8 класс.
Тема урока: «Работа газа и пара при
расширении. Двигатель внутреннего сгорания».
Тип урока: Изучение нового материала.
Цели урока:
- Сформировать знание учащихся о работе пара и газа
на примере изучения двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
- Ознакомить учащихся с устройством и принципом
работы такого двигателя.
Задачи:
Обучающая – изучить понятие тепловых двигателей,
добиться понимания учащимися назначения отдельных элементов ДВС, изучить
принцип работы четырехтактного ДВС.
Воспитательная – стимулирование познавательной активности
при обсуждении работы двигателя, используя компьютер; содействовать
патриотическому воспитанию, напомнив о роли русских изобретателей в истории.
Развивающая – систематизировать знания учащихся по
изученному материалу темы “Тепловые явления”, анализ экологической опасности
ДВС.
Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор,
презентация, модель ДВС, таблица.
Ход урока:
I
этап.
Организационный момент.
Цель: подготовка учащихся к активному восприятию
материала, заинтересованность учащихся.
Сегодня мы с вами продолжим изучать
тепловые явления.
Прежде чем приступить к изучению нового
материала, давайте вспомним, что вы изучали ранее.
В 7 классе мы изучали различные
виды энергии, в частности, рассматривали потенциальную энергию и кинетическую
энергию. Далее, в 8 классе был изучен ещё один вид энергии – внутренняя
энергия.
Cкажите, пожалуйста, обладаете ли вы внутренней энергией?
Откуда она в вас берется? На что вы ее расходуете?
II
этап.
Актуализация знаний.
Цель: проверить уровень знаний, провести
подготовку к изучению нового материала.
Если раньше мы говорили об изменении
внутренней энергии путем теплообмена, то теперь более подробно рассмотрим
вопрос об изменении внутренней энергии посредством совершения работы и о
практическом использовании этого явления в тепловых двигателях.
Использовать внутреннюю энергию – это
значит совершать за счет ее полезную работу.
Внутренняя энергия
любого тела может быть запасена в таком веществе, как топливо.
Топливо может быть разным: жидким, твердым, газообразным, но самая
главная его особенность – при сжигании топлива выделяется тепло.
Вначале рассмотрим следующий простой
опыт. Возьмём пробирку, нальём туда немного воды и заткнём её пробкой.
Затем начнём эту пробирку нагревать. Через некоторое время пар, образовавшийся
в этой пробирке от закипающей жидкости, вытолкнет пробку наружу
(рис.). Что же произошло?
Что вы увидели?
·
За счет чего выскочила
пробка?
Откройте учебник на стр. 52 и в третьем
абзаце найдите ответ на вопрос.
Ответ: За счет давления пара.
- В какую энергию перешла энергия пара?
Ответ: Энергия топлива перешла во внутреннюю энергию пара, а пар,
расширяясь, совершает работу – выталкивает пробку.
Если теперь вместо пробирки взять металлический
цилиндр, а вместо пробки – поршень, то получится простейший тепловой
двигатель.
Можно ли сказать, что пробирка с кипящей в
ней водой и вылетающей пробкой, цилиндр с поршнем являются моделью теплового
двигателя? Как вы думаете, где данное явление используется в технике?
Ответ: Да. Используется в работе тепловых
двигателей. Вы правы.
В нашей жизни используется достаточно
большое количество машин, и эти машины используют различные виды
энергии. Общей чертой всех машин является то, что это устройство, которое
преобразует один вид энергии в другой.
И тема сегодняшнего
урока «Работа газа и пара при расширении. Двигатель внутреннего сгорания»
Тепловой двигатель – это устройство, которое
преобразует внутреннюю энергию топлива в механическую работу.
Сообщение
ученика (тепловой двигатель)
Значение механической
работы в жизни человека переоценить тяжело: эта работа определяет
движение транспорта, перевозку и подъём грузов и многое другое. Задача
любой машины – преобразовать энергию в эту работу.
Рассмотрим подробнее историю создания
первых машин. Человек давно задумывался о том, как построить соответствующие
машины.
Первым таким человеком (по дошедшим
до нас сведениям) был Герон Александрийский, инженер-изобретатель,
который жил в I (по некоторым данным, во II) нашей эры.
Он первым создал свою знаменитую паровую
машину, которая называется тепловой машиной Герона.
Принцип действия
этой машины заключался в следующем: в сосуд с отверстиями наливалась
вода и помещалась над огнем. Вода закипала, через отверстия с большой
скоростью вырывался пар, и часть, подвешенная над огнем, начинала
вращаться. Это и был прообраз первой тепловой машины.
Первый тепловой
двигатель, который использовался в работе (а не был демонстрацией
превращения внутренней энергии в механическую работу), был построен
в 1768 году в Англии знаменитым инженером Джеймсом Уаттом (Рис. 4) (в
честь Уатта потом была названа единица мощности).
Сообщение ученика о Джеймсе Уатте
Правда, существует версия, что на
два года раньше Уатта в 1766 году на Барнаульском заводе была изготовлена первая
паровая машина в России. Изобретателем этой машины был Иван Ползунов.
Сегодня на уроке мы с вами поговорим о тепловых
двигателях, об их устройстве и принципе работы. Мальчишки в своей жизни уже,
наверно, не раз ходили с папами в гараж. Но я думаю, что и девочкам знания о
ТД будут полезны, так как сейчас все больше женщин садится за руль автомобиля.
III этап. Изучение новой темы
Цель: реализуются обучающие задачи урока, идёт активизация мыслительной
и самостоятельной деятельности учащихся, воспитывается чувство уверенности в
высказывании своего мнения.
Тепловой
двигатель – это устройство, совершающее работу за счет тепловой энергии.
Тепловая
машина – это
тепловой двигатель, работающий циклично.
ДВС – очень распространенный вид ТД. ДВС работают на жидком
топливе или горючем газе.
Какие виды жидкого топлива вы знаете?
Где сгорает топливо в этом двигателе?
Само
название ДВС говорит о том, что топливо сгорает внутри самого двигателя - прямо
в цилиндре. ДВС работают на жидком топливе (бензин, керосин) или на горючем
газе.
ДВС
– это двигатель, топливо в котором сгорает внутри самого двигателя.
Рассмотрим устройство ДВС на макете.
(вместе
с учащимися рассматриваем интерактивную модель ДВС)
1 – впускной клапан
2 – выпускной клапан
3 – поршень
4 – шатун
5 – коленчатый вал
6 – свеча
5 – коленчатый вал
6 – свеча
|
|
Двигатель состоит из цилиндра, в котором
перемещается поршень 3, соединенный при помощи шатуна 4 с коленчатым валом 5. На
валу укреплен тяжелый маховик для уменьшения неравномерности вращения вала. В
верхней части цилиндра имеются два клапана 1 и 2, которые при работе двигателя
автоматически открываются и закрываются в нужные моменты. Через клапан 1
поступает горючая смесь, которая воспламеняется с помощью свечи 6, а через
клапан 2 выпускаются отработавшие газы. В таких двигателях постоянно происходит
сгорание горючей смеси (пары бензина и воздуха). При сгорании этой смеси
образуются газы, температура которых порядка 1600-1800 0С.
Первичное закрепление
Рассмотрим принцип работы ДВС на модели.
Крайние
положения поршня в цилиндре называют мертвыми точками.
Расстояние,
проходимое поршнем от одной мертвой точки до другой, называется ходом поршня.
Один рабочий цикл в двигателе происходит за 4 хода поршня или такта. Поэтому
такие двигатели называются четырёхтактными. Рассмотрим более подробно каждый
такт.
Учащиеся:
пытаются сами объяснить работу двигателя в каждом такте.
Затем
учитель ещё раз останавливается на этом, объясняя подробнее с использованием
таблицы.
Учитель:
1такт- впуск: при повороте вала поршень опускается вниз. Объём над
поршнем увеличивается, в цилиндре создается разрежение, клапан 1 открывается и
в цилиндр входит горючая смесь. В конце такта цилиндр заполняется горючей
смесью и клапан 1 закрывается.
2 такт- сжатие: при дальнейшем повороте вала поршень начинает двигаться
вверх и сжимает горючую смесь, когда поршень доходит до крайнего верхнего
положения, сжатая горючая смесь возгорается от электрической искры и быстро
сгорает.
3 такт- рабочий ход: образующиеся при сгорании смеси газы давят на
поршень и он движется вниз. В этом случае двигатель совершает работу. Этот такт
называется рабочим ходом.
Во
2 и 3 тактах оба клапана закрыты.
4 такт- в конце 3 такта клапан 2 открывается и через него продукты
сгорания выходят в атмосферу. В течение такта поршень движется вверх. В конце
такта клапан 2 закрывается.
Итак,
цикл двигателя состоит из 4 тактов. Давайте вспомним их ещё раз.
Учащиеся: ещё раз называют названия тактов, затем их записывают в тетрадях.
Записи тут же проверяются.
Виды двигателей
внутреннего сгорания (сообщение ученика)
VI
этап. Первичное закрепление
Цель: отработка,
базовых знаний, выполнение заданий по образцу
Вызвать учащегося и на модели продемонстрировать устройство
и такты ДВС.
VII этап.
Цель: изучить вредное воздействие ТД на
окружающую среду, анализ экологической опасности ДВС.
Р.Рождественский дал очень точный и емкий образ нынешней
действительности:
Аэродромы,
Пирсы и перроны,
Леса без птиц и земли без воды…
Все меньше - окружающей природы,
Все больше – окружающей среды.
Составлен рейтинг самых «грязных»
автомобилей в мире, которые выбрасывают в атмосферу наибольшее количество
вредных веществ.
И в этом списке сплошь и рядом дорогущие спортивные
суперкары и лимузины. Именно они являются главными врагами чистого воздуха
(компанию им составил огромный Hummer H2).
Если сейчас в среднем обычные легковушки
выбрасывают в атмосферу 120-150 г/км вредных веществ, то у лидера списка
Bugatti Veyron этот показатель намного больше. Его 1001-сильный мотор
выкидывает на каждый пройденный километр сразу 571
г!
На втором месте идет Lamborghini
Murcielago (495 г/км),
а замыкает это «грязную» тройку призеров Ferrari 599 GTB
(490 г/км). Стоит отметить, что в списке присутствует сразу три Ferrari.
То есть именно эту итальянскую компанию можно назвать
производителем самых «грязных» автомобилей в мире.
VIII этап. Мозговой штурм (контроль и коррекция)
Цели: контроль за
усвоением знаний, умений и навыков.
Тест
IX
этап. Домашнее задание.
Цель: подготовка учащихся на выполнение домашнего задания, развитие
интереса к изучению физики.
·
§§ 21, 22
·
Какие экологические проблемы породили тепловые двигатели?
Каковы пути их решения? (К чему приводит загрязнение почвы СО? СО2? Свинцом?
Сажей? NO2?)
Учащиеся: записывают в дневники.
X этап. Подведение итогов.
Цель: воспитание интереса изучения физики.
Учитель: Хочется отметить, что научно-технический прогресс неуклонно
совершенствует конструкции, технические характеристики автомобилей. Важным на
современном этапе является создание новых экономичных и экологически чистых
машин. Это - машины нового века, новых технологий. Это – машины будущего. Может
быть кто-то из вас и будет изобретателем этих машин. Желаю вам в этом удачи.
Стихотворение
Н. Аникина:
Если мы вредим природе,
Мы вредим самим себе.
С юных лет должны ребята
Все живое охранять.
Чтоб за страшную ошибку
На природу не пенять.
Лозунг жив еще в народе,
Повторяй его везде
Продлеваешь жизнь природе –
Продлеваешь жизнь себе.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.