Урок "Теплові двигуни. Принцип дії теплових машин."

8 клас

Тема уроку «Теплові двигуни. Принцип дії теплових машин.»

Тип уроку: комбінований.

Мета уроку: продовжити формування знань учнів про перетворення механічної енергії у внутрішню; засвоїти зміст закону збереження та перетворення енергії, підкреслити загальність цього закону; показати практичне застосування явища перетворення енергії; розширити політехнічний кругозір учнів; ознайомити з питаннями енергетики.

План уроку:

1.              Організаційний етап. 
2.              Актуалізація опорних знань. Перевірка домашнього завдання.
3.              Вивчення нового матеріалу.
4.              Закріплення вивченого матеріалу.
5.              Підсумок уроку.
6.              Домашнє завдання.

Хід уроку

2. Актуалізація опорних знань.

Повторимо матеріал необхідний для вивчення закону збереження та перетворення енергії.

Питання учням:

1.              Яку енергію називають внутрішньою енергією тіла? (Це енергія руху та взаємодії всіх частинок тіла.)
2.              Якими способами можна змінити внутрішню енергію тіла? (Внутрішня енергія тіла змінюється при використанні роботи та при теплопередачі.)
3.              Наведіть приклади, коли внутрішня енергія тіла змінюється внаслідок виконання роботи. (При будівництві.)
4.              Наведіть приклади, коли внутрішня енергія тіла змінюється внаслідок теплопередачі. (Біля багаття ми гріємося завдяки випромінюванню, повітря у приміщенні нагрівається від батереї у результаті конвекції, а каструля на вогні нагрівається внаслідок теплопровідності.)
5.              Що спільного у всіх розглянутих випадках? (у всіх розглянутих випадках відбувається зміна внутрішньої енергії тіла.)
6.              Як саме змінюється внутрішня енергія? (Енергія одних тіл зменшувалася, а інших у той же час збільшувалася.)

Головне в цих процесах – саме одночасне зменшення енергії одних тіл і збільшення енергії у других.

3. Вивчення нового матеріалу.

Сьогодні ми розглянемо закон перетворення й збереження енергії.

Ми вже з вами розглянули закон перетворення та збереження енергії стосовно механічних процесів.

Механічна енергія може перетворитися у внутрішню енергію тіла.

На підставі точних дослідів встановлено, що при будь-яких перетвореннях енергії її значення зберігається. Згадаємо результати Л.Р. №13 «Вивчення теплового балансу при змішуванні води різної температури.»

Питання учням:

Що ви спостерігали під час виконання лабораторної роботи? (Учні дають відповідь.)

Закон збереження та перетворення енергії був відкритий всередині ХІХ ст.. Найбільший внесок у відкриття й дослідну перевірку цього закону зробили німецький учений Р.Майер., англійський учений Д.Джоуль. Ма              йер уперше кількісно показав, як механічна енергія може перетворитися у внутрішню (він був лікарем на судні, неодноразово помічав, що після шторму температура морської води підвищується). Джоуль проводив досліди, у ході яких механічна енергія тіла перетворювалася у внутрішню, і показав рівність між виконаною механічною роботою і кількістю теплоти, отриманою тілом. Закон збереження та перетворення енергії – основний закон природи і застосовний не тільки до фізичних, але й до хімічних, біологічних процесів.

Принцип дії теплових машин. Теплові двигуни.

Розвиток сучасної техніки залежить від уміння, якомога повніше використовувати колосальні запаси внутрішньої енергії, що містяться у паливі. Цю енергію можна перетворити в механічну, а отже, виконувати за її рахунок корисну роботу.

Звернемося до власного досліду. От закипіла вода у чайнику, почалося інтенсивне пароутворення і кришка на чайнику «затанцювала», почала час від часу підстрибувати.

Питання учням:

1.              Чому так відбувається? (Пара, розширюючись штовхає кришку.)
2.              Яке перетворення енергії відбувається при цьому? (Внутрішня енергія пари перетворюється в механічну енергію.)
3.              А щоб було б, якби наглухо закрити кришку і носик чайника? (Розірвало б чайник.)

Пара – силач розірвала б його на шматочки. Тому не можна нагрівати балони навіть із негорючими газами.

Тепловий двигун – це машина, яка циклічно працює і яка енергію палива перетворює на механічну роботу.

Один із перших винахідників парових двигунів – російський механік Іван Ползунов, який у 1766 році побудував свою машину майже повністю із дерева, тому що залізо в ті часи було дуже дорогим. Із заліза був зроблений тільки казан, у якому кипіла вода, і два циліндри, у які пара впускалася із казана по черзі. Пара, заповнюючи циліндр штовхала поршень угору. Так і ходили поршні по черзі: один – угору, другий – униз. Рухи поршнів передавалися міхам, які качали повітря в велику піч, для плавлення металу. Перед самим пуском своєї машини Ползунов помер. Він уже не побачив, як  у травні 1766 р., її запустили і вона працювала кілька місяців, як вона поступово розладналася, а полагодити було нікому. Адже ніхто крім винахідника, не розумів, як і чому вона працює, тому машину розібрали і викинули. А через 18 років після смерті Ползунова, англійському механіку Джеймсу Уатту вдалося побудувати дуже гарну за тих часів машину (рухали верстати, відкачували воду із шахт, крутили жорнова млинів).

Але парова машина була незручною, важкою, ненажерливою. І на зміну їй прийшли інші двигуни.

Теплові двигуни

Зовнішнього згорання                                            внутрішнього згорання

(згорання палива поза циліндром                         (згорання палива всередині

або циліндр відсутній )                                                       циліндра)

парові та газові турбіни,                            бензинові та дизельні двигуни

парова машина

Робота з підручником.

4.              Закріплення вивченого матеріалу.

Тестове завдання

1.              Яку механічну енергію має літак, що летить?

А) потенціальну;

Б) кінетичну;

В) кінетичну і потенціальну;

Г) ніяку.

2. Які перетворення енергії відбуваються при гальмуванні автомобіля?

А) кінетичної у потенціальну;

Б) потенціальної у кінетичну;

В) механічної у внутрішню;

Г) внутрішньої у механічну.

3. У чому полягає суть закону перетворення і збереження енергії?

А) енергія не зникає;

Б) енергію не можна створити;

В) енергія перетворюється з одного виду в інший;

Г)  енергія перетворюється з одного виду в інший або переходить від одного тіла, до іншого при цьому значення її зберігається.

 Виконати Впр. 42 ст 213.

5.              Підсумок уроку.
6.              Домашнє завдання.

Опрацювати параграф 42, 43.

Виконати Впр. 42 (2), 43 (2).