Двигун внутрішнього згоряння

___________

План-конспект

уроку фізики  у 8 класі

Тема уроку:  Двигун внутрішнього згоряння

Мета уроку: навчальна – продовжити знайомити учнів з фізичними принципами дії теплових               двигунів на прикладі ДВЗ..

розвивальна – формувати в учнів вміння користуватися науково-популярною літературою та виявлення творчих здібностей при розв’язуванні вправ;

виховна – виховати трудолюбивість, точність і чіткість при відповідях  і розв’язуванні завдань та навчити дітей  «бачити» фізику навколо себе.

Тип уроку: комбінований

План уроку

1.               Реактивний двигун.
2.               Двигун внутрішнього згоряння
3.               Перетворення енергії при роботі теплового двигуна.
4.               Коефіцієнт корисної дії
5.               Контрольні питання.
6.               Навчаємося розв’язувати задачі.
7.              Поміркуй і відповідай

І. Організаційна частина (привітання, перевірка д/з)

ІІ. Мотивація пізнавальної діяльності учнів

Оголошення теми і мети уроку

ІІІ. Вивчення нового матеріалу

1. Реактивний двигун

Надуємо дитячу повітряну кульку й відпустимо її. Ми помічаємо, що куля летить у бік, протилежний тому, куди виходить з неї повітря.

Зміцнімо колбу з вигнутою трубкою на візку над спиртівкою. Пара, що виходить із трубки, буде штовхати візок.

Що спільного в цих дослідах? Насамперед, спільне те, що відбувається взаємодія двох тіл: у першому досліді взаємодіють куля й повітря, що вилітає з нього; у другому — пара й візок.

Спільне й те, що тіла, які взаємодіють, відштовхуються одне від одного й у результаті взаємодії рухаються в протилежних напрямках.

•     Рух, за якого тіло змінює швидкість, відкидаючи свою частину, називають реактивним.

Найбільш простим за будовою твердопаливним реактивним двигуном є сигнальна ракета. Після запуску ракети тверде паливо в ракеті запалюється. Гази, що утворюються при цьому, випливають із отвору з великою швидкістю, а сама ракета рухається в протилежну сторону.

Рідинний реактивний двигун відрізняється від твердопаливного тільки видом палива. Паливо й окисник спеціальними насосами подаються в розпиленому вигляді в камеру згоряння. Гази, що утворилися в камері згоряння, викидаються з великою швидкістю, відштовхуючись від її стінок. У результаті ракета рухається в бік, протилежний руху газів.

Реактивний рух — єдиний спосіб переміщення в космосі, тому на космічних ракетах ставлять реактивні двигуни.

2. Двигун внутрішнього згоряння.

Двигунами внутрішнього згоряння називають велику групу двигунів, у яких згоряння палива відбувається усередині двигуна.

Перший двигун внутрішнього згоряння винайшов 1860 р. французький інженер Етьєн Ленуар. У 1876 р. німецький інженер Ніколаус Отто запропонував більш досконалий двигун. У 1897 р. німецький інженер Рудольф Дизель запропонував ще досконаліший двигун, згодом названий дизелем.

Робота двигуна внутрішнього згоряння складається з декількох повторюваних один за одним етапів, або, як кажуть, тактів. Усього їх чотири. Відлік тактів починається з моменту, коли поршень перебуває в крайній верхній точці й обидва клапани закриті.

Перший такт називається впуск (див. рисунок а). Впускний клапан відкривається, і поршень, що опускається, засмоктує бензиново-повітряну суміш усередину камери згоряння. Після цього впускний клапан закривається.

Другий такт — стиск (рисунок б). Поршень, піднімаючись угору, стискає бензиново-повітряну суміш.

Третій такт — робочий хід поршня (рисунок в). На кінці свічі спалахує електрична іскра. Бензиново-повітряна суміш майже миттєво згоряє, і в циліндрі виникає висока температура. Це призводить до сильного зростання тиску, і гарячий газ виконує корисну роботу — штовхає поршень униз.

Четвертий такт — випуск (рисунок г). Випускний клапан відкривається, і поршень, рухаючись угору, виштовхує гази з камери згоряння у вихлопну трубу. Потім клапан закривається.

Отже, один робочий цикл двигуна відбувається упродовж чотирьох тактів. При цьому колінчатий вал робить два повних оберти. Отже, у двигуні внутрішнього згоряння нагрівачем є бензин, що згоряє, робочим тілом — розпечені гази, холодильником — навколишнє середовище.

В автомобільних двигунах ставлять часто кілька циліндрів. Дію їх узгоджують так, щоб при кожному такті в якомусь циліндрі здійснювався робочий хід: тоді при кожному такті вал одержує енергію від одного або декількох циліндрів.

Завдяки малій масі при порівняно великій потужності двигуни внутрішнього згоряння здобули найширшого застосування на транспорті: з’явилися автомобілі, тепловози, теплоходи, літаки.

Питання до учнів у ході викладу нового матеріалу

1.   Надуйте дитячу гумову кульку й відпустіть її. З яким явищем ви при цьому зіштовхуєтеся?
2.   Поспостерігайте за шлангом для поливання городу в момент подачі води. Поясніть побачене.
3.   За рахунок якої енергії відбувається механічна робота у двигуні внутрішнього згоряння?
4.   Які фізичні явища відбуваються при згорянні горючої суміші у ДВЗ?
5.   Назвіть процеси, які відбуваються в чотиритактному двигуні внутрішнього згоряння?
6.   Які існують двигуни внутрішнього згоряння?

3. Перетворення енергії при роботі теплового двигуна

На початку уроку у формі бесіди з учнями з’ясовуємо питання:

«Що ж спільного в принципі роботи всіх видів теплових двигунів?» Відповідь на це питання підказує зміст вивченого матеріалу: у кожному тепловому двигуні роботу виконує сила тиску нагрітої пари (газу), що розширюється: у паровій турбіні вона тисне на лопаті турбіни, у реактивному — штовхає ракету, а у двигуні внутрішнього згоряння — штовхає поршень у циліндрі. Цю пару називають робочим тілом теплового двигуна.

Нагрівання газу відбувається завдяки спалюванню палива: на теплових електростанціях — вугілля, газу або мазуту, у ракетах — ракетного палива, у двигунах внутрішнього згоряння — бензину або дизельного палива.

• Таким чином, у тепловому двигуні відбуваються такі перетворення енергії:

• при спалюванні палива його внутрішня енергія переходить у внутрішню енергію пари (газу);

• розширюючись, газ виконує роботу — при цьому внутрішня енергія газу частково перетворюється в механічну енергію.

На рисунку схематично показані перетворення енергії в тепловому двигуні.