Конспект урока на тему Тепловые двигатели (8 класс)

Конспект урока по теме: «Преобразования энергии в тепловых машинах. Тепловые двигатели»

Цель: Изучение закона сохранения энергии в природе и технике, через ознакомление с принципом работы тепловых машин.

Задачи урока:

1. Образовательная: рассмотреть применение закона сохранения и превращения энергии в тепловых процессах; рассмотреть устройство и принцип действия ДВС, паровой турбины; показать области их применения, выявить проблемы, возникающие при их эксплуатации, способствовать формированию научной картины мира;

2. Развивающая: развивать монологическую речь учащихся, развивать умения излагать и воспринимать новый материал; содействовать формированию навыков сравнения, обобщения, логического мышления, поддерживать интерес к предмету.

3. Воспитательная: показать значение тепловых двигателей в жизни человека, влияние научных открытий на развитие человеческого общества; рассмотреть, в чем заключается вредное воздействие тепловых двигателей на окружающую среду и здоровье человека; выяснить пути охраны окружающей среды.

Ход урока

1. Организационный момент. Приветствие учеников.

2. Постановка учебной проблемы. Знакомство с темой урока, его целью.

Учитель: - все физические явления и законы находят применение в повседневной жизни человека. Жизнь людей невозможна без использования различных видов энергии.

А что является источником энергии? (различные виды топлива, энергия ветра, солнца, приливов и отливов). Какие виды энергии вам знакомы?

Ученик: механическая, внутренняя.

Учитель: перечислите, какие виды механической энергии вам известны?

Ученик: кинетическая и потенциальная.

Учитель: какую энергию называют внутренней?

Ученик: энергию движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело, называют внутренней.

Учитель: какие можно привести примеры перехода механической энергии во внутреннюю?

Ученик: падение камня с высоты и нагревание его при этом…(Потер. ладоши)

Учитель: а возможен ли обратный переход? Может ли внутренняя энергия переходить в механическую?

1. Видеофрагмент переход внутренней энергии в механическую.

-Какие превращения энергии мы видим в опыте представленном нам?

2. Послушайте стихотворение Валерия Брюсова:

Вращайтесь, мощные колеса,

Свистите, длинные ремни,

Горите свыше, впрямь и косо,

Над взмахами валов, огни!

Пуды, бросая, как пригоршню,

В своем разлете роковом

Спешите, яростные поршни,

Бороться с мертвым естеством!

Кто скажет, о чем идет речь в данном стихотворении? (беседа)

-Какую же тему мы будем сегодня изучать на уроке?

Итак, тема нашего сегодняшнего урока: "Преобразование внутренней энергии в механическую в тепловых машинах. Тепловые двигатели". Запишем тему урока в рабочий лист

Давайте подумаем о чем вы можете узнать на сегодняшнем уроке? О чем бы вам хотелось узнать?

И определим цели нашего урока

• объяснить принцип действия тепловых двигателей;

• узнать что называют тепловым двигателем;

• узнать значение тепловых двигателей в жизни человека;

• выяснить, какие тепловые двигатели бывают;

• узнать где применяются тепловые двигатели;

• выяснить, приносят ли тепловые двигатели вред? Какой?

Запишем вопросы в рабочий лист. Ученики вывешивают таблички с вопросами на доске

3. Изучение нового материала.

Вернемся к опыту - нагревание пробирки, закрытой пробкой.

Опыт: «Преобразование энергии газа в механическую энергию».

Простейший "одноразовый" тепловой двигатель (паровая машина).

Вывод опыта: При нагревании воды в закрытой пробкой пробирке увеличивается количество пара, находящегося под пробкой, и повышается его давление на пробку. Наконец, давление пара выталкивает пробку, при этом пар совершает работу. Часть первоначальной энергии пара пошло на совершение работы по выталкиванию пробки. Внутренняя энергия пара превратилась в механическую энергию.

переходы энергии записать в рабочий лист.

Можно ли придумать устройство, в котором переход внутренней энергии в механическую происходил бы периодически, непрерывно? Да, конечно! И эти устройства назвали тепловыми машинами или двигателями. Определение в рабочий лист.

1. История открытия, применение и значение паровых машин (дополнительные материалы)

-Основные вехи в рабочий лист

- Значение в рабочий лист

4.Закрепление (Обсудить записанное)

3.Изучение нового материада

2. Виды тепловых двигателей (в рабочий лист- таблица): Паровая турбина, двигатель внутреннего сгорания, реактивный двигатель, паровая машина.

А)Устройство, принцип действия и применение паровой турбины (п.23 учебника)

Б) Применение реактивного двигателя(пропедевтика материала 9 класса)

В) Кем были изобретатели паровых машин? (Каждый может достичь успехов)

4.Закрепление (Обсудить записанное)

5.Рефлексия

1. Обсудить выполнение целей с дерева вопросов

2. Мишень(выбрать наиболее значимую деятельность на уроке).

(моя, пары ,класса, учителя)

6.Д/з: п.21-23. Доп. задан.: Где используются паровые турбины и двигатели внутреннего сгорания в смоленской области?

Рабочий лист

Тема урока _______________________________________________________

Дерево ожиданий (Цели урока)

Опыт: «Преобразование внутренней энергии газа в механическую энергию».

Простейший "одноразовый" тепловой двигатель (паровая машина).

Вывод: (какие преобразования энергии произошли в опыте?) _____________________________________

Тепловая машина (двигатель)-

III век до н. э.

1698 г.

1766 г.-1768г.

1814-1834г.

1860- 1897г.

Значение :1.(для техники) ___________________________________

_______________________________________________________________

2.(для общества) _____________________________________________

______________________________________________________________

Виды тепловых двигателей

Двигатель внутреннего сгорания

Паровая турбина

Реактивный двигатель

Паровая машина

Устройство

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

1.

2.

3.

4.

5.

Принцип действия

1такт -

2 такт -

3 такт -

4 такт -

Применение

Д/з: п.21-23. Доп. задан.: Где используются паровые турбины и двигатели внутреннего сгорания в смоленской области?

История открытия и значение тепловых машин

История изобретения и начала развития тепловых машин уходит в III век до нашей эры, когда великий греческий математик и механик Архимед создал пушку, стреляющую с помощью пара. После периода средневековья наступает момент очередного подъёма в науке и технике.

Важный шаг по пути создания тепловых двигателей совершил английский изобретатель, кузнец по профессии, Томас Ньюкомен. Паровая машина Ньюкомена не была универсальным двигателем и могла работать только как насос.

Идею создания теплового двигателя, свободного от гидравлического колеса, высказал и осуществил русский механик Иван Иванович Ползунов (сын солдата), который построил свою «огнедействующую машину» в России на одном из барнаульских заводов. Это был проект универсальной машины непрерывного действия. Машина предназначалась для воздуходувных мехов, нагнетающих воздух в плавильные печи. Машина была испытана уже после смерти Ползунова в октябре 1766 г. и работала, в общем, удовлетворительно. Как и всякий первый образец, она нуждалась в доработке, к тому же в ноябре обнаружилась течь котла, но без изобретателя устранением недостатков никто не занимался. Машина бездействовала до 1779 г., а затем была разобрана.

В 1768 году патент на первый паровой двигатель с конденсатором получает английский механик Джеймс Уатт. Говорят, что ученый Джеймс Уатт, был вдохновлен на идею его создания, глядя на поднимающуюся крышку кипящего чайника. Вот где по-настоящему мелочь изменившая жизнь последующих поколений.

Изобретение стало поистине революционным, паровую машину стали применять на заводах и фабриках в качестве привода, что привело к резкому повышению производительности труда. Именно с этого момента отсчитывают начало большой промышленной революции, которая вывела Англию на лидирующее положение в мире.

Уатт дал своё имя единице мощности - Ватт. Уатт работал с пони, которые поднимали уголь из шахты, и рассчитал, сколько работы может сделать 1 пони за минуту. Потом он произвольно добавил к результату 50% и то, что получилось, назвал «одной лошадиной силой».

В 1814 году англичанин Джордж Стеферсон создал паровоз, который двигал состав весом 30,5 т со скоростью 6км/ч. В России отец и сын Черепановы, крепостные мастера уральского завода, тоже построили паровоз (в 1834 году). Он вез состав весом 32 т со скоростью 13-16 км/ч.

Логическое продолжение развития новых, более совершенных типов машин - это создание ДВС (двигатель внутреннего сгорания) . Первый надежно работавший ДВС сконструировал в 1860 году французский инженер Эжен Ленуар.

Автором одного из самых крупных изобретений является Рудольф Дизель(сын ремесленника) - им был создан новый высококачественный двигатель (1897) . Сегодня один из самых распространенных тепловых двигателей - двигатель внутреннего сгорания, существующий в двух вариантах: в виде бензинового ДВС и дизеля.

Паровая машина сыграла особую роль в техническом прогрессе человечества. Изобретение теплового двигателя оказало громадное влияние не только на становление новой промышленной техники и научного знания, но в целом на развитие человеческого общества, на развитие общественных отношений.

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.

Тепловые двигатели и экология.

Непрерывное развитие энергетики, автомобильного и других видов транспорта, увеличивает возможности удовлетворения жизненных потребностей человека. Однако в настоящее время количество ежегодно сжигаемого в различных тепловых машинах химического топлива настолько велико, что все более сложной проблемой становится охрана природы от вредного влияния продуктов сгорания. 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 атмосфере Земли в настоящее время содержится около 2600 млрд. тонн углекислого газа (около 0,033%). До периода бурного развития энергетики и транспорта количество углекислого газа, поглощаемого из атмосферы при фотосинтезе растениями и растворяемого в океане, было равно количеству углекислого газа, выделяемого при дыхании и гниении. В последние десятилетия этот баланс все в большей степени стал нарушаться. В настоящее время за счет сжигания угля, нефти, и газа в атмосферу Земли ежегодно поступает дополнительно около 20 млрд. тонн углекислого газа. Это приводит к повышению концентрации углекислого газа в атмосфере Земли. Молекулы оксида углерода способны поглощать инфракрасное излучение. Поэтому увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере изменяет прозрачность. Дальнейшее существенное увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере может привести к повышению ее температуры ("парниковый эффект").

В-третьих, при сжигании угля и нефти атмосфера загрязняется азотными и серными соединениями, вредными для здоровья человека. Особенно существенно это загрязнение в крупных городах и промышленных центрах. Более половины всех загрязнений атмосферы создает транспорт. Кроме оксида углерода и соединений азота, автомобильные двигатели ежегодно выбрасывают в атмосферу 2-3 млн. тонн свинца.

Автомобильные двигатели играют решающую роль в загрязнении атмосферы в городах, проблема их усовершенствования представляет одну из наиболее актуальных научно- технических задач. Один из путей уменьшения загрязнения окружающей среды - использование в автомобилях вместо карбюраторных бензиновых двигателей дизелей, в топливо которых не добавляют соединения свинца. Перспективными являются разработки и испытания автомобилей, в которых вместо бензиновых двигателей применяют электродвигатели, питающиеся от аккумуляторов.

В четвертых, выбросы вредных веществ в атмосферу - не единственная сторона воздействия энергетики на природу. Производство электрической и механической энергии в принципе не может быть осуществлено без отвода в окружающую среду значительных количеств теплоты. Это не может не приводить к постепенному повышению средней температуры на Земле и создает угрозу таяния ледников и катастрофического повышения уровня Мирового океана.

Вопросы охраны окружающей среды становятся все более определяющими для дальнейшего развития теплоэнергетики. Организация охраны окружающей среды требует усилий в масштабе всего земного шара.

1. Заполните таблицу.

фактор

Способы преодоления

1

2

3

4

Самоанализ учебного занятия в 8 классе по физике

на тему «Преобразования энергии в тепловых машинах. Тепловые двигатели»

Урок физики по теме «Преобразования энергии в тепловых машинах. Тепловые двигатели» в 8 классе является восьмым, девятым в разделе «Изменение агрегатных состояний вещества», последняя тема раздела, рассчитана на два урока.

До изучения темы учащиеся уже знакомы с понятиями агрегатное состояние вещества, количество теплоты, процессами перехода вещества из одного агрегатного состояния в другое, законом сохранения энергии в тепловых процессах. Тема продолжает формирование целостного представления о тепловых явлениях, их практическом применении. Полученные знания имеют практическую направленность, т.к. тепловые машины имеют широкое применение в современном мире .Этот урок важен в плане формирования мировоззрения обучающихся, способствует формированию научной картины мира. На первом уроке планируется познакомить учащихся с понятием «тепловой двигатель», с историей изобретения теплового двигателя, устройством и принципом действия ДВС. На втором уроке будут рассмотрены вопросы: устройство и принцип действия паровой турбины, экологические проблемы, КПД теплового двигателя.

Цели и задачи учебного занятия:

Цель: Изучение закона сохранения энергии в природе и технике, через ознакомление с принципом работы тепловых машин.

Задачи урока:

1. Образовательные:

- рассмотреть применение закона сохранения и превращения энергии в тепловых процессах;

- рассмотреть устройство и принцип действия ДВС, паровой турбины; показать области их применения, выявить проблемы, возникающие при их эксплуатации

-способствовать формированию научной картины мира;

2. Развивающие:

- формирование навыков учебной работы, умение понимать текст, определять и объяснять понятия, делать вывод на основе полученной информации, структурировать учебный материал, оценивать свои достижения.

-Содействовать формированию навыков сравнения, обобщения, логического мышления.

3. Воспитательнаые:

-показать влияние научных открытий на развитие человеческого общества; -формирование научного мировоззрения;

- воспитание интереса к предмету через практическую значимость изучаемого материала;
- обеспечение мотивации учащихся к учебной деятельности (через посильность заданий и ситуации успеха);

- рассмотреть, в чем заключается вредное воздействие тепловых двигателей на окружающую среду и здоровье человека; выяснить пути охраны окружающей среды.

Планируемые результаты:

1. личностные

-мотивация образовательной деятельности на основе просмотра эксперимента, практической значимости, изучаемого материала

-самостоятельность в приобретении новых знаний и практических умений,

-формирование научного мировоззрения;

-рефлексивная самооценка учебной деятельности.

2) предметные

- рассмотреть применение закона сохранения и превращения энергии в тепловых процессах;

-рассмотреть устройство и принцип действия ДВС, паровой турбины; показать области их применения,

- выявить проблемы, возникающие при их эксплуатации,

3) метапредметные

-Познавательные

-осуществлять самостоятельный поиск информации в учебных текстах,

- создавать таблицы, находить главное в тексте.

-Коммуникативные

-Распределение функций при работе в паре.

-Регулятивные

-Формирование навыков : выдвигать гипотезу, определять цель исследовательской деятельности, анализировать полученный результат, структурировать учебный материал, давать оценку своей деятельности на уроке.

Требования программы к уровню подготовки учеников:

Знать: смысл физических законов: сохранения энергии в механических и тепловых процессах,

уметь:

-приводить примеры практического использования физических знаний о

тепловых явлениях: на примере работы тепловых машин.

-представлять результаты с помощью таблиц.

Выбранная структура занятия наиболее точно соответствовала целям: получение новых знаний.

Тип учебного занятия: получение новых знаний.

Выдержаны основные этапы данного типа:

1) Организационный этап.

2) Мотивация учебной деятельности учащихся. Постановка цели и задач.

3) Актуализация знаний.

4) Первичное усвоение новых знаний.

5) Первичная проверка понимания , закрепление.

6) Информация о домашнем задании, инструктаж по его выполнению

7) Рефлексия (подведение итогов занятия)

Учебное занятие проводится в 8 классе, в котором учащиеся со средним уровнем подготовки по предмету.

Главный акцент на уроке делаю на формировании учебно - познавательной компетенции учащихся: целеполагание собственной деятельности и умение делать выводы. Также на самостоятельную работу с дополнительным материалом. (Мониторинг в 7 классе показал низкий уровень владения общеучебными умениями и навыками)

Исходя из характеристики уровня интеллектуальных возможностей класса, их умственной работоспособности и места урока в разделе, выбраны соответствующие методы изучения, формы организации познавательной деятельности и приемы работы.

Методы обучения: словесные, наглядные, частично - поисковые, из них ведущими являются практические (просмотр опыта, работа с текстом, составление таблицы, ответы на вопросы).

Формы работы: фронтальная, индивидуальная, парная.

Приемы работы:

1. Эвристическая беседа.

2. Дерево вопросов.

3. Самостоятельное изучение материала по учебнику и специальному тексту.

4. Работа с таблицами по структурированию материала.

5. Мишень(выбрать наиболее значимую деятельность на уроке).

Оборудование:

1. Рабочие листы.

2. Проектор, экран (Видеоролик).

3. Модель ДВС

Выбранная структура урока рациональна для решения дидактических задач согласно типу урока, в которой можно выделить 3 основные стадии:

1. целеполагание и планирование,

2. реализация плана,

3. рефлексия.

Задачи стадии целеполагания и планирования:

- пробудить познавательный интерес к изучаемому предмету;

- актуализировать имеющиеся у учащихся знания

- помочь учащимся самим определить направление в изучении темы.

Для решения этих задач были использованы приемы: эвристическая беседа, прием «Дерево вопросов», просмотр видеоролика, стихотворение..

Задачи стадии реализация плана:

- помочь активно воспринимать изучаемый материал;

- помочь соотнести усвоенные ранее понятия с новыми;

- закрепить полученные знания.

Для решения этих задач были использованы приемы: работа с таблицами по структурированию материала, самостоятельное изучение материала по учебнику и специальному тексту. Пропедевтика материала 9 класса (опережающее обучение) Также изучаемый материал был связан с тематическим содержанием по истории, литературе (межпредметные связи).

Задачи стадии рефлексии:

- помочь учащимся самостоятельно обобщить изучаемый материал,

- оценивание собственной учебной деятельности, свои достижения, самостоятельность, инициативу.

Для её решения были использованы приемы: «Дерево вопросов», «Мишень».

Для формирования интереса к предмету использовала практические, логические, мультимедийные средства. Используемые методы и приемы направлены на формирование учебно - познавательной компетентности.

При подготовке к занятию мною учтены возрастные, психологические особенности, а также уровень подготовки обучающихся.

Занятие прошло в оптимальном темпоритме, необходимом для организации активной познавательной деятельности учащихся. Домашнее задание дала творческое.

Активность и работоспособность ребят на уроке хорошая. Психологическую атмосферу на занятии характеризуется дружественностью, оптимизмом, равенством учащихся между собой. Мне было комфортно работать с детьми.

Результаты занятия оцениваю как хорошие, цели и планируемые результаты достигнуты, намеченный план удалось реализовать.

Контроль за сформированностью УУД осуществлялся поэтапно методами наблюдения за скоростью и объемом выполненной работы.

Обучающиеся программный материал усвоили.