Доклад "Практикоориентированные задачи на уроках физики"

УЧЕБНЫЕ ЗАДАЧИ НАПРАВЛЕННЫЕ НА ФОРМИРОВАНИЕ

ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНОЙ ГРАМОТНОСТИ НА УРОКАХ ФИЗИКИ

Зиновьев Андрей Анатольевич, село Русская Васильевка, ГБОУ СОШ с. Русская Васильевка муниципального района Кошкинский, учитель физики, [e-mail]

Под естественнонаучной грамотностью понимают «способность человека занимать активную гражданскую позицию по вопросам, связанным с развитием естественных наук и применением их достижений, его готовность интересоваться естественнонаучными идеями. Естественнонаучно грамотный человек стремится участвовать в аргументированном обсуждении проблем, имеющим отношение к естественным наукам и технологиям».

Для формирования естественнонаучной грамотности использую тематические блоки, ниже представлен блок «защита систем отопления». Первая часть используется на уроках в 7 классе после изучения давления жидкости. После изучения темы «Рычаг» в этом же классе используется вторая часть совместно с первой.

Часть 1

 Система отопления жилого дома состоит из системы батарей, котла отопления и труб, по которым циркулирует теплоноситель (обычно вода). Для компенсации теплового расширения теплоносителя используют расширительный бак. Расширительный бак бывает открытого типа (устанавливается в самой верхней точке системы отопления, теплоноситель имеет контакт с атмосферой) и закрытого типа (обычно устанавливается рядом с котлом, теплоноситель не контактирует с атмосферой). На рисунке выше, изображена схема закрытой системы отопления.

В закрытой системе отопления устанавливается группа безопасности и циркуляционный насос.

Предохранительный клапан открывается при превышении заданного конструкцией отопления давления и выпускает (сбрасывает) теплоноситель наружу для предотвращения разгерметизации (прорыва) системы отопления.

Жесткость пружины определяет силу, с которой, золотник давит на седло, тем самым противодействует силе давления теплоносителя. Если значения давления теплоносителя превышает определенное значение (зависит от системы отопления), сила давления теплоносителя оказывается больше силы упругости пружины и золотник поднимается вверх, при этом теплоноситель из входного патрубка перемещается в сбросный патрубок – происходит «сброс» теплоносителя, давление в системе отопления уменьшается. Жесткость пружины можно регулировать регулировочной гайкой. При закручивании гайки пружина сжимается, ее жесткость увеличивается. Регулировку клапана осуществляют на заводе изготовителе. Для промывки клапана (между седлом и золотником может накопиться грязь из-за чего возможно подтекание теплоносителя) вращают колпак в направлении стрелки на крышке колпака. При этом золотник принудительно открывается и теплоноситель вытекает, промывая седло и золотник.

Вопросы.

1. Что делает наладчик оборудования для понижения давления, при котором срабатывает клапан?

2. Объясните действия наладчика (см вопрос 1) с точки зрения физики.

3. Предохранительный клапан, настроенный на сбросное давление 3 бар сработал – выпустил часть теплоносителя. Объясните почему это произошло. С какой силой действует теплоноситель на золотник в это время? Внутренний диаметр входного патрубка 12мм, сбросного патрубка 18мм.

4. Для понижения давления срабатывания клапана, дядя Боря повернул красный поворотный колпак в сторону, указанную на нем. Верны ли действия дяди Бори? Ответ поясните.

5. На какую максимальную высоту можно подавать воду в системе отопления, в которой стоит предохранительный клапан на 3 бар?

6. Как нужно располагаться по отношению к сбросному (выпускному) патрубку при промывке клапана? Объясните почему.

Часть 2

В промышленных котельных используют рычажно-грузовой предохранительный клапан.

Принцип работы рычажно-грузового предохранительного клапана (далее РГПК) аналогичен пружинному. Отличие заключается в использовании силы тяжести, действующей на грузы, и ее передаче на золотник через рычаг и шток.

Вопросы.

1. Опишите принцип работы РГПК.

2. Как измениться давление срабатывания РГПК при перемещении грузов вправо (см рисунок выше). Ответ поясните.

3. Как измениться давление срабатывания РГПК при удалении одного груза (см рисунок выше). Ответ поясните.

 Далее серия вопросов с различными вариантами перемещения,  удаления или добавки грузов.

4. Оператор котельной заметил постоянное подтекание воды из выпускного патрубка. Опишите возможные причины этого явления. Что нужно сделать для устранения течи воды? Каким образом можно это сделать.

5. Со временем возможно «прикипание» золотника к седлу, когда из-за накипи или коррозии эти детали становятся трудноразъемными (не отделяются друг от друга). Допустимо ли это для клапана? Как можно проверить работоспособность клапана?

6. Как нужно располагаться при проверке работоспособности клапана? Объясните причину.

7. Укажите (или опишите) расположение точки опоры рычага, точки приложения сил давления и тяжести.

8. Какие изменения в конструкцию РГПК можно внести для увеличения давления его срабатывания при неизменных рычаге и грузах?

9. Определите на какое давление рассчитан РГПК на рисунке справа. Масса каждого груза 1 кг.

А) рассчитайте для случая невесомого рычага;

Б) рассчитайте для случая, когда рычаг имеет массу 2 кг.

Рисунок справа можно подготовить в различных вариантах: с разным количеством, массой, расположением грузов, разным сечением седла.

При подготовке материала использовались изображения, находящиеся в свободном доступе в сети Интернет.