Мета уроку: Вивчити пристрій, принцип дії і призначення теплових машин на прикладі двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ), ввести поняття ККД теплових двигунів
- навчальні: розглянути пристрій ДВС, і показати на прикладі ДВС перехід енергії з одного виду в інший, звернути увагу на значення використання теплових двигунів, ввести поняття ККД теплових двигунів
-розвиваючі: розвиток вміння формулювати висновки, розвиток уваги і мови, а також фізичного та загального кругозору, сприяти формуванню в учнів науково-технічного мислення; вміння втілювати наукові ідеї в технічні схеми моделей, конструкції
-виховні: виховувати дбайливе ставлення до природи, інтерес до фізики і її додатків, активності і загальну культуру
Тип уроку: вивчення нового матеріалу
Форми роботи учнів: групова, індивідуальна, фронтальна
Необхідне технічне обладнання. модель циліндра двигуна внутрішнього згоряння, презентація, комп'ютер, мультимедійна установка, картки - завдання для самостійної роботи і листи відповідей
1. Організаційний момент (2 хв)
2. Перевірка знань (8 хв)
3. Вивчення нового матеріалу (20 хв)
4. Закріплення вивченого (10 хв)
5. Підведення підсумків (2 хв)
6. Домашнє завдання (3 хв)
1.Організаціонний момент.
2.Проверка знань.
Коли тіло здійснює роботу, його внутрішня енергія перетворюється в механічну енергію.
Питання: За допомогою якого найпростішого досвіду можна показати перетворення внутрішньої енергії тіла в механічну.
Відповідь: потрібно в пробірку налити воду і її нагріти. Поясніть результати досвіду.
Питання: Чому вилетіла пробка. І як змінилася внутрішня енергія.
Відповідь: При кипінні води в пробірці утворюється пара. Під тиском пара вискочила і піднялася вгору. Енергія палива перейшла у внутрішню енергію пара. А пар розширюючись, зробив роботу - підняв пробку. Внутрішня енергія пара перетворилася в кінетичну енергію пробки
Питання: Що відбувається з внутрішньою енергією палива?
Питання: Де використовується властивість енергії перетворення з одного виду в інший?
Питання: Що таке Тепловий двигун? Які види теплових двигунів існують?
Питання: Які переходи і перетворення енергії відбуваються а них?
Питання: Які теплові двигуни називають паровими турбінами? З яких частин складається і як працює?
Робота за картками
Яка кількість теплоти виділиться при згоранні 1 тонни торфу?
При згорянні палива масою 1 тонна виділилося енергії. Визначте вид палива.
Яку масу торфу необхідно спалити, щоб виділилося енергії?
Скільки спирту необхідно спалити, що б довести до кипіння воду масою 2 кг в алюмінієвій каструлі масою 400 г? Початкова температура води в каструлі 20 градусів вище нуля.
Скільки енергії виділяється в двигуні внутрішнього згоряння при згорянні 400 г бензину?
Скільки енергії виділяється в двигуні внутрішнього згоряння при згорянні 10 л бензину?
Скільки теплоти виділяється при згорянні 200 г спирту?
Для живлення котла водяного опалення потрібно в день 58 МДж енергії. Скільки потрібно щодня спалювати для живлення котла кам'яного вугілля?
Скільки спирту треба спалити, щоб 20 кг води нагріти від 20 до 78 # 730; С?
3. Вивчення нового матеріалу.
Сьогодні ми вивчаємо тему «Двигун внутрішнього згоряння».
Цілями нашого уроку сьогодні буде: вивчити будову та принцип дії двигуна внутрішнього згоряння; а також в теорії і на практиці розглянути поняття ККД теплового двигуна
1. Пристрій двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ)
1 і 2 клапана, 3 - поршень, 4 - шатун, 5 - колінчастий вал, 6 - свічки.
У циліндрі такого двигуна відбувається згоряння горючої суміші, що складається з парів бензину і повітря. Температура газоподібних продуктів згоряння досягає 1600-1800 0С. Зростаючи, гази, штовхають поршень, а разом з ним і колінчастий вал. Досконала при цьому механічну роботу. При цьому гази охолоджуються, тому що частина їх внутрішньої енергії перетворюється в механічну енергію. Розглянемо більш докладно роботу такого двигуна.
2. Принцип дії ДВС
Зараз кожен працює з підручником. Потрібно знайти в підручнику визначення наступних понять.
Мертві точки - крайні положення поршня в циліндрі.
Хід поршня - відстань прохідне поршнем від однієї мертвої точки до іншої.
Чому двигун називається чотириразовим? Одні робочий цикл в двигуні відбувається за чотири ходи поршня, як кажуть за чотири такту.
Один такт двигуна - один хід поршня, що відбувається за півоберта колінчастого вала.
Далі пояснюється призначення кожного такту в повному циклі роботи
Перший такт - впуск. Відкривається впускний клапан, поршень рухається вниз, робоча суміш займає весь обсяг циліндра
Другий такт - стиск. Клапани закриті. Поршень рухається вгору, робоча суміш стискається, і при мінімальній робочій суміші відбувається займання від іскри.
Третій такт - робочий хід. При згорянні робочої суміші тиск газів становить 5-7 МПа, а температура 1500-2200 ° С. Поршень під дією газів рухається вниз, температура газу зменшується. Саме на цьому етапі і відбувається перетворення частини внутрішньої енергії в механічну. Це і називається робочий хід.
Четвертий такт - випуск. Поршень починається рухатися вгору, відкривається випускний клапан, і відпрацьовані гази виходять в навколишнє середовище.
Заповнюємо таблицю. Перший варіант заповнює 3,4 стовпець, другий варіант заповнює 5, 6 стовпець.
Для чого необхідні теплові двигуни?
Узагальнюючи відповіді хлопців, наголошую, що будь-який тепловий двигун перетворює в механічну енергію внутрішню.
Як ви думаєте, чи вся теплова енергія перетворюється в теплових двигунах в механічну енергію?
Узагальнюючи відповіді хлопців, наголошую, що будь-який тепловий двигун перетворює в механічну енергію тільки частина тієї енергії, яка виділяється паливом, т. К. Пар або газ, зробивши роботу, ще володіє енергією.
Для оцінки теплового двигуна важливо знати, яка частина енергії, що виділяється паливом, перетворюється в корисну роботу (робота, яка йде на виконання певної дії). Чим більше робота корисна, тим двигун економічніше. Для характеристики вводиться поняття ККД.
Питання: Що ми називали коефіцієнтом корисної дії при вивченні механіки? (Відношення корисної роботи до роботи витраченої.)
При роботі теплових двигунів механічна робота здійснюється за рахунок перетворення внутрішньої енергії горіння палива в механічну енергію.
Т. е. (Кількість теплоти, виділене при згорянні палива)
Виробляючи математичні перетворення формули, отримаємо нову формулу для розрахунку ККД теплового двигуна.
де - кількість теплоти, виділене в результаті згоряння палива; - робота, що здійснюються двигуном.
Фізична величина, що показує, яку частку становить здійснюються двигуном робота від енергії, отриманої при згорянні палива, називається коефіцієнтом корисної дії теплового двигуна.
Здійснюючи роботу, тепловий двигун використовує лише певну частину тієї енергії, яка виділяється при згорянні палива.
Т. до (частина енергії йде в навколишнє середовище), то
Крім того ККД теплового двигуна можна обчислювати за іншою формулою:
- енергія, що пішла в навколишнє середовище
Розглянемо характеристики деяких, найбільш використовуваних теплових двигунів:
4. Закріплення вивченого.
1) Завдання на закріплення:
Двигун внутрішнього згоряння зробив корисну роботу, рівну 0,23МДж і витратив 2 кг бензину. Обчислити ККД двигуна.
2) Повторимо і згадаємо:
Розгадаємо ми цей кросворд?
1.Дополніть вираз: «При спалюванні палива атоми з'єднуються в молекули, і відбувається виділення ...»
2. Фізична величина, що показує, яку частку становить здійснюються двигуном робота від енергії, отриманої при згорянні палива
3.Часть двигуна внутрішнього згоряння, що переміщається усередині циліндра
4.Одно з агрегатних станів води.
5. Як називаються двигуни, в яких внутрішня енергія палива перетворюється в механічну енергію?
6. В якому агрегатному стані виділяються продукти згоряння палива в ДВС
7. Другий такт роботи ДВС
8. Які буквою позначається теплота плавлення?
(Відповіді вписуємо по порядку зверху вниз)