Тепловые двигатели. Заседание конструкторского бюро.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
ХАБАРОВСКОГО КРАЯ

КГБ ПОУ № 16

Открытый урок по дисциплине

«Физика»

По теме: «Тепловые двигатели. Заседание конструкторского бюро»

Разработала: преподаватель физики

Кухаренко Е.А.

Разработка урока.

Тема: "Тепловые двигатели.

Заседание конструкторского бюро.»

Разделы: Преподавание физики

Цель :

Обучающиеся будут знать устройство и принцип действия теплового двигателя, влияние тепловых двигателей на окружающую среду.

Задачи:

Обучающие:

- Познакомить обучающихся с устройством и физическими принципами действия тепловых двигателей .

- Рассмотреть влияние тепловых двигателей на окружающую среду.

Развивающие:

- Развивать умения применять полученные знания для объяснений явлений.

- Развивать у учащихся интерес к изучению физики.

- Развивать устную речь и умение выражать свои мысли.

Воспитывающие:

- Формировать доброжелательные отношения в группе, такие качества, как ответственность, умения слушать других.

- Формировать профессиональные компетенции и любовь к своей профессии.

Тип урока: комбинированный

Оборудование:

Таблица: «Двигателя внутреннего сгорания».

Таблички присутствующих специалистов на конференции.

Приборы для нагревания

Доска, мел, указка.

Мультимедийная установка.

План-конспект для каждого обучающегося.

План урока:

Организационный момент.

Актуализация знаний.

Изучение нового материала.

Проверка знаний.

Рефлексия.

Домашнее задание.

Подведение итогов.

Ход урока:

1.ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ МОМЕНТ.

Методическое обоснование: воспитываю доброжелательное отношение друг к другу, готовлю учащихся к активному восприятию материала, заинтересовываю их.

Преподаватель:

Здравствуйте уважаемые коллеги, участники и гости!

Сегодня мы проводим заседание конструкторского бюро. Здесь присутствуют: инженеры, химики-экологи, аналитики и экологи.

2.АКТУАЛИЗАЦИЯ ЗНАНИЙ.

Методическое обоснование: проверяется уровень знаний, проводится подготовка к изучению нового материала.

Преподаватель:

Развитие техники зависит от умения использовать запасы внутренней энергии. Запасы внутренней энергии в земной коре и океанах можно считать практически неограниченными. Но располагать запасами энергии еще недостаточно. Человечество с давних пор задумывалось о том, как использовать эту энергию себе во благо.

Инженеры: Изучив некоторые источники, нам стало известно, что приблизительно в I-II вв. н. э. в Александрии была создана первая паровая машина – эолипил.

Это был металлический шар, из которого выходили две трубки с загнутыми концами. В шар наливали воду и разводили под ним огонь. Когда образовавшийся пар начинал выходить из трубок, шар приходил во вращение.

Мы задались целью сконструировать прибор, работа которого основана на тепловых явлениях.

-Интересно, что же у вас получилось?

В интернете мы увидели следующий опыт: В пробирку налить немного воды, затем плотно закрыть ее пробкой и нагреть воду до кипения. Пробка выскочит (обучающиеся показывают опыт).

На основе данного опыта и изученных материалов мы сконструировали вот такой механизм: металлическая банка с двумя трубками, подвешена на штативе. В банке находится вода. При ее нагревании прибор начинает вращаться(обучающиеся показывают опыт).

Вопросы к группе (задают инженеры): За счет чего выскочила пробка и начал вращаться данный прибор? В какую энергию перешла энергия пара? Как вы думаете, где данное явление используется в технике?

Ответ: Энергия топлива перешла во внутреннюю энергию пара, а пар, расширяясь, совершает работу – выталкивает пробку и заставляет прибор вращаться. Данное явление используется в тепловых двигателях.

Преподаватель: Итак, как вы думаете, что будет темой нашего заседания конструкторского бюро?

Ответ: Тепловые двигатели.

Преподаватель: Правильно, тема нашего урока «Тепловые двигатели» (учащиеся записывают тему в конспекте). А что мы должны узнать про них?

Ответы обучающихся.

3.ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА

Преподаватель: Сегодня мы рассмотрим устройство, принцип действия тепловых двигателей и влияние их на окружающую среду.

Тепловыми двигателями называют машины, в которых энергия топлива превращается в механическую энергию.

Какие тепловые двигатели вы знаете? С какими тепловыми двигателями вы встретитесь в своей будущей профессии?

Химики-технологи: А как появились тепловые двигатели?

Проследим историю развития этих машин. Слово аналитикам.

Аналитики: Появление теплового двигателя связано с возникновением и развитием промышленного производства в начале XVIIIв. Одной из первых действующих машин стала машина, созданная английским изобретателем Томасом Ньюкоменом в 1705 г.

Это по нынешним представлениям весьма несовершенная машина применялась для откачки воды из шахт; она использовалась десятилетиями, потребляя огромное количество теплоты главным образом из-за необходимости периодически нагревать цилиндр после охлаждения его водой.

Первые паровые двигатели были изобретены Джеймсом Уаттом. Первые паровозы были сконструированы английским изобретателем Джоном Стефенсоном(1814 г.) и русскими изобретателями отцом и сыном Е.А. и М.Е. Черепановыми(1833 г.).

Первый пароход изобрел американский конструктор Р.Фултон.

От тепловых паровых машин усилиями ряда конструкторов и изобретателей (Н.А. Отто -1876г., Р.Дизель -1897г и др.)

техника перешла к ДВС, т.е. четырехтактному двигателю внутреннего сгорания.

Аналитики: А как устроен современный тепловой двигатель?

Преподаватель: На этот вопрос нам ответят инженеры. А остальные в это время заполняют конспект.

Инженеры:

Преподаватель: Теперь давайте посмотрим принцип действия теплового двигателя. Работа этого двигателя состоит из нескольких повторяющихся друг за другом этапов, или, как говорят, тактов. Всего их четыре. Отсчет тактов начинается с момента, когда поршень находится в крайней верхней точке, и оба клапана закрыты.

Крайние положения поршня в цилиндре называют мертвыми точками. Расстояние, проходимое поршнем от одной мертвой точки до другой, называют ходом поршня.

Один рабочий цикл в двигателе происходит за четыре хода поршня, или, как говорят, за четыре такта (впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск). Поэтому такие двигатели называют четырехтактными

Первый такт называется впуск (рис. "а"). Впускной клапан открывается, и опускающийся поршень засасывает бензино-воздушную смесь внутрь камеры сгорания. После этого впускной клапан закрывается.

Второй такт – сжатие (рис. "б"). Поршень, поднимаясь вверх, сжимает бензино-воздушную смесь.

Третий такт – рабочий ход поршня (рис. "в"). На конце свечи вспыхивает электрическая искра. Бензино-воздушная смесь почти мгновенно сгорает и в цилиндре возникает высокая температура. Это приводит к сильному возрастанию давления и горячий газ совершает полезную работу – толкает поршень вниз.

Четвертый такт – выпуск (рис "г"). Выпускной клапан открывается, и поршень, двигаясь вверх, выталкивает газы из камеры сгорания в выхлопную трубу. Затем клапан закрывается.

Схематично работу теплового двигателя можно изобразить так:

Инженеры:

Какие экологические проблемы возникают в связи с использованием тепловых двигателей?

Экологи: Во-первых, при сжигании топлива используется кислород из атмосферы, вследствие чего содержание кислорода в воздухе постепенно уменьшается.

Во-вторых, сжигание топлива сопровождается выделением в атмосферу углекислого газа. Дальнейшее существенное увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере может привести к повышению ее температуры ("парниковому эффекту")

В-третьих, при сжигании угля и нефти атмосфера загрязняется азотными и серными соединениями, вредными для здоровья человека. В результате попадания этих соединений в кровь может произойти острое отравление, отёк лёгких, удушье.

Автомобильные двигатели ежегодно выбрасывают в атмосферу 2-3 млн. тонн свинца.

В-четвертых, выхлопные газы в результате диффузии и поглощения клеточным соком попадают внутрь клеток растений и нарушают их жизнедеятельность. Подавляется фотосинтез, нарушается водообмен.

Химики- технологи: И в-пятых, уголь, нефть и газ – это очень ценные вещества. Из них можно делать много полезных веществ и конструкционных материалов. Ещё Дмитрий Иванович Менделеев говорил, что сжигать уголь- это тоже самое, что топить печь ассигнациями!

Преподаватель: Каковы же пути решения этих экологических проблем?

Экологи:

1.Использование альтернативного топлива.

2.Использование альтернативных двигателей.

3.Оздоровление окружающей среды.

4.Воспитание экологической культуры.

Видео-файл «РЖД. Чистые технологии»

ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ

Задание: на схеме подпишите детали теплового двигателя.

Проверьте и оцените своего соседа. (Правильные ответы на слайде) .

Анимация работы теплового двигателя.

Задание: Расскажите принцип действия теплового двигателя.

ОЦЕНКИ. Все получили оценки на этапе проверки знаний. Дополнительные оценки получают те, кто активно работал во время урока.

ВЫВОД: Сегодня мы изучили работу, устройство и влияние на окружающую среду тепловых двигателей. Цель урока достигнута. Какая проблема возникает при работе теплового двигателя? Вся ли энергия идет на совершение работы?.Возникает проблема создания такого двигателя, который бы максимально использовал энергию топлива и не испытывал потерь. В совершенстве - это вечный двигатель. Это и будет темой нашего следующего урока.

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ: § 5.7, заполнить таблицу:

Название такта	Движение поршня	1 клапан	2 клапан	Что происходит?
Впуск
Сжатие
Рабочий ход
выпуск

Подготовьте сообщение на 3 минуты по следующим темам:

1.«Вечный двигатель».

2. «Виды вечных двигателей».

3. «КПД»

Сообщение можете оформить в виде презентаций и докладов. Список рекомендуемых источников возьмите на преподавательском столе.

РЕФЛЕКСИЯ. Как вы оцениваете сегодняшний урок?

Учащиеся подходят к доске и с помощью «смайликов» выставляют оценки.