Урок по физике «Тепловые двигатели» (10 класс)

План урока

Тема: «ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ»

ЦЕЛИ УРОКА:

Образовательная:

изучить устройство и принцип действия теплового двигателя;

сформировать у учащихся понятие КПД;

показать положительную и отрицательную роль тепловых двигателей в жизни человека;

Развивающая:

Продолжить развивать умение анализировать, выделять главное в изучаемом материале, сравнивать, систематизировать и делать выводы;

Продолжить формирование умения работать с дополнительной литературой;

Продолжит формирование умения работать в группах.

Воспитательная:

экологическое воспитание

продолжить формирование научного мировоззрения и показать, что в основе познания лежат факты, полученные из опыта, показать бесконечность процесса познания.

ЗАДАЧИ УРОКА:

- выяснить, какие машины являются тепловыми двигателями;
- рассмотреть основные виды двигателей и их применение;
- изучить влияние на окружающую среду тепловых двигателей;
- определить возможные пути выхода из сложившейся экологической ситуации.

ТИП УРОКА: изучение нового материала.

МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: компьютер, мультимедийный проектор, экран, мультимедиа презентация, раздаточный материал

МЕТОДЫ: словесные, наглядные, проблемно-поисковые.

ФОРМЫ РАБОТЫ: коллективная, индивидуальная, групповая.

ХОД УРОКА:

1. Организационный этап.

2. Проверка домашнего задания

Один учащийся на доске решает задачу, заданную на дом на предыдущем уроке.

Фронтальный опрос:

Сформулируйте первый закон термодинамики.

Какой процесс называется адиабатным?

Сформулируйте второй закон термодинамики.

Каким образом можно изменить внутреннюю энергию?

3. Актуализация опорных знаний проходит в виде игры «Верю. Не верю».

( взаимоконтроль)

4. Изложение нового материала.

Тема сегодняшнего урока–«Тепловые двигатели»
Сегодня на уроке мы:
- выясним, какие машины являются тепловыми двигателями;
- рассмотрим основные виды двигателей и их применение;
- изучим влияние на окружающую среду тепловых двигателей;
- определим возможные пути выхода из сложившейся экологической ситуации.

Жизнь людей невозможна без использования различных видов энергии, источниками которой являются различные виды топлива, ветер, солнце, приливы и отливы. Существуют различные виды машин, которые реализуют в своей работе превращение одного вида энергии в другой. Мы рассмотрим один из типов машин – тепловой двигатель.

(введение в понятийное поле)

Тепловым двигателем называют устройство, совершающее работу за счет использования внутренней энергии топлива.

Тепловые машины могут быть устроены различным образом, но в любой тепловой машине должно быть рабочее вещество, или тело, которое в рабочей части машины совершает механическую работу, нагреватель, где рабочее вещество получает энергию и холодильник отбирающий у рабочего тела тепло. Рабочим веществом может быть водяной пар или газ.

В процессе работы теплового двигателя рабочее тело забирает у нагревателя некоторое количество теплоты и превращает его в механическую работу, а не превращенную часть теплоты передает холодильнику. По закону сохранения энергии Q1=Q2+A.

Работа любого теплового двигателя циклична. Каждый цикл состоит из разных процессов:

- получение энергии из нагревателя;

- рабочего хода (расширение рабочего тела и превращения части полученной энергии в механическую);

- передачи неиспользованной части энергии холодильнику.

Наличие нагревателя, рабочего тела и холодильника – необходимое условие для непрерывной работы любого теплового двигателя.

Для оценки эффективности преобразования внутренней энергии газа в механическую работу, совершаемую за цикл, вводится КПД.

=A/Q1

В цикличном тепловом двигателе нельзя преобразовать в механическую работу все количество теплоты, полученное от нагревателя. Некоторое количество теплоты он отдает холодильнику, поэтому работа, совершаемая двигателем за цикл не может быть больше A=Q1-Q2.Учитывая полученное равенство, выражение для КПД можно записать в виде

= (Q1-Q2)/Q1

КПД теплового двигателя всегда меньше единицы. Круговой цикл не реализуется при отсутствии холодильника, т. е. при Q2=0.

Тепловые двигатели – необходимый атрибут современной цивилизации. С их помощью вырабатывается около 80% электроэнергии, без них невозможно представить современный транспорт.

Существуют несколько видов тепловых двигателей:

- паровая машина

- двигатель внутреннего сгорания
    - паровая и газовая турбины

- реактивный двигатель

5. Изучение видов тепловых двигателей по методу «зигзаг».

Учащиеся делятся на 4 рабочие группы.

Формируются экспертные группы (паровые и газовые турбины, паровая машина, ДВС, реактивный двигатель) по одному ученику от каждой рабочей группы

Каждая экспертная группа работает над своим видом теплового двигателя (сначала индивидуально, потом обсуждают)

Ученики возвращаются в рабочие группы и обучают остальных своей части материала

В ходе рассмотрения материала заполняется таблица.

Проверка рабочих групп в ходе фронтального опроса:

Говоря о недостатках тепловых двигателей, мы говорим о загрязнении окружающей среды: при сжигании топлива используется кислород из атмосферного воздуха; сжигание топлива сопровождается выделением в атмосферу углекислого газа;

Экологические последствия работы тепловых двигателей

Прямое влияние ядовитых выхлопных газов на живую природу (канцерогены, смог, кислотные дожди от побочных продуктов сгорания).

Разрушение озонового слоя при полетах самолетов и запусках ракет. Озон верхних слоев атмосферы защищает все живое на Земле от избыточного ультрафиолетового излучения Солнца.

Парниковый эффект.

Что же такое «ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕККТ»? сегодня на уроке нам об этом расскажет эксперт.( Выступление эксперта. Интеграция с предметом экология)

Проблемный вопрос

Какие вы видите пути преодоления экологической катастрофы от использования тепловых двигателей? (беседа с учащимися про альтернативные виды энергии)

6. Закрепление изученного материала.

Ну, а сейчас давайте ещё раз коротко повторим то, с чем мы познакомились на сегодняшнем уроке.

Какие машины называют тепловыми двигателями?

Какие виды тепловых двигателей вы знаете?

Что является рабочим телом в тепловых двигателях?

Может ли КПД теплового двигателя быть больше 100%? Почему?

 

7. Подведение итогов урока. (рефлексия)

8. Домашнее задание- закончить заполнение таблицы, используя ресурсы интернет.

Технологическая карта урока