Тепловые двигатели. Кпд теплового двигателя icon

Тепловые двигатели. Кпд теплового двигателя




НазваниеТепловые двигатели. Кпд теплового двигателя
Дата конвертации29.05.2015
Размер164.95 Kb.
ТипУрок
источник

Муниципальное Общеобразовательное Учреждение

«Косторнянская основная общеобразовательная школа»

Большесолдатского района Курской области

План открытого урока

по физике в 8 классе

на тему:

«Тепловые двигатели.

КПД теплового двигателя»

Провел

учитель первой категории

Котов В. И.

2011 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:

Перышкин А.В. 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 кроссворд, ключевое слово которого имеет непосредственное отношение к теме сегодняшнего урока.

СЛАЙД-2. Кроссворд.

  1. Один из способов изменения внутренней энергии тела (теплопередача).

  2. Источник энергии, используемый в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве, в быту (топливо).

  3. Кинетическая, потенциальная, внутренняя (энергия).

  4. Дерево даешь – съедает, от воды – умирает (огонь).

  5. От этой величины зависит скорость движения молекул (температура).

  6. Единица измерения мощности (Ватт).

  7. Процесс соединения молекул горючего с кислородом, при котором выделяется энергия (горение).

  8. Единица измерения энергии (Джоуль).

  9. Один из видов теплопередачи (излучение).


СЛАЙД-3. Тема и цели урока.

Тема сегодняшнего урока – «Тепловые двигатели. КПД теплового двигателя»

Сегодня на уроке мы:

- выясним, какие машины являются тепловыми двигателями;

- рассмотрим преобразование энергии в них;

- рассмотрим основные виды двигателей и их применение;

- изучим влияние на окружающую среду тепловых двигателей;

- определим возможные пути выхода из сложившейся экологической ситуации.

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. Анимационная модель работы простейшего теплового двигателя.

Если в цилиндр налить немного воды, затем закрыть плотно пригнанным поршнем, который может двигаться вдоль цилиндра, и нагреть воду до кипения, то под давлением пара поршень поднимется вверх, то есть совершит работу.

СЛАЙД-6. Завершение работы теплового двигателя (окончание работы слайда №5).

^ ВОПРОС УЧИТЕЛЯ: Какие преобразования энергии здесь происходили? (энергия топлива переходит во внутреннюю энергию пара, а внутренняя энергия пара превращается в кинетическую энергию поршня).

^ СЛАЙД-7. Джеймс Уатт.

Такой двигатель был изобретен в конце XVIIв. Джеймсом Уаттом и усовершенствован в дальнейшем (сообщение учащегося).

СЛАЙД-8. Схема – классификация тепловых двигателей.

Существует несколько видов тепловых двигателей: паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, паровая и газовая турбины, реактивный двигатель. 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-9. Структура двигателя и формула КПД.

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 (Ап) 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.

^ ВОПРОС УЧИТЕЛЯ: Как называется величина, показывающая, какая часть энергии, выделяемой топливом, тепловой двигатель превращает в полезную работу? (КПД)

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

Чтобы найти коэффициент полезного действия теплового двигателя нужно найти отношение совершенной полезной работы (Ап) 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: На сколько Q1 > Q2? (на значение Ап)

^ ВОПРОС УЧИТЕЛЯ: Как можно найти полезную работу? (Q1Q2)

Значит, Ап = Q1 – Q2 и
^ ВОПРОС УЧИТЕЛЯ: Сравните значения Q1 – Q2 и Q1. (Q1Q2 < Q1)

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

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

Задача: Чему равен КПД теплового двигателя, если в полезную работу превращается четверть энергии топлива? (25%)

Первые паровые машины имели КПД=0,3%. В последствии Дж. Уатт, усовершенствовав паровую машину, добился повышения КПД до 2,8%.

^ 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.

На рисунке показан простейший двигатель внутреннего сгорания в разрезе.

Двигатель состоит из цилиндра 1, в котором перемещается поршень 2, соединенный при помощи шатуна 3 с коленчатым валом 4, на котором находится маховик 5.

В верхней части цилиндра имеется два клапана 6 и 7, которые при работе двигателя автоматически открываются и закрываются в нужные моменты. Через клапан 6 в цилиндр поступает горючая смесь, которая воспламеняется с помощью свечи 8, а через клапан 7 выпускаются отработавшие газы.

^ ВОПРОС УЧИТЕЛЯ: На каком топливе работают двигатели внутреннего сгорания? (бензине, керосине, нефти или на горючем газе)

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

^ СЛАЙД-11. «Мертвые точки»

Крайние положения поршня в цилиндре называют мертвыми точками. Расстояние, проходимое поршнем от одной мертвой точки до другой, называют ходом поршня. Один ход поршня, или один такт двигателя, совершается за пол-оборота коленчатого вала.

^ СЛАЙДЫ-12-14. Первый такт – ВПУСК.

При повороте вала двигателя в начале первого такта (впуска) поршень движется вниз. Объем над поршнем увеличивается. Вследствие этого в цилиндре создается разрежение. В это время открывается впускной клапан и в цилиндр входит горючая смесь. К концу первого такта цилиндр заполняется горючей смесью, а клапан 6 закрывается.

^ СЛАЙДЫ-15-16. Второй такт – СЖАТИЕ.

При дальнейшем повороте вала поршень движется вверх (второй такт) и сжимает горючую смесь. В конце второго такта (сжатия), когда поршень дойдет до крайнего верхнего положения, сжатая горючая смесь воспламеняется (от электрической искры) и быстро сгорает.

^ СЛАЙДЫ-17-18. Третий такт – РАБОЧИЙ ХОД.

Образующиеся при сгорании газы (температура продуктов сгорания достигает 1600—1800°С) давят на поршень и толкают его вниз. Под действием расширяющихся нагретых газов (третий такт) двигатель совершает работу, поэтому этот такт называют рабочим ходом. Движение поршня передается шатуну, а через него коленчатому валу с маховиком. Получив сильный толчок, маховик затем продолжает вращаться по инерции и перемещает скрепленный с ним поршень при последующих тактах. Второй и третий такты происходят при закрытых клапанах.

В конце третьего такта открывается выпускной клапан, и через него продукты сгорания выходят из цилиндра в атмосферу.

^ СЛАЙДЫ-19-20. Четвертый такт – ВЫПУСК.

Выпуск продуктов сгорания продолжается и в течение четвертого такта (выпуска), когда поршень движется вверх. В конце четвертого такта выпускной клапан закрывается.

^ СЛАЙД-21. Анимационная модель полного цикла работы двигателя.

Итак, цикл двигателя состоит из следующих четырех процессов (тактов): впуска, сжатия, рабочего хода, выпуска. Поэтому такие двигатели называют четырехтактными.

^ СЛАЙД-22. Анимационная модель работы четырёхцилиндрового двигателя.

В автомобилях используют чаще всего четырехцилиндровые двигатели внутреннего сгорания. Работа цилиндров согласуется так, что в каждом из них поочередно происходит рабочий ход, и коленчатый нал все время получает энергию от одного из поршней.

Имеются и восьмицилиндровые двигатели. Многоцилиндровые двигатели в лучшей степени обеспечивают равномерность вращения вала и имеют большую мощность.

^ СЛАЙД-23. 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-24. 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.)

СЛАЙД-25. Физкультминутка.

ФИЗКУЛЬТМИНУТКА

СЛАЙД-26. Высказывание.

  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?

  • Какой такт изображен на рисунке 27 учебника?

Теперь мне хотелось бы проверить, насколько хорошо вы усвоили новый материал. Для этого я предлагаю вам ответить на вопросы теста. Но оценивать ваши знания будет компьютер. А я и вы сделаем выводы, на что вам нужно обратить внимание при подготовке домашнего задания.

ТЕСТ:

Вопрос №1

Горючая смесь, поступающая в цилиндр двигателя авто­мобиля, состоит из ...

  1. различных видов жидкого топлива.

  2. распылённого керосина с воздухом.

  3. воздуха и паров бензина.

  4. масла и бензина.

Вопрос №2

Каким номером обозначен поршень?

1 2 3 4 5 6 7 8

Вопрос №3

Каким номером обозначен цилиндр?

1 2 3 4 5 6 7 8

Вопрос №4

Каким номером обозначена свеча?

1 2 3 4 5 6 7 ^ 8

Вопрос №5

Каким номером обозначен маховик?

1 2 3 4 5 6 7 8

Вопрос №6

Что происходит с горючей смесью и газом, образовавшимися от сгорания этой смеси, при первом такте?

1. Горючая смесь сжимается.

2. Газ, образовавшийся при сгорании горючей смеси, удаляется из цилиндра.

3. Сгорание горючей смеси и расширение газов, получившихся при сгорании.

4. Горючая смесь всасывается в цилиндр.

Вопрос №7

Что происходит с горючей смесью и газом, образовавшимися от сгорания этой смеси, при втором такте?

1. Горючая смесь сжимается.

2. Газ, образовавшийся при сгорании горючей смеси, удаляется из цилиндра.

3. Сгорание горючей смеси и расширение газов, получившихся при сгорании.

4. Горючая смесь всасывается в цилиндр.

Вопрос №8

На каком рисунке изображён рабочий ход?

1 2 3 4

Вопрос №9

На каком рисунке изображён выпуск?

1 2 3 4


  1. Подведение итогов.

Домашнее задание: §21 - §24. Л. №1126 - 1130
^ ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА:

  1. Волков В.А. Поурочные разработки по физике: 8 класс – М.: ВАКО, 2006.

  2. Кабардин О.Ф. Физика: справочные материалы: учебное пособие для учащихся. – М.: Просвещение, 1991.

  3. Перышкин А.В. Физика. 8 класс: учебник для общеобразовательных учреждений. М.: Дрофа, 2006.

  4. Постников А.В. Проверка знаний учащихся по физике: 6-7 класс. Дидактический материал. Пособие для учителя. – М.: Просвещение, 1986.

  5. Электронное пособие: Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия.



1

9











































2

3














































4
















5


































6
















7

























8






















































  1. Один из способов изменения внутренней энергии тела.

  2. Источник энергии, используемый в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве, в быту.

3. Кинетическая, потенциальная, внутренняя.

4. Дерево даешь – съедает, от воды – умирает.

5. От этой величины зависит скорость движения молекул.

6. Единица измерения мощности.

  1. Процесс соединения молекул горючего с кислородом, при котором выделяется энергия.

8. Единица измерения энергии.

9. Один из видов теплопередачи.

ТЕСТ:

Вопрос №1

Горючая смесь, поступающая в цилиндр двигателя авто­мобиля, состоит из ...

  1. различных видов жидкого топлива.

  2. распылённого керосина с воздухом.

  3. воздуха и паров бензина.

  4. масла и бензина.

Вопрос №2

Каким номером обозначен поршень?

1 2 3 4 5 6 7 8

Вопрос №3

Каким номером обозначен цилиндр?

1 2 3 4 5 6 7 8

Вопрос №4

Каким номером обозначена свеча?

1 2 3 4 5 6 7 8

Вопрос №5

Каким номером обозначен маховик?

1 2 3 4 5 6 7 8

Вопрос №6

Что происходит с горючей смесью и газом, образовавшимися от сгорания этой смеси, при первом такте?

1. Горючая смесь сжимается.

2. Газ, образовавшийся при сгорании горючей смеси, удаляется из цилиндра.

3. Сгорание горючей смеси и расширение газов, получившихся при сгорании.

4. Горючая смесь всасывается в цилиндр.

Вопрос №7

Что происходит с горючей смесью и газом, образовавшимися от сгорания этой смеси, при втором такте?

1. Горючая смесь сжимается.

2. Газ, образовавшийся при сгорании горючей смеси, удаляется из цилиндра.

3. Сгорание горючей смеси и расширение газов, получившихся при сгорании.

4. Горючая смесь всасывается в цилиндр.

Вопрос №8

На каком рисунке изображён рабочий ход?

1 2 3 4

Вопрос №9

На каком рисунке изображён выпуск?

1 2 3 4


Прочтите текст, выделите в нем несоответствия и объясните ваш выбор.

^ Не может быть.

Проснувшись рано с утра, я вспомнил, что договорился с Витей идти на речку смотреть ледоход. Открыл окно. Морозный воздух клубами врывался в комнату и поднимался под потолок. С пятого этажа мне хорошо были видны поля за окраиной города. Там весь снег уже стаял, и только на крышах домов он еще лежал мохнатыми шапками.

Включив электрочайник, я быстро сделал зарядку, вымылся по пояс под краном и, не вытираясь, глубоко вздохнул – по всему телу разлилось тепло. Зайдя на кухню, я понял, что слишком увлекся – чайник кипел уже не одну минуту. Кипяток был просто обжигающий – градусов 120. Мне пришлось долго ждать прежде, чем он остыл, и я смог попить чаю. Покушав, я побежал на улицу. Опаздывал.

Витя был уже там. «Вот погодка сегодня! – вместо приветствия восхищенно произнес он. – Солнце какое, а температура с утра минус 2 С». «Нет, минус 4 С» - возразил я. Мы заспорили, потом Витя сообразил, в чем дело. «У меня термометр на ветру висит, - сказал он, - а у тебя в укромном месте, поэтому и показывает больше». Мы пошли по улице, бодро шлепая по лужам.

Ответы :

ПОДНИМАЛСЯ ПОД ПОТОЛОК – не может быть, потому что холодный воздух с улицы тяжелее теплого внутри помещения и должен опускаться вниз.

ТАМ ВЕСЬ СНЕГ УЖЕ СТАЯЛ, И ТОЛЬКО НА КРЫШАХ ДОМОВ ОН ЕЩЕ ЛЕЖАЛ МОХНАТЫМИ ШАПКАМИ - не может быть, потому что первым снег растает на крышах.

ПО ВСЕМУ ТЕЛУ РАЗЛИЛОСЬ ТЕПЛО - не может быть, потому что при испарении вода отнимает энергию у тела и должно становиться холоднее.

ГРАДУСОВ 120 - не может быть, потому что вода кипит при температуре 100 С.

НА ВЕТРУ ВЕСИТ…В УКРОМНОМ МЕСТЕ…. ПОКАЗЫВАЕТ БОЛЬШЕ - не может быть, потому что –2 С больше, чем -4 С. На ветру температура должна быть ниже (-4 С), чем в укромном месте (–2 С).

ШЛЕПАЯ ПО ЛУЖАМ - не может быть, потому что вода при отрицательной температуре превращается в лед.



Похожие:

Тепловые двигатели. Кпд теплового двигателя iconДокументы
1. /Уравнение водного и теплового.doc
Тепловые двигатели. Кпд теплового двигателя iconУрок-соревнование при обобщении темы тепловые явления вагапова Светлана Анатольевна
Закрепить у обучающихся навыки решения задач: расчетных, качественных и экспериментальных
Тепловые двигатели. Кпд теплового двигателя iconРеформа теплоэнергетики Тепловой бизнес и роль рао «еэс россии» в реформе жкх
Создание теплового комфорта в жилых и производственных помещениях обогрев и кондиционирование
Тепловые двигатели. Кпд теплового двигателя iconВыписки из Правил дорожного движения
Пешеходы, перевозящие или переносящие громоздкие предметы, а также лица, передвигающиеся в инвалидных колясках без двигателя, могут...
Тепловые двигатели. Кпд теплового двигателя iconДокументы
1. /ЗООГИГИЕНА Санитарно-гигиеническая оценка вентиляции и теплового баланса птичника на...
Тепловые двигатели. Кпд теплового двигателя iconПравила дорожного движения для школьников Обязанности пешеходов
Пешеходы, перевозящие или переносящие громоздкие предметы, а также лица, передвигающиеся в инвалидных колясках без двигателя, могут...
Тепловые двигатели. Кпд теплового двигателя iconКонтрольная работа №1 по теме «Тепловые явления. Изменение агрегатных состояний веществ». Вариант №1 Уровень А
Перед горячей штамповкой латунную болванку массой 3 кг нагрели от 15 до 75. Какое количество теплоты получила болванка? Удельная...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©many.kabobo.ru 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы

Разработка сайта — Веб студия Адаманов