Integrace přírodních věd

Transkript

1 1 Město

2 28. základní škola Plzeň VELIKOSTI BUDOV ODHAD A MĚŘENÍ JEJICH VÝŠKY Ročník: Předměty: matematika, fyzika, informatika, zeměpis Tématické okruhy: Doba trvání: dvakrát 45 minut Velikost skupiny: tří až čtyř členné skupiny Prostředí: měření probíhá venku a výpočty ve třídě Klíčová slova: Cíl Žáci by si měli v praktických ukázkách zopakovat a utvrdit získané vědomosti. Zkusit si odhadnout výšky jednotlivých budov, komínů a podobně. analýza, měření, pozorování, užití podobnosti trojúhelníků, nebo goniometrických funkcí, odvozování, výpočty a důkazy Metoda Pomocí zvládnutého učiva o podobnosti trojúhelníků, nebo znalosti goniometrických funkcí žáci zjišťují výšky jednotlivých staveb ve městě. Ke zjištěným údajům zpracují metodu postupu a pořídí fotografie při měření. Problematika Odhad výšky nám oproti odhadu délky nám dělá mnohdy problém. Vzdálenost 100 metrů je pro nás lépe odhadnutelná, než stejně vysoká věž. Jednak proto, že máme možnost tuto vzdálenost ujít. V projektu by jsme si měli změřit výšky libovolných staveb v okolí školy, nebo bydliště žáků. Materiál a pomůcky Psací potřeby, zápisník, kalkulačka, pásmo, počítač s přístupem na internet a programy MS Office. Město 2

3 Materiál a pomůcky Každá skupina má pásmo, tyč o velikosti 1,5 2,5 m, zápisník, tužku, fotoaparát, kalkulačku Postup 1) Vyzvěte žáky, aby si zkusili vzpomenout na nejvyšší stavby ve městě a okolí školy. Může se jednat o komíny, kostelní věže, paneláky, rozhlednu, nebo třeba i vysoký topol. 2) Z vybraných staveb vyberte ty vhodné, které jsou v okolí školy a je k nim bezproblémový přístup. 3) Děti rozdělte do skupin a jednotlivé skupin seznamte s objekty, u kterých budeme provádět odhad výšky a měření výšky. 4) Na papír si zpracujte tabulku, kde budete zapisovat jednotlivé odhady výšek a vzdáleností od školy a zároveň i naměřené a vypočtené hodnoty. Stavba Odhadovaná výška Tovární komín k = Věž kostela k = Škola k = Naměřená výška koficient k Odhadovaná vzdálenost Změřená vzdálenost 5) Po zapsání odhadovaných hodnot se můžeme pustit do samotného měření. K měření bude každá skupina potřebovat přesně změřenou tyč o délce cca. 2 metry a pásmo. V přiměřené vzdálenosti od měřeného objektu se postaví žák s tyčí. Druhý žák, pozorovatel, se snaží nalézt místo na zemi, odkud je v jedné přímce vidět vrchol tyče a zároveň vrchol sledované stavby. Z vlastnosti podobnosti trojúhelníků vyplývá, že trojúhelník tvořící pozorovatel, pata a špička věže a trojúhelník tvořící pozorovatel, pata a špička tyče jsou podobné. Můžeme vypočítat koeficient podobnosti k, který je dán podílem vzdáleností pozorovatele od paty věže a pozorovatele od paty tyče. Jestliže pak vynásobíme koeficient k výškou tyče, tak dostaneme výšku měřené budovy. 6) Zakreslete podobné trojúhelníky u všech měřených objektů a napište jejich rozměry změřené i vypočtené. 7) Dopočítejte třetí velikost strany trojúhelníku vzdálenost pozorovatele a vrcholu měřeného objektu. Jen u trojúhelníku pravoúhlého. 3 Město

4 28. základní škola Plzeň 8) Zakreslete do mapy všechny měřené stavby. Pomocí měřítka mapy si spočítejte skutečnou vzdálenost měřených objektů od školy. Kontrolu si můžete provést také na kde se dá zjistit nejen vzdušná vzdálenost, ale i vzdálenost, kterou jsme ušli. Doplňující otázky 1) O jakou podobnost trojúhelníků se jedná 2) Kde by mohla nastat chyba měření Město 4

5 PRŮTOK VODY V ŘECE Ročník: 7-9. ročník Předměty: matematika, fyzika, přírodopis, technické kreslení, informatika Tématické okruhy: Doba trvání: dvakrát 90 minut Velikost skupiny: dva až šest žáků Prostředí: venku (u vodního toku) i ve škole Klíčová slova: Cíl Děti by měly dokázat změřit a zakreslit profil koryta řeky nebo potoka. Ze zjištěních údajů spočítat průtok vody v toku a rychlost toku vody. analýza, aplikace, diskuze, zobecnění poznatků, řešení problémů, zaznamenávání Metoda Děti měří koryto řeky pomocí pásma a zakreslují jeho přibližný tvar. Ve škole z naměřených údajů počítají rychlost a průtok vody. Problematika Žáci by měli znát a umět spočítat obsah libovolného útvaru, rozdělením na trojúhelníky a čtyřúhelníky. Povodně jsou u nás stále častějším jevem. Rozvodněné řeky způsobují veliké škody. Ve městech se budují pro řeky koryta, aby se zabránilo jejich rozlití do šířky, korigoval se jejich tok a zamezilo se škodám. Na projektu si děti spočítají průtok vody v řece a maximální průtok při povodních, kdy by se řeka ještě nevylila. Materiál a pomůcky Zápisník a psací potřeby, kalkulačka, rýsovací potřeby, stopky, pásmo, počítač pro zpracovávání naměřených hodnot. 5 Město

6 28. základní škola Plzeň Postup 1) Předem vyberte potok nebo řeku, kde je jasně určené koryto a břehy vedoucí tok. Například u jezů, pod mosty, nebo v centru města, kde jsou vystavěna koryta a řeka má jasný tok. 2) Popovídejte si s dětmi o řekách a potocích v okolí školy. Zkuste odhadnout průtok vody při normálním stavu a při povodních. Odhadněte také rychlost toku vody. 3) Žáci se rozdělí do skupin a dohodnou se na rolích ve skupině. Určí si kdo bude rozměry pásmem měřit a kdo zapisovat změřené údaje na papír. 4) Po přesunu k řece by měli žáci provést samotné měření. Na papír si načrtnou koryto řeky a změřené údaje zapíší do náčrtku. 5) Změření rychlosti toku vody. Do vody žáci vhodí plovoucí předmět, plovák. Na předem zjištěné délce změří čas za který plovák vzdálenost překonal. Ze zjištěných hodnot spočítají ve škole rychlost toku v metrech za sekundu a v kilometrech za hodinu. 6) Z náčrtku profilu koryta a z naměřených hodnot vypočítají žáci povrch průřezu, kudy protéká řeka a povrch maximálního průřezu koryta, než by se řeka vylila. 7) Hodnota průřezu profilu koryta, kterým protéká voda v metrech čtverečních, vynásobená rychlostí toku vody v metrech za sekundu by měla být rovna objemu vody protékající korytem v metrech krychlových. Převést metry krychlové na litry vody by pro žáky neměl být větší problém. 8) Stejným způsobem spočítejte průtok za povodní a maximální průtok. Počítejte s naměřenou rychlostí a vysvětlete žákům rozdíl mezi rychlostma při vysokém a při normálním stavu. 9) Přerýsujte profil koryta v měřítku na papír a doplňte výpočty. 10) Prodiskutujte výsledky měření a porovnejte s odhady. Město 6

7 Doplňující otázky 1) Přesnost měření, kde mohly nastat chyby. 2) Jak vznikají povodně. 3) Jak jim lze předcházet (přehrady, zalesnění, povodňové valy a bariéry, zátopová pásma atd.). 4) Kdy dochází nejčastěji k povodním. 5) Na mapě si prohlédněte celou řeku od pramene k ústí. Zapište a zakreslete její významné přítoky a města, kudy protéká. 6) Na správci povodí řeky si můžete ověřit změřené údaje. 7 Město

8 28. základní škola Plzeň URČENÍ PLOCH PARKŮ A ZELENĚ PODLE MAPY Ročník: Předměty: matematika, ekologie, přírodopis, zeměpis Tématické okruhy: Doba trvání: 2 x 45 minut Velikost skupiny: dvojice Prostředí: ve třídě Klíčová slova: Cíl Cílem je, aby si děti uvědomily, jak důležitá je zeleň v jejich životě. Aby si uměly konkrétně představit kolik zelených ploch je v jejich městě a jaký to má vliv na kvalitu životního prostředí. práce s mapou, počítání měřítko, procenta, odhad Metoda Nejprve žáci odhadnou z mapy města velikost zelených ploch. Následně tuto velikost určí přesným výpočtem podle měřítka mapy. Problematika Stále více lidí se stěhuje do měst. Města se rozrůstají a nároky na bydlení se zvětšují, tím se také neustále zvětšuje zastavěná plocha měst. S tím samozřejmě souvisí také nároky na dopravní infrastrukturu silnice, parkoviště, mosty, tunely opět samé zastavěné plochy. Aby lidé neztratili kontakt s přírodou, je nutné k těmto plochám vytvářet a udržovat nějaký protipól v podobě parků a lesoparků uvnitř měst. Nejen, že nám tyto parky poskytují možnost pobytu v přírodním prostředí, ale také obnovují kvalitní ovzduší, které je koncentrací civilizace ve městě znečišťováno mnohem více, než na venkově. Město 8

9 Pomůcky Psací potřeby, mapa zkoumaného města, pauzovací papír, rýsovací potřeby, počítač s přístupem na internet, kalkulačka Postup 1) Přineste si mapu města, ve kterém žijete. Pomocí měřítka mapy a pomocné sítě v mapě odhadněte velikost všech zelených ploch ve městě. Odhad si zapište. 2) Vytvořte si podrobnější síť s roztečí 1cm, nejlépe ji narýsujte na pauzovací papír, abyste ji mohli položit přes mapu a přesto rozeznali zelené plochy. 3) Díky vytvořené síti spočítejte přesný počet cm 2 zelených ploch v mapě. 4) Pomocí měřítka mapy vypočítejte, kolik km 2 zelených ploch je ve městě ve skutečnosti. Výsledek zapište a porovnejte s odhadem. 5) Stejným postupem vypočítejte celkovou rozlohu města. 6) Vypočtěte kolik procent z celkové rozlohy města tvoří zelené plochy. 7) Zkontrolujte výpočty se skutečnými hodnotami, které můžete vyhledat na internetu. Doplňující otázky 1) Vyžíváte parky ve vašem městě ve svém volném čase? K jakým aktivitám? 2) Myslíte si, že je ve vašem městě dostatek zelených ploch? 3) Má vaše město ještě rezervy, pro vytváření dalších parků? 9 Město

10 28. základní škola Plzeň KYSLÍK DODÁVANÝ DO OVZDUŠÍ Z ROSTLIN V OKOLNÍCH PARCÍCH Ročník: 7.-9.ročník Předměty: matematika, ekologie, chemie Tématické okruhy: Doba trvání: 1x 45 minut Velikost skupiny: samostatně, dvojice Prostředí: třída, park Klíčová slova: Cíl Díky tomuto projektu žáci zjistí, kolik kyslíku vyprodukují městské parky. Je také možné pojmout tento projekt jako syntézu dvou předchozích projektů. Rozhodně z nich žáci mohou čerpat výchozí informace. Aby byl výstup konkrétní, stanovíme si určité časové období. Vzhledem k tomu, že aktivita rostlin je v různých ročních obdobích různá, budeme tento projekt opakovat několikrát za rok a budeme porovnávat výsledky šetření za jednotlivá roční období. Žáci si mohou lépe vytvořit konkrétní názor na stav životního prostředí v jejich městě tím, že srovnají hodnoty vyprodukovaného kyslíku a hodnoty získané z projektu o výfukových zplodinách. Metoda Z předešlého projektu mohou žáci použít výpočet plochy parků a ostatních zelených ploch ve městě. S použitím vědomostí z přírodopisu zjistí, kolik kyslíku vyprodukuje 1m2 zalesněné plochy za 1 týden. Propočtem žáci zjistí, kolik kyslíku vyprodukují za 1 týden všechny parky v jejich městě. Do tabulky zadají žáci hodnoty produkce kyslíku za týden a hodnoty vyprodukovaných výfukových zplodin, které vypočítali v předchozím projektu (tyto hodnoty mohou získat také z měřicích stanic). Na základě dat z tabulky vytvoří žáci graf, který bude ilustrovat které dny dokáží zelené plochy vyrovnat emisní zátěž a které dny jsou kritické. (Během týdne se zřejmě hodnota produkce kyslíku lišit nebude, ale hodnota výfukových zplodin by se lišit mohla. ) Město 10

11 Problematika Parky a vůbec zelené plochy ve městě jsou životně důležité nejen kvůli prostoru, který poskytují pro relaxaci a sportovní vyžití, ale jejich nejdůležitější funkcí je schopnost rostlin vytvářet kyslík. Bez rostlin a jevu zvaného fotosyntéza bychom na Zemi vůbec nemohli existovat. Je proto velmi důležité, aby si žáci tuto skutečnost uvědomili a to ne jen jako neurčitou větu v učebnici, ale jako hmatatelnou životní hodnotu. Pokud tento jev ukážeme v kontrastu se znečišťováním ovzduší výfukovými plyny automobilů, bude jejich zkušenost ještě hlubší. Pomůcky Postup 1) Určete celkovou rozlohu parkových ploch ve vašem městě. Použijte výpočet z předešlého projektu, nebo informační materiály o vašem městě. Popřípadě určete tuto rozlohu z mapy. 2) Zjistěte, kolik kyslíku vyprodukuje 1 m2 rostlin za 1 den. 3) Vypočtěte celkovou produkci kyslíku parkových ploch ve městě za 1 den. 4) Zadejte do tabulky hodnoty produkce kyslíku za 1 týden po jednotlivých dnech. 5) Do téže tabulky zadejte hodnoty emisí výfukových plynů za 1 týden po jednotlivých dnech. Data získáte z projektu o výfukových zplodinách, nebo z městských měřicích stanic. 6) Srovnejte tyto dvě hodnoty a vyneste do grafu. Doplňující otázky 1) O kolik % by stoupla produkce kyslíku po zasazení 1m2 rostlin navíc? 2) Vyrovná se hodnota produkce kyslíku hodnotě produkce výfukových zplodin? Pokud ne, kolik m2 rostlin by bylo třeba vysadit? 11 Město

12 28. základní škola Plzeň STATISTICKÉ MĚŘENÍ POČTU JÍZD DOPRAVNÍCH PROSTŘEDKŮ VE MĚSTĚ Ročník: 6-9. ročník ZŠ Předměty: matematika, přírodopis, ekologie, informatika, technické kreslení Tématické okruhy: Doba trvání: třikrát 45 minut, podle času lze i déle Velikost skupiny: samostatně, nebo maximálně skupinky po dvou až třech žácích Prostředí: měření probíhá venku u frekventované silnice, statistické zpracování dat probíhá v místnosti (třídě) Klíčová slova: Cíl Děti by měly získat představu o dopravní situaci ve městě kde žijí, seznámit se a určit dopravní špičku, uvědomit si význam MHD, posoudit výhody MHD v souvislosti na ovzduší a životní prostředí, určit možnosti ekologické dopravy, získat přehled o provozu u školy. Diskutovat o ekologických možnostech dopravy. analýza, pozorování, zápis, zhodnocení, syntéza Metoda Žáci zapisují počet projetých dopravních prostředků v určitém čase, hodnoty statisticky zpracovávají, vytváří tabulky, grafy. Problematika Denně se setkáváme s přeplněnými silnicemi, dopravními zácpami a velkým provozem na silnicích. V projektu by si děti měly udělat představu o provozu a množství aut v okolí školy. Město 12

13 Materiál a pomůcky Zápisník a psací potřeby, kalkulačka, na zpracování výstupního referátu počítač s programy MS Office. Postup 1) Děti popíšou svou cestu do školy, kolik dopravních prostředků používají, jak dlouho jim cesta trvá. Diskutují o dopravní situaci ve městě, kde a kdy nejčastěji vznikají dopravní zácpy, co je způsobuje a jaká je možnost se jim vyhnout, nebo jim předcházet (obchvaty měst, nové silnice, používání MHD atd.). 2) Rozdělte žáky do skupin po dvou a nechte je vyrobit formulář velikosti A4, na který budou zaznamenávat projeté dopravní prostředky (formulář vyrobí na počítači, nebo narýsují při technickém kreslení). chodec cyklista Motorka - Počet Automobi l - Počet Autobus - počet (odh ad) Trolejbus - počet (odh ad) náklaďák - počet ostatní Celkem Celkem Celkem Osob Celkem Celkem Celkem Celkem Celkem ) Samotné měření by mělo probíhat u rušné silnice, důležité dopravní tepny, nebo křižovatky. Najděte místo v okolí školy, kde budou moci děti nerušeně a bezpečně zapisovat počty projetých aut a. Čas po který měření probíhá můžete upravit podle vyučovacích hodin. Určitě budou rozdíly v době od 9,00 do 10,00 hodin a mezi 14,00 až 15,00 hodinou. 4) Ve třídě proveďte statistické šetření. Určete průměrný počet přepravovaných lidí v jednotlivých dopravních prostředcích, počet přepravených za hodinu, medián, modous, minimální a maximální hodnotu. Zjišťované hodnoty závisí na věku a znalostech dítěte. Hodnoty zpracujte do tabulky. 5) Vytvoř v excelu graf, znázorňující počet projetých dopravních prostředků. 13 Město

14 28. základní škola Plzeň 6) Vytvoř v excelu graf, znázorňující počet dopravených. Vytíženost silnice ve městě počet prostředků / přepravených počet dopravních prostředků přepravené y chodec cyklista motorka automobil autobus trolejbus dopravní prostředek Doplňující otázky 1) Problematika jízdy kamiónů o víkendech a všedních dnech 2) Dálniční síť 3) Železniční doprava 4) Jak přimět jezdit lidi MHD 5) Záchytná parkoviště 6) Jaký prostředek znečišťuje ovzduší nejvíce? 7) Jaký dopravní prostředek je ekologický? Město 14

15 VÝPOČTY VÝFUKOVÝCH ZPLODIN Z AUTOMOBILŮ Ročník: Předměty: matematika, ekologie, fyzika, informatika, chemie Tématické okruhy: Doba trvání: 2 x 45 minut, pokud hodnoty výfukových zplodin žáci vyhledávají na internetu, tak 30 minut navíc Velikost skupiny: 2-4 členné skupiny Prostředí: ve třídě i venku Klíčová slova: Cíl Děti by se měly zamyslet nad čistotou životního prostředí, vypočítat si do jaké míry znečišťují ovzduší automobily a ostatní vozidla vyhledávání z tabulek, analýza, počítání, zpracování do projektu Metoda Vyhledáním a výpočtem skutečných hodnot emisí z dopravních prostředků získají děti přehled o ekologické zátěži a znečištění ovzduší. Problematika Prostředí, ve kterém žijeme nás všechny ovlivňuje. Okolní příroda, parky, ulice a čisté ovzduší jsou důležité faktory pro spokojený život. Znečištění ovzduší nám způsobuje mnoho věcí. Průmyslová výroba, spalování tuhých paliv, výroba energií a jiné. Nejvýrazněji se na znečištění podílí automobilová doprava. Především silniční doprava, je hospodářským sektorem, který v celosvětovém měřítku roste. Úměrně tomu se zvyšují i škody na životním prostředí a zdraví obyvatel. Z výfuků automobilů se do ovzduší dostává oxid uhelnatý, uhlovodíky (HC, NMHC), oxidy dusíku a tuhé částice. Hodnoty uhlovodíku, oxidu dusíku a tuhé prachové částice vyprodukované spalováním pohonných hmot : 15 Město

16 28. základní škola Plzeň vztažná hmotnost hodnoty [g/km] pro uhlovodíky a NO x tuhé částice Osobní automobil nákladní vozidla ) Emisní faktory CO 2, N 2 O, CH 4 Kategorie ID.B1 ID.B2 ID.B3 ID.N Popis kategorie vozidel individuální doprava, benzínová ní vozidla jednostopá individuální doprava, benzínová ní vozidla dvoustopá bez řízených katalytických systémů individuální doprava, benzínová ní vozidla dvoustopá s řízenými katalytickými systémy individuální doprava, naftová ní vozidla dvoustopá Emisní faktor CO 2 (g/kg paliva) Emisní faktor CH 4 (g/kg paliva) Emisní faktor N 2 O (g/kg paliva) ,270 0, ,043 1, ,314 4, ,083 0,165 ND.B benzínová nákladní vozidla (benzínové dodávky) ,582 0,048 ND.LDV naftová nákladní vozidla do 3,5 t ,045 0,188 ND.HDV naftová nákladní vozidla nad 3,5 t ,197 0,122 2) Materiál a pomůcky Zápisník a psací potřeby, počítač s přístupem na internet, kalkulačka, rýsovací potřeby, matematicko fyzikální tabulky Postup 1) Předem si vymyslete a vyberte cestu, kde by mohl výzkum provádět. Mohlo by se jednat o vzdálenost dvou obcí, stanic autobusu, nebo vzdálenost od domova ke škole. Vzdálenost na které se dohodnete, by měla jít přesně změřit. Vzdálenost je 1) 2) Adamec, V., Dufek, J., Jedlička, J.: Využití údajů dopravní statistiky pro stanovení emisí skleníkových plynů z dopravy (Národní inventarizace emisí skleníkových plynů a zajištění konzistence časových řad). Dílčí zpráva pro ČHMÚ. Brno: CDV 2004, 11 s. Město 16

17 možné zjistit také pomocí internetu. Na stránkách si můžou žáci přesně změřit libovolnou vzdálenost kdekoliv v republice. 2) Z tabulek, které jsou v dokumentu, nebo si je žáci vyhledají na internetu, si vyberte hodnoty pro vozidlo, které budete měřit. V matematickofyzikálních tabulkách si najděte hustotu benzínu nebo nafty a podle vzorce m=ρ v vypočítejte hmotnost jednoho litru (přepočítejte z m 3 na dm 3 -litry). Například: 3) Vypočtené hodnoty sepište do tabulky Vzdálenost Praha Plzeň cca. 93 km OSOBNÍ AUTOMOBIL Uhlovodíky a NOx Tuhé částice CO 2 CH 4 N 2 O 17 Město

18 28. základní škola Plzeň 52,08 g 4,65 g 20682,3 g 2,0 g 29,3 g Vzdálenost Praha Plzeň cca. 93 km NÁKLADNÍ AUTOMOBIL Uhlovodíky a NOx Tuhé částice CO 2 CH 4 N 2 O 4) Zkuste odhadnout, kolik aut projede zkoumaným úsekem za hodinu. Spočítejte hodnoty zplodin ze všech odhadnutých automobilů. 5) Spočítejte projetá auta v deseti minutách a přepočítejte je na hodinu. Porovnejte s odhadem a spočítejte skutečné hodnoty. Doplňující otázky 1) Kde mohly nastat chyby v měření? 2) Jak jsou zmenšovány hodnoty zplodin? 3) Alternativní pohonné hmoty pro automobily? 4) Co dále znečišťuje životní prostředí a v jakém množství? Město 18

19 19 Město