Тепловые двигатели. КПД теплового двигателя

муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя школа №69 имени А.А. Туполева»

План урока

по физике в 8 классе

на тему:

«Тепловые двигатели.

КПД теплового двигателя»

Провела:

учитель первой категории

Бондарева Н.И.

2022 г.

Урок по физике в 8 классе

ТЕМА УРОКА: «Тепловые двигатели. КПД теплового двигателя».

ЦЕЛИ УРОКА:

• Формирование понятий и представлений о тепловом двигатели, его видах, принципе действия двигателя внутреннего сгорания, КПД теплового двигателя.

• Развитие логического мышления, памяти, способности находить оптимальный путь выполнения поставленной задачи; умения правильно объяснять физические понятия и явления; совершенствование навыков работы с персональным компьютером.

• Экологическое воспитание.

ТИП УРОКА: изучение нового материала.

МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ:

Пурышева . Физика 8 класс; компьютер, мультимедиа презентация, модель ДВС, плакаты по устройству тепловых двигателей.

МЕТОДЫ: словесные, наглядные, проблемно-поисковые.

ФОРМЫ РАБОТЫ: коллективная, индивидуальная.

ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА:

1. Организационный момент.

2. Изучение нового материала.

Ребята, прежде чем мы перейдём к изучению нового материала, давайте вспомним ключевые термины, которые помогут нам определиться с темой сегодняшнего урока. А в этом нам поможет игра «Верю — не верю», которая имеет непосредственное отношение к теме сегодняшнего урока. Если в предложении нет ошибки, вы поднимаете две руки прямо, если есть ошибка, показываете скрещенные руки.

СЛАЙД-2. Игра «Верю - не верю».

1. Энергию движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело, называют внутренней энергией. (Верю)

2. Внутренняя энергия обозначается буквой Q и измеряется в Джоулях. (Не верю)

3. Внутреннюю энергию тела можно изменить только путем теплопередачи. (Не верю)

4.Чтобы найти количество теплоты, выделяющуюся при полном сгорании топлива, нужно удельную теплоту сгорания этого топлива умножить на его массу. (Верю)

5. Энергия может появляться и исчезать бесследно. (Не верю)

6. Энергия может переходить из одного вида в другой, сохраняя свое полное значение. (Верю)

7. Работа обозначается буквой А и измеряется в Джоулях. (Верю)

СЛАЙД-3. Тема и цели урока.

Тема сегодняшнего урока – «Тепловые двигатели. Двигатель внутреннего сгорания»

Жизнь людей невозможна без использования различных видов энергии, источниками которой являются различные виды топлива, ветер, солнце, приливы и отливы. Существуют различные виды машин, которые реализуют в своей работе превращение одного вида энергии в другой. Мы рассмотрим один из типов машин – тепловой двигатель. Сегодня мы на уроке должны понять роль каждого типа теплового двигателя для человека

Ответить для себя: Нужны ли человечеству тепловые двигатели и какова их судьба в дальнейшем.

СЛАЙД-4. Определение.

Тепловыми двигателями называют машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию.

Как же это происходит?

СЛАЙД-5. Иван Иванович Ползунов.

Пар или газ при расширении могут совершать механическую работу. Именно это и интересовало учёных в середине 18 века, когда возникла необходимость в создании тепловых двигателей, которые могли бы заменить лошадей, не справляющихся со своей работой по подъёму руды из шахт.

1 паровая машина в России была создана в 1765 году Иваном Ивановичем Ползуновым. Его машина поднимала руду и рабочих из шахт, но после смерти Ползунова износившийся двигатель перестал работать и никто не смог его отремонтировать.

СЛАЙД-6. Джеймс Уатт.

В 1777 году в Англии Джеймс Уатт построил более совершенную паровую машину. С тех пор создателем считается именно он. Первые паровые машины имели КПД=0,3%. В последствии Дж. Уатт, усовершенствовав паровую машину, добился повышения КПД до 2,8%.

СЛАЙД-7. Виды тепловых двигателей.

Существует несколько видов тепловых двигателей: паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, паровая и газовая турбины, реактивный двигатель.

ВОПРОС УЧИТЕЛЯ: Что необходимо для работы этих двигателей? (топливо)

Во всех этих двигателях энергия топлива сначала переходит в энергию газа (или пара). Газ, расширяясь, совершает работу и при этом охлаждается. Часть его внутренней энергии превращается в механическую энергию.

СЛАЙД-8.Устройство теплового двигателя

Т.е. тепловой двигатель состоит из нагревателя (устройства, где сгорает топливо), рабочего тела и холодильника. Газ или пар, который является рабочим телом, получает от нагревателя некоторое количество теплоты (Q₁). Рабочее тело, нагреваясь, расширяется и совершает работу (А_п) за счет своей внутренней энергии. Часть энергии (Q₂) передается холодильнику вместе с отработанным паром или выхлопными газами.

Большая часть энергии топлива не используется полезно, а теряется в окружающем пространстве.

СЛАЙД-9.

ВОПРОС УЧИТЕЛЯ: Вспомните, как найти КПД простого механизма? (Найти отношение полезной работы к затраченной)

Ч тобы найти коэффициент полезного действия теплового двигателя нужно найти отношение совершенной полезной работы (А_п) двигателя, к энергии, полученной от нагревателя (Q₁).

То есть КПД показывает, какая часть энергии, выделяемой топливом, превращается в полезную работу. Чем больше эта часть энергии, тем двигатель экономичнее.

ВОПРОС УЧИТЕЛЯ: Сравните значения Q₁ и Q₂. (Q₁ Q₂)

ВОПРОС УЧИТЕЛЯ: Что можно сказать о значении дроби (меньше 1)

Значит, КПД всегда меньше 1, а если его выразить в процентах, то меньше 100%.

СЛАЙД-10. Устройство двигателя внутреннего сгорания.

Рассмотрим подробнее устройство и принцип действия двигателя внутреннего сгорания, так как такой тип теплового двигателя обычно устанавливают на большинстве автомобилей. Топливо в нем сгорает прямо в цилиндре, внутри самого двигателя. Отсюда и происходит название этого двигателя.

Ребята делятся на 4 группы и заполняют карточки (приложение 1). Для правильного заполнения необходимо прочитать пар. 35 стр. 145-147 (п. 2-4) и выписать необходимую информацию по плану.

Двигатель внутреннего сгорания

1. Двигатель внутреннего сгорания состоит из следующих деталей:

1. Ц илиндр.

2. Поршень.

3. Шатун.

4. Коленчатый вал.

5. Впускной клапан.

6. Выпускной клапан.

7. Свеча зажигания.

8. Маховик.

СЛАЙД-11.

СЛАЙДЫ-13

Двигатель внутреннего сгорания используется в автомобилях, комбайнах, тракторах, тепловозах, теплоходах.

ВОПРОС УЧИТЕЛЯ: Из чего состоит горючая смесь, поступающая в цилиндр? (из паров бензина и воздуха)

Применение тепловых двигателей.

Применение тепловых двигателей чрезвычайно разнообразно.

Двигатели внутреннего сгорания приводят в движение самолеты, теплоходы, автомобили, тракторы, тепловозы, их устанавливают на речных и морских судах.

Паровые и газовые турбины нашли широкое применение на тепловых электростанциях, в качестве судовых двигателей, газовые турбины широко применяются в авиационных двигателях. Реактивные двигатели применяются в авиации, ракетостроении.

СЛАЙД-14. Экологические проблемы.

С развитием энергетики, автомобильного и других видов транспорта всё более сложной проблемой становится охрана окружающей среды от вредного влияния продуктов сгорания. Это связано с действием различных факторов:

- при сжигании топлива используется кислород из атмосферного воздуха;

- сжигание топлива сопровождается выделением в атмосферу углекислого газа;

- при работе двигатели выбрасывают в атмосферу азотные и серные соединения, а так же свинец.

ПРИМЕР: Один легковой автомобиль поглощает ежегодно из атмосферы в среднем больше 4 т кислорода, выбрасывая с выхлопными газами примерно 800 кг окиси углерода, около 40 кг окислов азота и почти 200 кг различных углеводородов.

ВОПРОСЫ УЧИТЕЛЯ:

Как вы думаете, что нужно сделать для того, чтобы избежать экологических проблем? (посадка лесов и сокращение их вырубки; установка фильтров на двигатели; переход на экологически чистые виды топлива; создание электромобилей или автомобилей, работающих на солнечных батареях и т.д.)

1. Закрепление изученного материала.

Ну, а сейчас давайте ещё раз коротко повторим то, с чем мы познакомились на сегодняшнем уроке.

• Какие машины называют тепловыми двигателями?

• Какие виды тепловых двигателей вы знаете?

• Что является нагревателем двигателя внутреннего сгорания?

• Что является холодильником двигателя внутреннего сгорания?

• Из скольких тактов состоит цикл двигателя внутреннего сгорания?

Теперь мне хотелось бы проверить, насколько хорошо вы усвоили новый материал. Для этого я предлагаю вам задачу на стр. 145 задание 33 номер 4, 5. А я и вы сделаем выводы, на что вам нужно обратить внимание при подготовке домашнего задания.

1. Подведение итогов.

Сегодня на уроке изучили устройство, принцип действия и назначение тепловых машин на примере двигателя внутреннего сгорания. Рассмотрели историю развития тепловых двигателей, экологические проблемы и перспективы развития.

Учитель оценки за урок

Учитель Домашнее задание: §34 - §35. Л. №1126 — 1128, 1144.

Учитель рефлексия:

1 такт - я пассивно слушал (оранжевая карточка)

2 такт – я не все понял (жёлтая карточка)

3 такт – я все понял (зелёная карточка)

4 такт – я ничего не понял (красная карточка)

При выходе из класса оставьте один такт, который к вам подходит на своем рабочем месте.

Учитель Урок окончен, отдыхайте.