Тема: Двигатель внутреннего
сгорания. КПД теплового двигателя.
Учитель: Габбасова З.А.
Школа: МОУ «Казанская СОШ»
Предмет: физика
Класс: 8
Цели урока:
образовательные: познакомить учащихся с устройством и схемой работы двигателя
внутреннего сгорания; ввести понятие «коэффициента полезного действия»
развивающие: способствовать формированию у учащихся научно-технического мышления;
воспитательные: обратить внимание учащихся на значение охраны окружающей среды в связи
с использованием ДВС;
Оборудование:
модель ДВС,
компьютер,
презентация «двигатель внутреннего
сгорания»,
флэш-объект «ДВС»
интерактивная модель «ДВС»,
связь с Интернет,
проектор,
экран.
Ход урока:
I.
Оргмомент.
II.
Проверка домашнего задания по теме «Работа газа и
пара при расширении»:
–
Что значит использовать запасы внутренней энергии,
содержащейся в топливе? (совершить за счет нее полезную работу, например,
поднять груз и т.п., т.е. внутреннюю энергию топлива превратить в
механическую).
–
Опишите опыт нагревания пробирки с водой, плотно
закрытой пробкой.
–
Какие двигатели называют тепловыми? (Машины, в
которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию).
–
Какие переходы и превращения энергии происходят в
них? (энергия топлива сначала переходит в энергию газа (или пара). Газ,
расширяясь совершает работу и при этом охлаждается. Часть его внутренней
энергии превращается в механическую энергию).
–
Какие виды тепловых двигателей вам известны?
(паровая машина, паровая и газовая турбины, ДВС, реактивный двигатель)
III.
Сообщение цели и задач урока.
Сегодня мы с Вами на уроке рассмотрим
устройство и принцип действия другого типа теплового двигателя, называемого двигателем
внутреннего сгорания (ДВС). Почему их так назвали? Как он устроен? Какие
физические явления происходят при сгорании топлива в этих двигателях? Где их
применяют? Что такое КПД и что это значит? На эти и другие вопросы нам
предстоит найти ответ. (Запись темы урока на доске и в тетрадях учащихся).
Объем изучаемого материала на
сегодняшний урок очень большой, поэтому я попрошу вас быть очень внимательными
и мы в конце урока попробуем выяснить, какую часть всей информации, которую мы рассмотрим,
вы сможете усвоить непосредственно на уроке., т.е. назвать и показать все
основные части этого двигателя и рассказать, как он работает.
IV.
Объяснение нового материала.
Создание нового типа тепловой машины –
ДВС, - явилось логическим продолжением развития новых, более совершенных типов
машин.
В 1860 г. француз Э. Ленуар построит
устройство, в котором горючее сжигалось внутри самого устройства, а не снаружи,
как это было у паровой машины. Спустя 18 лет (в 1878 г.) немецкий изобретатель
Отто создал двигатель внутреннего сгорания, модификации которого и получили наибольшее
распространение. Бензиновый двигатель построили в 1886 г. это сделал немецкий
инженер Даймлер. Горючая смесь (смесь бензина и воздуха) образовывалась при
помощи устройства, называемое карбюратором.
Перед нами модель простейшего двигателя
внутреннего сгорания в разрезе. Топливо в нем сгорает прямо в
цилиндре, внутри самого двигателя. Отсюда и название его.
Устройство теплового двигателя. ДВС представляет собой цилиндр, в котором перемещается поршень (3),
соединенный с помощью шатуна (4) с коленчатым валом (5) и маховиком (6). Именно
с помощью массивного махового колеса, которое насажено на вал двигателя,
поршень выводится из двух крайних точек, которые называются «мертвыми точками».
В верхней части имеются 2 клапана, автоматически открывающиеся и закрывающиеся
в нужные моменты. Через 1 клапан(1) в цилиндр поступает горючая смесь, которая
воспламеняется с помощью свечи(7) и через 2 клапан(2) выпускаются отработавшие
газы.
Предлагается опорный конспект ОК:
Состав ДВС (слайд 5) (с записью в тетрадях)
1.
Цилиндр (сгорание горючей
смеси – пары бензина и воздуха)
2.
Поршень →
шатун → коленчатый вал → маховик
3.
Два клапана (периодически
открываются и закрываются)
4.
Горючая смесь через 1 клапан →
в цилиндр → воспламеняется с помощью свечи → через 2 клапан → выпуск
отработанных газов
Рассмотрим подробно схему работы
такого двигателя.
Рассказ сопровождается показом на
модели простейшего ДВС, а затем в анимации (флэш-объект)
ОК: Цикл работы ДВС (слайд 6):
(с записью в тетрадях)
1 такт – впуск
(цилиндр заполняется горючей смесью)
2 такт – сжатие
(сжатие, воспламенение и сгорание горючей смеси)
3 такт – рабочий
ход (нагретые газы расширяются → движение поршня)
4 такт – выпуск
(выход продуктов сгорания в атмосферу)
Применение: В автомобилях (4х-цилиндровые) – анимация №2. Бывают и 8-цилиндровые
ДВС.
Многоцилиндровые двигатели в лучшей
степени обеспечивают равномерность вращения вала и имеют большую мощность.
Они приводят в движение самолеты,
теплоходы, автомобили, тракторы, тепловозы. Мощные ДВС устанавливают на речных
и морских судах. Тепловые двигатели -
паровые турбины - устанавливают также на всех АЭС для получения пара высокой
температуры. На всех основных видах современного транспорта преимущественно
используются тепловые двигатели: на автомобильном - поршневые двигатели
внутреннего сгорания; на водном - ДВС и паровые турбины; на ж/д – тепловозы с
дизельными установками; в авиации - поршневые, турбореактивные и реактивные
двигатели. Без тепловых двигателей современная цивилизация немыслима.
Понятие КПД ДВС. ОК (слайд 7)
Отношение совершенной полезной
работы двигателя, к энергии, полученной от нагревателя, называют КПД теплового
двигателя.
Влияние ДВС на окружающую среду.
- Как вы думаете, какое влияние
оказывает работа тепловых машин на окружающую среду? (Прослушивание ответов
учащихся)
Обобщение всех ответов. Просмотр
презентации на http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/669ba062-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/2_13.swf
Отрицательное влияние тепловых машин
на окружающую среду связано с действием различных факторов.
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.
В третьих, при сжигании угля и
нефти атмосфера загрязняется азотными и серными соединениями, вредными для
здоровья человека. А автомобильные двигатели ежегодно выбрасывают в атмосферу
две-три тонны свинца.
Выбросы вредных веществ в атмосферу
- не единственная сторона воздействия энергетики на природу. Согласно законам
термодинамики производство электрической и механической энергии в принципе не
может быть осуществлено без отвода в окружающую среду значительных количеств
теплоты. Это не может не приводить к постепенному повышению средней температуры
на земле.
–
Как вы считаете, возможно ли и как уменьшить
отрицательное влияние ДВС на окружающую среду?
–
Каким образом мы можем помочь охране окружающей
среды? (Прослушиваются ответы учащихся)
Один из путей уменьшения
загрязнения окружающей среды - использование в автомобилях вместо карбюраторных
бензиновых двигателей дизелей, в топливо которых не добавляют соединения
свинца. Перспективными являются разработки автомобилей, в которых вместо
бензиновых двигателей применяются электродвигатели или двигатели, использующие
в качестве топлива водород.
Одно из направлений, связанное с
охраной окружающей среды, это увеличение эффективности использования энергии,
борьба за её экономию.
Следует отметить, что
научно-технический прогресс неуклонно совершенствует конструкцию, технические
характеристики автомобилей.
V.
Закрепление.
Вопросы:
–
Какой двигатель называют двигателем внутреннего
сгорания?
–
Из каких основных частей состоит простейший ДВС?
–
За сколько тактов происходит один рабочий цикл
двигателя?
–
Как называют эти такты?
–
Продемонстрировать на интерактивной модели ДВС цикл
его работы (вариант 1- без подсказки, вариант 2- с подсказками).
–
Какие ДВС применяют чаще всего в автомобилях?
–
Что называют КПД теплового двигателя?
–
Почему КПД двигателя не только не может быть больше
100%, но и не равен 100%?
Подведение итогов.
Итак, вы на все вопросы отвечали
правильно. Я рада, что КПД вашего участия на сегодняшнем уроке близка к 100%.
Выставление отметок.
VI.
Этап информации учащихся о домашнем задании и
инструктаж по его выполнению.
Задание
на дом. §§ 22, 24. Задание 5. (подготовить доклад на одну
из тем по выбору) - формы различные: презентация, реферат, буклет и т.д.
Спасибо за урок.
Используемые ресурсы:
А.В. Перышкин. Учебник физики 8 кл.
"Просвещение", Москва 2004 г.
Сайт «Физика в анимациях» - http://physics.nad.ru/physics.htm флэш-объект «ДВС»
Сайт «Классная физика» - http://class-fizika.narod.ru
Интересные материалы к урокам (физика
8кл) – слайд «Интерактивная модель ДВС» http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/669b7981-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/2_9.swf
Работа газа и пара при расширении - http://class-fizika.narod.ru/8_17.htm
Экологические проблемы – презентация
на сайте http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/669ba062-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/2_13.swf
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.