- Учителю
- Конспект урока по физике на тему 'Двигатель внутреннего сгорания. КПД теплового двигателя.
Конспект урока по физике на тему 'Двигатель внутреннего сгорания. КПД теплового двигателя.
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:
-
Оргмомент.
-
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)
-
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.
-
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)
-
Цилиндр (сгорание горючей смеси - пары бензина и воздуха)
-
Поршень → шатун → коленчатый вал → маховик
-
Два клапана (периодически открываются и закрываются)
-
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
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.
-
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.
-
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» - флэш-объект «ДВС»
Сайт «Классная физика» -
Интересные материалы к урокам (физика 8кл) - слайд «Интерактивная модель ДВС»
Работа газа и пара при расширении -
Экологические проблемы - презентация на сайте
Габбасова Зиля Аглямовна - учитель физики и информатики муниципального общеобразовательного учреждения «Казанская средняя общеобразовательная школа» Шарлыкский район Оренбургской области 5