Тема урока:
«Тепловые двигатели и охрана
окружающей среды»
Цели
урока:
Образовательная
- рассмотреть
физические принципы работы тепловых двигателей;
- выяснить
роль тепловых двигателей в жизни мирового сообщества;
Развивающиая
- совершенствовать
интеллектуальные способности и мыслительные умения учащихся;
- формировать
представление о процессе научного познания;
Воспитательная
- прививать культуру умственного
труда;
- раскрыть сущность экологических
проблем и убедить учащихся в жизненной важности бережного отношения к
окружающей нас природе.
Тип
урока:
урок усвоения новых
знаний.
Оборудование:
пробирка, пробка, вода, макеты двигателя
внутреннего сгорания, экологические таблицы.
Ход урока
I.
Организационный момент
II.
Подготовка к усвоению нового материала
Задачи: организовать и целенаправить познавательную
деятельность учащихся
а) мотивация
Мощный
расцвет промышленности в XIX в был связан с изобретением первого теплового
двигателя внутреннего сгорания послужило базой для развития автомобильного
транспорта.
(Слайд
1)
(запись в тетради)
Тема нашего урока – тепловые двигатели и
охрана окружающей среды
б)
формулировка цели урока.
Без
тепловых двигателей современная цивилизация немыслима. Все они при работе
выделяют большое количество теплоты и выбрасывают в атмосферу вредные для растений
и животных химические соединения. Это ставит серьезные проблемы охраны
окружающей среды.
(Слайд
2)
Наша
цель - раскрыть сущность экологических проблем; научить видеть физику в
окружающем мире.
III.
Актуализация опорных знаний учащихся
Задачи: повторить и углубить знания, необходимые для усвоения
нового материала; прием обучения – эвристическая беседа
IV.
Изучение нового материала
Экспериментальное задание
Нальем в пробирку немного воды, затем
плотно закроем ее пробкой нагреем воду до кипения. Под давлением
образовавшегося пара пробка выскочит и поднимается вверх. Сначала в этом опыте
энергия топлива перешла во внутреннюю энергию. Затем пар, расширяясь, совершил
работу – поднял пробку. Если мы заменим пробирку прочным металлическим цилиндром,
а пробку – поршнем, способным двигаться внутри цилиндра, то получим
простейший тепловой двигатель.
(запись в тетради)
Тепловыми
двигателями называют машины, преобразующие внутреннюю энергию топлива в
механическую.
Существует разные виды тепловых
двигателей:
(Слайд 3)
Различные
по конструкции и назначению паровые машины разработали: Т.Севери (англичанин),
Т.Ньюкомен (англичанин), Д. Папен (француз), И.И. Ползунов (русский), Д.Уатт
(англичанин).
Большое
значение для развития науки и техники имело изобретение Уатта, которое совпало
по времени с бурным развитием промышленности в Англии. Изобретение
паровой машины сыграло огромную роль в переходе к машинному производству.
(Слайд 4)
Двигатель
внутреннего сгорания был изобретен в 1860 г, французским механиком
Э.Ленуаром. Свое название он получил из – за того, что топливо в нем сжигалось
внутри цилиндра двигателя.
(Слайд 5)
Наибольшее
распространение получил четырехтактный двигатель внутреннего сгорания,
сконструированный в 1878 г. немецким изобретателем Н.Отто
(Слайд 6)
(запись в тетради)
Каждый
рабочий цикл этого двигателя включал в себя четыре такта:
-впуск горючей смеси,
-ее сжатие,
-рабочий ход,
-выпуск продуктов
сгорания.
Отсюда
и название двигателя – четырехтактный.
(Слайд 7)
I
такт – выпуск. Открывается впускной клапан, поршень движется вниз,
рабочая смесь занимает весь объем цилиндра.
II
такт – сжатие. Клапаны закрыты. Поршень движется, рабочая смесь
сжимается, и при минимальной рабочей смеси происходит воспламенение от искры.
III
такт – рабочий ход. При сгорании рабочей смеси давление газов
составляет 5-7 мПа, а Температура 1500 - 2200ºС. Поршень под действием газов
движется вниз, температура газа уменьшается. Происходит преобразование части
внутренней энергии в механическую.
IV
такт – выпуск. Поршень начинает двигаться вверх, открывается выпускной
клапан, и отработанные газы выходят в окружающую среду.
Частота
вращения вала – от 3000 до 7000 оборотов в минуту. КПД-25-30%.
В
1897г. немецкий инженер Р.Дизель сконструировал ДВС, в котором сжималась не
горючая смесь, а воздух. В процессе этого сжатия температура воздуха
поднималась настолько, что при попадании в него топлива оно самовозгоралось.
Специального устройства для воспламенения топлива в этом двигателе уже не
требовалось; не нужен был и карбюратор. Новые двигатели стали называть
дизелями.
(Слайд 8)
Двигатели
Дизеля являются наиболее экономичными тепловыми двигателями. КПД- 31-44 %.
Применение
ДВС: они приводят в движение самолеты, теплоходы, тракторы, тепловозы, морские
и речные суды, автомобили.
Охрана окружающей среды.
Выступление учащейся с опережающим
заданием)
Без
тепловых двигателей современная цивилизация немыслима. Все они при работе
выделяют большое количество теплоты и выбрасывают в атмосферу вредные для
растений и животных химические соединения. Это ставит серьезные проблемы охраны
окружающей среды.
Особое
место в экологическом загрязнении занимает транспорт. Один легковой автомобиль
в среднем в год потребляет около 4 тонн кислорода, а выбрасывает в атмосферу
около 40 кг окиси азота и почти 200 кг различных углеводородов. Выбросы
особенно значительны при малых оборотах двигателей или в моменты торможения или
увеличения скорости. В этот момент выделяется в десятки раз больше несгоревших
частиц, чем при обычной работе двигателя в пути. Отработавшие газы
автомобильных двигателей оказывают вредные влияния на весь организм человека,
воздействуют на органы обоняния, вызывают раздражение глаз, верхних дыхательных
путей, обострение легочных и других хронических заболеваний, в некоторых
случаях могут привести к серьёзным отравлениям.
Отрицательные
последствия использования машин:
а) Сжигание топлива сопровождается
выделением в атмосферу углекислого газа, способного поглощать тепловое
инфракрасное излучение поверхности Земли. Рост концентрации углекислого газа в
атмосфере приводит к повышению ее температуры (парниковый эффект). Этот эффект
может создать угрозу таяния ледников и катастрофические повышение уровня
Мирового океана.
б) при сжигании топлива используется
кислород из атмосферы, вследствие чего содержание кислорода в воздухе
постепенно уменьшается.
в) При сжигании угля и нефти атмосфера
загрязняется азотными и серными соединениями, вредными для здоровья человека.
Ежегодно
сжигая 33 млрд т угля, человечество рассеивает вместе с золой до 220 тыс. т
урана и 280 тыс.т. мышьяка, в то время как мировое производство этих двух
металлов составляет в год соответственно 30 и 40 тыс. т.
В результате сжигания топлива в атмосферу поступает около
200
млн т. оксида углерода (II)
150
млн. т. оксида серы (IV)
50
млн. т. оксида азота (II)
250
млн. т. пыли
70
млн. м³ соединений свинца и других металлов.
В
последние годы охране окружающей среды во всех странах мира уделяется большое
внимание.
Для
этого необходимо обеспечить:
1. более
полное сгорание топлива;
2. более
тщательную очистку газов, выделяющихся двигателями внутреннего сгорания;
3. поиск
более «чистого» продукта. Ведутся большие исследовательские работы по созданию
водородного двигателя, в процессе работы которого в атмосферу не выбрасываются
вредные газы.
Перспективными
с точки зрения экологии являются электромобили, в которых вместо
бензиновых двигателей используется электродвигатель.
V.
Закрепление нового материала
Задачи:
закрепить знания и умения, необходимые для самостоятельной работы учащихся
Ответы
на вопросы:
1. Перечислите
виды тепловых двигателей.
2. Каковы
отрицательные последствия применения тепловых двигателей?
3. Одним
из перспективных направлений в поисках экологически чистых видов топлива
является переход на широкое использование водорода. Чем это объяснить?
VI.
Подведение итогов урока
Задачи: формировать систему
знаний о процессе научного познания
Основу
научного познания заложил великий итальянский ученый Г.Галилей. Именно этим
путем идут ученые, совершая свои открытия. И мы на уроке изучали новый материал
соответственно циклу естественнонаучного познания.
Метод
научного познания позволяет объективно отражать действительность и применяется
не только в физике, но и в других областях науки. Вспомним основные этапы и их
последовательность в изучении тепловых двигателей. Какой этап научного познания
вам показался наиболее трудным? Наиболее важным? Наиболее интересным?
VII.
Домашнее задание.
Г.
Я. Мякишев 10кл. §82, стр.269-273.
Приложение
(Слайд 1)
(Слайд 2)
(Слайд 3)
(Слайд 4)
(Слайд5)
(Слайд6)
(Слайд6)
(Слайд7)
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.