Виступ -доповідь "Професійна напрямленість при вивченні фізики

Про матеріал

Основою створення різних технічних пристроїв являються знання фізики. Вивчивши фізичні поняття, явища і закони, учні середніх навчальних закладів зможуть грамотно керувати машинами і забезпечувати більш високу продуктивність праці. Вивчення фізики у відриві від техніки не допомагає формуванню глибоких і дійсних знань і вмінь, як з фізики так і по предметах професійно-технічного циклу.

В роботі приводжу фізичний турнір “Фізика і автосправа”Із циклу (фізика в моїй професії),змагання з фізики у формі фізичної естафети по темі: “Основи термодинаміки, вікторина, завдання з професійною спрямовленістю.

Перегляд файлу

Професійна напрямленість при вивченні фізики

Вивчення властивостей газів, рідин і твердих тіл дає можливість учням засвоїти будову, принцип дії ДВЗ, які застосовуються на тракторах і автомобілях - це основні тягові і транспортні засоби, без яких тепер неможливе виконання більшості процесів с/г виробництва.Тепер та тракторах і автомобілях встановлюють переважно двигуни внутрішньо згоряння, робота яких основана на окисленні рідкого палива шляхом спалювання їх в ізольованих об’єктах (циліндрах). Теплова енергія, що виділяється під час згоряння палива, перетворюється в двигуні в механічну енергію обертального руху колінчастого валу.Якщо через впускний клапан у камеру згоряння надходить не чисте повітря, а суміш розпиленого палива й повітря, виготовлена в спеціальному приладі - карбюраторі, робочий заряд піддається меншому стиску і спалахує від тепла електричного іскрового розряду запалюваної свічки. Такі двигуни називаються карбюраторними.

Пружні коливання частин двигуна виникають внаслідок того, що сили тиску газів і сили інерції є силами змінними, які періодично змінюються як за величиною, так і за напрямом.Додаткові напруження в деталях при пружних коливаннях разом з основними напруженнями, можуть призводити до руйнування деталей. Сумарні напруження досягають максимуму при настанні резонансу. Для послаблення шкідливої дії пружних коливань деталі двигуна виготовляють достатньо жорсткими з матеріалів, що мають високу границю витривалості.

Теплове напруження призводить до зниження механічних властивостей металів, з’явлення теплових напружень, зміни форми деталей і зазорів між ними, погіршення умов мащення.Деталі механізму кривошипно-шатунного механізму, що працюють в умовах значних знакозмінних навантажень, пружних коливань і високої температури, повинні мати достатню міцність проти спрацювання.Поршень у процесі роботи стикається з гарячими газами і, як правило не маючи примусового охолодження, дуже нагрівається: днище - до 470-670° С, юбка - до370°-420°К.

Внаслідок різного ступеня нагріву і розширення поршня і циліндра (останній має примусове охолодження) зазор між ними змінюється від максимального при тиску холодного двигуна до мінімального при роботі гарячого двигуна з повними навантаженням.Для нормальної роботи двигуна між поршнем і циліндром повинен бути мінімальний зазор (0,1 - 0,3 мм), однак при цьому має забезпечуватись вільний рух поршня і циліндрі і наявність масляної плівки для зменшення тертя і кращого ущільнення в з’єднанні поршень-циліндр. Величина мінімального зазору між поршнем і циліндром залежить від діаметра циліндра та матеріалу поршня. Потужність поршня по довжині юбки (для ЗИЛ 130 до 0,05 мм) і по висоті головки (СМД-14) роблять для того, щоб не траплялось заклинювання поршня при розширенні його найбільш нагрітої частини. Днище поршня може бути плоским, увігнутим, опуклим або фасонним.Плоске днише просте в технологічному відношенні, має найбільшу площину зіткнення з гарячими газами, внаслідок чого сприймає найменшу кількість тепла.

Процес згоряння палива - це процес його окислення. Для горіння палива в циліндрах двигуна використовується кисень, що міститься у атмосферному повітрі. Найбільш повним згорянням палива буде тоді, коли паливо розпилюється на найдрібніші часточки (випаровується) і добре перемішується з достатньою кількістю повітря. Суміш палива з повітрям називається пальною сумішшю.У циліндрах до пальної суміші підмішується відпрацьовані гази (6-18%) і утворюють робочу суміш, на якій фактично працює двигун. Склад пальної суміші визначається співвідношенням палива і повітря. Знаючи вміст кисню в повітрі ( масова частка становить близько 23 % ), можна розрахувати масу повітря, необхідну для згоряння повної маси палива відомого хімічного складу. Так, для повного згоряння 1 кг. бензину необхідно приблизно 15 кг повітря.Для повного згоряння палива нормальної пальної суміші потрібно ідеальне сумішоутворення, при якому молекула кисню повітря вступає в реакцію з кожною молекулою палива, що спалюються. Практично не все паливо нормальної пальної. суміші згоряє, оскільки немає можливості включити в процес окислення весь кисень, що є в циліндрі. При збагаченні пальної суміші нестача кисню в ній зростає. Горіння такої суміші супроводжується утворенням продуктів неповного згорянням у вигляді окису вуглецю (СО), водню (Н₂) і частки вуглецю, що не згорів, які дають нагар.При збагаченні пальної суміші збільшується витрата палива і зростає потужність, яку розвиває двигун. Збагачена паливна суміш порівняно з нормальною сумішшю має нижчу температуру спалахнення і вищу теплоту згоряння, тому така суміш застосовується під час тиску і при роботі двигуна з повним навантаженням.Збіднення суміші призводить до зниження теплоти її згоряння та до зменшення потужності двигуна. При цьому зменшується і витрата палива. Найефективніше двигун працює на збідненій суміші при неповному навантаженні, у цьому разі двигун забезпечує найвищу паливну економічність.Склад суміші дуже впливає на швидкість згоряння в циліндрах. Найінтенсивніше горіння розвивається в умовах невеликого збагачення суміші. Повільне ж горіння суміші призводить до її догоряння при такті розширення. Це погіршує використання тепла в двигуні, знижує тиск газів і потужність, збільшує витрату палива і призводить до перегріву двигуна.

При вивченні властивостей рідин необхідно звернути увагу на практичну миттєву перевагу тиску рідини по всіх напрямках без змін. . Це випливає із закону Паскаля і по суті, із практично не стисненої рідини. Необхідно застосовувати ці властивості і при вивченні паливних насосів. Необхідно звернути увагу на величезний тиск, що створює паливний насос. Наприклад, у двигуні Д-108 він досягає 21 мПа.Великий тиск вимагає чітко слідкувати за певною в’язкістю рідини. Достатньо в’язкість рідини трохи зменшити , як вона буде проходити між елементами парі, що скоротить порції палива, що подається і знищить тиск у форсунці, а це приведе до порушень в роботі двигуна (втрата потужності) . Отже, трактори і автомобілі, що стосується двигунів, газорозподільного механізму, системи живлення та охолодження двигуна повинні вивчатися на основі властивостей газів, рідин і твердих тіл, що вивчаються на уроках фізики.

Турнір “Фізика і автосправа”

Із циклу (фізика в моїй професії)

Мета: Показати учням, що знання фізики необхідні для їх професії, розширити кругозір, виховувати інтерес до вивчення фізики.

Конкурс“Розминка”

Чому ?

Чому спортивні автомашини, які приймають участь у перегонах мають дуже низьку посадку?
Чому легковим автомашинам дозволяють в місті їздити з більшою швидкістю, ніж вантажним?
Чому автомобіль вантажний, який перевозить великі вантажі роблять трьохосним?
Чому великі вантажні автомобілі повинні мати потужні гальма?
Чому воду із системи охолодження зливають при відкритій пробці?
Чому при вихлопі відпрацьованих газів чути відповідний звук?
Чому воду взимку із системи охолодження заливають спеціальну рідину?
Чому для світлофору вибрані червоний, жовтий та зелений кольори?

Конкурс “Вимушена зупинка”

Викликають двох учасників. Кожний з учасників одержує сірник. У кого він буде горіти довше - той переможець.

Уявіть ніч і у вас вимушена зупинка: як потрібно тримати сірник, щоб він горів довше?

Як пояснити з точки зору фізики процес запалювання сірника?

Чому полум’я сірника направлено завжди в гору?

Чи можна користуватись сірниками і палити при заливанні бензину? Чому людина не обпалює пальці, коли тримає сірник, який горить? Чому “сирі” сірника не можна запалити?

Конкурс “Пост ДАІ”

Як визначають гальмівний шлях і що це дає? Для чого? Описати формули шляху швидкості, прискорення.

Поясніть що таке спідометр?

Поясніть що прилад акселерометр?

Чому вантажні автомобілі починають гальмувати на більшій віддалі від світлофору, ніж легкові, хоч обидва автомобілі їдуть по шосе з однаковою швидкістю?

Чому небезпечно перебігати вулицю перед близько проїжджаючим автомобілем?

На задній стінці кузова автомобіля написано: “Водій, дотримуйся дистанції” Як цей напис розуміють водії і як її пояснюють фізики?

Конкурс “Ерудитів”

Чому бак для збереження бензину повинен щільно закриватись пробкою з резиновою прокладкою?(резинова прокладка міцно притиснута пробкою не дозволяє виливатись і випаровуватись бензину).
Підраховано, що коли для заправки бензином використовують відро, то за рік втрати палива на 1 вантажну автомашину до 200 кг. Які причини втрат? (Це головним чином випаровування і розбризкування бензину).
Відомо, що за допомогою масла можливо запобігти випаровуванню з поверхні води. Як це зробити? Чому не вдається таким способом захистити бензин від випаровування з допомогою дизельного масла? (На поверхні води масло розтікається на поверхні бензину, а розчиняється в ньому).
В яку пору року втрати бензину на випаровування найбільші і чому? (В літню, теплу пору року, бо із збільшенням температури випаровування відбувається швидше).
Чому резервуари з бензином завжди розміщують глибоко під землею? (Щоб бензин був при одній температурі, не так випаровувався, що б зменшити втрати при зберіганні бензину.)
б. Чому баки заправляють “під горло”? (Щоб зменшити втрати на випаровування, площа поверхні бензину - мінімальна.
Конкурс “Станція технічного обслуговування”.
Вам потрібно зарядити акумулятор. Поясніть як?
Чи можна користуватись джерелом змінного струму? Чому?
Як відрізнити постійний струм чи змінний?
Щоб витягти загрузлий в грязі автомобіль використовують такий прийом: довгий трос прив’язують одним кінцем до дерева чи до стовпа біля дороги, а другий до автомобіля, та так, щоб трос був натягнутий. Потім тягнуть за середину тросу під прямим кутом до його розміщення. Пояснити даний прийом?
Коли шини автомобіля мають різний тиск, то існує небезпека заносу на дорозі. Поясніть чому?
Чому треба берегти гальма при попадання в них масла?
Чому в мастилі не повинні попадати ні пісок ні пил?
Для чого автомобільним шинам рельєфний малюнок - протектор?
На якому принципі здійснюється зчеплення між двигуном та коробкою передач?
На якому принципі діє автомобільний домкрат і гідравлічний привід гальмівного механізму?
Яка роль отворів в пробці паливного баку автомашини?
В лобове скло автомобіля який їде дуже швидко попадає камінець вибитий з дороги машиною: а) яка обганяє; б) яка їде назустріч; Чи це небезпечно? Поясніть?

Конкурс “Перевезення вантажу”.

Розвантаження автомобіля проводимо за допомогою похилої площини: опускаємо по ній ящики з деталями. Яка сила виконувала роботу? Чи залежить робота від довжини похилої площини?
В кузов автомашини потрібно завантажити 2 види коробок з м’ясними консервами і з печивом. Як розмістити коробки в кузові?

Змагання з фізики у формі Фізичної естафети по темі:

“Основи термодинаміки”.

Мета: В ході змагання команд виявити рівень знань по даній темі,

закріпити раніше вивчений матеріал по темі “Основи термодинаміки” Пов’язати матеріал з практичним застосуванням. Розвивати пізнавальний інтерес.

Конкурс - представлення команд.
Конкурс - розминка.

З якою метою на радіатор автомобіля одягали чохли для збереження тепла?
Чому стелі, горища будинків, сараїв засипали сухим шлаком, спеціальною скловатою, іноді сухою глиною з соломою?
З якою метою на циліндрах двигуна мотоцикла влаштовані тонкі та широкі ребра?
Чим пояснити, що деякі види птахів (тетерева, глухарі та інші) зимою зариваються у снігові замети і там знаходяться до декількох діб?
Чому корабель, що відходить до південних країн має світлий тон?
Чому глибокий сніг захищає посіви від вимерзання?
Чому для рослин небезпечно їх покриття льодяною кіркою?
Що роблять будівельники, щоб утеплити стіни, стелю, вікна будинків? Для чого між дошками стін засипають опилки?
На шальки терезів поставили дві однакові склянки з гарячою та холодною водою і зрівноважили. Але потім рівновага порушилась? Чому?
Який із ґрунтів глинистий чи чорнозем має більшу теплопровідність? Чому при розрихлені ґрунту його теплопровідність зменшується. Чи потрібно це враховувати?

Конкурс: Чи знаєш формулу?

Можна використати кубик з формулами і учні повинні пояснити формули термодинаміки

(2=стдт , д+А=ди, (2=Ьт, (, КК§=—100%, дії = --КТ

Ап 2 м

С>=£т;

Команда - суперників ставить зустрічні запитання. Наприклад Що значить дана величина у даній формулі?

Конкурс : Допитливих.

Команди готують питання - завдання суперникам.

Конкурс : Змагання любителів кросвордів.

Учні можуть розгадувати написаний на дошці, або картках кросворди, або раніше готують кросворди командам суперникам.

Конкурс: На розуміння графіків.

Учні кожної команди беруть картки на яких стоїть номер графіка і
поруч запитання:

1) Який процес на графіку?

2) Для якої речовини графік? Що відбувається на ділянках АВ, ВС

Конкурс Знайди помилки.

Невеликі розповіді з фізичними помилками можна записати на магнітофон, або роздати командам. Перемагає та команда, яка знайде найбільше помилок.

Наприклад: Прокинувшись раніше, я згадав, що о 8 - й ранку домовився з товаришем іти на річку в похід. Відчинив вікно. Дихалось легко. З 5 поверху добре видно поля за містом. Там сніг весь час стояв і тільки на дахах будинків все ще був сніг мохнатими шапками.

Ввімкнув електрочайник я швидко зробив зарядку, вимивав до пояса під краном і не витираючись глибоко вдихнув; по всьому тілу розійшлось тепло. Поївши, я вибіг на вулицю. Товариш був вже там. Ох і погода! Сонце, а температура -2°С. Ні, - 4°С. Виразив я. Ми сварились, але потім вирішили, в чому справа. “У мене термометр на вітрі висить, а в тебе у тіні, то в тебе покаже менше”, так вирішив товариш.

Конкурс: Пошук.

Кожна команда має завдання підготувати, відшукати цікавий матеріал з даного розділу.

Вікторина ”Дай відповідь”

3 якою, метою поверхню педалі керування машин виготовляють з рельєфним малюнком?
Механізатори говорять, що роса допомагає сінокосарці у роботі. Чи це так? чому?
Яку роль в здійсненні ремонтної передачі відіграє сила тертя чи можна здійснити цю передачу без сили тертя?
Чому плуг, який покритий пластиком при роботі більш вигідний, ніж із звичайним металевим покриттям?
Чому спосіб транспортування соломи волоком застосовують частіше взимку?
Чому на зерноскладах та елеваторах встановлюють в основному стрічкові а не шнекові транспортери?
Чи впливає причеп на значення сили тертя між колесами трактора і землю?
Під час гальмування колеса автомашини під них підсипають гравій або шлак.З якою метою?
По якому грунту мякому чи твердому колесному трактору рухатися важче?
Чому важко втримати руками деталі машини, змазані солідолом?
З якою метою полозки саней покривають металом?

Основні принципи підбору і складання задач з професійною спрямовленістю

Зміст задачі повинен відповідати змісту та завдання даної теми курсу фізики
Зміст задачі повинен бути цікавим і нести нову інформацію для учнів
Зміст задачі відображаєсучасний рівень досягнень науки і розвитку техніки виробництва
Умолва задачі повина бути із обмеженою кількістю незнайомих учням термінів, короткою і доступною для розуміння
Розв”язуванню задачі повинно передувати розуміння технічного змісту і термінології. Фізичний зміст не повинен розчинятись у технічному змісті.
Для економії часу і кращого розуміння можна подати малюнки, моделі і готові креслення.
Задачі складаємо на матеріалі спец дисциплін, електротехніки, спец технології метеріалознавства. Повинні бути органічною складовою частиною системи задач і завдань з фізики.
Задачі підбираємо згідно рівня навчальних досягнень учнів.
Задача не повинна займати багато часу для її розв’язку на уроці.

Якісні задачі на тему: Внутрішня енергія. Кількість теплоти.

Чому температура перероблених газів на виході з вихлопної труби автомашини невисока, недивлячись, що вона в циліндрі двигуна досягає І1800°С?
При точінні деталей на токарному станку іноді різець охолоджують водою бо інакше інструмент втрачає міцність. Якім способом збільшується внутрішня енергія різця при точінні? Чи змінюється при цьому внутрішня енергія води яка охолоджує різець?
Чому при точінні інструментів на наждачному крузі необхідно їх охолоджувати водою?
Чому зовнішні частини зверхзвукових літаків необхідно охолоджувати з допомогою спеціальних установок, а швидкісних автомобілів - ні?
Яке співідношення між енергією взаємодії молекул бензину і енергією теплового руху, коли бензин у рідкому і газоподімному стані?
Чому двигун автомобіля розвива більшу потужність при розгоні в порівнянні з рівномірним рухом?
Щоб попередити загрязнення атмосфери продуктами згорання палива ведуть пошукі нових джерел енергії. Одним з такіх є маховичний акумулятор (накоплювач) який застосовують у міському транспорті. Цегідровози, двигуном якіх є важкій маховик, що розганяється на зупинках електродвигуном. Рух від маховика передається на вісі за допомогою передач за рахунок якої енергії рухається цей гідровоз? Чому помірі руху гідровозу швидкість маховика зменшується?
При сортуванні сталевих кульок для підшипників - ці кулькі кидають з одної і такої ж висоти .Яка з кульок закалена чи не закалена підстрибне на більшу висоту? Як зміниться внутрішня енергія кульок після першого ж удару?
Любийріжучий інструмент при роботі нпгрівається?

Якісні задачі по темі: “Теплові двигуни”

Чи буде ККД двигуна 100%, якщо тертя між деталями зведемо до нуля?
Як зміниться» ККД двигуна коли температуру нагрівника підвищити,а холодильника знизити? Наведіть приклади.
Для чого на радіатор автомашини надівають утеплювальний чохол?
Коли автомобіль більше витрачає палива - коли їздить без зупинок чи з зупинками?
Чим пояснити нагів автопокришок під час довготривалої їзди?
Чому безин який поступає в циліндир дизеля повністю випаровується не під час такту в пуску, а під час такту стиску?
Для чого у компресорі зовнішню поверхню циліндрів роблять ребристими?
В металевому циліндрі газ стискають повільно пошню. Чи ‘змінюється внутрішня енергія?
.Чому під час роботи двигуна внутрішнього згорання потрібно здійснювати безперервний контроль за температурою води в системі охолодження і масла в масляній магістралі?
Наведіть приклади застосування двигунів внутрішнього згорання.
При швидкому стиску в циліндрі двигуна температура суміші підвищується. Чи можна сказати що внутрішня енергія суміші збільшилась, що суміші надана теплота, що над сумішю здійснена робота?
З якою метою в пробці радіатора системи охолодження роблять впускний і випускний клапани?
З якою метою в термостаті ситеми охолодження в гофрований балон залтвають легко випаровуючу рідену яка кипить при нормальній температурі води?
В циліндр карбюраторного двигуна під час такту впуску всмоктується паливна суміш, а на момент такту стиску уже утворюється робоча суміш. Як це відбувається?
Винахідник запевняє що йому вдається розжарювати металеві диталі, опускаючи їх у холодну воду за рахунок внутрішньої енергії води. Чи можна йому вірити?
Користуючись формулою ККД теплової машини, поясніть взимку чи влітку ККД двигуна більший?
.Існує ідея створення теплового двигуна дія якого основана на різниці значень температури води на поверхні океану і на глиьині кількох сотень метрів. У тропічних широтах ці температури відповідно 25 і 5 С. Якій максимальний ККД матиме такий двигун? Чому його реалізація виправдана?
.Які пристрої виконують функції нагрівача і холодильника у двигуні внутрішнього згорання та в паровому двигуні?
.Зараз появились автомобілі, в якості пального використовують не бензин, а водень. Вкажіть в чому переваги використання водневого палива?