Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Свидетельство о публикации

Автоматическая выдача свидетельства о публикации в официальном СМИ сразу после добавления материала на сайт - Бесплатно

Добавить свой материал

За каждый опубликованный материал Вы получите бесплатное свидетельство о публикации от проекта «Инфоурок»

(Свидетельство о регистрации СМИ: Эл №ФС77-60625 от 20.01.2015)

Инфоурок / Физика / Конспекты / Разработка урока по теме "КПД тепловых машин"
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 28 июня.

Подать заявку на курс
  • Физика

Разработка урока по теме "КПД тепловых машин"

библиотека
материалов

1 Урок №21.

Тема: «Коэффициент полезного действия теплового двигателя».

Цели урока:

  1. Образовательные цели : обобщение знаний о принципе работы тепловых двигателей, формирование понятия КПД тепловых двигателей, установление связи между различными видами энергии, закрепление новых знаний.

  2. Развивающие цели: овладение учащимися методами научного исследования: анализа и синтеза, развитие логического мышления, расширение кругозора учащихся.

  3. Воспитательные цели: формирование добросовестного отношения к труду, положительной мотивации к учению и овладению новыми знаниями, повышение интереса к предмету.

Оборудование: пробирка с пробкой, штативы, ноутбук, мультимедийный проектор, презентация «КПД тепловых двигателей», модели тепловых двигателей (двигатель внутреннего сгорания, паровая турбина) ; таблица «Реактивный двигатель», справочник по физике.

Методы и приёмы, применяемые на уроке: тестовый опрос, решение проблемы, решение задач, беседа, демонстрации, сообщения.

Тип урока: комбинированный.

Ход урока:

1.Актуализация опорных знаний

Около 76% всей электроэнергии в мире вырабатывается на тепловых электростанциях. Тепловые двигатели устанавливают также на атомных электростанциях. На всех основных видах современного транспорта преимущественно используются тепловые двигатели.

1.1.Письменный опрос по пройденному материалу

  1. Ответы на вопросы тестов

Тест

1)Внутренняя энергия тела - это:

А энергия хаотического движения молекул внутри тела,

Б потенциальная энергия взаимодействия молекул,

В кинетическая энергия движения молекул внутри тела,

Г сумма потенциальной и кинетической энергии молекул внутри тела.

2) Как протекают тепловые процессы в природе:

А менее нагретое тело передает тепло более нагретому,

Б более нагретое тело передает тепло менее нагретому,

В теплообмен не происходит,

3) Результатом теплообмена может быть:

А повышение или понижение температуры,

Б смена агрегатного состояния,

В Выполнение механической работы,

4) Тепловая машина состоит из:

А нагревателя и холодильника,

Б нагревателя и рабочего тела,

В нагревателя, рабочего тела, холодильника,

Г холодильника и рабочего тела,

5)Полная работа рассчитывается:

А при полном сгорании топлива

Б при нагревании тел,

В при плавлении тел.

6) Полезная работа рассчитывается:

А при полном сгорании топлива

Б при нагревании тел,

В при плавлении тел,

Г при поднятии тела на высоту

7) Энергия измеряется в:

А Дж

Б Вт

В Н /м

Г кг


1.2.Информация учащихся (показ слайдов – изобретатели тепловых машин) об устройстве и принципе работы:

О создании тепловых машин и принципе их работы :

-Паровой турбины

-Двигателя внутреннего сгорания

-Реактивного двигателя

2.Постановка проблемы: Вся ли энергия, выделившаяся при сгорании топлива, перешла в механическую? . Ребята, как вы думаете, вся ли подводимая энергия, энергия выделяющаяся при сгорании топлива, используется тепловым двигателем ? (нет, часть её уходит в окружающее пространство, часть на нагревание установки). Правильно, итак, физическая величина, показывающая какую долю составляет совершаемая двигателем работа от энергии, полученной при сгорании топлива, называется коэффициентом полезного действия, её изучение и есть цель нашего урока.

. Экспериментальная задача.. Давайте проделаем такой эксперимент : доведём до кипения 5 мл (5 г) воды и определим массу сгоревшего при этом топлива. Тогда, зная теплоту сгорания топлива и удельную теплоёмкость воды, мы сможем рассчитать количество теплоты, выделившееся при сгорании топлива, и количество теплоты, которое получила вода при нагревании до кипения. Разность между ними - это потеря энергии.
Кто из вас мне поможет?  
(при помощи мензурок определяем объёмы воды и спирта (5 мл. и ? мл.), далее наливаем воду в пробирку, а спирт в спиртовку и подожжём , пробирку поместим над пламенем. Ждём закипания воды. Пока идёт процесс, ассистент записывает данные ).
Дано : Решение
Mв = 0,005 кг 1. Qn = C m (t
2 – t1) = 4200 Дж/кг0 С х 0,005 кг
m
1 = х (100 0 С - 20 0 С) = 1680 Дж
m
2 = 2. m = m 1 - m2
t
1 = 20 0 С 3. Qз = q m
t
2 = 100 0 С 4. Q = 2,7 х 10 7 Дж/кг х m
c = 4200 Дж/кг0 С 5. Q потерь = Qз – Qn
q = 2,7 Х 10 7 Дж/кг
Q потерь - ?
Итак, вы видите, что потери энергии велики, т. е. много энергии расходуется впустую. Коэффициент полезного действия - это отношение полезной работы к затраченной энергии, выраженной в процентах :
 
КПД = Ап/Qз х 100 %
Давайте рассчитаем КПД нашей установки:
КПД = Qn/Qз х 100 %
 
( расчет КПД у доски )
 
Как видим КПД очень мал.
Первые паровые двигатели имели КПД всего 0,3 %.


3.Изучение нового материала ( слайды формул для расчета КПД)

1.В тепловых двигателях рабочее тело получает от нагревателя количество теплоты Q1. Эта энергия возникает в результате сгорания топлива: Q1=gm


Часть энергии, полученной от нагревателя, расходуется на совершение полезной работы Ап, на движение поршня.

  1. η = Ап/Q1.100%

.КПД теплового двигателя – это физическая величина, показывающая какая часть энергии, полученной от нагревателя, превращается в полезную работу.

Другая часть энергии уходит в виде тепла, количество которого Q2, в холодильник (в окружающую среду).

Полезная работа равна разности количества теплоты, полученного от нагревателя и количества теплоты Q1, отданного холодильнику Q2.  

 

  1. Ап = Q– Q2

  2. η = Ап/Q1.100% η =Т121100%


 

hello_html_m20c875f2.jpg

4.Осмысление изученного материала:


Устно

1.По справочнику - какое топливо имеет большую удельную теплоту сгорания?

2.Тепловой двигатель получает от сгорания горючего 10 МДж теплоты, а отдает окружающей среде 70 МДЖ. Какую работу он совершает?

3. За один цикл тепловой двигатель совершил работу 50 Дж. При этом потеря тепла в окружающую среду составила 100 Дж. Сколько тепла за цикл получил двигатель?

4. Перевести в шкалу Кельвина 20 С- 20+273 =293К

-37С- -37+273=236К

5. Мощность Р=N = A/t 6. Т1 =350К, Т2= 280К, КПД= 350К-280К/350К= 70/350 =0,2=20% 

Реши задачи


В классе №1,5,6.9,14,17,18(дополнительно)

1.Относится ли огнестрельное оружие к тепловым двигателям?(да)

2. Выполняя домашнее задание, ученик записал: «К машинам с тепловыми двигателями относятся: реактивный самолет, паровая турбина, мопед». Дополните эту запись другими примерами.

3. Почему двигатели внутреннего сгорания не используются в подводной лодке при подводном плавании?

4. Почему в паровой турбине температура отработанного пара ниже, чем температура пара, поступающего к лопаткам турбины?

5. В одной из паровых турбин для совершения полезной работы используется 1/5 часть энергии, выделяющейся при сгорании топлива, в другой — 1/4 часть. КПД какой турбины больше? Ответ обоснуйте(. КПД2 больше КПД 1)

6. Определите КПД двигателя трактора, которому для выполнения работы 1,89 • 106 Дж потребовалось 1,5 кг топлива с удельной теплотой сгорания 4,2106 Дж/кг. (30%)

7. Один из учеников при решении получил ответ, что КПД теплового двигателя равен 200%. Правильно ли решил ученик задачу? (НЕТ)

8. КПД теплового двигателя 45%. Что означает это число?

9. Двигатель внутреннего сгорания мощностью 36 кВт за 1 ч работы израсходовал 14 кг бензина. Определите КПД двигателя. ( КПД=20%)

10. В топке паровоза сожгли 10 кг сухих дров с удельной теплотой сгорания 1.107Дж/кг, при этом была совершена полезная работа 8 МДж. Определить КПД паровоза.(8%)

11. Двигатель внутреннего сгорания автомобиля совершил полезную работу     92 МДж. При этом он израсходовал 5 кг бензина с удельной теплотой

сгорания 46.106 Дж/кг. Определить КПД двигателя автомобиля. (40%)



12.Определите КПД двигателя трактора , которому для выполнения работы 14,9 M Дж потребовалось 1,5 кг. дизельного топлива q = 42 * 106 Дж/ кг.(23,65%)

13.Определить КПД гусеничного трактора, который развивает мощность 60 кВт и расходует в 1 час 18 кг дизельного топлива q = 42 * 106 Дж/ кг.(28,57%)

14.Определить КПД теплового двигателя ,если температура нагревателя 800С, а холодильнику отдаётся 200С.(17%)

15. За 3 ч пробега автомобиль, КПД которого равен 25%, израсходовал 24 кг бензина. Какую среднюю мощность развивал двигатель автомобиля при этом пробеге? (25,5 кВТ)

16.Тепловой  двигатель за цикл получает от нагревателя энергию, равную 1000 Дж, и отдаёт холодильнику энергию 800 Дж. Чему равен КПД теплового двигателя? (20%)

17. Определить массу бензина, расходуемого автомобилем за 10 минут, если мощность его двигателя 55 кВт, а КПД=25%(2,86 кг)

18.Какую полезную работу совершает двигатель экологически чистого автомобиля с КПД 30%, если использует 15л спирта?(97,2 МДж)

Коэффициент полезного действия ТЭЦ достигает 60—70%


5.Роль тепловых двигателей ( слайды ) На всех основных видах современного транспорта преимущественно используются тепловые двигатели. На автомобилях применяют поршневые двигатели внутреннего сгорании  и дизели. На железнодорожном транспорте до середины 20 в. основным двигателем была паровая машина. Теперь же главным образом используют тепловозы с дизельными установками и электровозы. На водном транспорте используются как двигатели внутреннего сгорании, так и мощные турбины для крупных судов. В авиации на легких самолетах устанавливают. Поршневые двигатели, а на огромных лайнерах – турбовинтовые и реактивные двигатели, которые также относятся к тепловым двигателям. Реактивные двигатели применяются и на космических ракетах.

Для любознательных

1.

В организме человека насчитывается около 600 мышц. Если бы все мышцы человека напряглись, они вызвали бы усилие, равное приблизительно 25 т. считается, что при нормальных условиях работы человек может развивать мощность 70–80 Вт, однако возможна моментальная отдача энергии в таких видах спорта, как толкание ядра или прыжки в высоту. Наблюдения показали, что при прыжках в высоту с одновременным отталкиванием обеими ногами некоторые мужчины развивают в течение 0,1 с среднюю мощность около 3700 Вт, а женщины – 2600 Вт.

2.

КПД мышц человека равен 20%. Что это значит? Какую часть энергии мышцы тратят впустую? (20% энергии тратится на полезную работу; 80% энергии мышцы тратят впустую.) КПД мышц человека равен 20%. Что это значит? Какую часть энергии мышцы тратят впустую? (20% энергии тратится на полезную работу; 80% энергии мышцы тратят впустую.)



Живые организмы также способны совершать механическую работу, но за счёт «сгорания» своеобразного топлива - пищи. К ним тоже применимы такие понятия, как полезная работа и КПД. Любое движение тела живого организма связано с расходом энергии. Затраты энергии прямо пропорциональны интенсивности выполняемой работы.
При различных видах деятельности человека значение КПД варьируется от 10 до 30 %

Это интересно

    1. В Арктике температура зимой -35С, а подо льдом-+1С. Каков КПД может быть? КПД=17,36%

    2. Почему КПД теплоцентралей зимой несколько ниже, чем летом? Меньше необходимо отдавать на охлаждение.

    3. Калорийность продуктов: Смалец, подсолнечное масло, сало, орехи, халва, молоко сухое, копченная колбаса, сахар.



6.Итог урока. М. В. Ломоносов Мои юные сограждане! Я вижу ваш интерес к науке и рад этому. Скажу вам как исследователь: один опыт я ставлю выше, чем тысячи мнений, рождённых только воображением. Хочу вам пожелать: везде исследовать «всечасно, что есть велико и прекрасно, чего ещё не видел свет»




7.Домашнее задание: высказать идеи предотвращения вредного воздействия тепловых двигателей на окружающую среду. §20,

Повторить § 16-19, выучить формулы, решить задачи №2,4,8, 10,

15 (дополнительно)








































Подайте заявку сейчас на любой интересующий Вас курс переподготовки, чтобы получить диплом со скидкой 50% уже осенью 2017 года.


Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Автор
Дата добавления 21.11.2016
Раздел Физика
Подраздел Конспекты
Просмотров119
Номер материала ДБ-375750
Получить свидетельство о публикации
Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх