Петродолинська ЗОШ І – ІІІ ступенів

 

 

 

 

 

 

 

 

План-конспект

уроку з фізики для 8 класу на тему:

«Принцип дії теплових машин. ККД теплових двигунів.»

 

 

 

Підготувала

Вчитель фізики вищої категорії Богатчук Л.В.

 

 

 

 

 

 

Одеса

2020 р.

 

 

 

           

Тема уроку Принцип дії теплових машин. ККД теплових двигунів

Мета уроку: 

Навчальна мета: 

-     Узагальнити, систематизувати вивчений матеріал про види теплових машин; - показати значення теми «Теплові машини» в  формуванні уявлення учнів     про  фізичну картину світу;

-     розглянути вплив різних видів теплових машин на навколишнє середовище; Розвиваюча мета.

-     Розвивати пізнавальний інтерес;

-     розвивати творчі здібності учнів, вміння креативно мислити;

-     формувати вміння виділяти головне, узагальнювати та робити висновки;      - стимулювати зацікавленість до предмету, шляхом використання додаткових           джерел – ресурсів  Internet.          Виховна мета.

-     Виховувати навики співробітництва в процесі сумісної роботи; - виховувати вміння презентувати свій досвід роботи. 

            Методична мета: 

          Використання електронних засобів навчання та регіонального  компоненту           при вивченні предмету фізика.

Тип уроку: вивчення нового матеріалу.

Методи роботи:

        пояснювально-ілюстративні та проблемно-пошукові шляхом використання  електронних засобів навчання.

Форми роботи: індивідуальні, групові.

Засоби навчання: 

-     технічні: комп’ютер,  проектор,  10 комп’ютерів для перевірки знань учнів; - наочні: мультимедійні презентації, відео ролик. -програмні: ППЗ  Фізика 10 клас.

 

Міжпредметні зв'язки:

 

-     хімія, « Карбонові сполуки»;

-     охорона праці, « Шкідливі та небезпечні виробничі  фактори, які впливають на  машиніста екскаватора».

                                               

Засоби оцінювання: тестовий електронний контроль знань.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Енергія розуму — невичерпна.  В. Вернадський Хід уроку

І. Розминка

Медична розминка

Ви на кухні готували смачну вечерю для родини. Раптом розжарений жир бризнув на руку. Які ваші дії? (Учні пропонують свої варіанти.) Чому після опіків не можна змащувати олією вражену руку? (Олія зменшує випаровування і перешкоджає охолодженню шкіри. Тому краще змити опік водою і змастити розчином спирту.)

ІІ. Актуалізація опорних знань 

Перевірка домашніх задач

III. Мотивація навчальної діяльності

 

Слайд 1

Поважні тепер теплові двигуни,  Бо людям полегшують працю вони:  Орють, засівають, збирають зерно, Без них, як без рук все одно.

Із міста у місто нас возять не раз  І тим економлять нам сили і час.  Внизу залишивши свій шлейф вогняний,  У простір космічний злітають вони.

В повітрі, як птахи, як риби в воді,  Хоч досить вже давні, та все ж молоді.  Потрібні всім людям усюди й завжди,  Та тільки призводять, бува, до біди.

Повітря отруйне, як спадок, для всіх –  І в тому їх шкода, великий їх гріх. 

А скільки пального з'їдають щодня!.. 

То, може, вернемо вола і коня?

Проблеми відразу розв'яжуться всі: Є віз дерев'яний, навіщо таксі?

Чи, може, зуміємо вихід знайти,

Щоб Землю свою й двигуни зберегти? 

IV.  Сприйняття та засвоєння нового матеріалу

1.Принцип дії теплової машини Проведемо дослід 

Щільно закоркуємо носик чайника і поставимо чайник із водою на пальник газової плити. Через деякий час помітимо, що кришка чайника починає підстрибувати.

Питання класу

•      Чому кришка чайника підстрибує? (Пара, розширюючись, штовхає кришку.)

•      Яке перетворення енергії відбувається при цьому? (Внутрішня енергія пари перетворюється в механічну енергію.)

•      Що відбудеться якщо закрити кришку і носик чайника наглухо? (Чайник розірветься!)

•      Що відбудеться якщо з кришкою чайника з’єднати якийсь механізм?

(Дістанемо найпростішу модель теплового двигуна.)

Слайд 2

Тепловий двигун — це машина, яка працює циклічно й перетворює енергію палива на механічну роботу. 

 

З’ясуємо на прикладі з чайником, із яких основних частин має складатися теплова машина.

Будь-яка теплова машина складається з:

 

Робоче тіло – газ, який виконує роботу в процесі свого розширення. (Пара, яка, розширюючись, піднімає кришку.)

 

Нагрівник – пристрій, від якого робоче тіло одержує певну кількість теплоти.(Газовий пальник.)

 

Холодильник – об'єкт, якому робоче тіло віддає певну кількість теплоти.

(Водяна пара періодично віддає частину енергії довкіллю.)

 

Принцип дії теплових машин: 

Робоче тіло одержує певну кількість теплоти (Q₁) від нагрівника, ця теплота частково перетворюється на механічну енергію (робоче тіло виконує роботу A), а частково (Q₂) передається холодильнику

 

—  Теплові двигуни 

—  Тепловими двигунами називають машини, у

Теплові двигуни

—Тепловимидвигунами

називаютьмашини, у яких внутрішня енергія паливачастково перетворюється в механічну енергію.

В тепловому двигуні роботу виконуєсила тиску нагрітого газу

(пари) при розширенні. Цей газ (або пару) називають робочим тілом теплового двигуна.

Нагрівають пару за рахунок згоряння палива.

У тепловому двигуні відбуваються такі перетворення енергії:

1) при згорянні палива його внутрішня енергія перетворюєтьсяу внутрішню енергіюнагрітої пари;

2) розширюючись, пара виконує роботу, при цьому внутрішня енергія пари частково переходить у механічну енергію.

Слайд 3

Слайд 4

Слайд 5

яких внутрішня енергія палива частково перетворюється в механічну енергію. В тепловому двигуні роботу виконує сила тиску нагрітого газу (пари) при розширенні. Цей газ (або пару) називають робочим  тілом теплового двигуна.

Нагрівають пару за рахунок згоряння палива. У тепловому двигуні відбуваються такі перетворення енергії:

1) при згорянні палива його внутрішня енергія перетворюється у внутрішню енергію нагрітої пари; 2) розширюючись, пара виконує роботу, при цьому внутрішня  енергія пари частково переходить у механічну енергію. 

 

Історія винаходу теплового двигуна  Над винаходом теплових машин в XVII–XVIII століттях працювали англійці Томас Севері, Джеймс Уатт, Томас Ньюкомен, француз Дені Папен, росіянин Іван Ползунов і багато інших учених. 

 

 

 

Парова турбіна 

Парова турбіна — тепловий двигун, у якому внутрішня енергія водяної пари перетворюється в механічну енергію.  Для одержання водяної пари служать спеціальні парові казани, у яких за рахунок спалювання палива одержують водяну пару за підтримання дуже

великого тиску (до 3·107 Па ) і дуже високої  температури (до 600 °C ). 

У сучасних турбінах застосовують не один, а кілька дисків, насаджених на загальний вал. Пара послідовно проходить через лопасті  всіх дисків, віддаючи кожній з них  частинусвоєї енергії. 

 

 

Реактивний рух 

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

 

 

Робота двигуна внутрішнього згоряння  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. 

 

 

Робота двигуна внутрішнього згоряння  Перший такт називається впуск (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 бензиновоповітряну суміш. 

 

 

 

 

Третій такт — робочий хід поршня (рисунок в). На кінці свічі спалахує електрична іскра. Бензиновоповітряна 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. 

 

 

 

 

 

 

Слайд 16

Теплові двигуни

— Укожному тепловому двигуні роботу виконує сила тиску нагрітої пари (газу), що розширюється. Цю пару називають робочим тілом теплового двигуна.

Нагрівання газу відбувається завдяки спалюванню палива.

У тепловому двигуні відбуваються такі перетворення

енергії:

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

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

Слайд 17

Теплові двигуни

— При роботі теплового двигуна далеко не вся енергія, що виділилася при згорянні палива, перетворюється в механічну: значна кількість теплоти передається навколишньому середовищу. Ось чомув будь‐якому тепловому двигуні є пристрій, спеціально призначений для охолодження двигуна.

Без постійногоохолодження двигуна він перестає працювати.

Слайд 18

Слайд 19

Двигуни внутрішнього згоряння  Завдяки малій масі при порівняно великій потужності двигуни внутрішнього згоряння здобули найширшого застосування на транспорті. 

 

 

 

 

 

 

 

Теплові двигуни 

Укожному тепловому двигуні роботу виконує сила тиску нагрітої пари (газу), що розширюється. Цю пару називають робочим тілом теплового двигуна. 

 

 

 

 

 

Теплові двигуни 

При роботі теплового двигуна далеко не вся енергія, що виділилася при згорянні палива, перетворюється в механічну: значна кількість теплоти передається навколишньому середовищу. Ось чому в будь-якому тепловому двигуні є пристрій, спеціально призначений для охолодження двигуна. Без постійного охолодження двигуна він перестає працювати. 

 

 

 

 

 

Коефіцієнт корисної дії 

У 1824 році С. Карно встановив, що теплова машина повинна складатися з нагрівника, робочого тіла, що, власне, виконує роботу охолоджувача. 

Коефіцієнтом корисної дії η теплового

двигуна називають виражене у відсотках відношення роботи A, виконаної двигуном, до кількості теплоти Q, що виділилася при

згорянні палива:

кор

  

повна

 

                                                                                               Оскільки робота                       , то 

                                                                                                                                             ∙          %

  

Передана навколишньому середовищу

кількість теплоти Q2

завжди більше нуля, коефіцієнт корисної дії будь-якого  теплового двигуна менше 100 %.

 

Коефіцієнт корисної дії 

Із часів появи перших теплових двигунів учені й інженери прагнули максимально збільшити їх ККД.

ККД перших парових машин близько 1 %

ККД паровозів — близько 5 % ККД сучасних двигунів внутрішнього згоряння досягає 35–40 %.

Такий же приблизно ККД сучасних парових турбін на теплових електростанціях. 

 

 

 

V. Осмислення об'єктивних зв'язків 

Розв'язування задачі

Корисна робота двигуна дорівнює 80Дж, а ККД двигуна 40%. Знайти яку кількість теплоти виділяє двигун при виконанні цієї роботи.

Тепловий двигун дістає від нагрівника щосекунди кількість теплоти 36 кДж і за той самий час віддає холодильнику 27 кДж. Який ККД двигуна. (25%)

 

VI. Узагальнення знань 

Доповнення таблиці «Фізичні величини»

 

VIІ. Підведення підсумків уроку(рефлексія). 

Рефлексія:«Я дізнався багато нового завдяки тому, що...»

Оцінювання учнів

Домашнє завдання: прочитати та осмислити § 16  Вправа № 16 (1, 3)

 

Творчі завдання: 

Написати есе – «Вода – паливо майбутнього»

 

Написати або намалювати відповідь на запитання «Щоб я зробив, як би винайшов вічний двигун».