Девиз урока: “Планета у нас только одна”

Цели урока:

• познакомить учащихся с историей создания тепловых двигателей, рассмотреть применение закона сохранения и превращения энергии в тепловых двигателях, влияние работы тепловых машин на окружающую среду, экологическая цена автомобиля.
• воспитывать сотрудничество, аккуратность, правильность оформления задач, патриотические чувства за достижения в области физики.
• научить рассчитывать КПД машины, вспомнить формулы для нахождения количество теплоты при тепловых явлениях, умение читать графики развивать навыки решения задач, умение слушать и понимать сказанное, умение сделать связанный рассказ и существенное.

Оборудование и наглядности: модель двигателя внутреннего сгорания, кроссворд, таблица с формулами, карточки с задачами и заданиями, графики и плакаты.

Тип урока: урок систематизации знаний, умений и навыков.

Метод: проблемно-исследовательский

Вид: интегрированный: связь истории, физики, химии, экологии и литературы.

Форма: фронтальная, групповая, индивидуальная.

Ход урока

I. Организационная часть

Приветствие учителя.

Сообщение темы и целей уроков.

Ребята, мы сегодня с вами находимся в научно-исследовательском центре. Перед нами стоит задача создавать автомобили высочайшего качества. Наша концепция “Цель-нулевые выбросы” и “Увеличить до максимума”. Это означает, что наш центр должен стремится к ликвидации негативного воздействия на окружающую среду, в то же время добиваться максимума во всем, комфорта и удовольствия. Найти новые источники энергии для работы машин. Разработки по увеличению КПД машины. Мы будем решать эти задачи совместно. Каждый из вас должен сдать проект работы в конце урока. Работа творческая. Желаю удачи.

II. Повторение домашнего задания

Для начало мы должны изучить историю создания первых машин, т.е. тепловых двигателей. Тепловыми двигателями называют машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию. Существует несколько видов тепловых двигателей: паровая машина, ДВС, паровая и газовая турбина, реактивный двигатель. (Ученики, выходя по одному к доске знакомят с хронологией развития тепловых двигателей). Одновременно прослушивание докладов.

1. Первые тепловые машины. Стр137-141. Книга для чтения по физике.

Архимед, Леонардо да Винчи (рисунок пушки), Геронов шар – праобраз реактивных двигателей. Устройство ДВС по макету.

2. Паровые турбины и Двигатели в авиации.

3. Экологическая цена автомобиля. Уравнения химической реакции. Таблицы.

4. Использование энергии солнца на Земле. Закон сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах. Физика 8 кл. стр.181-183.

5. Совершенствование продукции и технологии. Уравнения химической реакции. Горение водорода.

III. Решение задач

Сборник задач по физике. Лукашик.№927,930,932.

IV. Итог работы.

V. Домашняя работа. Подготовка к контрольной работе. Упр. 10.4-6, упр.8 №1.5

Повторение домашнего задания.

Первые тепловые двигатели. Выступают ученики

До конца 17 начала 18 века человек не построил никаких двигателей. Кроме ветряного и водяного колеса. Рождение тепловых двигателей было нелегким. Много изобретателей в разных странах работали над их созданием, много было побед и разочарований. Каждый из них внес труд в создании новых двигателей, появление которых совершило целый переворот в жизни человека.

1760 год. Русский изобретатель Иван Ползунов создал проект 1-го универсального парового двигателя.

1770 год. Английский механик Джеймс Уатт работал над усовершенствованием паровой машины. Уатт сделал машину экономичнее: меньше требовалось пара, меньше расходовалось топливо. Французский инженер Ж.Кюньо построил первую самодвижущуюся тележку для перевозки тяжёлых орудий. КПД был очень мал 3%.

1803 год. Англичанин Ричард Тревитик создал первый паровоз со скоростью 30 км/ч. Господствовало убеждение, что паровоз не сможет тянуть состав.

1823 год. Английский инженер Д.Стефенсон построил 1 паровозостроительный завод. Имели скорость 50 км/ч.

1834 год. В России первый паровоз изобрели и построили мастера Черепановы. Лишь к середине 20 в. на смену паровозам стали приходить электровозы и тепловозы.

1860 год. Француз Э. Ленуар, построил устройство, в котором горючее сжигалось внутри самого устройства. КПД=3%.

1878 год. Немецкий изобретатель ОТТО создал 4-тактный двигатель внутреннего сгорания.

1888 год. Автомобили с ДВС создали немецкий инженер Даймлер и Бенц. Бензиновый двигатель с карбюратором, КПД=25-32%

1897 год. Немецкий инженер Р.Дизель изобрёл двигатель без карбюратора. В тракторах, большегрузных машинах, на кораблях, передвижных электростанциях. КПД=35-44%.

1903 год. Г.Форд основатель автомобилей марки “Форд”.

1939 год. К. Тойода основатель автомобилей марки “Тойота”

1969 год. Выпуск КАМАЗА в Татарстане г. Набережные Челны. Мы должны гордиться за достижения в области автомобилестроения у нас на родной земле.

Экологическая цена автомобиля. Выступают ученики.

На протяжении всего 20 в. производство автомобилей стремительно возросло. К 2010 году число автомобилей достигнет миллиардной отметки. Такое распространение автомобилей получил благодаря качествам установленного на нём двигателя. При небольшой массе он развивает мощность, достаточную для быстрой езды, потребляя при этом топливо.

В цилиндрах двигателя происходит окисление мелкораспылённого и испарённого топлива кислородом воздуха с образованием тепла, углекислого газа и воды. Продукты его неполного сгорания выбрасываются из выхлопной трубы в атмосферу, что это причиняет ощутимый вред здоровью людей и природе. Среди множества различных газов и химических соединений, выбрасываемых автомобилем, есть и токсичные вещества. Больше выделяется СО, СН, NO, сажа, SO₂, свинец. Количество вредных выбросов зависит и от технического состояния автомобиля. Нарушение регулировок, мелкие неисправности приводят к повышенному выбросу вредных веществ. По всей России выброс вредных веществ автомобилями к 2007 г. составил 20 млн.т.

C + O₂ = CO₂; CO + H₂O = H₂CO₃ - кислотные дожди.

Новые технологии.Ученик.

Чтобы остановить загрязнение окружающей среды, необходимо вводить новые виды топлива. Можно использовать в качестве топлива и водород, обеспечивающий очень чистый выхлоп. Однако пока не удайтся создать дешёвые и безопасные системы образования и хранения водорода на борту автомобиля. 2H₂ + O₂ = 2H₂O

Значительный интерес представляют электрические двигатели, использующие аккумуляторные батареи и электротехнические генераторы. Электромобили отличаются хорошей приспосабливаемостью к переменным режимам городского движения. При поектировании новых автомобилей необходимо думать и о том, как утилизировать их остатки, исключать применение материалов, которые, попав в конце концов на свалки, будут загрязнять окружающую среду.

Решение задач.

Нахождение КПД, используя формулы мощности и количества теплоты при сгорании топлива.

В конце урока ученики сдают тетради на оценку.

1. Работа по карточкам на месте (дописать фразу):

К1

а) переход вещества из твердого состояния в жидкое называют...

б) температура, при которой вещество плавится, называют...

в) переход вещества из жидкого состояния в твердое называют...

К2

а) температуру, при котором вещество отвердевает, называют...

б) физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо сообщить кристаллическому телу массой 1 кг, чтобы при температуре плавления полностью перевести его в жидкое состояние, называется...

в) при температуре плавления внутренняя энергия вещества в жидком состояние .... внутренней энергии такой же массы вещества в твердом состоянии;

К3

а) средняя кинетическая энергия и скорость молекул в охлажденном расплавленном веществе ...

б) явление превращения жидкости в пар называется ...

в) парообразование, происходящее с поверхности жидкости называется...

К4

а) пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называется...

б) пар, не находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называется...

в) явление превращения пара в жидкость называется...

K5

а) интенсивный переход жидкости в пар, происходящий с образованием пузырьков пара по всему объему жидкости при определенной температуре, называют...

б) температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становился насыщенным, называется ...

в) физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо, чтобы обратить жидкость массой 1 кг в пар без изменения температуры, называется ...

Работа у доски (соединить стрелками обозначения физических величин):

количество теплоты, масса , удельная теплота плавления ,энергия ,относительная влажность воздуха, удельная теплота сгорания ,удельная теплота парообразования ,удельная теплоемкость, температура .

Работа у доски (соединить стрелками физические величины с единицами измерения):

Дж/кг

кг

Дж

°С

Дж/кг х°С

Физический диктант.

масса; (m), (кг)

количество теплоты; (Q), (Дж)

энергия; (Е), (Дж)

температура; (t), (°C )

удельная теплоемкость; (с), (Дж/ кг х°С)

удельная теплота плавления; (?), (Дж/кг)

удельная теплота парообразования; (L), (Дж/кг)

удельная теплота сгорания; (q), (Дж/кг)

относительная влажность воздуха; (?)

(в конце диктанта дети проверяют друг у друга работы и ставят оценки)

Работа по карточкам со всем классом (по формулам).

К1 - расчет количества теплоты, необходимого при нагревании тела или выделяемого им при охлаждении? (Q = с х m x (t2 – t1))

К2 - расчет количества теплоты, выделяемое при сгорании топлива? (Q = q x m)

К3- расчет количества теплоты, необходимое для плавления кристаллического тела, взятого при его температуре плавления и нормальном атмосферном давлении? (Q = ? х т)

К4 - расчет количества теплоты, необходимого для превращения в пар жидкости любой массы, взятой при температуре кипения? (Q = L x m)

Одновременно учащиеся работают с индивидуальными карточками (вместо точек поставить физические величины):

(Q = ... х m х (t2 – t1)) - количества теплоты, необходимого при нагревании тела или выделяемого им при охлаждении;

(Q = q х ...) - количества теплоты, выделяемое при сгорании топлива;

(Q = ... х m) - количество теплоты, необходимое для плавления;

(Q = L х ...) - расчет количества теплоты, необходимого для превращения в пар жидкости любой массы, взятой при температуре кипения.

Решение задач.

Задача 1

Какое количество теплоты потребуется, чтобы 29 кг воды, взятой при температуре 20 °С, нагреть до кипения и обратить в пар. Удельная теплоемкость воды с = 4200 Дж/ кг х°С ; удельная теплота парообразования воды L = 2,26 х 106 Дж/ кг?

Задача 2

Какая энергия расходуется для получения дистиллированной воды, если в аппарат вливают воду объемом 10 л при температуре 20 °С и нагревают до кипения, затем 2 литра выпаривают?

Задача 3

Какая энергия выделяется при конденсации водяного пара массой 3 кг, имеющего температуру 100 °С, и охлаждении получившейся воды до температуры 50 °С?

Задача 4

Определите количество теплоты необходимо для превращения 300 кг льда, взятого при температуре: а) 0 °С: б) -10 °С; в пар при температуре 100 °С. Удельная тепломощность льда с = 2100 Дж/ кг х°С, удельная теплота плавления льда ? = 3,4 х 10' Дж/ кг., удельная теплота парообразования L = 2,26 х 106 Дж/ кг.

Задача 5

На рисунке представлен график измерения температуры воды в сосуде. Укажите каким процессам соответствуют участки АВ и ВС. Рассчитайте, используя данные графики, какое количество теплоты потребуется для нагревания воды массой 2 кг до кипения и последнего испарения. Удельная теплоемкость воды с = 4200 Дж/ кг х °С .

Задача 6

Какая энергия выделяется при конденсации водяного пара массой 200 г при температуре 100°С в воду при той же температуре?

Задача 7

Какая энергия выделяется при конденсации выделяемого пара массой 20 кг при температуре 100°С и охлаждении полученной из него воды до температуры 50 °С ?

Задача 8

Какое количество теплоты требуется для плавления меди массой 2 кг, взятой при температуре 25 °С ? Температура плавления меди 1085 °С , удельная теплота плавления меди 2,1 х 105 Дж/кг.

Задача 9

Первый гусеничный трактор конструкции А.Ф.Блинова, 1888 г., имел два паровых двигателя. За 2 ч. он расходовал 10 кг топлива, у которго удельная теплота сгорания равна 30?10⁶ Дж/кг. Вычислите КПД трактора, если мощность двигателя его была равна около 1,5 кВт.