительных материалов. Общество вынуждено переходить к использованию менее богатых их запасов, расширять территории, где ведутся разработки.
3. Значительно увеличивается распашка земель. Раньше большие площади земли находились в природном обороте; все воспроизводство на них регулировалось самой природой. Теперь таких земель остается все меньше; они вовлекаются в хозяйственный оборот. Большое влияние оказывает человек и на водные ресурсы, являющиеся частью природной среды: создает многочисленных крупных водохранилища, каналы, выемки горных пород в связи с расширением добычи полезных ископаемых и пр.
4. Реальной стала угроза повышения температуры поверхности Земли на 2-3°С в первой четверти XXI в. вследствие усиления «парникового эффекта», создаваемого атмосферой планеты и зависящего от содержания в ней углекислого газа и других веществ. Ухудшается прозрачность воздушной оболочки Земли, а также чистота вод; например, около в поверхности Мирового океана покрыто нефтяной пленкой, в воздух ежегодно выбрасывается около 1 млрд. т. различных взвесей, среди которых есть неизвестные природе канцерогенные вещества. Главное же - человечество столкнулось с возможностью потери равновесия в природе: так, темп увеличения безвозвратного забора воды на промышленные и бытовые нужды достиг 4 - 5% в год; каждые 15 лет удваивается площадь отчуждаемых у природы земель и др.