Вторник, 12.12.2017, 13:32
Вы вошли как Гость | Группа "Гости"Приветствую Вас, Гость
Главная » Статьи » Предметы точных дисциплин » Физика

"Работа газа и пара при расширении. Тепловые двигатели"
Истинная и законная цель всех наук состоит в том, чтоб наделять жизнь человеческую новыми изобретениями и богатствами.

Бэкон Фрэнсис (1561—1626),
английский философ

Цели урока: Изучить физические основы работы тепловых машин, устройство и принцип действия двигателя внутреннего сгорания, паровой машины; ввести понятие коэффициента полезного действия; познакомиться с историей появления тепловых машин.
Задачи урока:
образовательные:
- повторить понятия: внутренняя энергия, механическая работа, количество теплоты; способы изменения внутренней энергии, закон сохранения энергии;
- рассмотреть принцип работы тепловых двигателей, устройство и принцип работы двигателя внутреннего сгорания, паровой турбины; формулу нахождения КПД;
- формировать навыки и умения самостоятельной работы; работы в группе;
воспитательные:
- формировать: положительную учебную мотивацию, осознанное и активное отношение к своей учебной деятельности, навыки рациональной организации учебного труда, самостоятельного добывания знаний из разных современных источников в процессе работы в малых группах, научного мировоззрения;
развивающие:
- развивать: творческие способности, коммуникативные навыки работы в группе, речь, память, мышление;
- совершенствовать навыки анализа, обобщения, умения выступать и защищать свою точку зрения;
- развивать информационную культуру.
Знания, умения, навыки и качества, которые актуализируют/приобретут/закрепят/др. ученики в ходе урока:
Знать:
определение теплового двигателя; виды двигателей; устройство, принцип работы двигателя внутреннего сгорания и паровой турбины и их применение; коэффициент полезного действия тепловых машин.
Уметь: воспринимать и на основе полученных знаний самостоятельно анализировать, оценивать информацию, выделять главное; представлять информацию словесно, с помощью других средств; использовать информационные технологии, сеть интернет для поиска, обработки и предъявления информации.
Качества личности:
нахождение оптимальных решений сложных вопросов, проявляя гибкость и творчество; налаживание эффективных коммуникаций с одноклассниками;
отстаивание своей позиции и толерантное отношение к чужому мнению; принятие ответственности за себя и свою группу; товарищество, доброта, деликатность, вежливость, скромность, дисциплинированность, сопереживание.
Необходимое оборудование, материалы и другие условия для качественного проведения урока:
Компьютерный класс с выходом в интернет, компьютер + проектор.
Перечень вопросов к игре (Приложение №1)
Карточки с вопросами к теме урока (Приложение №2);
Карточки с заданиями (Приложение № 3)
Методы, подходы, технологии обучения: личностно-ориентированное обучение, деятельностный подход, технология интерактивного обучения (модерации), АМО (активные методы обучения), ИКТ.

Конспект урока
1.Инициация (2 мин)
Учитель: приветствует учащихся, проверяет готовность к уроку (наличие учебных принадлежностей).
Ученики: приветствуют учителя, настраиваются на урок.
Вступительное слово учителя:
- Английский философ Френсис Бекон говорил: «Истинная и законная цель всех наук состоит в том, чтоб наделять жизнь человеческую новыми изобретениями и богатствами».
- Сегодня на уроке мы поговорим об изобретениях, которые имеют исключительно важное значение в жизни человеческого общества, развитии техники, энергетики и транспорта. Эти изобретения позволили человечеству шагнуть в космос, раскрыть тайны морских глубин.
- Как вы думаете, о каких изобретениях идет речь? (Тепловые двигатели)

2. Вхождение или погружение в тему (5 мин)
Учитель: Ребята, прежде чем мы перейдём к изучению нового материала, давайте вспомним ключевые понятия, термины, законы, которые помогут нам определиться с темой сегодняшнего урока.
Метод АМО «Веришь, не веришь» (Приложение №1)
Цель игры: повторение и контроль знаний, подготовка к восприятию нового материала.
Материалы: сигнальные карты, на которых цифры -1 и 2.
Модель игры: Учитель читает утверждение (или на слайде) (определение, суждение и т.д.) учащиеся сигнализируют с помощью карт, верное утверждение или нет. Проверка.
Учащиеся участвуют в игре.

3.Формирование ожиданий учеников (3 мин)
Учитель: формулирует тему урока «Работа газа и пара при расширении. Тепловые двигатели».
Подводит учащихся к постановке целей урока, ожидаемых результатов. Ученики: наблюдают, участвуют в обсуждении, выдвигают гипотезы, предположения, что необходимо узнать, чего достичь на уроке.
4.Интерактивная лекция (13 мин)
Объяснение нового материала учителем: (Работа с материалами Единой коллекции Цифровых Образовательных ресурсов. http://school-collection.edu.ru/
Просмотр и обсуждение с учащимися, по каждому моменту выводы.)
1.Переход по ссылке http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/71b5da44-6f21-4199-a055-57e798504857/8_68.swf
Превращение внутренней энергии.
Обсуждение просмотренного: (можно рассмотреть все примеры, или ограничиться одним, предложив учащимся привести подобные.)
(примерные вопросы)
- Изменяется ли внутренняя энергия газа в трубке? (Да, изменяется)
- За счет чего происходит изменение энергии? (За счет нагревания газа, сообщения газу количества теплоты)
- Как изменяется внутренняя энергия газа? Почему вы так думаете? (Газ расширяется, значит, его внутренняя энергия газа увеличивается).
- Можно ли сказать, что расширяясь газ совершает работу? (Да, можно. Пробка приходит в движение).
- Какие превращения энергии мы наблюдаем? (Энергия внутренняя переходит в механическую).
Учитель: Таким образом, мы выяснили, что внутренняя энергия топлива при сгорании последнего преобразуется во внутреннюю энергию высокотемпературного газа, которая при расширении газа частично превращается в механическую работу. В этом и заключается идея создания тепловых двигателей: в превращении части внутренней энергии тела (топлива) в механическую энергию других тел.
Краткая информация об истории появления тепловых двигателей.
(Переход по ссылке http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/eae58a43-aa49-47ce-ab6e-6651c1b6e181/8_104.swf Слайд-шоу «Изобретение паровой машины»

Учитель: Что же такое тепловой двигатель и каково его устройство?
Определение тепловых двигателей (машин)
http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/1c0095d1-8854-4586-a4df-6ce329214532/8_101.swf

Учитель: Все тепловые машины по своему назначению делятся на тепловые двигатели и холодильные установки.
Разные двигатели устроены по-разному, но у всех есть общие элементы. (схема работы тепловых двигателей)
1. Рабочее тело объект, который совершает работу. Положительную работу рабочее тело совершает при увеличении объёма вследствие нагревания или расширения, поэтому наиболее удобным рабочим телом является газ или пар, способные значительно изменять свой объём.
2.Нагреватель - элемент по преобразованию внутренней энергии топлива в энергию газа. Чаще всего – это камера сгорания топлива.
3. Холодильник – совокупность устройств, служащих для охлаждения рабочего тела. Не вся энергия превращается в работу, часть её отдается холодильнику, во многих случаях, к сожалению, это внешняя среда.
- Итак, в тепловых двигателях не вся внутренняя энергия пара или газа превращается в механическую энергию. Важно знать, какую часть энергии, выделяемой топливом, тепловой двигатель превращает в полезную работу, т.е. в ту работу, ради которой он и создан. Чем больше эта часть энергии, тем двигатель экономичнее.
Пусть Aп – полезная работа; Q1 – количество теплоты, поступившее от нагревателя; Q2 – количество теплоты, отданное холодильнику: Aп = Q1– Q2.
КПД теплового двигателя называют отношение работы, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя.
(формула)
КПД паровой машины составляет 8–12%, паровой или газовой турбины 20–40%, ДВС 20–25% (у карбюраторных) и 30–36% (у дизелей).
Однократный акт преобразования теплоты в работу не представляет интереса для техники. Реально существующие тепловые двигатели (паровые машины, двигатели внутреннего сгорания и т. д.) работают циклически. Процесс теплопередачи и преобразования полученного количества теплоты в работу периодически повторяется. Для этого рабочее тело должно совершать круговой процесс или термодинамический цикл, при котором периодически восстанавливается исходное состояние.

Просмотр анимации «Работа тепловых двигателей» files.school-collection.edu.ru/dlrstore/36dc5852-98e4-4d94-8dc1-e3c1211083d7/8_111.swf

Примеры работы тепловых машин
files.school-collection.edu.ru/dlrstore/d8a05636-fdd3-4266-9842-cbe246d9c298/118.swf Двигатель Стирлинга.
- Первый патент на двигатель, использующий нагретый воздух, выдан в Великобритании в 1816 г. пастору Роберту Стирлингу.
Изготовление двигателей Стирлинга началось в 1818 г. их применяли там, где не годились громоздкие паровые машины. Роберт Стирлинг вместе со своим братом долгие годы испытывал затруднения с выбором конструктивных материалов и в конце своей жизни, в 1876 г., выразил надежду, что препятствия, которые возникают из-за отсутствия соответствующих материалов, будут со временем устранены.
Основные виды тепловых двигателей http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/b925d43a-fae6-4b74-8e98-ee25ca0af800/117.swf

5.Проработка содержания темы (15 мин)
Учитель: организует групповую деятельность учащихся, объясняет порядок работы.
АМО: метод «Ажурная пила»
Цели и задачи метода: Организация самостоятельной работы, работы в малых группах при изучении и проработке нового материала.
Технология проведения.
Ученики: делятся на три группы (3-4 уч-ся)
Все группы получают одинаковое задание, но способы получения информации различны. ( карточки с вопросами Приложение №2)
1 группа - работает на компьютерах (сбор и обработка информации из сети интернет, по ссылкам, предложенным учителем (карточки - задания группам) Приложение №3). В отсутствии сети, работают с моделями и цифровыми ресурсами;
2 группа – работает по учебнику;
3 группа – работает с моделями, выполняет экспериментальное задание.
Самостоятельное изучение материала.
Каждый участник получает один вопрос и работает над ним. Он становится экспертом по данному вопросу, для обсуждения того, как этот материал можно преподнести другим (конспект, план ответа, схема, рисунок, выводы)

Физическая разминка (1-2мин). (Выполнение упражнений для улучшения мозгового кровообращения).
И.п. – стоя или сидя, руки на поясе. 1 – махом левую руку занести через левое плечо, голову повернуть налево, 2 – и.п. 3-4 – то же выполнить правой рукой. Повторить 4-6 раз. Темп медленный.

Продолжение АМО «Ажурная пила»
Работа в экспертной группе.
Учащиеся, изучающие один и тот же вопрос, но состоящие в разных группах, встречаются и обмениваются информацией как эксперты по данному вопросу.
Подробное освещение вопросов в своей группе.
Все собираются в первоначальные группы и в необходимом порядке преподносят друг другу то, что изучили самостоятельно и в экспертной группе.
Учитель: контролирует ход работы, консультирует, оказывает помощь,
проводит опрос, чтобы выяснить, как усвоен учебный материал, выставить итоговую оценку группе.
Вопросы для контроля:
- Что представляет собой тепловой двигатель?
- Какие виды тепловых двигателей существуют?
- Какие виды энергии преобразуются из одного в другой при работе тепловых машин?
- Каков принцип действия тепловых двигателей?
- За сколько тактов совершается один рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания?
- Почему в паровой турбине температура отработанного пара ниже, чем температура, пара поступающего к лопастям турбины?

6.Подведение итогов, рефлексия (3 мин)
Заключительное слово учителя:
С момента, когда Джеймс Уатт в 1768 г. построил первую паровую машину, до настоящего времени прошло более 240 лет. За это время тепловые машины сильно изменили содержание человеческого труда.
Изобретение паровой машины имело исключительно большое значение для перехода к машинному производству, сделало возможным изобретение парохода(1807), и паровоза (1814). Изобретение паровой турбины позволило резко увеличить мощности электростанций. В настоящее время паровая турбина—основной первичный двигатель на тепловых и атомных электростанциях. Изобретение двигателя внутреннего сгорания вызвало к жизни автомобилестроение и авиацию.
На следующем уроке мы продолжим изучение тепловых двигателей, рассмотрим более подробно их применение, научимся находить КПД, выясним какое влияние оказывают тепловые двигатели на окружающую среду.
Учитель предлагает учащимся проанализировать свою деятельность.
Метод АМО: «Ромашки»
Цель: оценить свою активность и качество работы на уроке как индивидуально, так и в группе; сопоставить результаты собственной деятельности с целями урока.
Проведение: На столе, заготовки ромашек, разного размера. На доске рисунок вазы или корзины.
Ученики: Каждый ученик анализирует урок, оценивает свою активность и результативность работы в группе, выбирают одну из трех ромашек:
Крупная ромашка – все на уроке было понятно, успел выполнить все задания, доволен своей работой в группе, урок в целом удался;
Средняя ромашка – большая часть нового материала понятна, выполнил практически все задания, работа в группе не доставила особых проблем. Был непонятен 1 – 2 момента.
Маленькая ромашка – много непонятно, с большинством заданий не справился, работой в группе не доволен, урок в целом не понравился.
Ученики выбирают нужную ромашку, укрепляют на магнитной доске, составляют букет.
Домашнее задание (2 мин): п. 21-23. Стр.52-56 (прочитать, ответить на вопросы после параграфов)

Приложение №1
Вопросы к игре:
1. Внутренняя энергия – это энергия частиц тела. Она состоит из кинетических энергий всех молекул. (неверно)
2. Внутренняя энергия – это энергия частиц тела. Она состоит из кинетической и потенциальной энергии всех молекул. (верно)
3. Работа, которая совершается при нагревании тела – это количество теплоты. (неверно)
4. Количество теплоты – это энергия, которую тело получает или отдает при теплопередаче. (верно)
5. Источник энергии топлива – соединении при его горении атомов в молекулы. (верно)
6. Источник энергии топлива – взаимодействие его молекул. (неверно)
7. Закон сохранения механической энергии утверждает – кинетическая энергия переходит в потенциальную и наоборот. (неверно)
8. Закон сохранения механической энергии утверждает – при всех превращениях энергии полная механическая энергия остается постоянной. (верно)
9. Крышка чайника, в котором кипит вода, подпрыгивает при этом внутренняя энергия переходит в механическую. (верно)
10. Превращение внутренней энергии в механическую происходит при распиливании бревна, т.к. при этом пила нагревается. (неверно)
11. Один из основных законов природы - закон сохранения и превращения энергии устанавливает равенство при теплообмене полученной одним телом энергии и отданной другим телом. (неверно)
12. Один из основных законов природы - закон сохранения и превращения энергии устанавливает постоянство общего значения энергии при всех ее превращениях и передачах от одного тела к другому. (верно)

Приложение № 2
Задание:
1.Выберите вид двигателя:
A.«Двигатель внутреннего сгорания»
B.«Паровая турбина»
2. Подготовьте ответы на вопросы:
Почему данный вид двигателя относится к тепловым?
Перечислите основные детали двигателя.
Поясните принцип работы двигателя.
Где данный тип двигателя находит применение?

Приложение № 3
Задание первой группе:
(Работа на компьютерах. В отсутствии сети интернет используются ресурсы, скачанные учителем заранее. )
1.Используя любые предложенные ссылки, найдите ответы на свой вопрос.
a.http://www.home-edu.ru/user/f/00000951/12/123.htm
Двигатель внутреннего сгорания.
b.http://cor.edu.27.ru/dlrstore/669b7981-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/2_9.swf Объясняется устройство и работа двигателя внутреннего сгорания.
c.http://cor.edu.27.ru/dlrstore/fada3dea-3cc4-4954-85d6-ffc434c59ee8/%5BPH10_06-019%5D_%5BAM_51%5D.swf
Анимация работы двигателя внутреннего сгорания.
d.http://cor.edu.27.ru/dlrstore/c200d77f-acfd-11db-ad09-0050fc69ce6f/%5BPH-SED-07_1-3-02%5D_%5BML_001-01%5D.swf
Демонстрация со звуковым сопровождением принципа работы 4-х тактного двигателя внутреннего сгорания.
e.http://www.home-edu.ru/user/f/00000951/12/122.htm
Паровая турбина
f.http://cor.edu.27.ru/dlrstore/80aaa10f-d619-4745-aaa7-89f79820c36f/8_75.swf
Моделирование работы паровой турбины (поднятие груза за счет вращения лопастей, на которые попадает пар из сосуда с кипящей водой).
g.http://cor.edu.27.ru/dlrstore/669b7982-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/2_10.swf
Объясняется устройство и принцип работы паровой турбины.
h.http://cor.edu.27.ru/dlrstore/d77b6643-c6e9-477a-8f4a-2a3b63570aef/%5BPH10_06-018%5D_%5BAM_45%5D.swf
Схема работы паровой турбины.
Приготовьте отчет о проделанной работе (рассказ, конспект, схема, рисунок, выводы или что-то по вашему усмотрению)

Задание второй группе: (Работа по учебнику на местах)

1.Используя п.22-23 учебника (стр.54-56), найдите ответы на свой вопрос.
2.Приготовьте отчет о проделанной работе (рассказ, конспект, схема, рисунок, выводы или что-то по вашему усмотрению)

Задание третьей группе: (Работа с моделями, проведение эксперимента.)

1.Используя модели, таблицы, предложенные учителем, найдите ответы на свой вопрос.
Двигатель внутреннего сгорания - на модели, используя таблицу.
Паровая турбина.
Приборы и материалы: Стеклянная пробирка, стакан с водой, пробка со стеклянной трубочкой, два штатива, спиртовка, вертушка, изготовленная из пластиковой бутылки, прикрепленная булавкой к деревянной планке.
Выполнение работы:
1)Налить в пробирку немного воды. Закрыть плотно пробкой со вставленной в нее стеклянной трубочкой.
2)Закрепить пробирку наклонно в штативе.
3)В другом штативе закрепить деревянную планку с вертушкой. Установив так, чтобы пар из трубочки попадал на лопасти вертушки.
4)Зажечь спиртовку, нагреть воду до кипения. Наблюдать вращение вертушки
2.Приготовьте показ работы устройства, проведите эксперимент.

Информационные источники

А.В.Перышкин, учебник «Физика. 8 класс», «Дрофа», 2010 г.
А.В.Чеботарева, «Тесты по физике к учебнику А.В.Перышкина «Физика 8 класс»», Из-во «Экзамен», 2010 г.

Материалы Единой коллекции ЦОР http://school-collection.edu.ru/

http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/71b5da44-6f21-4199-a055-57e798504857/8_68.swf Превращение внутренней энергии.
http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/eae58a43-aa49-47ce-ab6e-6651c1b6e181/8_104.swf Слайд-шоу «Изобретение паровой машины»
http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/1c0095d1-8854-4586-a4df-6ce329214532/8_101.swf Определение тепловых двигателей (машин)
files.school-collection.edu.ru/dlrstore/36dc5852-98e4-4d94-8dc1-e3c1211083d7/8_111.swf Анимация «Работа тепловых двигателей»
files.school-collection.edu.ru/dlrstore/d8a05636-fdd3-4266-9842-cbe246d9c298/118.swf Двигатель Стирлинга
http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/b925d43a-fae6-4b74-8e98-ee25ca0af800/117.swf Виды тепловых двигателей

Материалы Единой коллекции ЦОР Хабаровский край http://cor.edu.27.ru/

http://cor.edu.27.ru/dlrstore/669b7981-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/2_9.swf Объясняется устройство и работа двигателя внутреннего сгорания.
http://cor.edu.27.ru/dlrstore/fada3dea-3cc4-4954-85d6-ffc434c59ee8/%5BPH10_06-019%5D_%5BAM_51%5D.swf Анимация работы двигателя внутреннего сгорания.
http://cor.edu.27.ru/dlrstore/c200d77f-acfd-11db-ad09-0050fc69ce6f/%5BPH-SED-07_1-3-02%5D_%5BML_001-01%5D.swf Демонстрация со звуковым сопровождением принципа работы 4-х тактного двигателя внутреннего сгорания.
http://cor.edu.27.ru/dlrstore/80aaa10f-d619-4745-aaa7-89f79820c36f/8_75.swf Моделирование работы паровой турбины (поднятие груза за счет вращения лопастей, на которые попадает пар из сосуда с кипящей водой).
http://cor.edu.27.ru/dlrstore/669b7982-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/2_10.swf Объясняется устройство и принцип работы паровой турбины.
http://cor.edu.27.ru/dlrstore/d77b6643-c6e9-477a-8f4a-2a3b63570aef/%5BPH10_06-018%5D_%5BAM_45%5D.swf Схема работы паровой турбины

Материалы сайта «i-Школа» Клятченко В. Ф.

http://www.home-edu.ru/user/f/00000951/12/123.htm
Двигатель внутреннего сгорания.
http://www.home-edu.ru/user/f/00000951/12/122.htm
Паровая турбина

а также:

http://tomskoe-new.ucoz.ru/load/aktivnye_metody_obuchenija/2
АМО. Метод «Ажурная пила» (адаптированный к данному уроку)
http://www.moi-universitet.ru/amo/ Электронный курс «Активные методы обучения»
http://www.moi-universitet.ru/
Электронный курс «Технология интерактивного обучения»
Категория: Физика | Добавил: SolEV (09.08.2012) | Автор: Солодухина Елена Васильевна E
Просмотров: 4350 | Комментарии: 1 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]