«Тепловые двигатели. КПД теплового двигателя»

Урок физики 1 курс, группа № 16.

Направление подготовки: 23.01.17 Мастер по ремонту и обслуживанию автомобилей

«Тепловые двигатели. КПД теплового двигателя»

Составил преподаватель физики ГАПОУ МО

«Кольский транспортный колледж»:

Возненко Оксана Викторовна

Цели урока:

1. Образовательная:

• разъяснить принцип действия теплового двигателя на примере работы карбюраторного двигателя;

• ознакомить с влиянием тепловых двигателей на окружающую среду;

2. Воспитательная:

• воспитывать интерес к предмету, умение видеть экологические проблемы, связанные с развитием техники.

3. Развивающая:

• формировать логическое мышление посредством составления структурно-логических схем;

• содействовать развитию учащихся самостоятельного приобретения знаний.

Ход урока:

1. Организационный момент.

2. Проверка домашнего задания.

3. Сообщение новой темы.

4. Работа по новой теме:

   1. Опыт с пробиркой.

   2. Принцип действия тепловых двигателей.

   3. Принцип действия карбюраторного двигателя.

   4. Принцип действия реактивного двигателя.

   5. КПД теплового двигателя.

   6. Воздействие двигателей на окружающую среду.

5. Анализ составленной структурно-логической схемы.

6. Решение задач по теме «КПД тепловых двигателей».

7. Домашнее задание.

8. Рефлексия.

Оборудование: модель теплового двигателя, компьютер, мультимедийный проектор, видеоролик «Тепловые двигатели», презентация, пробирка с пробкой, стакан горячей воды.

Ход урока.

1. Организационный момент.

Сегодня на уроке мы с вами познакомимся с новой и интересной темой, качественной темой, поскольку именно эта тема является ярким примером применения законов термодинамики. Кроме того, сегодня мы с вами продолжим работу над составлением структурно-логических схем или опорных конспектов (на доске уже начерчена пустая схема).

А сейчас, начнем, как обычно, с проверки домашнего задания. На слайде вам будет представлен ряд вопросов, а на рабочем столе находится бланк для ответов заполните его в течение 5 минут

фронтальный опрос с элементами взаимопроверки по вопросам (Слайд 2)).

Вопросы:

1. Закончите предложение. Процесс, при котором один из макроскопических параметров остается неизменным, называется - … (изопроцессом);

2. Запишите первое начало термодинамики (∆U = Q+A);

3. В чем физический смысл первого начала термодинамики (в том, что вечный двигатель создать невозможно!)

4. Какой процесс называется изохорным? (процесс, протекающий в газе при постоянном объеме);

5. Какой процесс называется изобарным? (процесс, протекающий в газе при постоянном давлении);

6. Дайте определение адиабатному процессу (процесс, при котором отсутствует теплообмен с окружающими телами);

7. Какой процесс называется изотермическим? (процесс, протекающий в газе при постоянной температуре);

А теперь поменяйтесь листочками и проверьте работу своего соседа по ключу выставьте ему оценку.

3. Сообщение новой темы.

И так, на прошлых уроках мы изучили первый закон термодинамики и его применение к изопроцессам, рассмотрели новый процесс – АДИАБАТНЫЙ. Еще раз, скажите, пожалуйста, что это за процесс?

Назовите, пожалуйста, самый яркий пример адиабатного процесса в технике. (двигатель Дизеля).

Совершенно, верно. Двигатель Дизеля относится к тепловым двигателям. Именно этой теме мы посвятим сегодняшний урок. А дальше мы обсудим КПД тепловых двигателей. Тепловой двигатель. (Слайд 3)

4. Работа по новой теме.

Итак, сейчас мы с вами попробуем сформулировать, определение теплового двигателя и определить принцип его действия. Мы знаем, что физика наука практическая, прикладная. Все физические явления, законы в конечном итоге находят применение в жизни человека. Поэтому и мы обратимся к опыту, в конце проведения которого вы мне ответите на вопрос: Какие превращения энергии происходили в ходе представленного процесса?

Демонстрация опыта: Нагревание воды в пробирке до кипения с выталкиванием пробки под действием образовавшегося пара.                 

 Обсуждение вопросов: Какие превращения энергии происходили в ходе представленного процесса? Как вы думаете, где используется это явление в технике?

(Предполагаемый ответ: Совершение паром работы при расширении. Используется в работе тепловых двигателей.)

(Формулируем определение и заполняем таблицу).

Определение теплового двигателя. (Тепловой двигатель – это устройство, превращающее внутреннюю энергию топлива в механическую. (Слайд 4))

4.2 - 4.3 Принцип действия тепловых двигателей. Принцип действия четырехтактного карбюраторного двигателя.

Скажите, пожалуйста, кто сможет зарисовать схему и описать работу теплового двигателя? (создается проблемная ситуация). В этом нелегком деле нам поможет видеофрагмент (ссылка в презентации на лампочке), который я предлагаю вам просмотреть и отметить основные моменты в свои структурно-логические схемы:

1. Схема тепловой машины;

2. Принцип действия четырехтактного карбюраторного двигателя;

3. Цикл работы КД в координатах p(V).

4. Различие между карбюраторным и дизельным двигателями.

Видеофрагмент – http://www.youtube.com/watch?v=g-Brj9tWJOc

Во время какого такта происходит превращение внутренней энергии топлива в механическую? (во время 3 такта)

Скажите, пожалуйста, кто сможет описать каждый этап цикла самостоятельно при помощи чертежа?

(ученик заполняет схему на доске)

Описание работы цикла карбюраторного двигателя. (Слайд 6)

Скажите, пожалуйста, а каковы основные отличия между карбюраторным и дизельным двигателем? (перечисляют отличия: вид топлива и в том, что горючее поджигается не электрической искрой, а горячим воздухом)

4.4 Принцип действия реактивного двигателя.

Принцип работы реактивного двигателя – рассказывает заранее подготовленный ученик.

В структурно-логическую схему заносится информация по реактивному двигателю (выходит следующий учащийся).

4.5 КПД теплового двигателя.

В самом начале урока, я вам сказал о том, что мы сегодня будем изучать. Назовите, пожалуйста, вторую тему сегодняшнего урока. (КПД тепловых двигателей)

Кто помнит из раздела «Механика» что такое КПД? (отношение полезной работы, к затраченной.)

Тогда при работе теплового двигателя, что будет полезной, а что затраченной работой?

Найдите, пожалуйста, в учебнике, на странице 233 определение КПД теплового двигателя. Почему работа газа является «полезной»? (так как именно она идет на совершение работы). А почему затраченной работой является количество теплоты, полученной от нагревателя? (т.к. это все тепло, которое выделяется при сгорании топлива).

Запишите основные моменты в структурно-логическую схему. (К доске вызывается любой учащийся)

Формула КПД теплового двигателя. (Слайд 7)

Скажите, пожалуйста, а почему в учебнике в формуле указан модуль, а на слайде этого нет. Где ошибка? (На слайде, т.к. количество теплоты, отданное холодильнику, может иметь отрицательный знак).

Может ли у тепловой машины быть КПД равным 100%? А какие максимальные значения КПД существуют у машин?

Характеристики тепловых двигателей. (Слайд 8)

4.6 КПД машины Карно.

Каким способом можно получить максимальный КПД? (работа с учебником – КПД машины Карно).

Чем отличается машина Карно от теплового двигателя внутреннего сгорания? (Рабочее тело – идеальный газ.)

Занесите себе основные моменты, в структурно-логическую схему, а также запишите туда формулу для определения КПД машины Карно. (Заполняют схему на доске)

4.7 Воздействие на окружающую среду.

Давайте воспользуемся структурно-логической схемой и вспомним, как называется 4 такт работы карбюраторного двигателя? (выхлоп)

Куда происходит выхлоп? (в окружающую среду)

Безопасны ли тепловые двигатели с точки зрения экологии?

Воздействие на окружающую среду. (Слайд 9)

5. Анализ структурно-логических схем.

А теперь сравните получившуюся структурно-логическую схему на доске с вашей. Есть ли моменты, которые не были учтены при заполнении схемы? (Слайд 10)

(приложение 1)

6. Решение задач.

Пользуясь своими схемами, попробуйте решить несколько задач.

Задача 1. (Слайд 11)

Чему равен максимальный КПД идеального теплового двигателя, если температура нагревателя 455 С, а температура холодильника 273 С?

Задача 2. (Слайд 12)

Тепловой двигатель совершает за цикл работу 100 Дж. Какое количество теплоты получено при этом от нагревателя, если КПД равен 20%?

Задача 3. (Слайд 13)

КПД идеальной машины 60%, температура нагревателя 480С. Какова температура холодильника? Какая часть теплоты, получаемой от нагревателя, уходит в холодильник?

7. Домашнее задание

§ 82. Упражнение 15 Задача № 11, 12. (Синквейн для продвинутого уровня)

8. Рефлексия. (выберите смайлик, соответствующий утверждению)

1. – Узнал много нового на уроке, провел время с пользой.

2. – Ничего нового не узнал, материал повторил.

3. – Материал сложный ничего не понял