8 класс.
Тема урока: «Работа газа и пара при расширении. Двигатель внутреннего сгорания».
Тип урока: Изучение нового материала.
Цели урока:
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?
Откройте учебник на стр. 52 и в третьем абзаце найдите ответ на вопрос.
Ответ: За счет давления 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.
[pic]
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)
[pic] [pic]
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.
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.
5
