Урок физики в 8 классе по теме «Тепловые двигатели. Двигатель внутреннего сгорания»

03.12.2010 г. Открытый урок физики в 8 классе по теме «Тепловые двигатели. Двигатель внутреннего сгорания». Цели: Обучающие: Изучить устройство, принцип действия и назначение тепловых машин на примере двигателя внутреннего сгорания. Воспитательные: Формирование и развитие экологических качеств личности. Развивающие: Совершенствование навыков работы с приборами, лабораторным оборудованием. Формирование умений формулировать выводы о проведенных экспериментах, развитие речи учащихся Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, экран; модель ДВС, жетоны в форме автомобиля красного, желтого, синего, зеленого цвета, слайд – презентация, видеоролик. На каждом столе приготовлены: сигнальные карточки; текст; лист с кроссвордом; наборы приборов для проведения экспериментов: 1.Пробирка, пластинка из картофеля толщиной 3-4 мм, сосуд с горячей водой, ванночки, кюветы; 2.U – образная трубка, мензурка с холодной водой, резиновая трубка, поплавок пробковый, сосуд с горячей водой, сосуд с холодной водой, штатив с муфтой и лапкой; Ход урока: Ι. Объявление темы, целей урока: Слово учителя: Вторую половину 20 века и начало 21 века, т.е. эпоху, в которой мы живем, называют эпохой научно-технической революции. Она характеризуется бурным развитием науки и быстрым внедрением научных открытий в технику, промышленность, сельское хозяйство. Физика является основой современной техники, поскольку работа различных технических устройств основана на использовании физических явлений и законов. Например, сконструировать двигатель, который приводит в движение автомобиль, тепловоз, теплоход, смогли лишь после изучения тепловых явлений и свойств газов. Сегодня мы познакомимся с устройством и работой ДВС, выясним, почему этот тип тепловых двигателей так называется. Тема нашего урока «Тепловые двигатели. Двигатель внутреннего сгорания» (презентация). Цели урока следующие: Изучить устройство, принцип действия и назначение тепловых машин на примере двигателя внутреннего сгорания, Рассмотреть историю развития тепловой машины, экологические проблемы и перспективы развития, Совершенствовать навыки работы с приборами, лабораторным оборудованием. ΙΙ. Проверка знаний: Слово учителя: Форма нашего урока будет не совсем обычной. Это будет урок – игра. Для этого из всех учащихся класса будут сформированы три команды, которым, в течение урока, будут предложены различные задания. Каждая группа имеет сигнальную карточку, которой команда сигнализирует учителю о том, что задание выполнено. Каждая команда будет иметь возможность высказаться (сначала с ответом выступает команда, первой поднявшая карточку, следующей – поднявшая второй и т.д.) Оцениваться ответ команд будет специальными жетонами в форме машинок разного цвета. Красная - полный развернутый ответ, желтая – хороший ответ, синяя – неполный ответ, зеленая – дополнения. По результатам конкурсных заданий будут выставлены оценки всем участникам. Проверим, насколько вы уяснили правила, а заодно и то, как подготовились к уроку. 1. Прочтите текст, выделите в нем несоответствия и объясните ваш выбор. Не может быть. Проснувшись рано с утра, я вспомнил, что договорился с Витей идти на речку смотреть ледоход. Открыл окно. Морозный воздух клубами врывался в комнату и поднимался под потолок. С пятого этажа мне хорошо были видны поля за окраиной города. Там весь снег уже стаял, и только на крышах домов он еще лежал мохнатыми шапками. Включив электрочайник, я быстро сделал зарядку, вымылся по пояс под краном и, не вытираясь, глубоко вздохнул – по всему телу разлилось тепло. Зайдя на кухню, я понял, что слишком увлекся – чайник кипел уже не одну минуту. Кипяток был просто обжигающий – градусов 120. Мне пришлось долго ждать прежде, чем он остыл, и я смог попить чаю. Покушав, я побежал на улицу. Опаздывал. Витя был уже там. «Вот погодка сегодня! – вместо приветствия восхищенно произнес он. – Солнце какое, а температура с утра минус 2 °С». «Нет, минус 4 °С» - возразил я. Мы заспорили, потом Витя сообразил, в чем дело. «У меня термометр на ветру висит, - сказал он, - а у тебя в укромном месте, поэтому и показывает больше». Мы пошли по улице, бодро шлепая по лужам. Ответы команд: ПОДНИМАЛСЯ ПОД ПОТОЛОК – не может быть, потому что холодный воздух с улицы тяжелее теплого внутри помещения и должен опускаться вниз. ТАМ ВЕСЬ СНЕГ УЖЕ СТАЯЛ, И ТОЛЬКО НА КРЫШАХ ДОМОВ ОН ЕЩЕ ЛЕЖАЛ МОХНАТЫМИ ШАПКАМИ - не может быть, потому что первым снег растает на крышах. ПО ВСЕМУ ТЕЛУ РАЗЛИЛОСЬ ТЕПЛО - не может быть, потому что при испарении вода отнимает энергию у тела и должно становиться холоднее. ГРАДУСОВ 120 - не может быть, потому что вода кипит при температуре 100°С. НА ВЕТРУ ВЕСИТ…В УКРОМНОМ МЕСТЕ…. ПОКАЗЫВАЕТ БОЛЬШЕ - не может быть, потому что –2°С больше, чем -4°С. На ветру температура должна быть ниже (-4°С), чем в укромном месте (–2°С). ШЛЕПАЯ ПО ЛУЖАМ - не может быть, потому что вода при отрицательной температуре превращается в лед. 2. У вас на столах лежат листы с кроссвордом. Разгадайте его и, когда закончите, поднимите сигнальную карточку. Кроссворд В каждую клетку, включая нумерованную, поставить по букве так, чтобы слова на горизонтали означали: 1. Конвекционный поток огромного масштаба, происходящий в атмосфере. 2. Физическая величина, измеряемая в джоулях. 3. Горючее вещество, источник получения энергии. 4. Английский ученый, в честь которого названа единица измерения энергии. 5. Переход вещества из твер дого состояния в жидкое. 6. Естественный источник тепла и света, источник жизни на Земле. 7. Распространенная в природе разновидность воды, в твердом состоянии. Ответы: 1– ветер; 2 – энергия; 3 – топливо; 4 – джоуль; 5 – плавление; 6 – солнце; 7 – снег. ΙΙΙ. Актуализация знаний: Слово учителя: Вспомним то, что нам поможет лучше и быстрее понять тему: Какие виды механической энергии мы изучили? (Кинетическая энергия и потенциальная энергия. Кинетической энергией тело обладает, когда двигается, потенциальной – если взаимодействует с другими телами). Что называют внутренней энергией? (Внутренней энергией называют сумму кинетических энергий движения всех молекул тела и потенциальных энергий их взаимодействия) От чего зависит внутренняя энергия? (От температуры, площади поверхности, рода вещества, ветра). Какими способами можно изменить внутреннюю энергию? (Совершением работы и теплопередачей) Ι. Изучение нового материала: Слово учителя: Запасы внутренней энергии огромны. Очень важно умело и грамотно использовать ее запасы, содержащиеся в топливе. Использовать внутреннюю энергию – значит совершить за счет нее полезную работу. Для того, чтобы понять как это сделать, выполним опыт. На столах у вас находится лист с заданием к опыту №1 и оборудование для его проведения. Каждая команда выполняет опыт. По окончании опыта вывод записать на листе с заданием и поднять сигнальную карточку. Затем команды в порядке поднятия карточек высказываются и получают жетоны. Задание к опыту № 1: 1. Перевернуть пробирку вверх дном. 2. Осторожно нажимая на пробирку, выдавить из картофеля кружок (пробку) так, чтобы пробирка плотно закрылась картофельной пробкой. 3. Перевернуть пробирку вниз донышком и опустить ее в горячую воду. 4. Пронаблюдать происходящий процесс. 5. Сделать вывод, используя ответы на вопросы: Что произошло с внутренней энергией воздуха в пробирке, когда ее опустили в воду? К чему привело изменение внутренней энергии воздуха? Что произошло с внутренней энергией воздуха в пробирке после вылета пробки? Ответы команд: Энергия топлива (преобразованная во внутреннюю энергию воды) переходит во внутреннюю энергию воздуха. Воздух совершил работу – вытолкнул пробку. Внутренняя энергия воздуха превратилась в кинетическую энергию пробки. Слово учителя: (вывод): На этом принципе основана работа оружия. Но одно единственное движение это не все, что необходимо, т.к. это процесс кратковременный и не приводит к длительному движению. Т.е. нужно, чтобы процесс продолжался. А продолжить его можно, если повторять процесс перехода внутренней энергии в механическую энергию. Чтобы процесс мог повториться всю систему нужно перевести в исходное состояние. Для изучения такой возможности выполним опыт № 2. Затем так же осветим ответы. Задание к опыту № 2: В U-образную трубку налить примерно до половины воду. Одно колено трубки соединить с колбой, а в другое поместить поплавок. Нагреть колбу, погрузив в сосуд с горячей водой. Пронаблюдать результат. Охладить колбу, погрузив в сосуд с холодной водой. Пронаблюдать результат. Сделать вывод. Ответы команд: При нагревании колбы в горячей воде, воздух расширяется и выталкивает воду из U – образной трубки и поплавок поднимается. Если опустить колбу в холодную воду, то воздух снова сжимается. Процесс можно повторить. Слово учителя: Сделаем вывод : для того, чтобы вернуть систему в исходное состояние, ее необходимо охлаждать. Рассмотренный принцип используется в тепловых двигателях. Машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию, называют тепловыми двигателями. Послушаем историю развития тепловых двигателей. Сообщение учащегося (приложение № 1) Слово учителя: Применение тепловых двигателей чрезвычайно разнообразно. Они приводят в движение самолеты, ракеты, тепловозы, паровозы, наземный и водный транспорт. В настоящее время наибольшее распространение имеют двигатели внутреннего сгорания. Остановимся на них. В ДВС топливо сгорает прямо в цилиндре, внутри самого двигателя. Поэтому он и называется двигателем внутреннего сгорания. Работают они на жидком топливе или горючем газе. Двигатель состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень, соединенный при помощи шатуна с коленчатым валом. (демонстрация модели) В верхней части цилиндра имеется два клапана, которые при работе двигателя автоматически открываются и закрываются в нужные моменты. Через первый клапан (впускной) поступает горючая смесь, которая воспламеняется с помощью свечи, а через второй клапан (выпускной) выпускаются отработавшие газы. В цилиндре периодически происходит сгорание горючей смеси, состоящей из паров бензина и воздуха (температура достигает 1600-1800оС). Давление на поршень резко возрастает. Расширяясь, газы толкают поршень, а вместе с ним и коленчатый вал, совершая при этом механическую работу. При этом они охлаждаются, т.к. часть их внутренней энергии превращается в механическую. Крайние положения поршня в цилиндре называют мертвыми точками. Расстояние, проходимое поршнем от одной мертвой точки до другой, называют ходом поршня. Ход поршня называют еще тактом. Поэтому двигатели называют четырехтактным. Такты двигателя внутреннего сгорания: Впуск. Сжатие. Рабочий ход. Выпуск. Не во всех двигателях есть свеча для воспламенения рабочей смеси. В дизельных двигателях воспламенение происходит за счет резкого сжатия (при этом увеличивается температура смеси). (Демонстрация видеоролика) Слово учителя: При использовании для своих нужд тепловых двигателей человек сталкивается с некоторыми экологическими проблемами. Сообщение учащегося (приложение № 2) Презентация. Работа в группах. Обсудить проблему экологии, предложить свои пути решения данной проблемы. Закрепление: Работа на компьютерах с интерактивной моделью ДВС.(тренажёр работы двигателя). Слова учителя позволяющие подвести учащихся к формулированию обобщающих выводов учащихся (наводящие вопросы). Выводы: Тепловая машина преобразует внутреннюю энергию пара(газа) в механическую энергию. Для работы тепловой машины необходима повторяемость (цикличность) процесса. Тепловые машины являются основой механизации производства и быта. Применение тепловых машин приводит к загрязнению окружающей среды и требует проведения мероприятий по ее охране. Подведение итогов: оценивание ответов учащихся с учетом полученных жетонов, выставление отметок, комментарии. ПРИЛОЖЕНИЕ № 1 Сообщение учащегося «Тепловые двигатели» Распространение и роль тепловых машин в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте чрезвычайно велики, а в энергетике они являются основным видом двигателей. Достаточно сказать, что в нашей стране более 80% всей вырабатываемой энергии приходится на долю электростанций, оборудованных тепловыми машинами – главным образом паровыми турбинами. К преимуществам паросиловых установок можно отнести: Использование малоценных широко распространенных видов топлива. Возможность сосредоточить в сравнительно небольших установках колоссальные мощности. Сочетание тепловых электростанций с установками, вырабатывающими теплоту для отопления и других целей, позволяет достигнуть весьма высокого КПД использования топлива. Первые попытки применить силу давления водяного пара для получения работы – откачивания воды из шахт относятся к началу XVII в. Однако построенные с этой целью машины работали с очень небольшим давлением пара и были малоэффективны. В 1690 г. изобретатель парового котла Дени Папен построил первую поршневую машину, которая, хотя и не получила практического применения, явилась прообразом последующих паровых машин. В цилиндре паровой машины потенциальная энергия пара превращается в кинетическую энергию движения поршня. Работа паровой турбины основана на другом принципе. Основной частью турбины является закрепленное на валу колесо с лопатками. Пар из котла подводится подводится к неподвижному каналу(соплу), в котором он расширяется, причем потенциальная энергия пара переходит в кинетическую энергию движения струи пара, выходящей из сопла. Эта струя поступает на лопатки колеса и передает им свою энергию, благодаря чему колесо вращается. Мысль об использовании кинетической энергии пара для получения вращательного движения зародилась в глубокой древности. 2000 лет назад греческий ученый Герон описал прибор, получивший впоследствии название «шар Герона», который является прототипом реактивной турбины. Двигателями внутреннего сгорания называют тепловые двигатели, в которых используется работа расширения газообразных продуктов сгорания жидкого и газообразного топлива. Первым ДВС, получившим некоторое промышленное применение был двигатель, запатентованный в 1860 г. Французом Ленуаром. В 1878 г. немецкий изобретатель Отто и инженер Ланген построили более совершенный ДВС, имевший КПД 22%. В современной технике ДВС получили широкое распространение: в энергетике (на маломощных электростанциях), на транспорте – сухопутном, водном, воздушном, в сельском хозяйстве, военном деле. ПРИЛОЖЕНИЕ № 2 Сообщение учащегося «Тепловые двигатели и проблемы экологии» ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КРИЗИС «Энергетический кризис», понимаемый как нехватка энергии для развития производства, считается сегодня одной из самых острых проблем цивилизации. Но как согласовать энергетический кризис с законом сохранения энергии: ведь если энергия сохраняется, как ее может не хватать? Ответ таков: проблема состоит не просто в нехватке энергии, а в нехватке энергии, пригодной для преобразования в механическую энергию. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ КРИЗИС. ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Вторая, не менее серьезная проблема, стоящая перед человечеством — это «экологический кризис». Огромные масштабы преобразования энергии уже начали оказывать «планетарное» воздействие на климат Земли и состав атмосферы. Тепловые машины широко используют на производстве и в быту. По железнодорожным магистралям водят составы мощные тепловозы, по водным путям – теплоходы. Миллионы автомобилей с двигателями внутреннего сгорания перевозят грузы и пассажиров. Поршневыми , турбовинтовыми и турбореактивными двигателями снабжены самолеты и вертолеты. С помощью ракетных двигателей осуществляются запуски искусственных спутников, космических кораблей и станций. Двигатели внутреннего сгорания являются основой механизации производственных процессов в сельском хозяйстве. Их устанавливают на тракторах, комбайнах, самоходных шасси, насосных станциях. КАК ВЛИЯЮТ ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ? При работе тепловых двигателей в качестве холодильника используется окружающая среда (атмосферный воздух и вода открытых водоемов), в результате чего происходит повышение температуры окружающей среды, называемое «тепловым загрязнением». Этот эффект усиливается тем, что при сгорании огромного количества топлива повышается концентрация углекислого газа в земной атмосфере. А при большой концентрации углекислого газа атмосфера плохо пропускает тепловое излучение нагретой Солнцем поверхности Земли, что приводит к «парниковому эффекту». В результате описанных процессов средняя температура на Земле в течение последних десятилетий неуклонно повышается. Это грозит глобальным потеплением с нежелательными последствиями, к числу которых относятся таяние ледников и подъем уровня мирового океана. Кроме того, при сжигании топлива в тепловых двигателях расходуется атмосферный кислород (в наиболее развитых странах тепловые двигатели уже сегодня потребляют больше кислорода, чем вырабатывается всеми растениями, растущими в этих странах) и образуется много вредных веществ, загрязняющих атмосферу. Тепловые машины не только сжигают кислород, но и выбрасывают в атмосферу эквивалентные количества оксида углерода (углекислого газа). Сгорание топлива в топках промышленных предприятий и тепловых электростанций почти никогда не бывает полным, поэтому происходит загрязнение воздуха золой, хлопьями сажи. Во всем мире обычные энергетические установки выбрасывают в атмосферу ежегодно более 200 млн. т золы и более 60 млн. т оксида серы. Кроме промышленности, воздух загрязняют и различные виды транспорта, прежде всего автомобильный. Жители больших городов задыхаются от выхлопных газов автомобильных двигателей. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Во всех странах мира с развитой промышленностью ведутся работы, направленные на снижение и ликвидацию последствий загрязнения воздуха. Основные усилия направлены на предупреждение выбросов загрязнений в атмосферу. На всех действующих и новых теплоцентралях и тепловых электростанциях устанавливают газоочистное и пылеулавливающее оборудование. Предпринимаются меры по рациональному размещению тепловых электростанций. Интенсивные работы ведутся по снижению загрязнения воздуха выхлопными газами автомобильных двигателей. Наиболее перспективными считаются электромобили и автомобили с двигателями, работающими на водороде. Продуктом сгорания в водородном двигателе является обычная вода. Чтобы уменьшить негативные последствия работы тепловых двигателей, действуют в двух направлениях: с одной стороны, совершенствуют эти двигатели, повышая их КПД и уменьшая выброс вредных веществ, с другой стороны — используют энергосберегающие технологии. В странах, где эти технологии разрабатываются и применяются, потребление энергии на производство той же самой продукции в несколько раз ниже, чем в странах, которые только сейчас начинают уделять внимание энергосберегающим технологиям.

Похожие:

	Реферат по физике на тему: Двигатели внутреннего сгорания. Их преимущества и недостатки Новые конструкторские решения, внедренные в двигатель внутреннего сгорания; Стр. 21		Урок по теме «Тепловые двигатели. Двигатели внутреннего сгорания»... Уровень развития – чуть ниже среднего. Многие мальчики неплохо разбираются в технике. Это мне поможет при проведении данного урока....
	Конспект урока физики в 10 классе По теме: «Тепловые двигатели и... Тип урока: урок – обобщения и систематизация знаний (урок проводится в виде конференции)		Тепловые машины. Двигатель внутреннего сгорания Мультимедийное: компьютер, мультимедийная приставка, интерактивная доска, программное обеспечение «Электронная библиотека Физика....
	Научно-технический прогресс в двигателестроении, тенденции развития... Ключевые слова: двигатели внутреннего сгорания, эксплуатационные требования, конструкция двс, исторические факты		Тема урока: «Работа газа и пара при расширении. Двигатель внутреннего сгорания» Тема урока: Топливный насос высокого давления двигателя внутреннего сгорания (двс)
	Кривошипно-шатунный механизм Двигатели, установленные на большинстве автотранспортных средств, называются двигателями внутреннего сгорания, потому что процесс...		Конкурс по дисциплине «Автомобили» ...
	Урок по физике в 10-м классе на тему " Тепловые двигатели" Образовательная: раскрыть роль и значение тд в современной цивилизации, изучить принцип устройства и действия тд		Урок физики в 8 классе по теме «Тепловые явления» Каким способом больше всего происходит теплопередача от костра висящему над ним чайнику с водой?
	Образовательная программа прикладного бакалавриата, реализуемая в...		Основная образовательная программа магистратуры, реализуемая в Бурятском...
	Основная образовательная программа бакалавриата, реализуемая в Бурятском...		Урок по теме «Тепловые двигатели вчера, сегодня, завтра» Способствовать дальнейшему развитию учащихся как личностей, формированию их экологического образования, правильного отношения к окружающей...
	Реферат Отчет: 180 стр., 11 рис., 12 табл., 72 источника ...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Формирование понятий и представлений о тепловом двигатели, его видах, принципе действия двигателя внутреннего сгорания, кпд теплового...