Интегрированный урок – суд
По теме: «Тепловые двигатели».
Цели:
Повторить принцип действия, устройство и основные виды двигателей.
Выделить особенности их полезное значение и вредное влияние на живой организм.
Сформулировать экологические проблемы, связанные с использованием тепловых двигателей.
Актуализировать эти проблемы на чувственном и эмоциональном уровне.
Выделить межпредметные связи.
Воспитание культуры речи, с помощью деловой игры, умения находить выход из нестандартной ситуации.
Развитие чувства ответственности за все происходящее на планете, толлерантноти, любви к природе.
План:
Эмоциональное погружение.
Вступление и эпиграф.
Ход деловой игры.
Обратная связь /рефлексия/.
Подведение итогов.
Эмоциональный выход.
Конспект урока:
На фоне песни «Беловежская пуша» звучит стихотворение:
Воздух создан из вздохов
Из возгласов, рева и воя
Он - создание жизни.
И он эту землю покрыл
Пеленой перегноя,
Цветами, листвой и травою.
Воздух, взболтанный взмахами крыльев,
Густой от сопения рыл.
Это мы, все мы, вместе,
В берлогах и норах,
В домах, водоемах и гнездах,
Зачастую еще пожирая, друг дружку живьем
Надышали ноздрями, пастями и ртами свой воздух.
Это мы создаем атмосферу, в которой живем.
Эпиграф (на доске).
Похож невежда на огонь –
Где упадет, там и сожжет.
А умный – чистая вода.
Где ни пройдет – все зацветет.
Наапет Кучак.
Учитель:
Сегодня мы с вами должны понять, стоит ли создание, совершенствование и применение такого устройства, как тепловой двигатель, тех потерь, которые мы видим в результате его использования. И еще у меня к вам вопрос, на который вы попытаетесь ответить в конце урока, почему именно эти слова Наапета Кучака взяты в качестве эпиграфа?
Ход деловой игры:
Секретарь: Встать! Суд идет! Прошу садиться. Слушается дело №2 по обвинению «Теплового двигателя» в преступлениях против природы и человека. Дело слушается в кабинете физики №21 МОУ «Викуловская СОШ №2».
Дело ведет судья…..
Сторону обвинения представляет прокурор….
Защищает обвиняемого адвокат….
Судья: отводы у стороны обвинения имеются? У защиты?
Судья: Обвиняемый, прошу вас представиться, кто вы, откуда?
Обвиняемый…..(рассказывает о изобретении теплового двигателя).
« Первый универсальный тепловой двигатель был создан в России выдающимся изобретателем, механиком Воскресенских заводов на Алтае И. И. Ползуновым.
Кроме того, Ползунов внес серьезные усовершенствования в конструкцию рабочих органов двигателя, применил оригинальную систему паро- и водораспределения, и в отличие от машин Ньюкомена ось вала его машины была параллельна плоскости цилиндров. Свою машину И. И. Ползунов начал строить в 1764 г. К нему прикомандировали четырех учеников, которых он должен был обучить не только теории, но и ремеслам. Машина была изготовлена в декабре 1765 г. Машина была испытана уже после его смерти в октябре 1766 г. и работала, в общем, удовлетворительно. Как всякий первый образец, она нуждалась в доработке, к тому же в ноябре обнаружилась течь котла. Но изобретателя не было в живых, а без него устранением недостатков никто не занимался. Машина бездействовала до 1779 г., а затем была разобрана.
Джеймс Уатт внес огромный вклад в создание паровых машин. В 1765 г. Уатт, изготовив макет машины Ньюкомена в Глазго по заказу местного университета и проводя на нем опыты, понял, что основной причиной ее низкой экономичности является охлаждение расширяющегося пара стенками цилиндра. Уатт пришел к выводу, что нужно использовать давление пара и не связывать машину воедино ни с каким потребителем мощности. Затратив на изготовление машины все имеющиеся у него средства, Уатт смог уже в конце 1765 г. продемонстрировать ее работу.»
Судья: слово для обвинения предоставляется прокурору….
Прокурор…..(представляет обвинение в загрязнении атмосферы, воды, автокатастрофах, и др.)
«Ваша честь, отрицательное влияние тепловых машин на окружающую среду связано с действием различных факторов. Во-первых, при сжигании топлива используется кислород из атмосферы, вследствие чего содержание кислорода в воздухе постепенно уменьшается. Во-вторых, сжигание топлива сопровождается выделением в атмосферу углекислого газа. В третьих, при сжигании угля и нефти атмосфера загрязняется азотными и серными соединениями, вредными для здоровья человека. Это не может не приводить к постепенному повышению средней температуры на земле.
Влияние тепловых двигателей на окружающую среду заключается в следующем : 1)Выделение в окружающую среду большого количества тепла, которое должно привести к постепенному повышению температуры на Земле. 2)Работа тепловых двигателей сопровождается сжиганием большого количества угля, нефти и газа. Углекислый газ в атмосфере наряду с парами воды приводит к "парниковому эффекту", что ведет к увеличению температуры Земли. 3)Топки электростанций, двигатели внутреннего сгорания выбрасывают в атмосферу вредные для растений, животных и человека вещества: сернистые соединения, оксиды азота, углеводороды, окиси углерода и др.
Серьезная проблема, стоящая перед человечеством — это «экологический кризис». Огромные масштабы преобразования энергии уже начали оказывать «планетарное» воздействие на климат Земли и состав атмосферы.»
Судья: для защиты слово предоставляется адвокату….
Адвокат: «Мы считаем, что обвинение необоснованно, мой подзащитный не признает себя виновным, доказательства имеются только косвенные. В деяниях инкриминируемых моему подзащитному виновен другой, что и собирается доказать защита в ходе судебного разбирательства.
Применение газотурбинных двигательных установок в авиации и ракетостроении поистине огромно. Все ракетоносители и все самолеты (кроме пропеллерных, на которых стоят ДВС) используют тягу этих установок. Тепловые машины широко используют на производстве и в быту. По железнодорожным магистралям водят составы мощные тепловозы, по водным путям – теплоходы. Миллионы автомобилей с двигателями внутреннего сгорания перевозят грузы и пассажиров. Поршневыми, турбовинтовыми и турбореактивными двигателями снабжены самолеты и вертолеты. С помощью ракетных двигателей осуществляются запуски искусственных спутников, космических кораблей и станций. Двигатели внутреннего сгорания являются основой механизации производственных процессов в сельском хозяйстве. Их устанавливают на тракторах, комбайнах, самоходных шасси, насосных станциях. Невозможно представить современный мир без применения тепловых двигателей.
Чтобы уменьшить негативные последствия работы тепловых двигателей, действуют в двух направлениях: с одной стороны, совершенствуют эти двигатели, повышая их КПД и уменьшая выброс вредных веществ, с другой стороны — используют энергосберегающие технологии.
В странах, где эти технологии разрабатываются и применяются, потребление энергии на производство той же самой продукции в несколько раз ниже, чем в странах, которые только сейчас начинают уделять внимание энергосберегающим технологиям.»
Судья: суд считает необходимым заслушать первых создателей двигателей. Пригласите первого свидетеля.
Секретарь: приглашается свидетель Джеймс Уатт.
Джеймс Уатт: Клянусь говорить только правду и ничего кроме правды. (рассказывает о своем изобретении, о его применении, о том для чего он создал «свое детище»).
«Я, Д. Уатт родился в 1736 г. в Шотландии. В 1754 г. он был отправлен в Глазго для обучения профессии механика, но перебрался в Лондон, а затем вновь вернулся в Глазго и работал там в качестве университетского механика. Там он поддерживал отношения со многими учеными и основательно изучал литературу по паротехнике.
Уже около 1760 г. Уатт начинает заниматься самостоятельными разработками в области паротехники.
В 1765 г. Уатт, изготовив макет машины Ньюкомена в Глазго по заказу местного университета и проводя на нем опыты, понял, что основной причиной ее низкой экономичности является охлаждение расширяющегося пара стенками цилиндра и решает вынести процесс конденсации за пределы цилиндра. Это был шаг, завершивший формирование рабочего цикла паровой машины.
Поняв, что процесс охлаждения пара следует вынести за пределы цилиндра, Уатт берет свой первый патент на паровую машину.
Перед подачей заявки на патент Уатт провел большую экспериментальную работу.
Кроме того, Уатт сразу решил строить свою машину как универсальный тепловой двигатель и не связывал ее воедино ни с каким потребителем мощности.
Затратив на изготовление машины все имеющиеся у него средства, я смог уже в конце 1765 г. продемонстрировать ее работу. Но для изготовления машин на продажу требовались не только деньги, но и производство с очень высокой по тем временам культурой, и по совету своих друзей Уатт обращается к владельцу знаменитых Карронских заводов доктору медицины Ребеку.
Карронские заводы нуждались в угле, и Ребек к тому времени приобрел каменноугольные копи, на которых сразу столкнулся с необходимостью откачки воды. При таких обстоятельствах он был очень заинтересован в сделке с Уаттом. По договору он принимал на себя все расходы с условием, что ему будут принадлежать две трети прибылей.
Я получил средства и мог заняться подготовкой производства. Но финансовые дела Ребека очень быстро пришли в упадок, и он прекратил финансирование работ над машиной. В это время Уатт получил предложение продолжить работу над машиной от Мэтью Болтона, богатого фабриканта, владельца металлообрабатывающего завода в Сохо. Стоящий на грани разорения Ребек легко уступил свои права Болтону, и в 1773 г. Уатт вплотную приступил к реализации своих идей.»
Аналогично проходит допрос свидетелей защиты, обвинения.
В качестве свидетелей обвинения выступают: врач (о вреде для здоровья человека), эколог, а так же свидетели различных аварий и т.д. В качестве свидетелей защиты: водитель, фермер, инженер.
Инженер – конструктор рассказывает о способах повышения КПД двигателя.
Секретарь: В качестве свидетеля обвинения приглашается врач:
Врач: « Ваша честь, в крупных городах отработанные газы автомобилей создают смог. Все это ведет к развитию широкого спектра заболеваний, угарный газ токсичен, образует с гемоглобином крови прочное соединение - карбоксигемоглобин, что препятствует поступлению достаточного количества О2 в мозг и, как следствие, увеличивает число психических заболеваний. Окиси серы с водой образуют серную кислоту, а оксид азота образует азотную и азотистую кислоты. У человека они вызывают поражения кожи, обструктивный рахит, отёк легких. Кадмий отрицательно воздействует на костную и половую системы, кору надпочечников, зубы, нарушает углеродный обмен. При большой концентрации он вызывает болезнь «итай-итай». Свинец является тератогеном, вызывает у грудных детей нарушение ЦНС, костной системы, слуха, зрения - и в дальнейшем смерть. У взрослых он вызывает нарушение кровеносной системы, импотенцию. Так же перед человечеством стоит проблема шумового загрязнения. Шумовое загрязнение отрицательно воздействует на организм человека, вызывая: повышенную утомляемость, снижение умственной активности, понижение производительности труда, развитие сердечнососудистых и нервных заболеваний. По мнению ученых, шум сокращает продолжительность жизни человека в больших городах на 8 – 12 лет.» Секретарь: В качестве свидетеля обвинения приглашается эколог.
Эколог: «Количество и концентрация вредных веществ в выхлопах зависят от вида и качества топлива. В основном это такие вещества, как углекислый газ, угарный газ, оксиды азота, гексен, пентен, кадмий, серный ангидрид сернистый ангидрид, свинец, хлор и некоторые его соединения. Эти вещества отрицательно воздействуют на человека, животных, растения и вызывают глобальные изменения в биосфере. Углекислый газ, угарный газ, оксиды серы, оксиды азота являются «парниковыми» газами, то есть вызывают парниковый эффект, выражающийся в повышении температуры у поверхности Земли. Его механизм заключается в образовании особого слоя в атмосфере, который отражает тепловые лучи, идущие от Земли, не давая им уходить в космическое пространство. Это может привести к таянию льда в полярных областях и, как следствие, к повышению уровня Мирового океана. Но надо сказать, что тепловой эффект почти компенсируется ледниковым эффектом. Последний вызывается слоем пылевых частиц, которые отражают тепловые лучи, идущие от Солнца, обратно в космос. В год образуется 2,5-10 тонн СО, 7 млн. тонн СО2. SO2, N0 являются мутагенами, тератогенами, образуют с туманом или дождем смог и кислотные дожди.. У животных наблюдаются нарушения жизнедеятельности, и даже гибель. У растений в первую очередь поражаются листья, а в дальнейшем гибнет все растение. Так, в Скандинавии наблюдается массовая гибель лесов по этой причине. Также эти дожди вызывают коррозию металлов и разрушение зданий. Кроме того, оксиды азота способствуют разрушению озонового слоя. Также ДВС поглощают кислород, уменьшая его концентрацию в атмосфере. В наиболее развитых странах тепловые двигатели уже сегодня потребляют больше кислорода, чем вырабатывается всеми растениями, растущими в этих странах, и образуется много вредных веществ, загрязняющих атмосферу.» Секретарь: В качестве свидетеля обвинения приглашается очевидец происшествия
Очевидец: У вертолета Ми-2, совершившего на Камчатке жесткую посадку, отказал двигатель: «были слышны свист и хлопки», рассказал один из очевидцев инцидента Во время инцидента мужчина находился в нескольких десятках метров от места происшествия. «Я был на улице, возле гаража. Смотрю: он (вертолет) летит и начал издавать нехарактерные звуки. Свист пошел от двигателей, и такие звуки, как от детонации топлива. После этого он начал сюда поворачивать, в сторону площадки, и потом упал» он сразу бросился к вертолету. Люди, находившиеся в Ми-2, вначале не подавали признаков жизни. «Вначале никто из людей не подавал признаков жизни. Потом начали шевелиться (командир в кабине и еще один человек в салоне). Еще один человек уже был без признаков жизни. Подбежали другие люди. Вместе мы выломали дверцу, чтобы командир выбрался. Он сам вылез, а второму мы помогли. У третьего мужчины пульс не прощупывался». Секретарь: В качестве свидетеля защиты приглашается пилот вертолета
Пилот: «В здании случилась какая-то серьезная авария, пилот рассказывает о том, как спасатели эвакуировали людей при помощи вертолета., в 16:00 на техническом этаже под крышей, где работали строители, взорвался газовый баллон, после чего частично обрушились элементы перекрытия и начался пожар. Рабочие и сотрудники офисов этажом ниже оказались отрезаны дымом и огнем от лестниц. К месту ЧП подъезжали автоцистерны, разворачивались пожарные рукава. К людям, взывающим о помощи из окон здания, выдвигались автолестницы, шла эвакуация внутри бизнес-центра. Сложность спасательной операции заключалась в том, что к заблокированным на техэтаже рабочим подобраться можно было только с воздуха. к зданию подлетел «Еврокоптер» с тремя спасателями. Высадившись на кровлю, они бросились искать заблокированных дымом людей на техническом этаже. Когда рабочих в дыхательных масках вывели на крышу, с вертолета Ми-8 на тросе спустилось специальное устройство, на котором спасатели и спасенные были благополучно эвакуированы в безопасное место.»
Секретарь: В качестве свидетеля защиты приглашается фермер
Фермер: «Меня зовут Иван Дмитриевич, занимаюсь фермерством с 1989г, в настоящее время в хозяйстве 1821 гектар земли; 360 голов крупного рогатого скота, 400 овец и 40 лошадей. Справляемся в семейном бизнесе, только благодаря тому, что везде техника, все процессы автоматизированы. Техника самая современная, отвечающая мировым стандартам.»
Секретарь: В качестве свидетеля защиты приглашается инженер
Инженер: «Применение двигателей внутреннего сгорания чрезвычайно важно. Карбюраторные двигатели устанавливаются на автомобилях, мотоциклах, вертолетах; дизельные – на теплоходах, тепловозах, тракторах, тяжелых автомобилях, самолетах.
Основные направления в развитии двигателестроения включают в себя:
а) увеличение производства дизельных грузовых автомобилей и автопоездов с уменьшенным на 25-30% по сравнению с бензиновыми двигателями потреблением топлива;
б) ускорение перехода на производство легковых автомобилей с дизельными двигателями. Значительное расширение производства автомобилей, работающих на сжатом и сжиженном газе.
В настоящее время паровые турбины являются почти единственным тепловым двигателем на мощных тепловых электростанциях, служат основным двигателем на крупных судах, турбины средних размеров и даже небольших мощностей применяют для привода насосов, воздуходувок и пр. Газовые турбины устанавливаются на мощных грузовых машинах типа БелАЗ.
Развитие космонавтики и проведение исследований в космосе оказали большое влияние на развитие техники и ряда наук: астрономии, медицины, метеорологии и др.
В настоящее время реактивные двигатели используются не только на ракетах, но и на реактивных и турбореактивных самолетах, реактивных катерах выбрасывающих из корпуса для создания реактивной тяги мощную струю воды.»
Судья: Прокурор, прошу Вас подвести итог.
Прокурор: (подводит итог и просит прекратить производство двигателей).
Охрана природы - задача нашего века, проблема, ставшая социальной. Снова и снова мы слышим об опасности, грозящей окружающей среде, но до сих пор многие из нас считают их неприятным, но неизбежным порождением цивилизации и полагают, что мы ещё успеем справиться со всеми выявившимися затруднениями. Тепловой двигатель является одним из основных загрянителей окружающнй среды, источником опасности для всего живого.
Таким образом, прошу для подсудимого высшую меру- полный запрет на использование»
Судья: Адвокат, Вам есть что добавить?
Адвокат: «Нельзя сказать, что вопросу загрязнения транспортом не уделяется никакого внимания. Все больше обычные поезда заменяются электровозами, разрабатываются и уже выпускаются автомобили на аккумуляторных батареях, при современных темпах прогресса можно надеяться на то что вскоре появятся и экологически чистые авиационные и ракетные двигатели. Правительства принимают решения против загрязнения планеты. Но на современном этапе развития цивилизации невозможно полностью заменить тепловые двигатели, иначе развитие остановится. Кроме того, я считаю на скамье должен находиться тот, кто некачественно использует двигатель.
В связи с вышеизложенным, прошу оправдать моего подзащитного и отпустить в зале суда»
Судья: обвиняемый, Вам предоставляется последнее слово.
Обвиняемый: Я не виновен. Считаю, что вина лежит на человеке, который использует меня.
Секретарь: Суд удаляется на совещание.
Учитель: Пока суд совещается, я хочу услышать мнение каждого из присутствующих здесь о том, что важнее использование двигателя или ущерб, наносимый им. (высказывается каждый ученик).
Секретарь: Встать! Суд идет! Приговор суда выслушать стоя.
Судья:…(приговор).
Учитель: я думаю, что мы пришли к правильному выводу, что во всех бедствиях скорее вина человека. Это он своим любопытством, своим стремлением ко всему новому пришел к таким результатам. Именно он виновен в том, каких результатов достиг. И именно он должен совершенствовать то, что создал.
Учитель:
Мы убьем машинами вселенную,
Под железом умерла Земля.
В наших топках бьется солнце пленное.
И в бессмертной стали нет добра и зла.
День и ночь в ваганках раскаленных
Пламя переходит в ледяной металл:
Мир стоит, печами озаренный,
Как невесту, человек обнял.
Льем мы новую железную вселенную.
Радостнее света и нежней мечты.
В нем надежды наши оживут безмерные.
Глаз я поцелую сестры моей – звезды.
На фоне песни «Есть город золотой» - дети читают стихотворение.
Береги свою планету!
Есть одна планета-сад
В этом космосе холодном
Только здесь леса шумят.
Птиц скликая перелетных.
И стрекозы только тут
В речку смотрят удивленно.
Здесь в траве живет беспечно.
Стрекотун – певун кузнечик.
Юный ветер, хулиган,
Щекочет, старый океан,
Грациозные дельфины
Вальс танцуют и поют,
В общем, весело живут.
Здесь лишь утро золотое,
Воздух нежно голубой
Дышится легко и вволю.
Забываем мы порой:
Воздух дан в аренду нам,
Он один на всех землян.
Чтобы жизнь торжествовала,
Охранять нам воздух надо.
Береги свою планету.
Ведь другой на свете нету!
Учитель: Почему эпиграфом урока стали слова Наапета Кучака
«Похож невежда на огонь –
Где упадет, там и сожжет.
А умный – чистая вода.
Где ни пройдет – все зацветет». (Мнения учащихся)
Право человека знать чем он дышит, следовательно есть право и на здоровье, а значит есть гражданская обязанность бороться за чистоту атмосферы. Человек ответственен за те знания, которые получает.
Эксперт, который работал в течение урока объявляет результат. (оценивает каждого участника по владению материалом, заинтересованность, артистичности, риторике, умению вести диалог)
2 988
23 040 
