Методичний посібник

16 Серпня 2017 14:26, kostenkoli:

Позаурочна навчальна діяльність як засіб соціалізації дітей та учнівської молоді в сучасному освітньому просторі

Навчально-методичний посібник

Л.І. Костенко

Славне, 2017 рік

Зміст

Вступ 3- 4
Психолого-педагогічні засади організації позаурочної роботи.

2.1 Роль мотивації в організації позаурочної роботи 5- 6

2.2. Принципи позаурочної навчальної діяльності 7- 9

2.3 Методи позаурочної навчальної діяльності 10-15

Методичні рекомендації щодо написання та оформлення тез

науково-дослідницьких робіт учнів-членів МАН України 16-24

Організація науково-дослідницької діяльності учнів в 25

гуртках

Висновки 26-27

Список використаних джерел 28-29

Додаток 1. Дослідницький проект “Вплив Каховської ГЕС 30-46

на екологію Херсонської області”.

Додаток 2. Засідання дискусійного клубу з питання: 47-67

Вплив автомобільного транспорту на екологію Херсонщини

Додаток 3. Творчі завдання для засідання гуртка юних фізиків 68- 78

Додаток 4. Ток-шоу «Фізика навколо нас» (Вечір цікавої фізики) 79-91

Додаток 5. Інтелектуально-пошукова гра для поціновувачів фізики 92-96

«Славне – Фюзік –Квест»

1.Вступ

У Національній доктрині розвитку освіти акцентується увага на постійному оновленні змісту освіти та навчально-виховного процесу. Початок XXI століття характеризується ознаками нової цивілізації – інформаційної. Від сучасного учня вимагається засвоєння великої кількості інформації. Крім того, в сучасному суспільстві бурхливо розвивається бізнес. А він, як відомо, тісно пов’язаний з логічним мисленням, швидким й правильним прийняттям рішення. У школі такі якості виховують дисципліни природничо-математичного циклу. Парадоксально, але останнім часом спостерігається зниження інтересу до навчання з боку учнів. Особливо це стосується точних наук.

Як відомо, фізика є фундаментальною наукою, яка вивчає загальні закономірності перебігу природних явищ, закладає основи світорозуміння на різних рівнях пізнання природи і дає загальне обґрунтування природничо-наукової картини світу. Сучасна фізика, крім наукового, має важливе соціокультурне значення. Вона стала невід’ємною складовою культури високотехнологічного інформаційного суспільства. Саме фундаментальність фізики досить часто викликає в дітей небажання вивчати цей предмет. Крім того, велика кількість формул, правил, означень, які необхідно вивчити, запам’ятати та навчитися застосовувати, ускладнює вивчення цієї науки, перетворює на важку, нецікаву справу і, як результат, небажану для більшості дітей.

У наш час дослідження вчених переконливо показали, що можливості людей, яких, як звичайно називають талановитими, геніальними – не аномалія, а норма. Завдання тільки в тому, щоб розслабити мислення людини, підвищити коефіцієнт її корисної дії, загалом, використати ті багаті можливості, які дала йому природа, і про існування яких, деякі і не підозрюють. Тому особливо гостро в останні роки постає питання про реформування загальних прийомів пізнавальної діяльності і залучення учнів до таких її видів, які сприятимуть розвитку творчих здібностей учнів, спонукатимуть до самостійної пошукової роботи і в подальшому самореалізації і виборі професії. Свою особливу роль у цьому процесі покликана зіграти системна позакласна робота з учнями, ядром якої може слугувати шкільне наукове товариство (ШНТ). До складу ШНТ можуть входити учні 7-11 класів. Це своєрідний інтелектуальний актив, що допомагає вчителю у проведенні предметних тижнів, позакласних заходів, інтерактивних конкурсів і т.і. І подальшому учні – учасники шкільного наукового товариства можуть стати членами МАН і захищати свої роботи у І та ІІ етапі конкурсу захисту науково-дослідницьких робіт. Таким чином можна домогтися від учнів свідомого вивчення навчального матеріалу на уроках, поглиблення знань в позаурочний час що в подальшому створить підгрунття для успішного самовизначення і самореалізації учнів у дорослому житті.

Мета цієї роботи розглянути психолого-педагогічні аспекти активізації позаурочної науково-дослідницької діяльності учнів і її роль у процесі соціалізації дітей та учнівської молоді в сучасному освітньому просторі.

Завдання:

– розглянути роль мотивації для активізації позаурочної пізнавальної діяльності;

– проаналізувати принципи і методи організації позаурочної навчальної діяльності;

– узагальнити матеріали науково-дослідницької діяльності учнів для роботи шкільного наукового товариства, предметних гуртків та відділень МАН.

Психолого-педагогічні засади організації позаурочної роботи.

2.1 Роль мотивації в організації позаурочної роботи

Навчання дітей, їх психологічний розвиток (розвиток здібностей до розумової діяльності, функцій пам’яті, уваги), виховання (формування емоційної спрямованості на колективну взаємодію, розвиток комунікативних здібностей), тобто основні завдання, зазначені в Законі «Про освіту», та новому Державному стандарті базової і повної загальної середньої освіти неможливо здійснювати без мотивації школярів на певну діяльність.

Проблема формування мотивації навчання завжди була актуальною в психолого-педагогічній літературі. Глибокі теоретичні та експериментальні дослідження мотиваційного аспекту навчання здійснювали багато психологів – Божович Л.І., Костюк Г.С., Леонтьєв О.М, Давидов В.В., Ельконін Д.Б., Якобсон П. та ін. Але, на нашу думку, найбільше цій проблемі у своїх дослідженнях приділяла уваги Алексєєва М.І., яка спробувала не тільки визначити сутність мотивації навчання, розкрити її структуру, але й класифікувати мотиви навчання учнів різного віку, встановити зв’язок між мотиваційним та операційним (знання, уміння, навички) компонентами навчальної діяльності. Незважаючи на глибоке теоретичне вивчення даного питання вченими, практика роботи у школі показує існування прогалин у формуванні мотивації учнів на різних етапах їхнього шкільного життя, на уроках з різних предметів та на різних етапах уроку. Американський педагог А.Дреєр пригадуючи старт своєї педагогічної кар’єри, зазначав: «На початку своєї педагогічної діяльності я припустився багатьох помилок, які не хотілося б повторити. Найскладнішою проблемою для мене виявилася мотивація до навчання…»

Особливістю навчання учнів у школі є те, що воно планується, організовується і проводиться вчителем відповідно до вимог Програми і з метою досягнення результатів, які визначені Державними стандартами. Діяльність учителя складна і різноманітна. За підрахунками, вона містить від 25 до 40 видів конкретних дій. Всі вони впливають на кінцевий результат, хоча їхня роль в ієрархічній структурі процесу навчання не однакова. Враховуючи основну функцію, яку вчитель виконує у суспільстві, Л.М.Фрідман запропонував основну діяльність учителя позначати поняттям «навчальна діяльність».

Навчальна діяльність – це основна форма активності учня, спрямована на зміну самого себе як суб’єкта навчання. Будь-яка діяльність, у тому числі й навчальна, складається з таких елементів: потреба – мотив – мета — підцілі — задачі — підзадачі – дії – операції – продукт.

2.2 Принципи позаурочної навчальної діяльності

Разом з тим навчальна діяльність передбачає різні форми і методи роботи. І важлива роль відводиться позаурочній роботі з учнями, яка може включати в себе роботу шкільного наукового товариства, а саме проведення предметних тижнів, інтерактивних конкурсів, наукових конференцій, а також роботу шкільного відділення МАН та засідання предметного гуртка. Ця робота повинна вестися системно з тими учнями, що мають зацікавлення до предмету, проявляють творчі здібності і нахили. Важливою складовою цієї роботи є тісна підтримка з боку батьків і громадськості. Як і будь який вид навчальної діяльності ця робота передбачає дотримання основних вимог, які називаються принципами.

Принцип науковості передбачає вивчення системи важливих наукових положень і використання у навчанні методів, близьких до тих, якими послуговується певна наука. Він вимагає розкриття причинно-наслідкових зв’язків явищ, процесів, проникнення в сутність подій, орієнтацію на міждисциплінарні наукові зв’язки.

Принцип зв’язку навчання з життям. Позаурочна діяльність учнів має на меті саме посилення практичної спрямованості навчально-виховного процесу, професійно-орієнтаційної роботи з учнями, підготовки їх до активного пошуку і самостійної обробки інформації за допомогою ресурсів інтернету та інших джерел інформації, що є відображенням змісту принципу зв’язку навчання з життям.

Принцип свідомості і активності учнів у навчанні визначає вимоги до організації пізнавальної діяльності учнів під час засвоєння знань. Психологами визначено, що свідомому засвоєнню знань сприяють:

роз’яснення мети і завдань навчального предмета;

розкриття значення його для вирішення життєвих проблем;

використання у процесі навчання розумових операцій;

позитивні емоції учнів;

позитивні мотиви навчання;

критичний підхід до сприйняття інформації;

належний контроль і самоконтроль.

Принцип наочності у навчанні в трактуванні Я. А. Коменського полягає в тому, що все, що тільки можна сприймати відчуттями, повинно бути сприйняте ними, а саме: видиме – зором, чутне – слухом, пахощі – нюхом, смакове – смаком, доступне дотику – через дотик. Якщо якісь предмети одразу можна сприймати кількома відчуттями, нехай вони одразу охоплюються ними. Конкретизуючи принцип наочності, М. М. Фіцула відзначає, що у сприйнятті наочності можна виділити три фази. На першій – об’єкти сприймаються “розмито ”, невиразно; на другій – увага концентрується на об’єкті, сприймання стає чіткішим, залишаючись, однак, загальним; на третій – сприймання диференційоване.

Враховуючи це, вчитель повинен коментувати об’єкти, що спостерігаються, надаючи при цьому інформацію, яка допомагає учням осмислити невідоме явище, визначити його зв’язки з іншими явищами і подіями.

Принцип систематичності й системності проголошує необхідність засвоєння учнями наукової інформації у логічному зв’язку і певній послідовності і вимагає забезпечення формування в учнів системи знань. У процесі виконання завдань та досліджень комплексного характеру цей принцип реалізується в повній мірі. Це пов’язане з тим, що в природі явища й процеси протікають у взаємозв’язку і неможливо виділити в них окремі фізичні, біологічні, хімічні чи географічні фрагменти.

Принцип доступності навчальної діяльності у загальному розумінні передбачає дотримання таких вимог до організації навчально- пізнавальної діяльності, у відповідності з якими зміст інформації і запропоновані учням завдання повинні бути зрозумілими для сприйняття і вимагати певного розумового напруження. З принципом доступності тісно пов’язаний принцип індивідуального підходу до учнів у навчанні, який вимагає врахування вікових та індивідуальних особливостей школярів. Реалізація цього принципу передбачає максимальне задоволення потреб і інтересів кожної дитини, її всебічний розвиток. Реалізація принципу індивідуального підходу до учнів у навчанні дає змогу в умовах колективної роботи кожному учневі йти до оволодіння знаннями і вміннями своїм шляхом через роботу в МАН.

Принцип міцності засвоєння знань, умінь і навичок. Головна ознака міцності знань і вмінь учнів – свідоме й ґрунтовне засвоєння найістотніших фактів, понять, ідей, законів, правил, глибоке розуміння істотних сторін і ознак предметів та явищ, зв’язків і відношень між ними і всередині них.

Реалізація цього принципу передбачає:

повторення навчального матеріалу за розділами і структурними смисловими частинами;

запам’ятовування нового матеріалу в поєднанні з пройденим;

активізацію учнів під час повторення (запитання, порівняння, аналіз, синтез, класифікація, узагальнення);

нове групування матеріалу з метою його систематизації;

самостійну роботу із творчого застосування знань;

постійне застосування раніше засвоєних знань для пояснення нових фактів та їх трактування з нової точки зору.

Цей принцип спирається на розумові, емоційні, вольові процеси пізнавальної діяльності учнів.

Принцип емоційного навчання. Головне завдання вчителя в реалізації принципу емоційного навчання полягає у стимуляції формування тих емоцій, що активізують навчально-пізнавальну діяльність учнів, і запобіганні появи тих емоцій і почуттів, що негативно позначаються на ній.

Принцип емоційності навчання вимагає розвитку й використання у навчально-виховному процесі таких почуттів як інтелектуальні, моральні, естетичні. Позитивні за своїм змістом почуття сприяють підвищенню ефективності навчання. До них відносять: почуття інтересу до роботи, радості, впевненості у своїх силах, подиву, сумніву та ін.

2.3. Методи позаурочної навчальної діяльності

Способи діяльності, які використовуються вчителем і учнями в їх сумісній і взаємопов’язаній роботі, спрямованій на досягнення цілей навчання, називають методами навчальної діяльності. Кожний метод навчання може бути описаний і розкритий через різноманітність прийомів, що використовуються під час його реалізації. Прийом навчання — складова частина методу. Удосконалення методів навчання відбувається не тільки шляхом розробки та впровадження у практику навчання нових методів, а й шляхом удосконалення прийомів навчальної діяльності.

Класифікацію методів навчання можна здійснювати за різними ознаками. Уявлення про можливі підходи до такої класифікації дає таблиця 1

Як бачимо, зміст і характер діяльності вчителя й учнів під час навчання, організованого за різними методами, суттєво відрізняються. Так, пояснювально – ілюстративний метод навчання полягає в тому, що вчитель передає учням готову інформацію за допомогою різних засобів навчання, а учні сприймають, осмислюють і фіксують її в пам’яті. Роль учителя зводиться до організації сприйняття інформації або ж способів діяльності з її засвоєння. Повідомлення інформації вчителем забезпечується за допомогою усного та друкованого слова, наочних засобів навчання, практичної демонстрації способів діяльності.

Таблиця 1

Класифікація методів навчальної діяльності

Основа для класифікації	Групи методів
Характер пізнавальної діяльності	Пояснювально-ілюстративний, репродуктивний, проблемного викладу матеріалу, евристичний, дослідницький тощо
Джерело знань	Словесні, наочні, практичні тощо
Цілісний підхід до навчально-пізнавальної діяльності	Організації навчально-пізнавальної діяльності, стимуляції навчальної діяльності, контролю діяльності тощо
Методологія науки	Теоретичні, емпіричні

Пояснювально-ілюстративний метод — це один з найбільш економних способів передачі знань. Цей метод найчастіше використовується вчителями на вступних заняттях із вивчення нової теми, коли в учнів відсутні знання, що необхідні для вивчення цього матеріалу. Завдання вчителя полягає у визначенні того, із чого краще розпочати вивчення нового матеріалу: зі словесного викладу, з організації наочного сприйняття чи з читання підручника. Розв’язання цих завдань залежить від характеру та змісту матеріалу, що вивчається, а також від рівня підготовки учнів до здійснення обраного виду діяльності.

В основній школі пояснювально-ілюстративний метод використовується завжди в поєднанні з іншими методами навчання й у сучасних умовах, для яких є характерним посилення самостійності учнів у процесі здобуття знань, починає поступатися тим методам організації пізнавальної діяльності учнів, які спроможні забезпечити цю вимогу часу.

Репродуктивний метод навчальної діяльності використовується для формування вмінь і навичок учнів на рівні, що дозволяє застосовувати їх в умовах, які раніше розглядалися, або трохи змінених. Учитель за допомогою системи завдань організовує діяльність учнів з неодноразового відтворення повідомлених знань або способів діяльності.

Учитель користується усним і друкованим словом, наочними засобами навчання, а учні використовують ті ж самі засоби для виконання завдань, маючи примірник, повідомлений або вказаний учителем.

Для підвищення ефективності репродуктивного підходу до навчання методисти та вчителі розробляють спеціальні системи вправ, завдань (дидактичний матеріал), а також програмовані матеріали, які забезпечують зворотний зв’язок і самоконтроль.

Використання репродуктивного методу необхідно дозувати, бо зловживання великою кількістю одноманітних завдань і вправ знижує інтерес до вивчення нового матеріалу, виключає можливість здійснювати пізнавальну діяльність учнів у зоні їх найближчого розвитку.

У процесі навчання найчастіше репродуктивний метод використовується в поєднанні з пояснювально-ілюстративним.

Сутність методу проблемного викладу навчального матеріалу полягає в тому, що вчитель не тільки організовує передачу інформації різними способами, а і знайомить учнів із процесом пошуку розв’язання тієї чи іншої проблеми, показуючи рух думок від одного етапу пізнання до іншого, ілюструючи логіку цього руху та протиріччя, що виникають при цьому. Тобто вчитель з учнями ставлять проблему, у ході заняття вирішують її, а учні відстежують логіку цього процесу й одночасно засвоюють етапи розв’язання проблеми.

Структура проблемного викладу може мати таку послідовність дій:

– виявлення протиріччя та постановка проблеми;

– висунення гіпотез;

– складання плану вирішення проблеми;

– процес розв’язання, можливі та наявні труднощі, протиріччя;

– доведення гіпотези;

– розкриття значення розв’язку для подальшого розвитку думки або сфери діяльності.

При проблемному викладі матеріалу вчитель використовує усне слово, друкований текст, демонстраційний і фронтальний фізичний експеримент, інші необхідні засоби навчання.

Таким чином, при проблемному методі навчання учні не тільки сприймають, осмислюють, запам’ятовують інформацію, а й стежать за логікою доказу, за рухом власних думок і думок учителя, можуть брати участь у прогнозуванні наступного етапу досліду або роздумів. Тобто учні включаються в ознайомлення з процесом пізнання.

Евристичний (частково-пошуковий) метод — це метод, при якому вчитель організовує участь учнів у виконанні окремих кроків пошуку розв’язання проблеми. Роль учителя полягає в конструюванні пізнавального завдання, розчленуванні його на окремі етапи, визначенні тих етапів, які учні виконуватимуть самостійно, тобто вчитель організовує самостійно-пізнавальну діяльність учнів. В одних умовах учнів учать бачити проблему, в інших — будувати докази, у третіх — робити висновки з викладених або продемонстрованих фактів, у четвертих — висловлювати гіпотези, у п’ятих — складати план перевірки висловлюваних припущень та інше. Тобто організовується засвоєння досвіду творчої діяльності за елементами, оволодіння окремими етапами розв’язання проблемних задач.

Однією із форм цього методу є евристична бесіда, яка вимагає не тільки відтворення наявних знань, а й здійснення творчого пошуку нових знань. Такий метод можна використовувати як в основній, так і в старшій школі.

Сутність дослідницького методу полягає в організації вчителем пошукової, творчої діяльності учнів з розв’язання нових проблем і проблемних ситуацій. Назва цього методу передбачає досконале засвоєння учнями досвіду творчої діяльності. Дослідження психологів показали, що участь учнів у частковому вирішенні творчих проблем не приводить до формування вмінь досліджувати й аналізувати цілісні задачі. Цілісна задача вимагає вмінь: аналізувати її умову відповідно до поставлених вимог, перетворювати проблему в ряд окремих проблем, складати план та етапи вирішення проблеми, формувати гіпотезу, перевіряти отримані результати теоретично й експериментально тощо. Дослідницький метод є основним методом навчальної діяльності та збагачення досвіду творчої діяльності.

Основною умовою організації дослідницьких завдань будь-якого типу є проходження учнями самостійно всіх або більшості етапів процесу дослідження. Цілісне їх вирішення забезпечує застосування дослідницького методу.

Такими етапами є:

спостереження та вивчення фактів;

з’ясування незрозумілих явищ, про які йдеться в дослідженні (постановка проблеми);

висунення гіпотез;

складання плану;

реалізація плану, який складається з виявлення зв’язків явища, що вивчається, з іншими;

опис розв’язку проблеми та його обґрунтування;

перевірка розв’язків;

практичні висновки про можливості застосування отриманої навчальної інформації.

Уся група продуктивних методів навчання (проблемний, евристичний, дослідницький) призначена для того, щоби допомагати засвоєнню знань і вмінь учнями на рівні можливості їх творчого застосування. Роль учителя в реалізації цієї групи методів полягає у фасилітації («полегшенні» процесу самостійного виконання певних етапів пізнавальної діяльності).

Ю. Бабанський рекомендував під час вибору методів для конкретного заняття керуватися такими порадами:

Методи навчання	При якому змісті матеріалу доцільно застосовувати?	При розв’язанні яких задач ефективні?	Для яких учнів дають найкращий результат?	Які можливості повинен мати вчитель?
1	2	3	4	5
Словесні	Матеріал теоретико- інформаційного змісту	Формування знань теоретичного та практичного характеру	Готових до сприймання вербальної інформації	Такі, якими володіє краще, ніж іншими
Наочні	Такому, що може бути поданий у наочному вигляді	Розвиток уваги, спостережливості, уміння аналізувати	Для учнів із чуттєво – образним мисленням	Може знайти та самостійно виготовити наочність
Практичні	Коли зміст передбачає вміння застосовувати на практиці	Розвиток практичних умінь і навичок, збагачення досвіду	Готових до виконання практичних завдань	Наявність приладів, посібників для учнів
Репро – дуктивні	Занадто простий чи дуже складний	Формування базових знань, умінь і навичок	Не готових до проблемного навчання	Не має часу на застосування інших методів
Проблемно- пошукові	Зміст середнього рівня складності	Розвиток мислення, дослідницьких умінь, творчого підходу до справи	Тих, які володіють необхідними вміннями	Володіє методикою проблемного навчання, має час
Індуктивні	Зміст викладений за індуктивною логікою	Розвиток умінь узагальнювати, мислити від конкретного до загального	Таких, які утруднюються в дедуктивних міркуваннях	Учитель володіє індуктивними методами
Дедуктивні	Зміст раціонально викладати в такий спосіб	Розвиток мислення (від загального до конкретного)	Учні мають відповідний розвиток мислення	Учитель володіє дедуктивними методами
Самостійна робота	Зміст доступний для самостійного вивчення	Формування навичок навчальної праці	Учні мають відповідний рівень знань, умінь, навичок	Є дидактичні матеріали для кожного учня, учитель уміє керувати роботою дітей
Продуктивні	Зміст, сприятливий для засвоєння його шляхом відкриття нового знання	Розвиток умінь продукувати нове знання	Учні готові до самостійної творчої діяльності	Учитель володіє методикою організації продуктивної діяльності

Раціональне застосування методів навчальної діяльності

Таблиця 2

Методичні рекомендації щодо написання та оформлення тез науково-дослідницьких робіт учнів-членів МАН України

Оформлення роботи – завершальна стадія дослідження. На цьому етапі керівник допомагає учневі уточнити логіку роботи, знайти в ній неясності, визначити спосіб її викладення. Науково-дослідницька робота має строго визначену структуру. Вона повинна містить такі основні компоненти, розміщені в певній послідовності:

титульний аркуш;

зміст;

перелік умовних позначень (за необхідності);

вступ;

основну частину;

висновки;

список використаних джерел; додатки.

Гармонійне поєднання структурних частин наукової роботи суттєво впливає на її результативність. Автору варто дотримуватися пропорційності обсягу вступу, основної частини та висновків (занадто розтягують вступ або скорочують висновки).

Титульний аркуш є першою сторінкою роботи і заповнюється за строго визначеними правилами.

Зміст подають на початку роботи після титульного аркуша. Він містить найменування та номери початкових сторінок усіх розділів, підрозділів та пунктів (якщо вони мають заголовок), зокрема вступу, висновків, списку використаних джерел, додатків та ін. Заголовки змісту мають точно повторювати заголовки в тексті. Скорочувати або давати їх за іншою редакцією, послідовністю і підпорядкованістю порівняно із заголовками в тексті не можна. Заголовок кожного наступного ступеня зміщують на три-п’ять знаків вправо відносно заголовка попереднього. Нумерація рубрик подається за індексаційною системою, тобто з цифровими номерами, які містять номер як усієї рубрики, так і рубрик, які їй підпорядковані.

Перелік умовних позначень, символів, одиниць, скорочень і термінів подається за необхідністю у вигляді окремого списку, який розміщують перед вступом. Його треба друкувати двома колонками, в яких зліва за абеткою наводять скорочення, справа – їх детальне тлумачення. Якщо спеціальні терміни, скорочення, символи, позначення тощо повторюються менше трьох разів, перелік не складають, а їх тлумачення наводять у тексті при першому згадуванні.

У вступі, що є своєрідним камертоном усієї наукової роботи, обґрунтовується актуальність, новизна, мета, завдання дослідження. Поняття «актуальність» уміщує корисність і доцільність розробки теми наукової роботи для сучасної науки. Визначаючи актуальність наукової роботи необхідно точно показати ступінь внеску автора в розробку конкретної проблеми і всіх, хто займався нею раніше. Інформація може вводитися в текст за допомогою своєрідних коментуючих одиниць, напр.: «актуальність роботи полягає (виявляється ) в тому, що… або зумовлена тим, що… », «цим визначається актуальність наукового дослідження» тощо. Актуальність дослідження може зумовлюватись і поширеністю якогось явища, його типовістю і важливістю для певної галузі науки.

Після визначення актуальної проблеми наукової роботи формулюються мета та завдання дослідження, обґрунтовується важливість його проведення. Мета наукової роботи має формулюватись максимально лаконічно, але повно (власне формулюванню передують такі конструкції: «Мета роботи полягає в …», «Метою наукової роботи передбачено», «Цим визначається мета наукової роботи» та ін.). На завдання, що вирішувалися автором, вказують конструкції на зразок: «Мета роботи передбачає розв’язання таких завдань: », «Мета дослідження визначає її основні завдання: » та ін. Загальна мета дослідження конкретизується у завданнях, які мають бути ретельно продумані, адже опис їх виконання має складати зміст розділів наукової роботи. Тобто сформульовані завдання мають розкривати зміст теми дослідження. Тому варто попіклуватися, щоб вони були чітко визначені та розташовані у такий спосіб, коли кожне з завдань логічно випливає з попереднього. Формулювання завдань наукової роботи можуть подаватись із нумерацією чи без неї. Однак кожне положення зручніше подавати з абзацу і розпочинати одним із дієслів такого синонімічного ряду: виявити, з’ясувати, описати, визначити, встановити, здійснити, сформулювати, висвітлити, показати тощо.

Обґрунтовуючи наукову новизну отриманих результатів, необхідно аналітично довести їх відмінність від тих результатів, які були відомі раніше. У вступі обов’язково вмотивовується вибір теми і надається короткий огляд літератури з обраної теми. У деяких випадках припустимо виділяти літературний огляд в самостійний розділ основної частини. Головне, щоб відомості, взяті з літератури мали пряме відношення до теми роботи, були проаналізовані й, за можливості, викладені словами автора.

У вступі також потрібно відобразити практичне й теоретичне значення наукової роботи, особливо для відповідних галузей науки і виробництва. Крім того, необхідно повідомити про те, на яких конкурсах, науково-практичних конференціях, інших заходах оприлюднені результати досліджень (апробація результатів). Обов’язково вказуються публікації в учнівській пресі та різних регіональних виданнях за результатами наукового дослідження. Обсяг вступу не більше 2-3 сторінок.

Основна частина – це головний підрозділ роботи, який розкриває основний зміст дослідження. Тут викладається принципово новий матеріал: опис відкритих фактів, явищ, закономірностей, а також узагальнення вже відомих даних з інших наукових позицій або аспектів.

Основна частина складається з розділів, підрозділів, пунктів, підпунктів. Кожний розділ починають з нової сторінки. Основному тексту кожного розділу може передувати передмова з коротким оглядом публікації і раніше проведених досліджень, описом вибраного напряму та обґрунтуванням застосованих методів дослідження. У кінці кожного розділу формулюються висновки зі стислим викладом наведених у розділі наукових і практичних результатів, що дає потім змогу викласти загальні висновки без другорядних подробиць.

Як правило, в розділах основної частини подають:

огляд літератури за темою і вибір напрямів дослідження;

виклад загальної методики і основних методів дослідження;

опис експериментальної частини і методики дослідження;

опис проведених теоретичних і (або) експериментальних досліджень;

аналіз і узагальнення результатів дослідження.

Робота обов’язково має містити (бажано у формі окремого розділу чи підрозділу) огляд літератури з теми дослідження. Його можна подати під назвами: «Розвиток ідеї…», «Теоретичні засади…», «Наукові основи…», «Розвиток уявлень про…», «Становлення та розвиток…» та ін. В огляді юний науковець окреслює основні етапи розвитку наукової думки за своєю проблемою. Стисло висвітлюючи роботи попередників, автор повинен назвати ті питання, що залишилися невирішеними і, отже, визначити своє місце у розв’язанні проблеми. Доцільно закінчити цей розділ коротким резюме щодо необхідності проведення досліджень у даній галузі. Огляд літератури з теми має виявити глибокі знання учня зі спеціальної літератури, його вміння систематизувати джерела, критично їх оцінювати, відокремлювати суттєве, оцінювати попередньо зроблене іншими дослідниками, визначати головне в сучасному стані проблеми. Матеріали огляду слід систематизувати в певній логічній послідовності. Тому перелік праць та їх аналіз необов’язково давати в хронологічному порядку.

У другому розділі обґрунтовують вибір напрямку дослідження, наводять методи вирішення завдань, розробляють загальну методику проведення дослідження.

У наступних теоретичних розділах з вичерпною повнотою викладають результати власних досліджень автора з висвітленням того, що він вносить у розробку проблеми. Дається оцінка повноти вирішення поставлених завдань, достовірності одержаних результатів. Важливо вказати на виявлені нові факти.

Кожний розділ завершується висновками, які містять стислий виклад кожного наукового результату (його суть, новизну, достовірність, практичне значення).

Зміст розділів основної частини має відповідати темі роботи і повністю її розкривати. Матеріал викладають стисло, аргументовано й логічно. Останнє речення одного розділу повинно бути логічним переходом до наступного розділу. Традиційно обсяг основної частини складає 20-25 сторінок машинописного тексту.

На основі аналізу результатів автор роботи формулює висновки. Висновки повинні бути конкретними, лаконічними, стислими. Вони повинні складатися з підсумків проведеної роботи, узагальнених здобутих результатів, можливих шляхів їх практичного втілення і містити плани на майбутнє. Така послідовність засвідчить серйозність намірів юного дослідника. Обсяг висновків – 1-3 сторінки. Кожне нове положення доречно подавати щоразу з нового абзацу (з нумерацією чи без неї).

Логічно доповнюють (і завершують) роботу список використаної літератури і додатки.

Використані джерела рекомендується розміщувати в порядку згадування джерел у тексті за їх наскрізною нумерацією або за алфавітом прізвищ авторів або назв творів (він найзручніший для користування).

До використаної літератури слід включити офіційні документи, які публікуються від імені державних або громадських організацій, установ і відомств і свідчать про актуальність досліджуваної теми, основні праці провідних спеціалістів у даній галузі, праці авторів, що відбивають усі точки зору на вирішення проблеми, праці наукового керівника, співробітників провідної установи, які засвідчують їх наукову компетентність у даній проблемі. Не слід включати до списку ті роботи, на які немає посилань у тексті роботи і які фактично не були використані, а також енциклопедичні словники, науково-популярні книги, газети. У разі необхідності використання таких видань за текстом можна навести їх у підстрочних посиланнях.

Додатки не є обов’язковим елементом науково-дослідницької роботи і не

входять до основного ліміту її обсягу. Однак додатки підвищують рівень довіри до результатів роботи, свідчать про їхню достовірність. Додатки обов’язково роблять тоді, коли матеріал основної частини надто великий. За формою це можуть бути: текст, таблиця, схема, графік, діаграма, карта, фотографія та ін.

Вимоги до оформлення

Робота повинна відповідати правилам оформлення дисертаційного дослідження – Державний стандарт України. ДСТУ 3008-95 («Документація. Звіти у сфері науки і техніки. Структура і правила оформлення», бюлетень ВАК України, спецвипуск, 2006).

Розрізняють зовнішній вигляд роботи (охайність, грамотність, естетичне оформлення) і внутрішнє оформлення (правильність цитат, посилань на наукові джерела, ілюстрацій, списку використаної літератури, додатків).

Обсяг науково-дослідницької роботи не повинен перевищувати 30 друкованих сторінок.

Оформлення роботи починається з титульної сторінки, на якій обов’язково вказується секція наукового товариства, тема роботи , прізвище, ім’я, по батькові автора, школа, клас, у якому він навчається, прізвище, ініціали керівника (вчителя), його вчений ступінь і звання, якщо є (див. додаток 1).

На другій сторінці розміщується зміст роботи, зазначається обсяг сторінок кожного зі структурних елементів плану.

Із третьої сторінки починається виклад тексту роботи. При цьому слід дотримуватися таких правил:

текст роботи друкується на білому аркуші паперу формат А4 з одного боку сторінки ;

використовувати шрифт (рекомендується Times New Roman) текстового редактора Word розміру 14 пунктів (1,8 мм) з полуторним міжрядковим інтервалом (28-30 рядків на аркуші).

залишають поля таких розмірів: ліве – не менше 20 мм, праве – не менше 10 мм, верхнє – 20 мм, нижнє – не менше 20 мм;

заголовки структурних частин роботи «Зміст», «Вступ», «Перелік умовних скорочень», «Розділ», «Висновки», «Список використаних джерел», «Додатки» друкуються великими літерами симетрично до тексту. Заголовки підрозділів друкують маленькими літерами (крім першої великої) з абзацного відступу. Крапку в кінці заголовка не ставлять. Якщо заголовок складається з двох або більше речень, їх розділяють крапкою; відстань між заголовком та текстом має дорівнювати 3-4 інтервалам; кожну структурну частину роботи треба починати з нової сторінки; сторінки нумеруються. Нумерація сторінок, розділів, підрозділів, малюнків, таблиць, формул здійснюється арабськими цифрами без знака №. Першою сторінкою наукової роботи є титульний аркуш, який включають до загальної нумерації сторінок, але на ньому номер сторінки не проставляється.

Кожний учасник ІІ і III етапу Всеукраїнського конкурсу-захисту науково-дослідницьких робіт учнів-членів МАН України повинен подавати тези своєї науково-дослідницької роботи.

Тези – це стисло сформульовані основні положення науково-дослідницької роботи. Вони позбавлені деталей, пояснень, таблиць, ілюстрацій тощо.

Перед тезами зазначається: назва роботи; прізвище, ім’я, по батькові автора; назва територіального відділення МАН; назва навчального закладу, клас; прізвище, ім’я, по батькові та посада наукового керівника.

Тези викладаються в довільній формі і дають стислу характеристику змісту науково-дослідницької роботи із визначенням основної мети, актуальності та завдань наукового дослідження. Також в них зазначаються висновки та отримані результати проведеної роботи.

Обсяг тексту тез не більше 1 сторінки формату А4, набраний в текстовому редакторі Word, шрифтом Times New Roman, кегль 14, з полуторним міжрядковим інтервалом. Всі поля – 20 мм.

Тези подаються в друкованому та електронному вигляді, без помилок та обов’язково перевірені науковими керівниками.

Тези можуть бути оформлені за такою схемою:

Актуальність теми – автор дослідження дає пояснення, чому на його думку, обрана тема стала об’єктом наукового аналізу. Шляхом критичного аналізу та порівняння з відомими розв’язаннями проблеми (наукової задачі) обґрунтовують актуальність та доцільність роботи.

Предмет та об’єкт дослідження – визначаються на основі аналізу стану вивчення тієї чи іншої наукової проблеми і відображають, яку саме частину проблеми буде розглянуто.

Об’єкт дослідження – це процес або явище, що породжує проблемну ситуацію і обране для вивчення (наприклад: краєзнавство).

Предмет дослідження – це та частина об’єкту, що вивчається автором роботи, його якості. Предмет визначає назву роботи, зафіксовану на титульному листі. Потрібно вказати, чи є предмет вивчення новим, чи традиційним.

Мета дослідження – дає можливість окреслити коло питань, які не знайшли достатнього висвітлення у дослідженнях попередників, та що саме буде розглядати автор у науково-дослідній роботі. Мета передбачає висвітлення трьох аспектів: кінцевий результат досліджень, об’єкт дослідження і шлях досягнення кінцевого результату. Як правило, мета дослідження вже закладена в назві обраної для дослідження теми і може бути спрямована, зокрема, на:виявлення зв’язків між певними явищами;

виявлення залежностей чи закономірностей, що існують між подіями чи об’єктами дослідження;

розкриття можливостей удосконалення процесів, наукових технологій тощо.

Виходячи з поставленої мети визначаються дослідницькі завдання, яких повинно бути не менше 3-4 (проаналізувати, розглянути, висвітлити, дослідити тощо). Завдання наукового дослідження члена Малої академії наук України можуть також передбачати:

– висунення проблеми, яка не отримала достатнього висвітлення у науковій літературі;

– виявлення і введення у науковий обіг нових джерел і повідомлення на цій основі нових фактів;

– встановлення нових зв’язків між відомими явищами, нова постановка відомої проблеми;

– оригінальні висновки та рекомендації щодо впровадження отриманих експериментальних даних.

У висновках науково-дослідної роботи підводяться загальні підсумки та викладається власна думка автора щодо досліджуваної проблеми.

Висновки повинні бути добре продуманими, конкретними, містити пропозиції щодо використання результатів роботи в реальних умовах, або подальшій перспективі роботи над темою. (Додаток 1)

4.Організація науково-дослідницької діяльності учнів в гуртках

Процес навчання фізики повинен бути спрямований на вироблення в учнів уміння досліджувати, самостійно визначати проблему та розв’язувати її. Відповідно й система творчих завдань має враховувати ці особливості, а також повинна бути спрямована на заохочення учнів до самостійного пошуку шляхів навчальної діяльності, спонукання до вибору різних навчальних завдань і форм роботи та способів її виконання, самостійного оцінювання результатів власної роботи та роботи товаришів. Вирішенню цих завдань має сприяти використання творчих робіт, до яких у методичній літературі сьогодні відносять:

інформаційно – реферативні, написані на основі декількох літературних джерел з метою повнішого розкриття тими;
проблемно – реферативні, у яких зіставляються дані, взяті з різних літературних джерел, та подається власне трактування проблеми;
експериментальні, що описують науковий експеримент, який має відомий результат;
натуралістичні та описові, що спрямовані на спостереження та якісний опис будь – якого явища;
дослідницькі – творчі роботи, які виконано за допомогою коректної з наукової точки зору методики; що містять власний експериментальний матеріал, на основі якого здійснюється аналіз та робляться висновки про характер досліджуваного явища.

Наведемо приклади використання творчих завдань у роботі гуртка юних фізиків (для учнів 7-8 класу). (Додаток 3)

Висновки

Розбудова національної системи освіти в умовах становлення України як самостійної незалежної держави з урахуванням кардинальних змін в усіх сферах суспільного життя, історичних викликів ХХІ століття вимагає критичного осмислення досягнутого і зосередження зусиль та ресурсів на вирішенні найбільш гострих проблем, які стримують розвиток освітньої галузі, не дають можливості забезпечити нову якість освіти, адекватну нинішній історичній епосі. Серед цих проблем особливе місце посідає відсутність цілісної системи виховання, фізичного, морального і духовного розвитку і соціалізації дітей та молоді.

У Національній стратегії розвитку освіти в Україні на 2012-2021 рр. робиться наголос на тому, що одним з пріоритетних напрямків державної освітньої політики має стати побудова ефективної системи національного виховання, розвитку і соціалізації дітей та молоді. Це передбачає розроблення нових державних програм та ефективних механізмів взаємодії органів управління освітою, сім’ї, освітніх установ, дитячих і молодіжних громадських організацій у напрямі розвитку, виховання і соціалізації дітей та молоді.

Головними завданнями освіти в Україні є виховання громадянина України, формування соціально зрілої, працелюбної, творчої особистості, якій притаманно почуття власної гідності, повага до прав і свобод людини, свідоме ставлення до обов’язків людини і громадянина, гордість за свою Батьківщину, здатність до саморозуміння і самовдосконалення, активної участі у соціальному житті країни. У формуванні означених важливих якостей, розвитку соціальної компетентності, вихованні особистості громадянина сучасної демократичної держави важливе місце займає середовище – все те, що оточує дитину від народження до кінця життя, починаючи з сім’ї, шкільного оточення і завершуючи середовищем соціальним, у якому вона народжується і яке створює умови для її розвитку і виховання.

Потребами сьогодення визначено суспільно важливе завдання для освітян – забезпечити розбудову такого освітнього простору, у якому особистість з раннього дитинства усвідомлювала б свою суспільну значущість і через систему ціннісних ставлень набувала досвіду взаємодії з соціумом. Тому зростає роль позаурочної навчальної діяльності як засобу соціалізації дітей та учнівської молоді в сучасному освітньому просторі і роль вчителя в цьому процесі.

Список використаних джерел

Бех І.Д. Особистісно – зорієнтоване виховання: Науково-методичний посібник. – К.: ІЗМН, 1998. – 204 с.
Бойко А.М. Оновлена парадигма виховання: шляхи реалізації: Навч.-методичний посібник для вчителів шк., викладачів, студ. пед. нав. закл. – К.: ІЗМН, 1996. – 232 с.
Боришевський М.Й. Психологічні механізми розвитку особистості // Педагогіка і психологія. – – № 3. — С. 26-33.
Василенко І.В. Організація системи соціального виховання учнів // Педагогіка і психологія. – 1996. – № 2. – С. 98-102.
Выготский Л.С. Проблема возраста // Собр. соч. в 6-ти томах. – М.: Педагогика, 1983. – Т.4. – 332 с.
Голобородько Е.П. Микроклимат в семье и его роль в воспитании детей // Науковий вісник Південноукраїнського педагогічного університету ім. Д.Ушинського: Зб. наук. пр. – Випуск 4-5. – Одеса, 1999. – С. 82-85.
Державна національна програма «Освіта» (Україна ХХІ століття). – К.: Радуга, 1994. – 61с.
Єрмаков І.Г., Сохань Л.В. Життєтворчий потенціал нової школи // Мистецтво життєтворчості особистості: Наук.-метод. посібник: У 2ч., – ч.2. – 936 с.
Закон України «Про освіту». – К.: Вид. ГЕНЕЗА, 1996. – 36 с.
Зимняя И.А. Педагогическая психология: Учебник для ВУЗов. – М.: Логос, 1999. – 384 с.
Зинченко В.П., Мещерякова Б.Г. Психологический словарь. – М.: Педагогика, 1991. – 189 с.
Киричук О.В. Формування в учнів активної життєвої позиції. – К.: Рад. школа, 1983. – 136 с.
Концепція розвитку загальної середньої освіти // Освіта України. – 2000. – №18. – С. 2-7.
Лавриненко Н. Соціалізація молоді: перспективи сім’ї та школи // Директор школи. – 2003.- № 39. – С. 3-6.
Національна доктрина розвитку освіти у ХХІ столітті // Шкільний світ. – 2001. – С. 3-6.
Подмазін С. Гуманізм реальний або дорогий фактор виробництва // Управління освітою. – 2003.- № 11-12.- С. 4-7.
Пометун О.І. Молодь обирає дію: соціальне проектування – новий підхід до виховання молоді // Метод проектів: традиції, перспективи, життєві результати: Практико зорієнтований зб. – К.: Вид. «Департамент», 2003. – С. 327-333.
Постовий В.Г. Тенденції виховання дітей і молоді в сучасній українській сім’ї // Соціальна робота в Україні: теорія і практика. – 2003. – №3. – С. 20-26.
Серьожникова Р.К., Пархоменко Н.Д., Яковицька Л.С. Основи психології і педагогіки: Навчальний посібник. – Киів: Центр навчальної літератури, 2003. – 243 с.
Сухомлинська О.В Ідея громадянськості й школа в Україні // Шлях освіти. – – №4. – С. 21-25.
Шарко В.Д. Сучасний урок фізики. Технологічний аспект. – Київ, 2005. С. 18-

Додаток 1.

Дослідницький проект “Вплив Каховської ГЕС на екологію Херсонської області”.

Зміст

Вступ.

Розділ І. Загальні відомості про Каховську ГЕС і водосховище.

Фізичні основи будівництва ГЕС.

Розділ ІІ. Екологічний вплив Каховської гідроелектростанції та водосховища на стан природи Херсонщини.

Висновки.

Вступ

Каховська ГЕС – низова ступінь дніпровського каскаду, друга гідроелектростанція на Дніпрі, споруджена після Дніпрогесу.

Будівництво гідровузла передбачало вирішення важливих народногосподарських завдань. А саме:

– забезпечити енергопостачання промисловості і сільського господарства Придніпров’я та Півдня України;

–створити умови для зрошення земель Півдня України і Північного Криму;

–створити глибоководний шлях від Чорного моря до Дніпропетровська, а з 1967 року – до Києва.

Одночасно з будівництвом ГЕС за 12 км від міста Каховка на місці села Ключового, що загубилося серед піщаних дюн, зростало нове промислове

місто.

Сьогодні Нова Каховка – сучасне індустріальне місто, у якому мешкає

понад 70 тис. осіб в екологічно чистих умовах. тут на одного мешканця припадає зелених насаджень не менше, ніж у Києві або Сочі.

У цілому у Новій Каховці понад 900 підприємств різних форм власності. У промисловості переважає колективна форма власності. Державний сектор представляє Каховська ГЕС, яка на сьогодні виробляє понад 1170 млн. кВт енергії на рік. У промисловій галузі зосереджено понад 20 великих підприємств, близько 50 малих. Промислові підприємства представляють ВАТ “Південний електромашинобудівний завод”, на якому виготовляються електродвигуни, генератори, мотори для вугільної, хімічної та інших галузей промисловості, та ЗАТ “Завод крупних електричних машин”, чия продукція відправляється на експорт у багато країн світу.

Звернемось до архівних матеріалів. 18 жовтня 1955 року перший гідроагрегат дав електрострум. 26 листопада вступає в дію другий гідроагрегат, а 13 жовтня 1956 року ГЕС виходить на проектну потужність. Вперше в практиці гідробудування будівля ГЕС і бетонна гребля споруджені на дрібнозернистому піску, а земляна 30-ти метрова гребля – на товщині річкового мулу – пливуна. Під невеликим шаром піщаних відкладень в основі руслової греблі залягають лиманно – морські мули шаром від 2,5 до 7 метрів.

У 2005 році –відзначається 50 –річчя Каховської ГЕС. Це важлива подія в житті нашої області і ця подія має важливий технологічний і екологічний аспект. Останнім часом відбулися значні зміни на берегах Дніпра: зникають тварини, вода в Дніпрі стає небезпечною для купання, хворіють люди. Чому відбуваються такі зміни біоценозу низовини Дніпра, щезають деякі види тварин, змінюється ландшафт місцевості ? А з чим це може бути пов’язано? Логічно пов’язати ці зміни з будовою греблі та Каховського моря. У нас південний теплий і помірно вологий клімат. В такому кліматі процеси творіння і руйнації протікають набагато швидше ніж в місцевості з більш помірним кліматом. Зміна екологічного стану регіону впливає на здоров’я людей.

Дніпро – цінне джерело прісної води, флори і фауни. А крім того береги ріки надзвичайно мальовничі. Дуже важливо, щоб все це могли побачити й наші нащадки. Саме тому ця тема дослідження є цікавою і актуальною.

Об’єкт дослідження: Каховський гідрокомплекс.

Предмет дослідження: Екологічний та технологічний аспект функціонування Каховської ГЕС і водосховища.

Мета: встановити за літературними джерелами та дослідити в процесі спостережень зміни в екології Херсонщини.

Завдання:

* проаналізувати літературу з проблеми дослідження;

* провести моніторинг якості дніпровської води до і після греблі; стану прибережної зони; стану греблі;

* на основі аналізу результатів теоретичного і практичного дослідження проблеми зробити висновки.

РОЗДІЛ І. Загальні відомості про Каховську ГЕС.

1.1 Фізичні основи будівництва ГЕС

ГЕС в наш час виробляють близько 20% електроенергії в світі, а в енергетичному комплексі України їх доля становить 11,2% (дані на 2015 р). Деякі країни з багатими гідроресурсами більшу частину електроенергії одержують саме за рахунок ГЕС (наприклад у Норвегії ГЕС забезпечують 97% енергії).

ГЕС мають певні екологічні переваги перед іншими енергооб’єктами, зокрема перед ТЕС. Вони зовсім не забруднюють повітря шкідливими викидами. ГЕС допомагають встановлювати оптимальний режим роботи ТЕС і економити на них значну кількість пального.

Сучасна ГЕС – складний комплекс споруд і устаткування, за допомогою яких механічна енергія перетворюється зрештою в електричну. Характеристиками ГЕС, що визначають її потужність, є напір води h і витрата води Q (тобто маса води, яка протікає в одиницю часу). Якщо ККД перетворення позначити через η, то потужність можна визначити за формулою:

N = Qghη

Із занотованої вище формули добре видно, що для вилучення більшої потужності потрібні: висока гребля, здатна забезпечити максимальний перепад рівнів води; велике водосховище, щоб при великій розтраті води ця різниця рівнів не зменшувалась дуже швидко.

ГЕС поділяють на гребельні (зі штучним підпором води за допомогою греблі), що споруджуються на рівних річках, та дериваційні, що будуються на гірських річках (вода в них відводиться з русла річки по так званому дериваційному каналу). Дериваційні ГЕС відносяться до малої енергетики і ще не отримали такого широкого розповсюдження у нашій країні, як гребельні ГЕС.

Крім того, існують ще й припливні ГЕС, які також відносяться до гідроенергетичних. Енергія припливів величезна. Її сумарна потужність на Землі становить близько 1 млрд. кіловат, що більше за сумарну потужність усіх річок в світі. За підрахунками спеціалістів колишнього Радянського Союзу, на узбережжі Чорного моря в Україні можна виробляти 40 млрд. кВт/год електроенергії на рік за рахунок використання енергії припливів.

1.2 Історичні відомості

Будова Каховської ГЕС почалась на основі постанови Ради Міністрів СРСР від 20 вересня 1950 року, що визначила дату вступу її до експлуатації у 1956 році.

Будівники гідровузла, виконуючи завдання Уряду, достроково ввели в експлуатацію перші агрегати ГЕС у 1955 році.

Були зведені: ГЕС потужністю 312 кВт, бетонна водозливна гребля, суднохідний шлюз, земляна гребля та інші споруди.

Були проведені роботи по підготовці резервуару водосховища, перенесені населені пункти із зони затоплення на інші, вищі місця, перебудовані залізниці і автодороги, лінії зв’язку та інші об’єкти.

30 червня було відкрито судноплавство крізь Каховський шлюз, а 7 липня 1955 року перекрили річище Дніпра.

18 вересня 1955 року перший агрегат дав промисловий струм, а в листопаді та січні 2-й та 3-й агрегати також були введені в експлуатацію.

1.3 Основні характеристики комплексу

а) Водосховище

Площа – 2155 км²

Об’єм – 18,2 км³

Найбільша довжина – 230 км

Найбільша ширина – 25 км

Сезонне регулювання стоку коливання рівня води до 3,3 см;

б) Гідроелектростанція

Основні характеристики турбін:

Потужність при максимальному напорі 16,5 м – 58,5 МВт

Кількість обертів – 62,5 у хвилину

Потужність при розрахованому напорі 13,8 м – 51,8 МВт

Розтрати води при розрахованому напорі й повному відкритті – 485 м³/сек.

Максимальна висота всмоктування – 1,5 м

Сумарна потужність ГЕС – 351 МВт;

в) Водозливна гребля

Довжина – 435 м

Висота – 16 м

Гребля поділена на 28 зливних отворів, довжиною 12 м кожний

Товщина потоку, що переливається під час пропуску розрахованої кількості води – 9 м

Швидкість потоку, що скидається через водозлив – 13-16 м/сек.

РОЗДІЛ ІІ. Екологічний вплив Каховського водосховища та ГЕС на

природу Херсонщини.

2.1 Оцінка екологічного впливу гідроенергетичного комплексу на навколишнє середовище

В ході аналізу літератури з проблеми дослідження ми прийшли до висновку про існування таких факторів впливу на навколишнє середовище:

а) побудова гребель;

б) створення водосховищ;

в) переробка берегів;

г) зміна сейсмічності;

д) підтоплення й заболочування територій;

е) вплив на підземні води.

Детальніше розглянемо негативний вплив ГЕС на навколишнє середовище.

Як нам відомо, тривалий період часу вважалося, що ГЕС майже позбавлені недоліків. Але експлуатація їх у світі свідчить, що і вони не бездоганні, хоча, як вже зазначалося у розділі І, мають певні переваги перед ТЕС,

Найбільше нарікання викликають ГЕС побудовані на рівнинних річках, наприклад, на Дніпрі. Водосховищами Дніпровського каскаду ГЕС затоплені величезні площі родючих земель: Київським – 922 км², Канівським – 675 км², Кременчуцьким – 2250 км², Дніпродзержинським – 567 км², Дніпровським – 410 км², Каховським – 2155 км². У сумі це становить майже 7 тис. км² – чверть території Бельгії. Ніхто ще не порахував кількісної вартості тієї сільськогосподарської продукції, яку не одержав народ України внаслідок затоплення величезних площ найродючішої в Європі землі. З затоплених площ довелося відселити жителів сотень селищ, прокласти нові комунікації і дороги тощо. Затоплено значну кількість історичних і ландшафтних пам’ятників.

Енергетики зараз розробляють проекти по обвалуванню водоймищ дамби, щоб скоротити площу, яку вони займають. Це пов’язане з нестабільністю, необмеженими витратами й загрожує затопленням прилеглих до водосховища територій внаслідок можливих аварійних проривів цих дамб. І коли порахувати загальні економічні втрати від побудованої на рівнині ГЕС і вартість виробленої “дешевої” енергії, то баланс буде не на користь ГЕС. Можливо, в майбутньому буде спущено деякі рукотворні моря з Дніпровського каскаду. Нині утверджується думка, що потужні ГЕС раціонально будувати лише в горах, де існують великі перепади висот (отже й великий напір води, а водосховища не займають великих площ і якісних земель). Але не лише затоплення земель призводить до небажаних наслідків. У місцевостях, що прилягають до водосховища, має місце зміна рівня ґрунтових вод, заболочення територій і виведення з обороту значних додаткових площ сільськогосподарських угідь. На Дніпровських водосховищах тривають обвали берегів, які на окремих ділянках вже відступили на сотні метрів. Греблі й водосховища змінюють гідрологічний режим річок. Дніпро перетворено на ланцюг застійних озер-водосховищ, які мають слабкий водообмін і низьку здатність до самоочищення. Влітку вони “цвітуть”, їхні прибережні ділянки заростають рослинністю. В застійних водосховищах накопичуються шкідливі стоки.

Дуже потерпають від греблі і водосховища мешканці річки – риба і планктон. Риба, особливо цінні види (наприклад, осетрові) відрізані від своїх звичних нерестищ (більшість з яких до того ще й затоплюються). Ніхто не може сказати, скільки риби гине в лопатях гідротурбін. Останнім часом виявлено, що внаслідок кавітації (утворення дрібних пухирців пари у водоводах працюючих гідротурбін) гине 90% мальків та планктону, що потрапляють в ці відводи. Рештки планктону гниють і отруюють воду.

Крім того, під тиском величезних мас води, накопичених у водосховищах, нерідко відбувається просідання земної поверхні, що можна порівняти з землетрусами силою до 2-х балів. В результаті зміни гирлових режимів у водосховищах осідають наноси. Врегулювання річкового стоку відображається на стані морського середовища. Так, за рахунок водозабору, що наповнює водосховища каскаду на річці Дніпро, різко зменшився об’єм води, що потрапляє в Чорне море. За рахунок цього, вода з Чорного моря почала потрапляти до гирла Дніпра. Враховуючи те, що густина солоної води більша за густину прісної, рух морської води в область прісної простежувався у природних шарах, що значно змінило їх соловий режим. Це негативно вплинуло на водних мешканців донної фауни і знищення видів, особливо чутливих до солових характеристик водного середовища.

2.2 Екологічний вплив Каховської гідроелектростанції та водосховища на стан природи Херсонщини

Вивчаючи літературу з проблеми впливу Каховської енергосистеми на екологію Херсонської області, ми встановили, що в основному увага дослідників зосереджена на оцінці якості води, піднятті рівня ґрунтових вод, зміні рельєфу регіону. Але обстеження об’єкта дозволило встановити наявність у споруді греблі тріщин. На нашу думку, їх появу можна пояснити такими факторами:

* осідання земель;

* вплив на матеріали, з яких побудована гребля, хімічно-активних та радіоактивних речовин, що потрапляють до сховища з усіх підприємств, які розташовані вище греблі і скидають погано очищені відходи у річку;

* вібрації, які створює річковий транспорт, що пропливає поряд з греблею.

Також під час обстеження греблі можна було побачити, що ці тріщини ніяк не ремонтуються. Тобто постійно існує загроза прориву греблі і затоплення усіх районів, що знаходяться нижче неї, а це майже половина усієї Херсонської області і самого Херсону.

Одним із суттєвих наслідків впливу Каховської ГЕС на природу Херсонщини є зміна клімату.

В степовому посушливому краї після створення Каховського водосховища збільшилась озерність території. А це привело до зменшення континентальності клімату, збільшення швидкості частоти вітрів, формування бризової циркуляції повітряних мас. Спеціальні дослідження показують, що цей ефект спостерігається на відстані 2-3 км від берега до висоти 100-250 м в атмосфері.

Зарегулювання водного стоку Дніпра призвело не тільки до зменшення його об’єму, але і до трансформації його внутрішнього розподілу. Під час стоку до 50 км³пік весняного водопілля став згладженим. До регулювання режим річки мав значні коливання. Після спорудження Каховського водосховища вони зменшились, але збільшились короткочасні коливання, зумовлені роботою Каховської ГЕС. Пропуски або скиди води в Нижній Дніпро нерівномірні за обсягами та тривалістю. Це призводить до ускладнення режимів коливання рівнів води у руслі, погіршення умов розвитку водного господарства, судноплавства і водопостачання. У літньо – осінній період витрати води змінювались протягом доби у 2-3 рази. Водний режим заплавних озер пониззя Дніпра тепер сильно залежить від періодичності та інтенсивності скидів через греблю Каховського водосховища. Рівень води в цих водоймах біля греблі може змінюватись на 0,7-1м, що негативно впливає на рибопродуктивність пониззя річки. Вниз за течією перепади зменшуються, але збільшується роль нагонів з Дніпровсько-Бузького лиману.

Загальне зменшення стоку річки Дніпра вплинуло на рівень ґрунтових вод прирічкової частини Олешківських пісків. Ми вважаємо, що це одна з головних причин засихання лісових насаджень на піщаних аренах, яке зараз досягло 17 тис. га. Цей фактор не був врахований при розробці планів заліснення пісків у післявоєнні роки, а як нам відомо, через значне зниження ґрунтових вод ( до 1,5-2 м в останні роки) деякі ділянки лісу втратили підземне живлення і тепер поступово гинуть.

Створення Каховського водосховища та інших, розташованих вище по течії Дніпра, водосховищ призвело до нівелювання сезонних коливань у величині загальної мінералізації та концентрації головних іонів. Зник різкий мінімум мінералізації води в період весняного водопілля. Літній максимум мінералізації води перемістився в основному на осінь. Пересічна мінералізація води в пониззі річки – 100-200 мг/л. В самому водосховищі загальна мінералізація дещо вища за річкову ( до 400 мг/л), що пояснюється великим випаровуванням з поверхні водойми. Змінюється також співвідношення між головними іонами – натрієм, калієм, хлором та сульфатами. Але в пониззі Дніпра за рахунок стоку з Каховського водосховища вод з дещо підвищеною мінералізацією, загальна мінералізація дещо збільшується (приблизно на 10%) в порівнянні з “неврегульованим” станом.

Кисневий режим – головний показник добробуту каховського водоймища – залежить, окрім біогенних факторів, ще і від проточності водосховища і пересічно знижується в Каховському водосховищі до небезпечних величин 1-5 мг/л, або 3-5% насичення. Це призводить до розвитку анаеробних процесів і супроводжується виділенням великої кількості сірководню та метану. Такий процес особливо притаманний саме Каховському водосховищу, де не було проведено очищення дна від дерев під час його наповнення. На кисневий режим водосховища також впливає льодяниковий покрив, який існує тут від 2 до 4 місяців. Що стосується кисневого режиму річки нижче греблі, то він в більшості випадків непоганий. Вміст розчиненого кисню у воді гирлової ділянки Дніпра становить 5-18 мг/л. Але слід мати на увазі, що до зарегулювання стоку кисневий стан річки був ще кращий.

Багатогранний вплив Каховського водосховища і на режим ґрунтових вод. Дніпро до створення водосховища було приймачем ґрунтових вод, а з заповненням водосховища ґрунтові води підпираються, їх рівень підіймається і безперервно поповнюється за рахунок просочування. За деякими оцінками, на наш погляд, дещо перебільшеними, через днище Каховського водосховища втрачається близько 1 км³ щорічно, що є головною причиною підняття рівня ґрунтових вод у всьому регіоні.

Що стосується твердого стоку, то будівництво Каховського водосховища привело до активної акумуляції твердого річкового стоку в його чаші і значній абразії берегів. В той же час, нижче греблі Каховського водосховища спостерігається збільшення вмісту твердих часток у річковому стоці. Іншим чинником, що впливає на твердий стік річки Дніпра нижче Каховського водосховища, є періодичні пропуски води з метою регулювання, що приводить, в першу чергу, до деформації річища.

Внаслідок зменшення течії річки в районі водосховища, в порівнянні з руслом річки, відбувається відкладання на дні практично всіх твердих часток. У верхній ділянці Каховського водосховища відкладаються крупні частинки – галька, гравій, в середній – пісок, ще нижче по течії – мул. В середньому в Каховському водосховищі затримується близько 90-95% наносів, що попадають до водосховища.

Отже, будівництво великих водосховищ на річці Дніпро привело до зменшення обсягів рідкого та твердого стоку. Останнє впливає не тільки на процеси утворення і розвитку русел нижче по греблі, а і на безпосередній вплив на утворення дельти, а також на баланс носіїв у Дніпровсько – Бузькому лимані та в північно – західній частині Чорного моря.

Що стосується загального стану забруднення Каховського водосховища, то він коливається в залежності від сезону. Економічна криза 90 років зменшила антропогенний хімічний стік в річку Дніпро. З цієї причини, поступово зменшується вміст у воді амонію, нітратів, нітритів, фосфатів. Щоправда, навесні 1999 року в час повені спостерігалось разове збільшення вмісту цих речовин, а також гумусних кислот, сполук заліза, зважених частинок у воді водосховища. Але така ситуація нетипова і випадає з загальної тенденції. Можливо, вона пов’язана з інтенсивним весняним змивом ґрунту в басейні річки та інтенсивною міграцією органічних речовин. Наявність важких металів спостерігається по всій херсонській частині водосховища, але не перевищує гранично – допустимої концентрації.

Зменшився у водах Дніпра вміст заліза і становить в середньому 0,10- 0,12 мг/л, а також магнію – 17,5- 20 мг/л. Відносно невеликий вміст важких металів пояснюється тим що головні джерела забруднення безпосередньо не впливають на водосховище (Запоріжжя, Енергодар, Нікополь тощо), а знаходяться за межами області, і при невеликих швидкостях течії в водосховищі, забруднюючі речовини осідають на його дні в місцях викидів. Концентрація ж нафтопродуктів коливається в широких межах, але найчастіше їх вміст не досягає ГДК. Винятком є колошлюзові акваторії Каховської греблі та ділянки поверхні водосховища в районі портів та пристаней, де скупчення річкового транспорту приводить до збільшення вмісту нафтопродуктів у воді впродовж навігації до 2,5 ГДК. Складна ситуація з вмістом нафтопродуктів у воді спостерігається також в районі селища Велика Лепетиха, де знаходяться причали міжрайонної бази нафтопродуктів.

Міста та селища, що виходять на береги водосховища, мають застарілі, давно не ремонтовані каналізаційні системи та очисні споруди. А тому їх експлуатація приводить до численних аварійних скидів неочищених комунальних стоків у водосховище. А з деяких населених пунктів (Горностаївка, Червоний Маяк тощо) взагалі комунальні та промислові стоки скидаються без попереднього очищення. Потенційно екологічно – небезпечні ситуації для Каховського водосховища можуть виникнути в Бериславі, Нововоронцовці під час руйнування дамб на балках, в яких накопичуються комунальні та промислові стоки. Зокрема, загрозлива ситуація склалася в Бериславі з балкою Кезекермек, яка акумулює не тільки комунальні та промислові води, а ще і природний поверхневий стік із зазначеної території.

Але найбільш серйозні проблеми якості води в херсонській частині Каховського водосховища пов’язані з кисневим режимом. Найбільший вміст кисню спостерігається навесні і восени коли є кращий режим аерації внаслідок вітрового перемішування води , атмосферних опадів і зниження температури води. Останнє позитивно впливає на розчинення атмосферного кисню у воді водосховища. Влітку, а також на початку осені кисневий режим різко погіршується, що пов’язано, з одного боку. із зростанням температур, а з другого, з високим споживанням кисню синьо-зеленими водоростями. Найвищі значення хімічного споживання кисню (ХСК) фіксуються, як правило, наприкінці серпня – на початку вересня і досягають 1,2-2,4 ГДК. За якістю воду Каховського водосховища за існуючими критеріями можна віднести до посередніх помірно забруднених.

Про цей стан води свідчать показники її якості, занесені до таблиці

Пункти спостережень (гирлова ділянка Дніпра)	Каховська ГЕС нижній б’єф	5 км нижче Каховської ГЕС, фарватер
Показники	В середньому
Забарвленість (в град)	37,4	48
Прозорість сm	37,0	26
Завислі речовини, мг/л	2.77	1,83
Розчинний кисень min	11,4	10,65
ХСК (мг/л)	29,01	56
БСК 5 (мг/л)	2,54	2,12
Рн	–	8,08
Лужність(мг/екв.л)	2,99	3.6
Сухий залишок (прок )	286,4	366
Хлориди (мг/л)	31	48,32
Сульфати (мг/л)	43,93	35,81
Жорсткість (мг/екв.л)	3,75	4,26
Амоній (мг/л)	0,295	0,634
Нітрити (мг/л)	0,045	0,074
Нітрати (мг/л)	5,05	3,4
Фосфати (мг/л)	0,27	0,829
Кальцій Ca²⁺ (мг/л)	47,3	41,3
Магній Mg²⁺ (мг/л)	17,8	27,96
Залізо загальне (мг/л)	0,271	0,199
Мідь (мг/л)	–	0,00815
Марганець (мг/л)	–	0,053

Проаналізувавши таблицю ми побачили, що якість води за показниками забарвленість, ХСК, Ph, лужність, сухий залишок, хлориди, жорсткість, амоній, нітрити, нітрати, фосфати, магній, мідь та марганець збільшується. А це свідчить про те, що 14 із 21 показників погіршуються.

Крім перерахованих вище факторів екологічного впливу Каховського моря на навколишнє середовище та природу Херсонщини ми віднесли радіоактивне забруднення. На екологічній карті, яку ми побачили, територія Херсонської області позначена як дуже забруднена радіоактивними елементами, хоча від Чорнобиля вона розташована на великій відстані. Як ми дізналися, при моделюванні цієї карти, було враховано міграцію радіонуклідів водами Дніпра, під час руху яких, радіоактивні елементи потрапляють з верховин до низовин річки. Також вони потрапляють й до ґрунтових вод, а отже погіршується стан рослинності, що живиться цими водами.

За даними Романенка Г.М., прошарок ґрунтів Каховського водосховища, забруднених радіоактивними елементами у 1999 році становив 6-8 метрів. Внаслідок чого, зросла кількість радіонуклідів у мешканців водосховища, а особливо у тих, що живуть у природних шарах. З цієї причини населення міст і сіл, що прилягають до водосховища, попереджалось про небезпеку, пов’язану із вживанням цієї риби.

Крім того, як нам стало відомо, зараз Каховська ГЕС майже не виробляє електроенергії. Тому Каховське море працює лише на зрошення Херсонських земель, так як від нього беруть початок Північнокримський, Чаплинський та Каховський зрошувальні канали. А як відомо, зрошування є одним із найбільш інтенсивних чинників антропогенного навантаження на земельні ресурси області. З його початком змінюються умови функціонування усіх складових природного середовища, в тому числі зміни відбуваються в ґрунтах. При цьому найбільш поширені такі негативні явища:

* підняття рівнів ґрунтових вод і пов’язані з цим процеси підтоплення і засолення ґрунтів;

* осланцювання зрошуваних ґрунтів;

* зміни гумусового стану;

* деградація агрофізичних властивостей ґрунтів.

Крім того, аналізуючи стан зрошувальної системи України, ми не могли не звернути увагу на режим зрошення, який має місце у більшості господарств Херсонщини. Він зводиться до використання зрошувальних установок “дощувалок”, під час роботи яких, значна кількість вологи потрапляє не до літосфери, збагачуючи кореневу систему рослин необхідною вологою, а до атмосфери, збільшуючи вологість повітря. Використання такого режиму поливу, за нашим спостереженням, призводить до того, що ґрунт висихаючи після поливу розтріскується, утворюючи в структурі ґрунту глибокі розколини, через які з нижніх шарів випаровується волога. Таким чином користь від такого зрошення незначна. Крім зазначених недоліків підвищується солоність ґрунту, що теж негативно впливає на його якість.

Висновки

Отже, в ході міркувань над усім вище занотованим, ми прийшли до висновку про недоцільність існування як самої ГЕС так і водосховища. Адже при зважуванні усіх негативних та позитивних сторін ми побачили, що баланс не на користь станції.

Крім того було встановлено, що використанням малої гідроенергетики та нетрадиційної вітрової електричної енергії можна покрити усі електричні здобутки гребельних ГЕС України.

Вивчаючи літературу з проблеми дослідження ми встановили, що після Великої Вітчизняної війни, коли більшість енергооб’єктів було зруйновано, Україна вийшла з енергетичної кризи тільки за рахунок будівництва об’єктів малої енергетики. Проведення аналогії із сучасним станом енергопостачання дає підстави для ствердження думки про доцільність відновлення малої енергетики. Вчені й інженери нині створили повністю автоматизовані малі ГЕС, у яких генератор сконструйовано разом з турбіною. Вони не потребують гребель, не змінюють режиму рік. Так ГЕС потужністю 100-500 кВт може забезпечити електроенергією ферму, мале підприємство, причому у віддалених місцях, куди недоцільно прокладати дорогу ЛЕП. Мала енергетика може зекономити у масштабах України сотні тисяч тон дефіцитного пального спалюється дизельними установками, й забезпечити дешевою та екологічно чистою енергією значну кількість населення.

Література

Білявський Г.О., Падун М.Н., Фурдуй Р.С. Основи загальної екології. К.; “Либідь” 1995.–287 с..
Бойко М.Ф., Чорний С.Г. Екологія Херсонщини. – Навчльний посібник.-Херсон. 2001–.150 с..
Гусарев Б.І. Фізика в сучасному виробництві.,К.; “Радянська школа”, 1981 г.–.129 с..
Екология городов. Учебное пособие для студентов. – Харьков.–517 с..
Лухтанов Ф.В., Чернявський М.Н. Каховская гидроелектростанция. – М.; “Госенергоиздат” , 1959. – 184 с..
Пасечник Л.Л.,Попович А.С. Енергетика: реальность и перспективы. – К.; “Наукова думка”, 1986 г. –135с.
Шолохова Н.С. Інтерактивні методи навчання фізики. //Педагогічні науки. Випуск XV. – Херсон. Айлант 2000.с. 112–117.

ДОДАТОК 2. Засідання дискусійного клубу з питання

ВПЛИВ АВТОМОБІЛЬНОГО ТРАНСПОРТУ НА ЕКОЛОГІЮ ХЕРСОНЩИНИ

Підготовча робота: за 2 тижні до проведення заходу учні поділяються на малі групи за особистими уподобаннями і готують матеріали до виступу за обраним напрямом.

Вступне слово ведучих

Сьогодні на засідання дискусійного клубу за круглим столом зібрались історики, інженери, фізики – теоретики, хіміки – дослідники, експериментатори та екологи, щоб обговорити актуальну на сьогодні проблему «Вплив автомобільного транспорту на екологію Херсонщини»

Наш час характеризується небаченими масштабами розвитку транспортних перевезень – як вантажів, так і пасажирів. Значна частина цих перевезень є безпосередньою складовою частиною процесу виробництва – промислового й сільськогосподарського. Надзвичайна мобільність властива й людям. Зростають швидкість і вантажопідйомність автомобілів. Зростають масштаби транспортних перевезень , а заразом і масштаби екологічної шкоди, якої вони завдають природі.

Забруднення повітря вихлопними газами, землі – мастилами і паливом, шумове забруднення, смог – усе це негативно впливає на здоров’я людини.

Кожної хвилини виділяється понад 12 000 тонн вуглекислого газу в атмосферу. Автомобіль – це хімічна фабрика на колесах. На його “совісті” 60 % усіх шкідливих речовин, які містяться в повітрі. Автомобільні вихлопні гази – суміш приблизно двохсот речовин. У ній містяться вуглеводні – не згорілі або не повністю згорілі компоненти палива, частка яких різко зростає, якщо автомобіль працює на малих обертах, або в момент збільшення швидкості на старті, тобто під час заторів або червоного сигналу світлофора. Окис вуглецю, вуглекислий газ і більшість інших газових виділень двигунів важчі за повітря, тому всі вони накопичуються на землі і становлять безпосередню загрозу для всього живого.

Херсонська область є однією з областей з найбільш чистим повітрям в Україні, що пов’язано із специфічною спеціалізацією господарств – розвиток мають переважно аграрний сектор економіки разом з харчовою промисловістю. Найбільш “брудні” галузі – металургія, хімічна промисловість, теплоенергетика тощо не є спеціалізацією області в державному розподілі праці. Разом з тим на території області знаходиться один з найбільших в Україні біосферний заповідник “Асканія – Нова”, побережжя Чорного та Азовського морів є курортною зоною. І зменшення токсичного впливу на екологію Херсонщини автомобільного транспорту має надзвичайно важливе значення для розвитку регіону в цілому. Тому цю проблему ми вважаємо надзвичайно актуальною для обговорення. Запрошуємо всіх присутніх експертів взяти активну участь в засіданні дискусійного клубу.

Виступ істориків.

Історія створення теплових машин нараховує не одну сотню років. Винайдення першої парової машини приписують Герону Олександрійському. збудована за 150 років до нашої ери, вона являла собою порожнисту кулю з бічними трубками, зігнутими під прямим кутом, – ріжками, з ріжків випливали кучеряві, білосніжні струминки пари, під кулею – котел і полум’я. Пара надходила в кулю через порожнисті осі, виходячи через бічні трубки, приводила кулю в швидкий рух. Проте машина Герона не мала ніякого практичного значення. Це була мудра іграшка придумана понад 2000 років тому невтомним винахідником Героном Олександрійським. Однак уже в ній можна було розгледіти неабияку загрозу пари примхливому Еолу – міфічному богові вітрів. Правда, лише багатьма століттями пізніше легковажний Еол поступився місцем перед трудівницею парою на морі і на суші. Минуло майже 2000 років, поки було збудовано першу машину, яка перетворювала кількість теплоти у справді корисний механічний рух.

Першими винахідниками двигуна, що працював за допомогою пари, був Денис Папен (1647 – 1714 рр.), який з 1672 року працював у Паризькій академії наук в лабораторії Гюйгенса. Перші технічно придатні парові машини, які справді працювали, були створені в Англії в 1705 році Томасом Ньюкоменом.

Машина Ньюкомена, як і Папена, була паро атмосферною машиною. Рушійною силою в ній був тиск повітря. Це були дуже недосконалі машини, які застосовувалися виключно для відкачування води з шахт.

Першу в світі парову машину для безпосереднього приведення в рух заводських агрегатів побудував у 1765 році в Сибіру на Коливано – Вознесенському заводі талановитий російський технік Іван Іванович Ползунов. Через рік після пуску машини геніальний винахідник помер, піклуватися про його машину було нікому, тому машину зупинили, а потім і розібрали. Чудовий винахід загинув, як загинуло і багато інших винаходів того часу. Лише через багато років після винаходу Ползунова, у 1782 році, в Англії Джеймсом Уаттом (1736 – 1819 рр.) було створено сучасну парову машину в її істотних рисах. Основна відміна машини Уатта від всіх її попередників полягала в тому, що в цій машині рушійною силою був уже не атмосферний тиск, а тиск самої пари, який можна було зробити значно більшим від атмосферного. Ця машина, звичайно, удосконалена, успішно застосовується й до наших днів, витримуючи конкуренцію нових типів теплових машин.

Виступ фізиків – теоретиків.

Розглянемо ідеалізований цикл роботи сучасних парових машин. У паровій машині кількість теплоти передається робочому тілу (воді) не в циліндрі , а в котлі. В котлі вода перетворюється на пару при високій температурі Т₁, при чому поглинається кількість теплоти Q₁(перехід 1→2). Випаровування води внаслідок нагрівання відповідає ізотермічному розширенню в процесі Карно.

Принцип будови й дії парової машини: а-схема будови; б-ідеалізований цикл.

Після цього пара по паровідвідній трубі надходить в робочий циліндр. Коли циліндр заповниться парою, доступ пари припиняється і пара в циліндрі розширюється практично адіабатично (як у циклі Карно). Адіабатне розширення доводиться до температури й тиску ( звичайно трохи вище) в конденсаторі ( чи холодильнику) або зовнішній атмосфері (перехід 2→3→4→1), якщо машина не має спеціального конденсатора чи холодильника. Пара при тиску й температурі Т₂ конденсатора виштовхується наступним ходом поршня в конденсатор або атмосферу. Далі весь цикл повторюється знову. Таким чином, кожний цикл має проходити з новою порцією пари. Щоб зробити процес замкнутим, потрібен ще компресор, який при адіабатичному стисканні пари від температури холодильника перетворював би її у воду при температурі котла і виштовхував би цю воду в котел, щоб закінчити цикл робочої речовини. Насправді ніколи компресор не ставлять, а конденсують у воду всю пару, що виходить з робочого циліндра, при температурі холодильника, і потім цю воду подають у котел насосом.

Здійснений рідкою водою і парою циклічний процес показано на малюнку в ідеалізованій формі ( цикл Ренкіна). Нехай Q₁ – кількість теплоти, одержана водою в котлі, а Q₂ – кількість теплоти, відданої в конденсаторі такою ж кількістю пари. Тоді виконана цією водою робота за один повний цикл становить А=Q₁-Q₂, тобто лише частина початкової кількості підведеної теплоти перетворюється в роботу, тоді як решта передається конденсатору чи холодильнику при нижчій температурі.

Звичайно цикл парової машини намагаються наблизити до циклу Ренкіна – Клаузіуса. На малюнку точка 1 відповідає термодинамічному станові води, яка надходить у паровий котел; лінія 1-2 зображує процес нагрівання води в котлі до температури кипіння Т при тиску p₁ (точка 2), ізотерма – ізобара 2-3 зображує процес пароутворення. Утворювана пара заповнює робочий циліндр, переміщаючи поршень. Виконувана при цьому поршнем робота зображується площею, яка лежить між ізохорами, проведеними через точки 2 і 3, і обмежену зверху лінією 2 -3. Цю роботу називають роботою заповнення. Коли частина циліндра заповнюється парою, припиняють доступ пари.

Цикл Ренкіна – Клаузіуса.

Це називається відсіканням пари ( точка 3). Дальше розширення пари відбувається приблизно адіабатно, поки тиск не впаде до p₀, який підтримується в конденсаторі. Точка 4 зображує термодинамічний стан пари в конденсаторі (тиск p₀ і температура Т₀).

Оскільки з конструктивних міркувань не можна надмірно продовжувати хід поршня, доводиться припиняти (якщо температура холодильника низька) адіабатне розширення, перш ніж пара досягне температури холодильника. Тому пара, надходячи в холодильник, різко зменшує свій тиск по лінії 4’→5 і цикл зображується лінією, яка обмежує заштриховану площу.

Індикатор: 1 – паровий циліндр; 2 – поршень;3 – циліндр; 4 – пружина; 5 – пишучий штифт; 6 – смужка паперу; 7 – індикаторний привод; 8 – повзун.

У реальних машинах діаграми роботи внаслідок різних втрат енергії значно відрізняється від теоретичної, яку неважко розрахувати за даними машини. Проте для одержання фактичної робочої діаграми користуються спеціальним приладом – індикатором. Сполучений з робочим циліндром машини індикатор автоматично накреслює діаграму ( індикаторну ) роботи пари в циліндрі, площа якої менша від розрахованої за даними машини теоретичної діаграми, яка на малюнку зображена штриховою лінією.

Двигуном внутрішнього згоряння називають такий двигун, у якому паливо згоряє в робочому циліндрі. Надання кількості теплоти робочому тілу в поршневих двигунах внутрішнього згоряння в процесі горіння палива відбувається при постійному об’ємі або постійному тиску і частково при постійному об’ємі. Проте внаслідок конструктивних труднощів до сьогоднішнього дня не вдалося побудувати двигун внутрішнього згоряння, в якому надання і відведення кількості теплоти від робочого тіла відбувалося б при постійній температурі, тобто при ізотермі. А якщо так, то реальні двигуни внутрішнього згоряння працюють не за циклом Карно.

Здійснювані в теплових двигунах цикли є не лише необоротними, а навіть і незамкнутими, оскільки в них робоча речовина, тобто продукти згоряння палива, після закінчення циклу викидаються назовні. Таким чином, реальні процеси в двигунах внутрішнього згоряння не можуть описуватись методами термодинаміки в усій їх дійсній складності. Проте при розгляді термодинамічного ідеального циклу двигуна внутрішнього згоряння можна наближено вважати, що процеси в ньому, по-перше, відбуваються оборотно і, по-друге, що цикл замкнутий, тобто, що робоче тіло не викидається в атмосферу, а повертається в початковий стан.

Двигуни внутрішнього згоряння виготовляються у вигляді поршневих двигунів, газових турбін і реактивних двигунів, які знайшли широке застосування в усіх галузях народного господарства. В залежності від призначення двигуна внутрішнього згоряння створені різноманітні їх типи. Проте, якщо виходити з циклів, використовуваних у цих двигунах, то всі вони можуть бути поділені на три групи: 1) двигуни, в яких використовується цикл з підведенням кількості теплоти при постійному об’ємі ; вперше такий двигун було побудовано в 1876 році німецьким винахідником Ніколасом – Августом Отто, і тому цикл такого двигуна називається циклом Отто; 2) двигуни, в яких використовується цикл з підведенням кількості теплоти при постійному тиску ( цикл Дизеля); 3)двигуни, в яких використовується так званий змішаний цикл з підведенням кількості теплоти частково при постійному об’ємі, а частково при постійному тиску ( цикл Трінклера).

Виступ інженерів.

На малюнках показано в розрізі робочий циліндр сучасного чотиритактного автомобільного двигуна ( двигуна Отто) і зображено pV – діаграму робочого циклу двигуна. Відмічені на малюнку горизонтальною штриховкою порожнини заповнені водою, яка циркулює навколо циліндра і камери згоряння. Основною частиною двигуна є один або кілька циліндрів, всередині яких здійснюється спалювання палива. Всередині циліндра переміщується поршень. Рух поршня з одного крайнього положення в друге крайнє положення називається тактом. Робота двигуна складається з чотирьох тактів. Під час такту І поршень іде вниз, засмоктуючи через всмоктувальний клапан 3 пальну суміш бензину з повітрям.

Розріз робочого циліндра чотиритактного двигуна.

На діаграмі цей процес зображується лінією ЕА. В положенні ІІ, через 3/4 оберту поршень рухається вгору і стискує пальну суміш адіабатно при закритих всмоктувальному і випускному клапанах. Процес стискання на діаграмі зображується адіабатою АВ. Внаслідок стискання пальна суміш нагрівається. Коли поршень досягає верхнього положення ( при швидкому ході двигуна трохи раніше), суміш підпалюється електричною іскрою. Тиск і температура газів – розжарених продуктів згоряння пальної суміші – практично миттєво зростають

( лінія ВС ). Силу тиску газів штовхає поршень униз, і починається робочий хід поршня ( ІІІ такт), зображений на діаграмі адіабатою СД.

Графік циклу двигуна Отто. Рух поршня передається колінчастому валові двигуна, і цим виконується корисна робота. Розширюючись і виконуючи роботу, продукти згоряння охолоджуються, і тиск їх зменшується. До кінця робочого ходу ( точка Д на діаграмі) тиск у циліндрі зменшується майже до величини атмосферного. Коли поршень приходить в крайнє положення, кулачок 1 відкриває випускний клапан 2, і тиск газів зменшується до атмосферного ( лінія ДА). Після цього поршень піднімається вгору, виштовхуючи відпрацьовані гази ( ІV такт – вихлоп). На діаграмі цей процес зображується лінією АЕ.

Із вищезазначеного зрозуміло, що з чотирьох тактів двигуна ( тобто за два оберти колінчастого вала ) лише один, третій, є робочим. Тому одноциліндровий двигун працює нерівномірно і повинен мати масивний маховик, за рахунок кінетичної енергії якого двигун може працювати протягом інших тактів. Щоб забезпечити рівномірнішу роботу двигуна, встановлюють чотири, шість і більше циліндрів на спільному валі так, щоб при кожному такті принаймні один з них працював.

Оскільки температура згоряння пального в циліндрі двигуна досить висока, то двигуни цього типу мають досить високий коефіцієнт корисної дії – теоретичний до 60%, практичний до 25 %. Для підвищення ККД треба збільшувати температуру згоряння пальної суміші в циліндрі двигуна, а для цього її треба сильніше стискати. Проте в цьому відношенні вже досягнуто межі. Можливість підвищення ступеня стискання обмежується температурою самозагоряння пальної суміші. При великому стисканні пальна суміш наскільки розігрівається, що спалахує раніше, ніж треба, і вибухає ( детонує). У зв’язку з цим кожному паливу повинна відповідати певна ступінь стискання ( відношення між найбільшим і найменшим об’ємами циліндра). В залежності від виду палива ступінь стискання в двигунах внутрішнього згоряння, що працюють за циклом Отто, змінюється в межах від 4 до 9, оскільки при більших стисканнях відбувається самозапалювання ( детонація ) палива.

Виступ експериментаторів .

Розріз робочого циліндра чотиритактного двигуна.

Це утруднення усунуто в дизельних двигунах, які дістали свою назву від прізвища німецького інженера Рудольфа Дизеля, що запропонував такий двигун у 1897 році.

Схематично робота дизельного двигуна відбувається так. При русі поршня вниз у робочий циліндр засмоктується через клапан К₁ чисте повітря.

На діаграмі цей процес показано ізобарою 1 -2. При дальшому обертанні колінчастого вала поршень здійснює зворотний рух вгору, стискаючи при закритому клапані К₁ повітря в циліндрі в 14-18 раз.

Стискання повітря в циліндрі можна вважати адіабатним процесом, оскільки він відбувається дуже швидко і не встигає відбуватися обмін внутрішньою енергією з навколишнім середо – вищем. Адіабатне стискання повітря ( 2-3 на діаграмі) веде до зростання тиску повітря до 3,4…3,8 МПа ( 34…38 ат ) і нагрівання повітря до 600…800⁰ С. При досягненні максимального стискання за допомогою паливного насоса через форсунку впорскується дизельне пальне.

Оскільки температура повітря в циліндрі вища від температури само – загоряння палива, то струмина розпиленого палива, вилітаючи з форсунки, запалюється в гарячому повітрі циліндра, утворюючи запалений факел, який певний час поповнює кількість продуктів згоряння і підтримує тиск газу при розширені на одному рівні ( ізобара 3-4 ). Після згоряння впорскнутої порції пального відбувається адіабатне розширення газу ( ділянка 4-5 ), відкривається випускний клапан К₂, і тиск газу спадає при ізохорі ( 5-2). Поршень при зворотному русі виштовхує продукти згоряння в атмосферу ( вихлоп ), і на цьому завершується цикл.

Ми розглянули принцип роботи сучасного безкомпресорного дизельного двигуна. Найважливішими перевагами цього типу двигунів над двигунами Отто є застосування дешевшого пального ( солярового масла ) і простота системи запалювання пального.

Розглянутий цикл дизельного двигуна не є замкнутим: продукти згоряння викидаються з циліндра, і останній заповнюється щоразу новою сумішшю. Крім того, цикл цього двигуна не є оборотним (необоротне стикання суміші, скінчена швидкість руху поршня, теплообмін при скінченій різниці температур тощо ). Тому реальний цикл ми замінили ідеальним, який складається з адіабатного стискання газу, ізобаричного підведення до газу кількості теплоти, адіабатного розширення газу та ізохоричного відведення кількості теплоти від газу. Діаграма робочого циклу дизельного двигуна дуже схожа на діаграму двигуна Отто, варто лише звернути увагу на той факт, що при робочому ході поршня тиск певний час залишається сталим ( 3-4 ), що вигідно відрізняє цикл дизельного двигуна від циклу двигуна Отто. Крім того, оскільки дизельні двигуни працюють при більш високих тисках і температурах, ККД дизельних двигунів вищий. Тиск повітря в момент найбільшого стискання може бути доведений до 4 МПа ( 40 ат ), а температура згоряння пального може перевищити 2000⁰С. Тому теоретичний ККД дизелів досягає 87 %, а практичний – 35 %.

Висновок: Ознайомившись із загальними відомостями про теплові машини, фізичними основами роботи двигунів внутрішнього згорання (карбюраторних та дизельних) я прийшов до висновку, що діаграма роботи циклу дизеля дуже схожа на діаграму роботи циклу карбюраторного двигуна. Варто лише звернути увагу на той факт, що при робочому ході поршня дизельного двигуна тиск певний час залишається сталим, що відрізняє цикл дизельного двигуна від циклу карбюраторного. Слід зазначити, що ККД дизельних двигунів вищий, оскільки дизельні двигуни працюють при більш високих тисках і температурах. Тиск повітря дизельного двигуна може бути доведений до 4 мПа (40 ат.), а температура перевищує 2000˚С, а в карбюраторних – 600-800˚С.

ККД карбюраторних двигунів нижчий за ККД дизельних двигунів.

Виступ хіміків – дослідників .

Атмосфера – це зовнішня газоподібна оболонка планети , яка безпосередньо прилягає до космічного вакууму і захищає все живе на Землі від згубного впливу космічного випромінювання. Хімічний склад атмосфери: 78,1 відсотка – азот, 20 – кисень, 0,9 – аргон, решта – вуглекислий газ, водяна пара, водень, гелій, неон. Кожний компонент по-своєму важливий для життя.

Азот (N₂) – газ без кольору і запаху, є обов’язковим компонентом отримання білкових сполук. Складні білкові сполуки започаткували життя на Землі. Азот входить до складу всіх видів білків в організмі людини. Ось чому високий вміст азоту в атмосфері є необхідною умовою життя.

Кисень (О₂) – активний окислювач в усіх життєвих процесах, обов’язковий учасник будь-якого горіння. Зниження кількості кисню в атмосфері (нижче 15%) становить небезпеку для життя. Кисень забезпечує фізіологічні процеси організму людини.

Газ без кольору і запаху, густина – 1,23 г/л, хімічно найактивніший (після фтору) неметал, взаємодіє з більшістю інших елементів ( процес окислення). При підвищенні температури окислення може перейти в горіння. Люди, тварини, рослини отримують необхідну для життя енергію за рахунок біологічного окислення різних речовин киснем, який надходить в організм різними шляхами ( легені, шкіра).

Кисень – найрозповсюдженіший на Землі елемент. У вигляді складових він становить 1/2 маси Земної кори, входить до складу води, живих організмів. У вільному стані 21 %. Завдяки фотосинтезу рослини продукують кисень.

Формула фотосинтезу:

Світло

СО₂+Н₂О——— →С(Н₂О)+О₂+120 ккал/моль

Хлорофіл

При цьому близько 80 % кисню надходить в атмосферу при фотосинтезі океанського планктону і 20 % – від земних рослин.

Аргон (А₂) – інертний газ з густиною 1,73г/л. Використовується в промисловості (аргонове зварювання) при хімічних процесах, для наповнення електричних ламп і газорозрядних трубок.

Озон (О₃) – модифікація кисню. Газ синього кольору з різким запахом. Утворюється із О₂при електричних розрядах в атмосфері на висотах 20-25 км.

Озон охороняє усе живе на Землі від шкідливого впливу короткохвильової УФ-радіації Сонця. У техніці використовується як озонатори для знезараження води та збагачення повітря.

Вуглекислий газ (СО₂ ) – основний газовий компонент у процесі фотосинтезу зелених рослин. Важливість цього процесу в тому, що рослини виділяють у повітря кисень. Ось чому нестача вуглекислого газу становить небезпеку. Підвищений вміст газу в атмосфері призводить до іншої глобальної небезпеки для людей – парникового ефекту. Вуглекислий газ як парникове скло пропускає сонячні промені, але затримує тепло нагрітої поверхні землі. В результаті цього підвищується середня температура повітря, погіршується мікроклімат, що впливає на здоров’я людини. Щорічно в результаті фотосинтезу поглинається 300 млрд. тонн СО_2,виділяється 200 млрд. тонн О_2,утворюється 150 млрд. тонн органічних речовин.

Атмосфера Землі включає:

тропосферу (до 15 км)

стратосферу (15-100 км)

іоносферу (100-500 км)

Між тропосферою і стратосферою розміщується перехідний шар – тропопауза. У глибинах стратосфери під впливом сонячного світла створюється озоновий екран, який захищає живі організми від космічного випромінювання. Вище – мезо-, термо – й екзосфери. Значного впливу науково – технічного прогресу зазнає атмосфера Землі. Сьогодні в атмосфері міститься 2300 млрд. т вуглекислого газу, а за прогнозами вчених до 2005 року його кількість може зрости до 4000 млрд. т. Близько 300 млн. автомобілів щорічно викидають в атмосферу 400 млн. т оксидів вуглецю, понад 100 млн. т вуглеводів, сотні тисяч тонн свинцю. Найпотужніші виробники викидів в атмосферу: ТЕС, металургійна, хімічна, нафтохімічна, целюлозна та інші галузі промисловості, а також автотранспорт.

Вміст основних забруднювачів

у вихлопних газах автомобільних двигунів

Компонент	Вміст забруднювачів У викидах двигунів		ГДК середньодобова, мг/м³
Компонент	бензинових	дизельних	ГДК середньодобова, мг/м³
Окис вуглецю, %	0,5 – 12,0	0,01 – 0,5	1,0
Окиси азоту, %	0,8	до 0,5	0,85
Вуглеводні, %	0,2 – 3,0	0,01 – 0,5	1,5
Сажа, г/м³	до 0,4	0,01 – 1,1	0,05
Бензапірен, мг/м³	до 0,02	до 0,01	0,0001

Повітряна оболонка Землі, її атмосфера є однією з найголовніших умов життя. Без їжі людина може прожити місяць, без води – тиждень, а без повітря не може прожити й двох хвилин. Атмосфера має величезне екологічне значення. Вона захищає живі організми від згубного впливу космічних випромінювань та ударів метеоритів, регулює сезонні й добові коливання температури, є носієм тепла й вологи. Якби на Землі не існувало атмосфери, то добові коливання температури на ній досягли б +200*С. Через атмосферу відбувається фотосинтез та обмін енергії й інформації – основні процеси біосфери.

Первісна атмосфера Землі була схожа з атмосферами деяких інших планет Сонячної системи, наприклад Венери, й складалася майже повністю з вуглекислого газу з домішками метану, аміаку тощо. Нинішній киснево – азотний склад атмосфери є результатом життєдіяльності живих організмів. Життя, що існує на Землі, за мільярди років кардинально змінило склад її атмосфери. Маса атмосфери колосальна – 5,15*10¹⁵ т ( це приблизно одна мільйонна маси Землі). Проте атмосферне повітря можна вважати лише умовно невичерпним природним ресурсом. Справа в тому, що людині необхідне повітря певної якості, а під впливом її діяльності хімічний склад й фізичні властивості повітря дедалі погіршуються. На Землі вже практично не залишилося таких ділянок, де повітря зберігає свою первісну чистоту та якість, а в деяких промислових центрах стан атмосфери став уже просто загрозливим для здоров’я.

Систематичне вдихання забрудненого повітря помітно погіршує здоров’я людей. газоподібні і пилові домішки можуть надавати повітрю неприємного запаху, подразнювати слизові оболонки очей, верхніх дихальних шляхів і тим самим знижувати їхні захисні функції, бути причиною хронічних бронхітів та захворювань легенів.

У разі технічної несправності мотора за машиною тягнеться видимий хвіст диму, який містить безліч отруйних і шкідливих речовин, у тому числі і тетраетилсвинець. Зараз перед ученими гостро постала проблема видалення свинцевих добавок із пального, з тим щоб зменшити ступінь отруєння навколишнього середовища.

Автомобільний транспорт дуже несприятливо впливає на міську екологію та на здоров’я городян. Із ним пов’язана основна частина захворювань, що викликаються поганою екологією; він істотно впливає на деградацію природного середовища.

В Україні запроваджено грошовий збір на забруднення навколишнього середовища. А постановою уряду з 1 січня 1997 року на територію України дозволено тільки ввезення легкових автомобілів, обладнаних приладами для нейтралізації шкідливих вихлопів (каталізаторами). З 1 січня 2003 року експлуатацію всіх легкових автомашин без каталізатора в Україні взагалі заборонено. Це рішення прийняте в рамках виконання державної екологічної програми.

Виступ екологів

Екологія – це все живе і неживе, що нас оточує. Це рослини. тварини, бактерії, мікроорганізми, їх зв’язок між собою і з неживою природою. Слово “екологія” походить від грецького “ойкос”, що означає “оселя, у якій ми живемо”. Люди, взаємодіючи з природою, часто завдають їй великої непоправної шкоди. Тому завжди важливо пам’ятати, що “Природа – такий же унікум, як картина Рафаеля. Знищити її легко, відновити неможливо” (І. Бородін), і “лише зрозумівши природу, людина зрозуміє саму себе” ( Р. Едберг).

За останні десятиліття в місті Херсоні, як і в області загалом, дуже погіршилася екологічна ситуація. Адже велике місто з його повсякденним життям, промисловою діяльністю впливає на навколишнє середовище, змінюючи мікроклімат у місті, рослинний та тваринний світ, ґрунти, води та ін.

Місто Херсон не є винятком і теж за 225 років свого існування змінило стан природних ландшафтів на правому березі річки Дніпро. Тобто, з одного боку, зростає промислова діяльність підприємства, а значить, зростає рівень економіки і рівень життя народу, а з іншого – погіршується екологічний стан.

На один квадратний кілометр площі Херсонщини, за розрахунками фахівців Державного управління екології та природних ресурсів по Херсонській області, в 2005 році припало 417, 5 кг забруднюючих речовин. Для порівняння визначимо, що в Дніпропетровській та Донецькій областях щільність викидів становить кількох сотень тонн. В той же час спостерігається деяке збільшення обсягів викидів в атмосферне повітря в порівнянні з серединою 90-х років, що пояснюється деяким пожвавленням виробництва в останні роки.

Основний внесок у викиди забруднювальних речовин вносять підприємства міста Херсона. Від всіх стаціонарних джерел забруднень, що є в області, на АТ “Херсоннафтопереробка” припадає більше половини ( у 2005 році – 6123 тон, а в 1999 – 5023 тони). Іншим значним джерелом забруднення атмосфери є Херсонська ТЕЦ – 232 тони викидів в 2015 році ( в 1999 – 445). Загальну оцінку якісного стану забруднення атмосферного повітря у м. Херсоні здійснено за даними спостережень, які проводились на 9 стаціонарних постах. Інші міста та селища області мають мінімальний внесок в загальне обласне забруднення повітря. В порівнянні з херсонськими ( оксид вуглецю – 2,5 мг/м, двоокису сірки – 0,1 мг/м, двоокису азоту – 0,04 мг/м, вуглеводнів – 2,4 мг/м, формальдегіду – 0,01 мг/м), максимальні разові концентрації домішок у повітрі міста Каховки в 2005 році складали: фенолу – 0,028 мг/м, формальдегіду – 0,066 мг/м; міста Генічеська: пилу – 0,49 мм, двоокису сірки – 0,49 мг/м, двоокису азоту – 0,12 мг/м.

Слід відзначити, що роль автотранспорту в загальному забруднені безперервно зростає, що пов’язано із збільшенням кількості авто в області. Окремим випадком є забруднення повітря в районах, що межують з залізницями. Один тепловоз по кількості викидів еквівалентний 10-15 вантажним машинам.

На жаль, нема постійних спостережень за якістю повітряного басейну в північних прикордонних районах, що межують з великими промисловими центрами в Запорізькій та Дніпропетровській областях. Безумовний вплив на екологічний стан цього регіону робить найбільший у Європі енергетичний комплекс – Запорізькі ДРЕС та АЕС – сумарною потужністю 9,6 МВт, розташований північніше Верхньорогачинського району. Північні та північно-східні вітри, які переважають в цьому регіоні області, забруднюють повітря окислами сірки, сполуками свинцю, нікелю, кадмію тощо.

Іншим “не херсонським” джерелом забруднення є і прикордонні хімічні виробництва в Криму, в Армянську та Перекопську, а також Миколаївський глиноземний завод.

Жителям Каланчацького та Чаплинського районів Херсонської області відомо про негативний вплив Перекопського промислового вузла на стан повітря, але прямих стаціонарних спостережень за його станом в цих районах немає.

Підприємствами Перекопського перешийка викидається в повітря аміак, сірчана кислота, сірководень, окис вуглецю, газоподібні фтористі сполуки, сполуки марганцю, хрому тощо. Враховуючи, що від кордону з Херсонською областю найбільш небезпечні виробництва Перекопського промислового вузла знаходяться на відстані від 1 до 20 км, зрозуміло, що чинники забруднення легко досягають і території Херсонської області.

Динаміка викидів в атмосферне повітря в цілому по області та окремих населених пунктах, тис. т.

Населені пункти	1	2	3	1	2	3	1	2	3
Херсон	20,056	6,867	13,189	22,336	8,036	14,3	+2,28	+1,169	+1,111
Каховка	3,708	0,362	3,346	5,156	0,965	4,2	+1,448	+0,594	+0,854
Нова Каховка	3,815	0,408	3,407	4,657	0,357	4,3	+0,842	-0,051	+0,893
Разом по області	65,368	10,294	55,074	68,398	11,598	56,8	+3,03	+1,304	+1,726

1 – загальна кількість, 2 – від стаціонарних джерел, 3 – від автотранспорту.

Таблиця

Динаміка викидів в атмосферне повітря по Херсонській області, тис. т.

Характеристика	2008	2010	2012	2014	2016
Заг. кількість викидів	72,3	65,3	58,3	65,3	68,3
Від стаціонарних джерел забруднення	25,3	20,3	15,9	10,3	11,6
Від автотранспорту	47,0	44,4	42,6	55,1	56,8

Дані цих таблиць свідчать про те, що повітря Херсонської області забруднене і впливає на здоров’я людей. І значна частина цього забруднення припадає саме на автомобільний транспорт.

Висновки

Екологічні проблеми автотранспорту України виникають через застосування недоброякісного палива, двигунів старих модифікацій, ввезення застарілих моделей автомобілів, від використання яких відмовилися за кордоном.

Існує цілий комплекс заходів, які допомагають знизити вкрай негативний вплив автотранспорту на природне середовище та здоров’я населення. До таких заходів належать:

1) будівництво додаткових доріг, транспортних розв’язок і переходів;

2) удосконалення організації руху;

3) організація виробництва й застосування каталістичних і кисневмісних до моторного палива;

4) подальша газифікація транспорту й автомобілів;

5) впровадження альтернативних видів палива;

6) впровадження електромобілів для внутрішньо міських перевезень;

7) спеціальні прийоми забудови й озеленення автомагістралей;

8) розміщення житлової забудови за принципом зонування: у першому ешелоні забудови – від магістралі – розміщуються будинки зниженої поверховості, потім будинки підвищеної поверховості й у глибині забудови – дитячі й лікувально-оздоровчі заклади;

9) ізолювання тротуарів, житлових, торговельних і громадських будинків від проїзної частини вулиці з напруженим рухом багаторядними дерево-кущовими посадками;

10) Поліпшення організації руху міського транспорту: на швидкість 60 км /год припадає мінімум шкідливих викидів;

11) установлення норм викидання токсичних речовин із вихлопними газами;

12) використання якісного, “облагодженого” пального, що значно знижує викидання шкідливих речовин;

13) знешкодження відпрацьованих газів автомашин спеціальними нейтралізаторами;

14) застосування дизельних двигунів, у вихлопах яких майже не міститься отруйного оксиду вуглецю, до того ж дизельне паливо вільне від тетраетил свинцю;

15) використання замінників природного газу, бензину й палива – наприклад, воднем. “Водневий двигун” – найбільш екологічно чистий, тому що продуктом згоряння є звичайна вода.

(За підсумками обговорення проблеми учні виготовляють екологічний бюлетень)

Література

Білявський Г.О., Фундуй Р.С. Основи екологічних знань: Підручник. – К.: Либідь, 1995. -288 с.
Василенко Л.Б.Основи безпеки життєдіяльності. 7 клас. Матеріали до уроків: Посібник для вчителя. – Харків: Ранок, 2001.- 160 с.
Войтюк Т. Теплові машини й проблеми екології. Урок – семінар. „Фізика”,

№27 (219). Вересень 2004 р., с. 12-16.

Гончаренко С. У. Фізика для допитливих. Термодинаміка. – К „Техніка”, 1977.- 190с.
Лапін В.М. Безпека життєдіяльності людини: Навч. посіб. – 3-тє вид., стер. –Л.: Львів, банк. коледж; К.: Т-во “Знання”, КОО, 2000.-186 с.

6.Лямичева В. Конференція „Основні екологічні проблеми м. Херсона”, Краєзнавство. Географія. Туризм. „Шкільний світ”, №20 (361), травень 2004р., с. 10-12.

Петрова С. М. Роль фізики у вирішенні екологічних проблем сучасності та впровадженні державної стратегії щодо охорони життєдіяльності людини і навколишнього середовища. „Фізика в школах України” – науково-методичний журнал, №4, жовтень 2003 р., с. 2-6.
Сардинський В.Г. Экскурсии по физике в сельской школе. Кн. Для учителя: с. 2-6. Из опыта работы. – 2-е изд., перераб. И доп. –М.: Просвещение, 1991, – 224 с.
Шарко В.Д. Літня навчальна практика з фізики: дидактико – методичний аспект. – Херсон: Видавництво ХДПУ, 2005.- 260 с.

Мал. 6

№ 12. ( Тема. Сили тертя.)

Визначте, з яким проявом сили тертя ( корисним чи шкідливим) ми зустрічаємось у випадках, зображеним на малюнках 7: а), б), в), г)

Вкажіть можливі шляхи збільшення (зменшення) тертя у цих випадках.

Мал. 7

Відповідь: а) корисне. Збільшити тертя можна шляхом застосування спеціальної пасти чи натирання каніфолю, а також збільшення натягу ременя, збільшенням його ширини і розмірів шківів ( при цьому збільшується довжина обхвату шківу ременем, а. значить і площа зіткнення).

б) шкідливе. Для того щоб зменшити тертя, полози санок слід оббити залізом.

в) корисне. Для збільшення тертя на ободи шківів насаджують шини з матеріалів, що мають високий коефіцієнт тертя ковзання.

г) шкідливе. Тертя приводить до підвищення температури різця і виробу. Це знижає стійкість різця і веде до втрат енергії. Для зменшення перегріву різця і виробу іноді їх поливають спеціальною емульсією.

№ 13. ( Тема. Атмосферний тиск.)

Атмосферний тиск використовують інколи в техніці для транспортування сипучих тіл. Так, наприклад, існують пристрої, завдяки яким зерно зручно і швидко переправляється з трюмів суден у елеватори. Як це можна здійснити?

Відповідь: В зерно занурюють кінець труби, що йде від елеватора. З протилежного кінця з труби відкачують повітря. Завдяки атмосферному тиску зерно всмоктується в трубу і переганяється по ній.

№ 14. ( Тема. Атмосферний тиск.)

З дуже мілкого струмка потрібно наповнити водою пляшку. Як простіше і швидше це зробити, якщо маємо ще шматок гумової трубки? Розв’язок перевірити на досліді.

Відповідь: Ввести в пляшку кінець гумової трубки. Перевернути пляшку шийкою донизу ( притримуючи в ній трубку) і занурити шийку у воду. Втягнути в себе через трубку повітря, що є в пляшці. Вода зайде у пляшку.

Мал.8

№ 15. ( . Тема. Потенціальна і кінетична енергії.)

Кінетична енергія залежить від маси тіла і швидкості його руху. Запропонуйте досліди, за допомогою яких це можна показати.

Відповідь: Дві кульки різної маси, що знаходяться на горизонтальній поверхні, наприклад, поверхні столу, одночасно приводять у рух за допомогою дощечки. На шляху руху кульок ставлять однакові брусочки. Кулька, що має більшу масу, ударяючись об брусочок, переміщає його на більшу відстань, ніж кулька меншої маси, тобто здійснює більшу роботу. Це доводе те, що перша кулька має більшу енергію. Аналогічно приводячи в рух з різною швидкістю одну і ту ж кульку, можна показати залежність енергії від швидкості руху. Мал. 9.

Мал.. 9.

№ 16. ( Тема. Робота і потужність.)

Сконструюйте модель катера, який міг би рухатись за рахунок потенціальної енергії піднятої води. від чого залежить дальність пропливу моделі?

Відповідь: Над катером закріпляють бак, заповнений водою. Мал. 10. Від дна баку відходить трубка, кінець якої пропускають через корму. Трубку перекривають зажином. Після того як бак заповнений, зажим відкривають і за рахунок реактивного руху витікаючого струменя катер починає рухатись. Дальність руху залежить від потенціальної енергії води ( маси води в баку і висоти її над рівнем води у водоймі), а також від сили опору води при русі. Очевидно, ця сила залежить від розмірів і особливостей будови катера.

Мал.10

Важливим питанням, що стоїть сьогодні перед шкільним вчителем є наступне : як розвинути прагнення учнів до самоосвіти, до самостійного здобування знань? Адже не таємниця, що деяка частина учнів негативно ставиться до тих чи інших навчальних предметів. В тому числі й до фізики. За таких умов нічого й ставити питання про самоосвіту. Тому спочатку треба сформувати позитивне ставлення до навчального завдання. А потім і до предмета, побудувавши його на основі між предметних зв’язків. Для розвитку в учнів прагнення до самоосвіти з фізики спочатку рекомендувалася доступна, популярна література, багата цікавими даними, фактами, ілюстраціями, часто пов’язана з іншими предметами. Школярі заохочуються до пошуку додаткових знань, до їх поглиблення. Учитель постійно нагадує про значимість, важливість цього пошуку. Робота учнів будується з урахуванням їхніх інтересів, захоплень, кругозору, життєвого досвіду. Поступово прагнення до самоосвіти у учнів проявляється в читанні додаткової літератури із власної ініціативи, самостійному пошуку нових джерел інформації.

Учитель постійно прагне того, щоб підвищити рівень самостійності у пізнавальній діяльності, поступово переводячи їх самоосвітню діяльність із системи, якою він управляє, в самокеровану В сучасних умовах це дуже важливо, адже кількість знань сьогодні лавиноподібна збільшується.

Література

Гадяцький М.В., Хлебнікова Т.М. Організація навчального процесу в сучасній школі. – Харків: Видавництво «Ранок», «Векста». – 2004. – 136 с.
Інтерактивні методи навчання. Досвід упровадження / за ред.. В. Шарко.- Херсон: Олді – Плюс. – 2002. – 207 с.
Кучеренко Т. А., Смирнова М. Е., Малютіна О. В. Інновації як умова ефективної організації навчально – виховного процесу в сучасній школі // Відкритий урок. – № 7-8. – 2003. – С. 33-50.
Педагогічна творчість і майстерність: Хрестоматія / Укл. Н.В. Гузій. – К.: ІЗМН, 2000. – 168 с.
Потапова Т.В. Технологія навчання фізики як системний спосіб організації навчання // Відкритий урок. – № 13-15. – 2003. –с. 128-130.
Сиротинко Г.О. Сучасний урок: інтерактивні технології навчання. – Харків: основа. – 2003. – 96 с.

Додаток 4.

ТОК-ШОУ „ФІЗИКА НАВКОЛО НАС” (Вечір цікавої фізики)

(Зал прикрашений портретами видатних фізиків, фізичними газетами, плакатами із зображенням альтернативних джерел енергії та ін.)

Вступне слово вчителя: Шановні гості! Сьогодні ви присутні на ток – шоу „Фізика навколо нас ”. Я і мої помічники – члени шкільного наукового товариства зараз раз і назавжди доведуть вам, що фізика – наука не тільки теоретична, а й практична, а ще вона цікава, лірична, гумористична й прагматична.

На нашому ток – шоу вас чекають цікаві зустрічі, вікторини і маленькі відкриття, а ще різноманітні розваги, лотерея – розіграш і багато іншого. Але умова така: вести себе виховано, почуватися вільно, включатися активно, але не агресивно. Отже, увага, слово ведучим!

Ведучий 1. Фізика – слово дзвінке і разюче:

В ньому хмаринка і сонце палюче,

Все, що літає, дзвенить і блищить,

Плаває в водах, холоне, кипить.

Ведучий 2. На всі боки озирнись

І уважно подивись,

Ти побачиш тоді враз

Фізику навколо нас!

Разом: Поєднаємо ми, звісно,

І цікаве, і корисне!

Ведучий 1. Згадаєм нині формулу ми Ома,

Котру я вже не раз писав,

Згадаєм також і Ньютона,

Біном якого досі не пізнали.

Ведучий 2. Хай в пам’яті воскреснуть Архімед,

Що відкриття здійснив великі,

Відомий всім згадається Паскаль –

Закони тиску в рідині зумів відкрити.

А також обдарований Попов,

Що радіо для нас подарував.

Ведучий 1. І Ломоносов – всіх учених брат,

Що університет в Росії заснував.

І нині славний буде хай Ейнштейн,

Марія Складовська – Кюрі – то наша прима.

Ведучий 2. Могутній їм даровано талант,

Їх розум непохитна брила!

Думок великих та ідей творці,

Що рід людський виношував століття.

Крізь бурі перейшовши й дні важкі,

Переживуть тепер тисячоліття!

Вчитель: Отже зараз вам належить відгадати справжні фізичні авторитети, бо кожна наука і фізика не виключення, має такі постаті – особистості, що її створили. Отже упізнаємо авторитети фізики. Парад фізиків починаємо!

(Під урочисту музику виходять учні з портретами видатних вчених – фізиків, вишиковуються в одну лінію). Глядачі відгадують прізвища вчених. Вчитель дає підказки.

Так, наприклад: – Видатний давньогрецький учений.

– Сформулював закон про дію виштовхувальної сили.

– Автор „золотого ” правила механіки (АРХІМЕД) і т.д

Глядачі, що дали правильні відповіді отримують зірочки.

Вчитель: А зараз наступна сторінка нашого ток – шоу, залишайтесь з нами.

Ведучий 1. Запам’ятай, що Гаусс всім сказав,

Є математика царицею наук!

Ведучий 2. І недаремно він заповідав,

Творити, не складая рук.

Вчитель: Зараз у нас є можливість для творчості. Ми будемо розвивати свої математичні здібності на благо фізики.

Гра „От я молодець!” Із залу запрошуються 10 – 15 учасників. Правила гри: Учні стають в одну шеренгу і називають по черзі дуже швидко числа від 1 до 30. Замість чисел, що діляться на 3 і закінчуються на 3 говорять „От я молодець ”. Хто помиляється, той виходить. Гра триває до тих пір, поки залишиться один учасник – переможець. ( Переможець отримує 3 зірочки).

Вчитель: А наше ток – шоу триває . Як ви думаєте, чи пов’язана фізика з літературою? Так чи ні? Запрошуємо учнів 8 класу, які проілюструють як про фізичні закони, явища, процеси висловлюються поети. Ваше завдання: уважно слухати і доповнювати вірші.

Учень 1. У нас у кімнаті є сонечко ясне,

Як тільки стемніє, воно вже не гасне.

Читаємо, пишемо завжди при ньому,

Воно ж забуває про сон і про втому.

Працює на нас, і для нас щохвилини

І скрізь розсипає блискучі перлини.

Я думаю досить похвал і реклами,

Бо (електричну лампу) всі вже давно упізнали.

Учень 2. Веселка над водою встала,

І барвами всіма заграла.

Враз засміялись сонце і небо,

Чи ж більшої краси вже треба?

Це так було, і є, і буде,

І дивуватимуться люди,

Що то не марево, не сон,

Докладно пояснив Ньютон. (Явище дисперсії)

Учень 3 Хто, скажіть, придумав штуку,

Як у відро зануриш руку,

Стане легкою вона

Наче квітка весняна.

І відро води з криниці,

Вилітає наче птиця.

А в повітрі знов важке,

Відгадайте, що ж таке? ( Дія архімедової сили).

Учень 4. Має величезний зріст,

Має голову і хвіст.

Вам зізнаюсь по секрету

Це не тигр, а (комета).

Учень 1. Без літака, і без авто,

І без ніякого зусилля,

Долає час і простір, то

Знайома всім нам ( хвиля).

Учень 2. Нам він завжди помічник,

Кожен так до нього звик,

Що дасть відповідь без дум,

Звісно, це ( електричний струм).

Учень 3. Він заходить до кімнати,

То кругленький, то щербатий,

Входить в двері і в вікно,

Ясним звуть його давно (Місяць).

Учень 4. Він здалеку прилітає,

Оболонку чорну має,

То його надійний щит,

Звуть же як? (Метеорит).

Учень 5. Він твердим бува, як криця,

Від роботи аж іскриться.

Ріже скло та ще й метали.

Ви ще (алмаза) не впізнали?

Учень 1. Дуже точний, справедливий,

Висновків із нього злива.

Всім давним – давно знайомий

Це закон, звичайно ( Ома).

Учень 2. Діє швидко, дуже вміло

На яке завгодно тіло,

Буде чисте в вас сумління,

Коли скажете (тяжіння).

Учень 3. Хоч народився він недавно,

З ним змагатись – справа марна.

Дуже добру пам’ять має,

Це – (комп’ютер), кожен знає.

Учень 4. Ген швидка, неначе птиця,

В небі крапочка іскриться.

А за нею – білий знак,

Реактивний то ( літак).

Вчитель: Продовжуємо наше ток – шоу. Фізика тісно пов’язана з багатьма науками та галузями життя людини. Прояви фізичних явищ, процесів і законів ми маємо у тваринному і рослинному світі. Зараз на вас чекає зустріч з екологами. Запрошуємо до залу експертів з екології ( учні 10 класу проводять екологічну вікторину з глядачами. За правильну відповідь глядачі отримують 3 зірочки, а за неповну 1 або 2 зірочки).

Питання екологічної вікторини.

Як лисиця використовує великий пухнастий хвіст під час бігу?

Відповідь: Лисиця використовує свій хвіст під час бігу як руль, що дає змогу робити круті повороти.

Пояснити зміст прислів’я: „Коси коса, поки роса ”.

Відповідь: Мокра трава має більшу масу, а, отже, й інерцію спокою.

Чому кістки у птаха наповнені не кістковим мозком, а повітрям?

Відповідь: Щоб добре літати, треба мати легкий і разом з тим міцний кістяк. Кістяк двокілограмового птаха фрегата має масу всього 115 г.

Чому під час прополювання бур’яни слід витягати з ґрунту повільно, уникаючи ривків?

Відповідь: Повільно витягуючи бур’яни, виполюємо їх з корінням; якщо ж тягнути ривком, то бур’ян внаслідок інерції, не встигає прийти в рух і обриваючи, коріння залишається в землі.

Яку роль відіграє здатність деяких рослин скручувати листя під час вітру?

Відповідь: Рослини легше витримують дію вітру, оскільки зменшується лобовий переріз листка. Форма листка стає більш обтічною, зменшується в цілому лобовий опір.

Чому квочка не боїться розлупити яйця, тоді як слабке курча, бажаючи вийти, легко пробиває шкаралупу яйця?

Відповідь: Шкаралупа яйця – той самий склеп, де клиноподібна форма камінців, заважаючи їм опускатись, ніскільки не перешкоджає їм підніматись.

Іноді доводиться підпирати гілки яблунь коли яблука починають наливатись. Для чого це робиться?

Відповідь: У процесі наливання яблук збільшується їхня вага, тому гілки дерева можуть поламатись.

Крокодили іноді ковтають камінці, маса яких становить близько 1% від маси їхнього тіла. Для чого вони це роблять?

Відповідь: Камінці служать баластом, який дає змогу крокодилу ходити дном річки і швидко затягувати жертву під воду.

Як курка може збільшити тиск на землю, на якій вона стоїть удвічі?

Відповідь: Піднявши одну лапу. Площа опори при цьому, зменшується удвічі і у стільки ж разів збільшується тиск.

Чому лосі досить легко можуть пересуватись болотом?

Відповідь: Роздвоєні копита лосів мають перетинку, яка збільшує площу опори, зменшує тиск. Крім того, внаслідок парнокопитності, відсутнє атмосферне засмоктування.

Чому маленька бджола створює своїм жалом великий тиск?

Відповідь: Жало у бджоли дуже гостре. І навіть мала сила, що діє на надзвичайно малу площу, може створити великий тиск.

У слона коротка шия, що заважає йому перегинатись до водойми. Як же йому вдається напитись?

Відповідь: Слон несвідомо використовує атмосферний тиск: він опускає хобот у воду і втягує в себе повітря. Під дією атмосферного тиску хобот наповнюється водою, потім слон згинає його і вливає воду у рот.

Чому гуси і качки плавають у воді і виходять з неї сухими, а курі тонуть?

Відповідь: Гуси і качки змащують своє пір’я жиром з спеціальної залози, що міститься на куприку. Тому воно не змочується водою і вода не проникає в товщу пір’я, що робить вагу птаха меншою від архімедової сили. Курі не мають таких залоз.

Які властивості організму деяких риб допомагають їм успішно полювати в замутненій воді?

Відповідь: Деякі риби є дуже чутливими до найменшої зміни напруженості електричного поля. Так, наприклад, гімнарх – великий нічний хижак, відчуває зміну напруженості електричного поля в 10 В/м. Це дає йому можливість точно визначити місце перебування жертви, яка своїм тілом впливає на зміну цієї напруженості.

Чому собаки в спеку висовують язик?

Відповідь: Тіло собаки не виділяє поту. Виділення вологи з язика собаки має таке саме значення , як виділення поту з тіла людини.

Чому комахи, які живуть в полярних краях, на високогір’ї мають темне забарвлення ?

Відповідь: Це допомагає їхньому тілу поглинати більше сонячних променів.

Чому білий ведмідь не осліплюється блиском снігу та льоду в сонячні дні?

Відповідь: У білого ведмедя від блиску снігу та льоду очі захищають напівпрозорі перепинки, ніби своєрідні окуляри.

Які тварини – джерела холодного свічення вам відомі?

Відповідь: Найбільше тварин, що світяться, живе у морях і океанах. Світяться інфузорії-ночесвітки, коралові поліпи, медузи, головоногі молюски та багато риб, особливо глибоководних. На суші – це жуки-світляки.

У північній Бірмі, на Тібеті, в західних та південних районах Китаю живе вівцебик – такин. Це досить велика тварина масою до 350 кг. Як йому допомагає переборювати важкі кліматичні умови щедро просякнута жиром шерсть?

Відповідь: Просякнута жиром, вона не змочується водою і тому не намокає у холодну погоду. Це служить надійним захистом від вранішніх і вечірніх туманів.

Чому очі кішки яскраво світяться в темряві, якщо на них направити світловий промінь?

Відповідь: Очі кішки та і інших тварин відбивають світло в напрямі, протилежному до напряму розповсюдження. Око кішки являє собою систему із лінз та угнутого дзеркала.

Вчитель: А наше ток-шоу триває. Зараз у нашій секретній кімнаті знаходяться гості, що теж цікавляться фізикою. Але з іншого її боку. З містичного. Отже, зустрічайте послідовників Девіда Коперфілда, знавців чорної та білої магії – пана Андрія та пана Сергія. (Учні 11 кл., одягнуті у чорні мантії та циліндри демонструють глядачам фокуси і пропонують їх пояснити. За правильне тлумачення фокусів глядачі отримують по 3 зірочки, за неповне – 1-2 зірочки).

Фокус із склянкою води. Склянку, заповнену водою, більше, як на половину, накривають аркушем паперу і різко перевертають. Папір буде триматися. Чому?

Пояснення: Зовнішній атмосферний тиск більший, ніж тиск води і повітря у склянці.

Хустинка, що не горить. Носову хустинку сильно намочити у воді і трохи викрутити. Потім змочити спиртом і запалити. Коли полум’я згасне, вона залишиться цілою.

Пояснення: Не згоріла тому, що має високу теплоємність.

Папір і цвях. Залізний цвях обгортають тонкою смужкою паперу і тримають у полум’ї свічки. Папір певний час не горить Чому?

Пояснення: Теплопровідність заліза велика, тому цвях відводить теплоту від паперу.

Нагріваємо воду в паперовому стаканчику на полум’ї свічки. Папір не горить. Чому?

Пояснення: Вона має велику теплоємність.

„Неваляшка”. Якщо в корок увіткнути вертикально голку, горизонтально – виделки, утворюється Неваляшка, що тримається на вістрі голки і не падає. Чому?

Пояснення: Таке розміщення виделок і голки у корку сприяє утворенню стійкої рівноваги, оскільки центр голки розміщується на вістрі голки.

Варене куряче яйце саме залазить у пляшку після того, як у ній згорів клаптик паперу. Чому?

Пояснення: Розширення тіл при нагріванні. Розріджене повітря в пляшці. Зовнішній атмосферний тиск більший, ніж у пляшці.

Глядачам пропонується завдання: розмістивши вказівні пальці обох рук під шваброю у горизонтальному положенні (пальці утримують кінці швабри), одночасним пересуванням звести пальці посередині швабри.

Пояснення: Зробити це неможливо, оскільки геометричний центр швабри не співпадає з її центром маси. Вказівні пальці обох рук зійдуться ближче до того краю, що має перетинку.

На дно тарілки кладуть монету і наливають трошки води, щоб вона лише прикрила монету. Завдання полягає в тому, щоб дістати монету, що лежить на дні тарілки з водою, не замочивши рук, за допомогою склянки, свічки і сірників.

Пояснення: Тримаючи склянку над полум’ям свічки, прогрівають повітря у склянці приблизно 10 секунд. Потім відразу ставимо склянку в тарілку з водою поряд з монетою. Через деякий час ставимо вода почне втягуватись у склянку і монету можна буде взяти, не замочивши рук. Це можливо тому, що після того як повітря у склянці охолоне, його тиск зменшиться і стане менший за атмосферний. Зовні тиск на рівні вінець склянки дорівнює сумі тисків атмосферного і водяного стовпа. Вода під дією сили різниці тисків заходить у склянку.

Вчитель: Дякуємо фокусникам і проводжаємо їх. Зараз на вас, шановні глядачі, чекає наша гумористична сторінка. Учні 9 класу розкажуть нам декілька цікавих історій із життя видатних вчених – фізиків.

Перша бувальщина. Альберт Ейнштейн – німецький фізик, автор спеціальної теорії відносності, Лауреат Нобелівської премії дуже любив фільми Чарлі Чапліна і ставився з великою симпатією до створеного ним героя. Одного разу він написав у листі до Чапліна: „Ваш фільм „Золота лихоманка ” зрозумілий усім на світі, і Ви неодмінно станете великою людиною ”. На це Чаплін відповів так: „Я Вами захоплююся ще більше. Вашу теорію відносності ніхто в світі не розуміє, а Ви вже стали великою людиною. Чаплін. ”

Друга бувальщина. Ейнштейн гостював у своїх знайомих. Почався дощ. Коли Ейнштейн зібрався йти, йому запропонували капелюха.

– Навіщо?,– сказав Ейнштейн.– Я знав, що буде дощ, саме тому не взяв капелюха, бо він сохне довше ніж моє волосся. Це ж очевидно.

Третя бувальщина. Помста вченого. Нільс Бор – великий датський учений, автор квантової теорії атома. Одного разу, під час навчання в Геттінгені, Нільс Бор погано підготувався до колоквіуму, його виступ виявився слабким. Однак Бор не засмутився, на завершення усміхаючись сказав:

– Я вислухав тут стільки поганих виступів, що прошу розглядати мій нинішній як помсту.

Четверта бувальщина. Грабіжники банку. Бор із дружиною та молодим голландським фізиком Казимиром поверталися ввечері з гостей. Казимир був запеклим альпіністом і з захопленням розповідав про скелелазіння, а потім запропонував продемонструвати свою майстерність, вибравши для цього стіну будинку, повз який ця компанія зараз проходила. Коли він, чіпляючись за виступи стіни, піднявся вже вище другого поверху, за ним розпалившись кинувся Бор. Маргарита Бор з тривогою спостерігала за ними внизу. У цей час почулися свистки і до будинку підбігло кілька поліцейських. Будівля виявилась відділенням банку.

П’ята бувальщина. Ніщо людське нам не чуже в… школі. Одного разу, в компанії, де був польський композитор Юровський, ішла розмова про знаменитого математика і фізика Блеза Паскаля, який у дитинстві, щоб позбутися головного болю, займався дослідженнями геометричних властивостей математичної лінії рулетки.

– А я,– несподівано розсміявся Юровський,– поводився якраз навпаки. У шкільні роки, щоб позбутися занять геометрією, вигадував собі головний біль!

Вчитель: Ось які цікаві бувальщини відбувалися з видатними фізиками у різні часи. Справді – фізики, це люди веселі, цікаві, дотепні, азартні. А чи азартні ви, наші шановні глядачі? Запрошуємо вас прийняти участь у розіграші нашої супер – лотереї.

(Оголошується перерва, під час якої помічники розповсюджують серед глядачів квитки лотереї. Глядачі, що отримали зірочки, мають право обміняти 3 зірочки на 1 квиток.)

Вчитель: Наше ток-шоу добігає кінця. Увага! Увага! Зараз на ваших очах відбудеться супер – розіграш лотереї „Фізика – справжня забава!”.

(Помічники обходять глядачів і збирають корінці придбаних лотерейних квитків у лототрон. Відбувається розіграш декількох цінних призів, наприклад, це може бути: електронний годинник, калькулятор, ручки, олівці, гумки, лінійки тощо. Призи слід придбати заздалегідь. Виручені кошти можна використати на обладнання кабінету фізики.)

Вчитель: Ну, що ж, закінчується наша з вами зустріч, але, сподіваємось, не закінчаться наші зустрічі з фізикою, як з цікавою, незвичайною наукою.

Ведучий 1. Все, що навколо, при чому живемо,

Ведучий 2. Словом „природа ” ми звично зовемо.

Разом. Знати природу і вміти в ній жити,

Фізика вчить нас, її нам хвалити!

Вчитель: До нових зустрічей!

Література:

Дягилев Ф.М. Из истории физики и жизни ее творцов. М.: Просвещение, 1986.
Кротюк Г.Б. Про фізиків і фізику серйозно і жартома//Фізика. Шкільний світ, №16-17 (172-173), червень, 2003.
Ланге В.Н. Экспериментальные физические задачи на смекалку. М.: Наука, 1983.
Ланіна Т.Я. Позакласна робота з фізики. К.: Радянська школа, 1983.
Матохнюк Е. Онищук О. Фізика навколо нас. Збірник задач-запитань.

Додаток 5. Славне – Фюзік –Квест

Інтелектуально-пошукова гра для поціновувачів фізики

Вступне слово вчителя: Чи знаєш, ти. що фізика – наука,

Що нам природи прагне суть відкрити,

Тіла вивчає, явища, закони –

Все намагається детально пояснить!

Творці її відомі нам сьогодні,

Це Архімед і Ом, Ньютон і Фарадей,

Це Аристотель, Максвелл і Ейнштейн,

І українські вчені – теж сподвижники науки –

Пулюй, Патон, Ландау, Боголюбов.

Та все ж багато не відкрито ще речей,

Чекає фізика новаторських ідей!

І щоб іти вперед до відкриттів,

Міцні знання потрібні вам,

Бо це фундамент.

Сьогодні ми муруємо його з вами!

Пропоную вам сьогодні випробувати свої сили у інтелектуально-пошуковій грі «Славне-Фюзік-Квест». Правила гри: у грі приймають участь дві команди. Кожна команда обирає собі капітана. Гра триває сім етапів. За успішне виконання завдань команда отримує символічні ключі. Команди готові? Пропоную учасникам виголосити разом девіз своєї гри:

Команда 1. Хай дехто думає, що фізика твердиня,

Та не для нас – ми знали це завжди!

Крокуємо сміливо до мети,

У фюзік – квесті нам до снаги перемогти!

Команда 2. Один за всіх і всі за одного!

Це наш девіз,

І віримо ми в нього,

Усі етапи зможемо пройти,

У фюзік – квесті всіх перемогти!

Отже, ми починаємо!

Перше випробування: бліцтурнір. (За 2 хв. кожна команда повинна дати якнайбільшу кількість правильних відповідей на бліц-запитання).

Питання для першої команди.

У перекладі з грецької слово „фізика” означає… („природа”).
Рух тіл, кипіння рідини, блискавка – це приклади… явищ (фізичних).
Давньогрецький учений, що сформулював „золоте” правило механіки… (Архімед).
Італійський учений, автор ідеї геліоцентричної будови Сонячної системи… (Галілей).
Перший космонавт незалежної України … (Леонід Каденюк ).
Фізичні знання узагальнюються за допомогою … ( законів і теорій).
Матерія має два види … (поле і речовина).
Зберігають об’єм, але не зберігають форму … (рідини).
Конденсація – це процес, зворотній до … (випаровування).
Слово „дифузія” у перекладі з латинської означає … ( „поширення”)
Швидкість дифузії залежить від … (температури).
Яким тілам властивий дальній порядок розміщення атомів і молекул ? (кристалічним).

Питання до другої команди.

Фізика – це наука про … ( природу).
Механічні, магнітні, світлові явища вивчає… (фізика).
Український учений, що розрахував траєкторію польоту космічних апаратів на Місяць … (Кондратюк).
Англійський фізик – автор класичної механіки … (Ньютон).
Український учений, що вперше спостерігав рентгенівські промені … (Пулюй).
Мова фізики … (математика).
Усе, що оточує нас в навколишньому світі називається … (матерією).
Зберігають форму і об’єм … (тверді тіла).
Не зберігають форму і об’єм … (гази).
Кристалізація – це процес, зворотній до … ( плавлення).
Як називається процес взаємного проникнення речовин одна в одну? (Дифузія).
Ближній порядок розміщення молекул та атомів властивий … ( аморфним тілам).

Друге випробування (Логічні задачі).

(Команди по черзі відповідають на запитання. За правильну відповідь команда отримує 3 ключі, а за неповну 1 – 2 ключі.)

Навіщо, на вашу думку, існують еталони одиниць фізичних величин?

( Відповідь: Виміряти – означає порівняти з еталоном, тобто зразком. Тому без еталонів не обійтися. Наприклад, у мультфільмі „38 папуг” зріст удава вимірювали в папугах. Папуга був еталоном. А можна і в метрах. Тоді еталоном буде метр. Нині більшість країн світу визнають сім основних одиниць – еталонів, на основі яких визначаються всі інші одиниці. Міжнародні еталони зберігаються у Франції ( м. Севр поблизу Парижа).

Назвіть відомі вам способи вимірювання довжини, площі, часу, маси.

( Відповідь: Малі довжини вимірюють мікрометром, середні – лінійкою, великі – рулеткою. Площа вимірюється за результатами вимірювань сторін предмета. Час вимірюють за допомогою секундоміра, годинника. Масу вимірюють на терезах.)

Чому ножиці та інший слюсарний інструмент виготовляють із сталі, а не з алюмінію чи міді?

( Відповідь: Слюсарний інструмент повинен мати високу твердість. Мідь і алюміній – м’які метали і тому не придатні.)

Чому сніжинки не тануть на мерзлій землі?

( Відповідь: Сніжинки – це кристалики льоду. Лід плавиться при температурі 0⁰ С. Якщо температура землі нижча за 0⁰ С, то сніжинки танути не будуть.)

Чому влітку калюжі висихають швидше, ніж восени? Поясніть кругообіг води в природі з позицій різних агрегатних станів води.

( Відповідь: Рідини випаровуються. Чим вище температура, тим швидше випаровування. Влітку температура вища, ніж восени. Тому влітку калюжі висихають швидше, ніж восени. Кругообіг води в природі полягає у випаровуванні води, через що утворюється водяна пара. Під час конденсації водяної пари утворюється вода у вигляді крапельок. З цих крапельок утворені хмари. Коли крапельки стають великими, то випадають на землю у вигляді дощу.)

Чи буде лід танути в озері, якщо температура повітря 0⁰ С?

( Відповідь: Лід тане при температурі 0⁰С. При цій температурі вода перетворюється на лід. Тому, коли температура повітря 0⁰С, лід на озері танути не буде. І новий лід також не буде утворюватися.)

Третє випробування – дуель команд. (Команди заздалегідь готують по три запитання одна до одної.)

Чому давня одиниця вимірювання довжини стадій ( відстань, яку могла пройти доросла людина за час сходу Сонця) не могла бути точною?

( Відповідь: Тому, що в різних людей різна довжина кроку, таким чином, різні люди за цей інтервал часу можна пройти різну відстань.)

Чому лінійкою з міліметровими поділками можна виміряти довжину точніше, ніж лінійкою з сантиметровими поділками?

( Відповідь: Якщо школа не має міліметрових поділок, відповідь може бути наближеною, якщо має – то точніше, наприклад 24 см 4 мм.)

Чому з повного чайника під час кипіння частина води обов’язково виливається?

( Відповідь: Тому, що під час нагрівання вода розширюється.)

Чому дроти електропередачі, що влітку провисали, узимку натягуються?

( Відповідь: Тому, що під час охолодження тіла стискуються.)

Чому молекули не „злипаються”?

( Відповідь: Якщо відстань між молекулами стає дуже малою, між ними виникає і діє інша сила – сила відштовхування.)

Чому вода змочує поверхню дерев’яної підлоги?

( Відповідь: Тому, що сила притягання між молекулами води і молекулами деревини більша, ніж між молекулами води.)

Четверте випробування: фізичний міні – практикум.

Кожна команда отримує мензурку і тіло неправильної форми.

Завдання: визначити об’єм даного тіла і виразити його в кубічних сантиметрах та кубічних метрах.

Користуючись методом рядів кожна команда за допомогою лінійки і голки визначає розмір горошини і зернини пшона.

( На кожне завдання відводиться по 3 хвилини.)

П’яте випробування: теоретичне. (Команди розв’язують розрахункові задачі.)

При зведенні будинку поклали залізобетонну плиту довжиною 5,8 м і шириною 1, 8 м. Визначте площу, яку зайняла ця плита.

( Відповідь: 10, 44 кв. м.)

В усіх цирках світу діаметр арени дорівнює 13 м. Яку площу має арена цирку ?

( Відповідь: 132, 7 кв. м.)

Висота гранітної колони 4 м, основа колони – прямокутник із сторонами 50 і 60 см. Визначте об’єм колони.

( Відповідь: 1,2 куб. м.)

Шосте випробування: чорна скринька.

(У чорній скриньці знаходяться портрети вчених – фізиків на окремих аркушах. Учні повинні відгадати про якого вченого йдеться.)

Видатний давньогрецький філософ, узагальнив відомі на той час фізичні знання у праці „Фізика”, що складається з восьми книг. Цей учений помилково стверджував, що Земля є центром Всесвіту, а навколо неї рухаються всі інші планети, Сонце і зорі. Він дав досить повну класифікацію механічного руху, сформулював закон прямолінійного поширення світла.

( Відповідь: Аристотель.)

Давньогрецький учений, інженер – винахідник, вивчав умови рівноваги тіл. Він сформулював умови плавання тіл, „золоте” правило механіки, вивів формулу виштовхувальної сили, що діє на тіло, занурене в рідину. За легендою це відкриття вчений зробив, сидячи у ванні.

( Відповідь: Архімед.)

Італійський фізик, що зробив вагомий внесок у дослідження механічного руху, руху планет, коливання маятника, атмосферного тиску. Створив прототип термометра – термоскоп. Побудував телескоп, за допомогою якого відкрив гори на Місяці, фази Венери, обертання Сонця, чотири супутника Юпітера, кільця Сатурна.

(Відповідь: Галілео Галілей.)

Англійський фізик і математик, який створив першу фундаментальну фізичну теорію – класичну механіку. Він сформулював три основні закони руху і взаємодії тіл, покладені в основу цієї теорії. Відкрив закон всесвітнього тяжіння і на його основі розрахував рух багатьох планет. Першим встановив, що біле світло складається з багатьох кольорів. (Відповідь: Ісаак Ньютон.)
Український космонавт, що у 1997 році у складі міжнародного екіпажу здійснив політ на американському космічному кораблі.

(Відповідь: Леонід Каденюк.)

Український учений, що розрахував траєкторію космічних апаратів на Місяць.
( Відповідь: Юрій Кондратюк.)

Сьоме випробування: гонка за лідером.

( Команди по черзі дають відповіді „так” чи „ні” на запитання.)

Фізика – це наука про природу? (Так.)
Чи є фізика основою техніки? (Так.)
Іван Пулюй – це китайський учений? (Ні.)
Леонід Каденюк – громадянин Франції? (Ні.)
Мова фізики – це астрономія? (Ні.)
Фізичні знання узагальнюються у вигляді законів і теорій? ( Так.)
Фізика належить до гуманітарних наук? (Ні.)
Міжнародний еталон кілограма зберігається у Франції? (Так.)
Довжина, час, швидкість – це одиниці вимірювання фізичних величин? (Ні.)
Фізичні величини вимірюють за допомогою вимірювальних приладів? (Так.)
Мензуркою вимірюють площу? (Ні.)
Молекула – це найдрібніша частинка речовини? (Ні.)
„Атом” у перекладі з грецької означає „подільний”? (Ні.)
Ще 250 років тому давньогрецький учений Демокріт висунув гіпотезу про існування атомів? (Ні.)
Чи усі тіла складаються з молекул? (Так.)
Чи правильне твердження, що молекули безперервно і хаотично рухаються? (Так.)
Чи взаємодіють молекули одна з одною? (Так.)
Науці відомо понад 100 різновидів атомів? (Так.)
Атоми хімічних елементів мають однакову масу? ( Ні.)
Атоми можуть сполучатися в молекули? ( Так.)
Атом складається з ядра і електронів? (Так.)
Явище дифузії властиве всім станам речовини? (Так.)
Слово „дифузія” у перекладі з латинської означає „поширення”? (Так.)
Чим вища температура, тим швидше рухаються молекули? (Так.)

Підведення підсумків гри. Визначення команди переможця. Команда, що завоювала більше ключів отримує право відкрити „скарбничку” (відповідно оформлена скринька). Де знаходиться манускрипт із словами:

„Знання – це скарб, а вміння вчитись ключ до нього!”

Нагородження переможців і учасників гри

Література.

Коршак С.В., Ляшенко О.І., Савченко В.Ф. Фізика -7. К., перун, 2003.
Лукашик В.І. Збірник запитань і задач з фізики. К., „Рад. Шк. .”, 1991.
Ґудзь В.В., Долгий В.Г., Закревський О.Я. Посібник для підготовки та проведення тематичного обліку навчальних досягнень. (Фізика – 7), Тернопіль, „Мандрівець”, 2001.
Щербина Т.С. „Чому?”, або головне питання пізнання. „Шкільний світ. Фізика

Категорії: Uncategorized.

Методичний посібник

Пошук

Categories

Pages

Archive

Links

Meta