- Учителю
- Урок Тепловые двигатели. За и против...
Урок Тепловые двигатели. За и против...
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН
ГАПОУ «ЧИСТОПОЛЬСКИЙ МНОГОПРОФИЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ»
Хафизова Минзихан Габдулловна - преподаватель физики
План урока
Дата проведения:14.04.2016 год
Профессия: 19.01.07 Повар, кондитер - группа №106
Дисциплина: Физика
Тема урока: «Тепловые двигатели. КПД теплового двигателя. За и против…»
Тип урока: комбинированный.
Цели урока:
обучающая:
- разъяснить принцип действия теплового двигателя на примере работы
ДВС: карбюраторного и дизельного двигателей,
паровой турбины и реактивного двигателей;
- ознакомить с влиянием тепловых двигателей на окружающую среду;
- способы борьбы с отрицательным влиянием;
развивающая:
- формировать логическое мышление посредством составления
структурно-логических схем;
- содействовать развитию у учащихся умения самостоятельного
приобретения знаний.
воспитательная:
- воспитывать интерес к предмету, умение видеть экологические
проблемы, связанные с развитием техники.
Формы организации учебно-познавательной деятельности обучающихся:
Методы обучения:
Учебно-методическое оснащение:
Материально-техническое оснащение урока: ТСО
Плакаты, устройства различных ТД и их модели, компьютер,
мультимедийный проектор, видеоролик «Тепловые двигатели и их
применение», презентация.
План урока:
-
Организационный момент.
-
Проверка домашнего задания.
-
Сообщение новой темы.
-
Работа по новой теме:
-
Некоторые сведения из истории создания тепловых двигателей.
-
Принцип действия тепловых двигателей.
-
Принцип действия ДВС: карбюраторного и дизельного двигателей.
-
Принцип действия паровой турбины и реактивного двигателя.
-
КПД теплового двигателя.
-
Цикл Карно. КПД машины Карно.
-
Воздействие двигателей на окружающую среду.
-
Способы борьбы с отрицательным влиянием
-
-
Анализ составленной структурно-логической схемы.
-
Решение задач по теме «КПД тепловых двигателей».
-
Домашнее задание.
-
Рефлексия.
Ход урока.Наименование
этапа урока
Хроно-метраж
Деятельность
преподавателя
Деятельность учащихся
1.
Организационный момент.
Сегодня на уроке мы с вами познакомимся с новой
и интересной темой, качественной темой, поскольку именно эта тема
является ярким примером применения законов термодинамики. Кроме
того, сегодня мы с вами продолжим работу над составлением
структурно-логических схем (на доске уже начерчена пустая схема).
(Слайд1)
А сейчас, начнем, как обычно, с проверки домашнего задания.
Подготовка учебных принадлежностей,
Слушают преподавателя.
2.
Проверка домашнего задания
(^ Перед диктантом проверка готовности и фронтальный опрос по вопросам из диктанта (Слайд 2-6 немного вспомним)).
Вопросы к физическому диктанту:
Закончите предложение.
1.Процесс, при котором один из макроскопических параметров остается неизменным, называется - …
2.Запишите первое начало термодинамики.
3.В чем физический смысл первого начала термодинамики
4.Запишите первый закон термодинамики для изохорного процесса;
5.Запишите первый закон термодинамики для изотермического процесса;
6.Дайте определение адиабатному процессу
7.Запишите первый закон термодинамики для адиабатного процесса
8.Сформулируйте второе начало термодинамики в формулировке Клаузиуса.
Критерии самооценки:
(Слайд 7)
7-8 правильных ответов - оценка «5»
5-6 правильных ответов - оценка «4»
3-4 правильных ответа - оценка «3»
0-2 правильных ответов- оценка «2»
Ответы:
1.(изопроцессом);
2.(∆U = Q+A -- Изменение внутренней энергии системы при ее переходе из одного состояния в другое равно сумме количества теплоты, подведенного системе извне, и работы внешних сил, действующих на нее).
3.(в том, что вечный двигатель создать невозможно!)
4.(При изохорном процессе объем газа остается постоянным, поэтому газ не совершает работу. Изменение внутренней энергии газа происходит благодаря теплообмену с окружающими телами -- ∆U = Q).
5.(При изотермическом процессе температура постоянна, поэтому внутренняя энергия не изменяется. Количество теплоты, переданное газу от нагревателя, полностью расходуется на совершение работы -- Q=A).
6.(процесс, при котором отсутствует теплообмен);
7.(Адиабатный процесс - термодинамический процесс в теплоизолированной системе -- A=-∆U ).
8. (В циклически действующем тепловом двигателе невозможно преобразовать все количество теплоты, полученное от нагревателя, в механическую работу. Замкнутая система многих частиц самопроизвольно переходит из более упорядоченного состояния в менее упорядоченное).
Самооценка -…
^ 3.
Сообщение новой темы.
Итак, мы с Вами на прошлых уроках изучили первый закон
термодинамики и его применение к изопроцессам, рассмотрели новый
процесс - АДИАБАТНЫЙ. Еще раз, скажите, пожалуйста, что это за
процесс?
Чем он характеризуется?
Назовите, пожалуйста, самый яркий пример адиабатного процесса в
технике.
Совершенно верно. Двигатель Дизеля или дизель относится к тепловым
двигателям. Сегодняшний урок мы посвятим изучению тепловых
двигателей, их применению и КПД. Тепловой двигатель. (Слайд
8-9)
(отсутствием теплообмена с окружающей средой).
(двигатель Дизеля)
внимательно изучают
^ 4.
Работа по новой теме.
Итак, сформулируйте, пожалуйста, определение теплового двигателя. Кто сможет это сделать самостоятельно?
(ищут в учебнике §58 и заполняют таблицу).
^ 4.1
Некоторые сведения их истории создания тепловых
двигателей
Откуда же появились тепловые двигатели? (Рассказ учащихся по
заранее подготовленному материалу по теме «История возникновения
тепловых двигателей, современные тепловые двигатели»).
(Слайд 11-12)
После рассказа ученика опрос класса:
- Когда появились предпосылки к развитию тепловых двигателей?
- Какие основные виды двигателей вы отметили у себя?
Во время выступления одного докладчика дети заполняют структурно-логические схемы у себя в тетрадях, записывая основные даты и виды двигателей.
(200 г. до н.э.)
(Один учащийся заполняет схему на доске)
^ 4.2 - 4.3
Принцип действия тепловых двигателей. Принцип действия четырехтактного карбюраторного двигателя.
Скажите, пожалуйста, кто сможет зарисовать схему и описать работу
теплового двигателя? (создается проблемная ситуация). В этом
нелегком деле нам поможет видеофрагмент (ссылка в презентации на
лампочке), который я предлагаю вам просмотреть и отметить основные
моменты в свои структурно-логические схемы:
1. Схема тепловой машины;
2. Принцип действия четырехтактного карбюраторного двигателя;
3. Цикл работы КД в координатах p(V).
4. Различие между карбюраторным и дизельным двигателями.
Видеофрагмент - www.youtube.com/watch?v=g-Brj9tWJOc
Во время какого такта происходит превращение внутренней энергии
топлива в механическую? Скажите, пожалуйста, кто сможет описать
каждый этап цикла самостоятельно при помощи плаката? (Слайд
13-18)
^ Описание работы цикла карбюраторного двигателя. (Слайд 18)
Скажите, пожалуйста, а каковы основные отличия между карбюраторным
и дизельным двигателем? (Слайд19-22)
Смотрят и отмечают основные моменты
(во время 3 такта)
(Следующий ученик заполняет схему на доске)
(перечисляют отличия: вид топлива и в том, что горючее поджигается не электрической искрой, а горячим воздухом)
^ 4.4
Принцип действия паровой турбины и реактивного двигателя.
(Слайд23-24)
Принцип работы реактивного двигателя
В структурно-логическую схему заносится информация по реактивному
двигателю
рассказывает заранее подготовленный ученик
(выходит следующий учащийся).
^ 4.5
КПД теплового двигателя.
В самом начале урока, я вам сказала о том, что мы сегодня будем изучать. Назовите, пожалуйста, следующую тему сегодняшнего урока.
Кто помнит из раздела «Механика» что такое КПД?
Тогда при работе теплового двигателя, что будет полезной, а что
затраченной работой?
Найдите, пожалуйста, в учебнике, на странице 279 определение КПД
теплового двигателя. Почему работа газа является «полезной»?
А почему затраченной работой является количество теплоты,
полученной от нагревателя?
Запишите основные моменты в структурно-логическую схему. (К доске
вызывается любой учащийся)
^ Формула КПД теплового двигателя.
Скажите, пожалуйста, а почему в учебнике в формуле указан модуль, а
на слайде этого нет. Где ошибка ?
Может ли у тепловой машины быть КПД равным 100%? А какие
максимальные значения КПД существуют у машин?
Характеристики тепловых двигателей.
(КПД тепловых двигателей)
(отношение полезной работы, к затраченной.)
(так как именно она идет на совершение работы).
(т.к. это все тепло, которое выделяется при сгорании топлива).
(На слайде, т.к. количество теплоты, отданное холодильнику,
может иметь отрицательный знак).
^ 4.6
КПД машины Карно.
(Слайд25)
Каким способом можно получить максимальный КПД?
Чем отличается машина Карно от теплового двигателя внутреннего сгорания?
Каковы основные признаки цикла Карно?
^ Машина Карно (Слайд 25)
Занесите себе основные моменты, в структурно-логическую схему, а
также запишите туда формулу для определения КПД машины Карно.
КПД машины Карно (Слайд 25)
(работа с учебником - КПД машины Карно).
(Рабочее тело - идеальный газ.)
(2 изотермы, 2 адиабаты).
(Заполняют схему на доске)
^ 4.7
Воздействие на окружающую среду.
(Слайд 26-28)
Давайте воспользуемся структурно-логической схемой и вспомним, как
называется 4 такт работы карбюраторного двигателя?
Куда происходит выхлоп?
Безопасны ли тепловые двигатели с точки зрения
экологии?
Воздействие на окружающую среду. (Слайд 26-28)
(выхлоп)
(в окружающую среду)
^ 5.
Анализ структурно-логических схем.
А теперь сравните получившуюся структурно-логическую схему на
доске с вашей. Есть ли моменты, которые не были учтены при
заполнении схемы? (Слайд 29)
ЗАПОЛНИТЬТАБЛИЦУ «ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ. ЗА И ПРОТИВ»
(Слайд 33)
Оценка работ после проверки
Самостоятельно заполняют таблицу
^ 6.
Решение задач.
Пользуясь своими схемами, попробуйте решить
несколько задач.
Задача 1. (Слайд 30)
Чему равен максимальный КПД идеального теплового двигателя, если
температура нагревателя 455 С, а температура холодильника 273
С?
Задача 2. (Слайд 31)
Тепловой двигатель совершает за цикл работу 100 Дж. Какое
количество теплоты получено при этом от нагревателя, если КПД равен
20%?
Задача 3. (Слайд 32)
КПД идеальной машины 60%, температура нагревателя 480С. Какова
температура холодильника? Какая часть теплоты, получаемой от
нагревателя, уходит в холодильник?
Решение коллективно
Решение самостоятельно, затем обсуждение
Решение самостоятельно, затем обсуждение
7.
Домашнее задание
§ 58. Стр. 282 № Задачи № 3,4.
8.
Рефлексия.
Что нового узнали сегодня уроке?
-
Какие интересные моменты вы для себя отметили?
-
Какие вопросы по этой теме вы хотели бы изучить более подробно?
-
Что вам понравилось в уроке?
-
Как вы оцениваете свою работу на уроке
Выставляются оценки за урок.
9.
Итоги урока
Присутствовало на уроке 16 человек:
Оценки:
«5» - 4 учащихся
«4» - 6 учащихся
«3» - 6 учащихся
% успеваемости - 100%
% качества - 63 %
1. Организационный момент.
Сегодня на уроке мы с вами познакомимся с новой и интересной темой,
качественной темой, поскольку именно эта тема является ярким
примером применения законов термодинамики. Кроме того, сегодня мы с
вами продолжим работу над составлением структурно-логических схем
(на доске уже начерчена пустая схема).
А сейчас, начнем, как обычно, с проверки домашнего задания.
2. Проверка домашнего задания в виде физического диктанта. (^ Перед
диктантом проверка готовности и фронтальный опрос по вопросам из
диктанта (Слайд 2-6 немного вспомним)).
Вопросы к диктанту:
-
Закончите предложение. Процесс, при котором один из макроскопических параметров остается неизменным, называется - … (изопроцессом);
-
Запишите первое начало термодинамики (∆U = Q+A -- Изменение внутренней энергии системы при ее переходе из одного состояния в другое равно сумме количества теплоты, подведенного системе извне, и работы внешних сил, действующих на нее).
-
В чем физический смысл первого начала термодинамики (в том, что вечный двигатель создать невозможно!)
-
Запишите первый закон термодинамики для изохорного процесса;(При изохорном процессе объем газа остается постоянным , поэтому газ не совершает работу. Изменение внутренней энергии газа происходит благодаря теплообмену с окружающими телами -- ∆U = Q).
-
Запишите первый закон термодинамики для изотермического процесса;(При изотермическом процессе температура постоянна, поэтому внутренняя энергия не изменяется. Количество теплоты, переданное газу от нагревателя, полностью расходуется на совершение работы -- Q=A).
-
Дайте определение адиабатному процессу (процесс, при котором отсутствует теплообмен);
-
Запишите первый закон термодинамики для адиабатного процесса;(Адиабатный процесс - термодинамический процесс в теплоизолированной системе -- A=-∆U ).
-
Сформулируйте второе начало термодинамики в формулировке Клаузиуса.(В циклически действующем тепловом двигателе невозможно преобразовать все количество теплоты, полученное от нагревателя, в механическую работу. Замкнутая система многих частиц самопроизвольно переходит из более упорядоченного состояния в менее упорядоченное).
Самооценка - критерии: (Слайд 7)
7-8 правильных ответов - оценка «5»
5-6 правильных ответов - оценка «4»
3-4 правильных ответа - оценка «3»
0-2 правильных ответов- оценка «2»
^ 3. Сообщение новой темы.
Итак, мы с Вами на прошлых уроках изучили первый закон
термодинамики и его применение к изопроцессам, рассмотрели новый
процесс - АДИАБАТНЫЙ. Еще раз, скажите, пожалуйста, что это за
процесс?
Чем он характеризуется? (отсутствием теплообмена с окружающей
средой).
Назовите, пожалуйста, самый яркий пример адиабатного процесса в
технике. (двигатель Дизеля).
Совершенно верно. Двигатель Дизеля или дизель относится к тепловым
двигателям. Сегодняшний урок мы посвятим изучению тепловых
двигателей, их применению и КПД. Тепловой двигатель. (Слайд
8-9)
^ 4. Работа по новой теме.
Итак, сформулируйте, пожалуйста, определение теплового двигателя.
Кто сможет это сделать самостоятельно? (ищут в учебнике § 58 и
заполняют таблицу).
Определение теплового двигателя. (Тепловой двигатель - это
устройство, превращающее внутреннюю энергию топлива в
механическую.(Слайд 10))
^ 4.1 Некоторые сведения их истории создания тепловых
двигателей
Откуда же появились тепловые двигатели? (Рассказ учащихся по
заранее подготовленному материалу по теме «История возникновения
тепловых двигателей, современные тепловые двигатели»). / Во время
выступления одного докладчика дети заполняют структурно-логические
схемы у себя в тетрадях, записывая основные даты и виды двигателей.
(Слайд 11-12)
После рассказа ученика опрос класса:
- Когда появились предпосылки к развитию тепловых двигателей? (200
г. до н.э.)
- Какие основные виды двигателей вы отметили у себя?
(Один учащийся заполняет схему на доске)
^ 4.2 - 4.3 Принцип действия тепловых двигателей. Принцип действия
четырехтактного карбюраторного двигателя.
Скажите, пожалуйста, кто сможет зарисовать схему и описать работу
теплового двигателя? (создается проблемная ситуация). В этом
нелегком деле нам поможет видеофрагмент (ссылка в презентации на
лампочке), который я предлагаю вам просмотреть и отметить основные
моменты в свои структурно-логические схемы:
1. Схема тепловой машины;
2. Принцип действия четырехтактного карбюраторного двигателя;
3. Цикл работы КД в координатах p(V).
4. Различие между карбюраторным и дизельным двигателями.
Видеофрагмент -
www.youtube.com/watch?v=g-Brj9tWJOc</<font
color="#000000">
Во время какого такта происходит превращение внутренней энергии
топлива в механическую? (во время 3 такта)
Скажите, пожалуйста, кто сможет описать каждый этап цикла
самостоятельно при помощи плаката? (Слайд 13-18)
(Следующий ученик заполняет схему на доске)
^ Описание работы цикла карбюраторного двигателя. (Слайд 18)
Скажите, пожалуйста, а каковы основные отличия между карбюраторным
и дизельным двигателем? (перечисляют отличия: вид топлива и в том,
что горючее поджигается не электрической искрой, а горячим
воздухом)
(Слайд19-22)
^ 4.4 Принцип действия паровой турбины и реактивного двигателя.
(Слайд 23-24)
Принцип работы реактивного двигателя - рассказывает заранее
подготовленный ученик.
В структурно-логическую схему заносится информация по реактивному
двигателю (выходит следующий учащийся).
^ 4.5 КПД теплового двигателя.
В самом начале урока, я вам сказала о том, что мы сегодня будем
изучать. Назовите, пожалуйста, следующую тему сегодняшнего урока.
(КПД тепловых двигателей)
Кто помнит из раздела «Механика» что такое КПД? (отношение полезной
работы, к затраченной.)
Тогда при работе теплового двигателя, что будет полезной, а что
затраченной работой?
Найдите, пожалуйста, в учебнике, на странице 279 определение КПД
теплового двигателя. Почему работа газа является «полезной»? (так
как именно она идет на совершение работы). А почему затраченной
работой является количество теплоты, полученной от нагревателя?
(т.к. это все тепло, которое выделяется при сгорании топлива).
Запишите основные моменты в структурно-логическую схему. (К доске
вызывается любой учащийся)
^ Формула КПД теплового двигателя.
Скажите, пожалуйста, а почему в учебнике в формуле указан модуль, а
на слайде этого нет. Где ошибка ? (На слайде, т.к. количество
теплоты, отданное холодильнику, может иметь отрицательный
знак).
Может ли у тепловой машины быть КПД равным 100%? А какие
максимальные значения КПД существуют у машин?
Характеристики тепловых двигателей.
^ 4.6 КПД машины Карно. (Слайд 25)
Каким способом можно получить максимальный КПД ? (работа с
учебником - КПД машины Карно).
Чем отличается машина Карно от теплового двигателя внутреннего
сгорания? (Рабочее тело - идеальный газ.) Каковы основные признаки
цикла Карно? (2 изотермы, 2 адиабаты).
^ Машина Карно (Слайд 25)
Занесите себе основные моменты, в структурно-логическую схему, а
также запишите туда формулу для определения КПД машины Карно.
(Заполняют схему на доске)
КПД машины Карно (Слайд 25)
^ 4.7 Воздействие на окружающую среду. (Слайд 26-28)
Давайте воспользуемся структурно-логической схемой и вспомним, как
называется 4 такт работы карбюраторного двигателя? (выхлоп)
Куда происходит выхлоп? (в окружающую среду)
Безопасны ли тепловые двигатели с точки зрения экологии?
Воздействие на окружающую среду. (Слайд 26-28)
^ 5. Анализ структурно-логических схем.
А теперь сравните получившуюся структурно-логическую схему на доске
с вашей. Есть ли моменты, которые не были учтены при заполнении
схемы? (Слайд 29)
ЗАПОЛНИТЬТАБЛИЦУ «ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ. ЗА И ПРОТИВ…»
(Слайд 33)
Оценка работ после проверки
^ 6. Решение задач.
Пользуясь своими схемами, попробуйте решить несколько задач.
Задача 1. (Слайд 30)
Чему равен максимальный КПД идеального теплового двигателя, если
температура нагревателя 455 С, а температура холодильника 273
С?
Задача 2. (Слайд 31)
Тепловой двигатель совершает за цикл работу 100 Дж. Какое
количество теплоты получено при этом от нагревателя, если КПД равен
20%?
Задача 3. (Слайд 32)
КПД идеальной машины 60%, температура нагревателя 480С. Какова
температура холодильника? Какая часть теплоты, получаемой от
нагревателя, уходит в холодильник?
7. Домашнее задание
§ 58. Стр. 282 № Задачи № 3,4
8. Рефлексия.
-
Что нового узнали сегодня уроке?
-
Какие интересные моменты вы для себя отметили?
-
Какие вопросы по этой теме вы хотели бы изучить более подробно?
-
Что вам понравилось в уроке?
-
Как вы оцениваете свою работу на уроке?
Выставляются оценки за урок.
-
Итоги урока
Присутствовало на уроке 16 человек:
Оценки:
«5» - 4 учащихся
«4» - 6 учащихся
«3» - 6 учащихся
% успеваемости - 100%
% качества - 67 %