Дидактический план-конспект урока на тему Тепловые двигатели

Дидактический план-конспект урока

по дисциплине _физика____________________________________________________

на тему __«Тепловые двигатели»_____________________________________________

класс ___10__________

Автор: Валиуллин Д. А.

Ведущая идея урока: продолжить формирование политехнического восприятия и анализа целостности картины окружающего мира, развить познавательные, интеллектуальные способности учащихся, умения рационально мыслить, самостоятельно организовывать свою деятельность при подготовке к ЕГЭ.

Главная дидактическая цель урока: объяснить принцип работы тепловых двигателей, способствовать возможности школьников проявить себя и добиться успеха при сдаче ЕГЭ.

Задачи:

1) Образовательные:

• дать учащимся историческую справку о создании тепловых двигателей, показать взаимосвязь развития науки и техники;

• раскрыть роль и значение тепловых двигателей в современной цивилизации;

• познакомить учащихся с принципом действия тепловых двигателей;

2) Развивающие:

• развивать умение анализировать, выделять главное, выдвигать гипотезы, делать выводы;

• развивать умение видеть целостность окружающего мира;

• развивать познавательную деятельность учащихся;

• развивать навыки самооценки и самореализации при подготовке к ЕГЭ

• развивать умения ставить перед собой задачи, решать их, представлять полученные результаты

3) Воспитательные:

• воспитывать культуру общения ;

• интереса к предмету-физика;

• уверенности в себе при подготовке и сдаче ЕГЭ

Этапы работы

Содержание этапа урока

тех

Универсальные учебные действия (УУД)

Организационная

форма обучения

Метод обучения

1

Организационный момент,

включающий:

• постановку цели, которая должна быть достигнута учащимися на данном этапе урока (что должно быть сделано учащимися, чтобы их дальнейшая работа на уроке была эффективной)

• определение целей и задач, которых учитель хочет достичь на данном этапе

урока;

• описание методов организации работы учащихся на начальном этапе урока, настроя учеников на учебную деятельность, предмет и тему урока (с учетом реальных особенностей класса, с которым работает педагог)

Дидактическая задача: мобилизация учащихся на урок

Деятельность педагога: проследить за готовностью учеников к началу урока

Деятельность учащихся: подготовить необходимое к уроку (учебник, тетрадь, дневник, письменные принадлежности)

Показатель результатов: готовность учеников к уроку

Деятельность педагога

Деятельность учащихся

Добрый день, садитесь, пожалуйста

Личност-

ные умение выделять нравственный аспект поведения

Познаватель-

ные осознанное и произвольное построение речевого высказывания

Регулятивные Прогнозирование своей деятельности Коммуникатив-

ные Умение слушать и вступать в диалог

2

Опрос учащихся по заданному на дом материалу, включающий:

• определение целей, которые учитель ставит перед учениками на данном

этапе урока (какой результат должен быть достигнут учащимися);

• определение целей и задач, которых учитель хочет достичь на данном этапе

урока;

• описание методов, способствующих решению поставленных целей и задач;

• описание критериев достижения целей и задач данного этапа урока;

• определение возможных действий педагога в случае, если ему или учащимся не удается достичь поставленных целей;

• описание методов организации совместной деятельности учащихся с

учетом особенностей класса, с которым работает педагог;

• описание методов мотивирования

(стимулирования) учебной активности учащихся в ходе опроса;

• описание методов и критериев оценивания ответов учащихся в ходе

опроса.

Дидактическая задача: настроить учащихся на работу на уроке, вспомнить ранее изученный материал, необходимый к уроку.

Деятельность педагога

Деятельность учащихся

Для начала вспомним то, о чём вы говорили на прошлых уроках и материал домашнего задания. Вам будут представлены утверждения. Ваша задача - оценить их справедливость. Будете использовать карточки, которые есть на вашем столе. Если вы согласны с утверждением, то показываете мне карточку зеленой стороной, если не согласны - белой. Задание понятно?

Тогда начинаем.

1. Внутренняя энергия газа изменяется при теплопередаче и совершении работы.

2. Количество теплоты, переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии и работу внешних сил.

3. Газ может совершать работу при любых происходящих с ним процессах.

4. В природе встречаются процессы передачи теплоты от более холодного тела более горячему.

5. Можно говорить, что система обладает внутренней энергией, но нельзя сказать, что она обладает запасом определенного количества теплоты или работы.

Молодцы. У вас на столах есть лист самооценки. Посчитайте сколько правильных ответов вы дали и поставьте результат.

Чтобы перейти к теме урока я зачитаю отрывок из повести Валентина Катаева «Белеет парус одинокий».

Хотя всем было известно, что машина устаревшая, никуда не годная и так

далее, но, даже и такая, она поражала своей невероятной, сокрушительной

силой.

Стальные шатуны, облитые тугим зеленым маслом, носились туда и обратно

с легкостью, изумительной при их стопудовом весе.

Жарко шаркали поршни. Порхали литые кривошипы. Медные диски

эксцентриков быстро и нервно терлись друг о друга, оказывая таинственное

влияние на почти незаметную, кропотливую деятельность скромных, но очень важных золотников.

И надо всем этим головокружительным хаосом царил непомерно громадный

маховик, крутившийся на первый взгляд медленно, а если присмотреться, то с

чудовищной быстротой, поднимая ровный горячий ветер.

Так автор описывает машинное отделение парохода «Тургенев».

А мы сегодня будем говорить о тепловых двигателях.

Тема урока: «Тепловые двигатели» и параллельно обсудим вопрос «Модель и способ».

1. Да

2. Нет, количество теплоты, переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии и совершение работы самой системы над внешними телами.

3. Нет, при изохорном процессе газ работу не совершает.

4. Нет, невозможно перевести теплоту от более холодной системы более горячей при отсутствии других изменений в обеих системах или окружающих телах. (II закон термодинамики)

5. Да, система всегда обладает внутренней энергией, теплота и работа - характеристики изменения внутренней энергии.

Выставление балла в лист самооценки.

Показатель результатов: внимание, активность, ответы учеников

Личност-

Ные

Смысло-

образование

Познаватель-

ные

Поиск и выделение необходимой информации

Регулятивные

Выделение и осознание того, что уже пройдено.Постановка цели Коммуникатив-

ные

Умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли, слушать и вступать в диалог

фронтальная

задания с выбором ответа

3

Изучение нового учебного материала.

Данный этап предполагает:

• постановку конкретной учебной цели перед учащимися (какой результат

должен быть достигнут учащимися на данном этапе урока);

• определение целей и задач, которые ставит перед собой учитель на данном этапе урока;

• изложение основных положений нового учебного материала, который должен быть освоен учащимися;

• описание форм и методов изложения (представления) нового учебного материала;

• описание основных форм и методов организации индивидуальной и групповой деятельности учащихся с учетом особенностей класса, в котором работает педагог;

• описание критериев определения уровня внимания и интереса учащихся к излагаемому педагогом учебному

материалу;

• описание методов мотивирования

(стимулирования) учебной активности учащихся в ходе освоения нового

учебного материала

3.1. Модель теплового двигателя.

Дидактическая задача: дать понятие модели, наблюдение работы модели теплового двигателя, дать понятие теплового двигателя.

Деятельность педагога

Деятельность учащихся

Как вы понимаете слово «модель», что это такое?

Какие модели могут быть?

Какие физические модели вы знаете?

Запасы внутренней энергии огромны. Очень важно умело и грамотно использовать ее.

Использовать внутреннюю энергию - значит совершить за счет нее полезную работу.

Для того, чтобы понять как это сделать, выполним опыт.

В U-образную трубку налить примерно до половины воду.

Одно колено трубки соединить с колбой, а в другое поместить поплавок.

Нагреваем колбу, погрузив в сосуд с горячей водой. Что наблюдаете?

За счет чего поднимается поплавок?

Охладим колбу, погрузив в сосуд с холодной водой. Пронаблюдайте результат.

А для чего мы опускали колбу в холодную воду?

Можно процесс повторить?

Рассмотренный принцип используется в тепловых двигателях.

Что же такое тепловой двигатель?

Попробуйте дать определение.

Можно ли нашу установку считать моделью теплового двигателя? Почему?

Если заменить стеклянную пробирку прочным цилиндром, а пробку подвижным поршнем, то получим тепловой двигатель.

Модель - форма и средство

познания, любая система,

отражающая оригинал,

заменяющая его и дающая о нем

информацию.

Модели могут быть материальные

(модель самолета, модель ДВС)

и теоретические

В физике: материальная точка, АТТ,

идеальный газ, модель строения атома.

При нагревании колбы в горячей воде, воздух расширяется и выталкивает воду из U - образной трубки и поплавок поднимается.

Горячий воздух, расширяясь совершает работу.

Внутренняя энергия горячего воздуха переходит в механическую энергию поплавка.

Если опустить колбу в холодную воду, то воздух снова сжимается. Поплавок опускается.

Чтобы вернуть систему в исходное состояние.

Процесс можно повторить.

Устройства (машины), в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию, называют тепловыми двигателями.

Да, внутренняя энергия воздуха переходит в механическую энергию поплавка.

Показатель результатов: наблюдение эксперимента, обсуждение результатов, введение понятия теплового двигателя.

2. Исторический обзор

Дидактическая задача: рассмотреть историю развития тепловых двигателей, показать взаимосвязь развития науки и техники, раскрыть роль и значение тепловых двигателей в современной цивилизации.

Деятельность педагога

Деятельность учащихся

Как видим создать тепловой двигатель не так уж и сложно. Интересно, что первую паровую машину изобрел Герон Александрийский 2тысячи лет назад. С ее помощью открывали двери храма. Но изобретение было забыто.

Есть общая модель теплового двигателя. А вот его практическое применение люди видели по-разному. От чего это зависит?

Совокупность шагов, действий, которые необходимо предпринять, чтобы решить определенную задачу или достичь определенной цели, называют способом.

Итак, модель теплового двигателя одна. А способов использования его для конкретных задач может быть множество.

Паровая машина Томаса Ньюкомена предназначалась для откачки воды из шахт, но она была малоэффективной т.к. потребляла много топлива. Двухцилиндровая паровая машина Ивана Ползунова была значительно совершенней, окупала затраты в течение месяца работы, использовалась для выплавки металла, но после смерти изобретателя интерес к ней угас.

Шотландец Джеймс Уатт усовершенствовал модель Ньюкомена. Конструкция была эффективнее в 2раза, использовалась как универсальная, т.е. не только на рудниках, но и на транспорте и фабриках, металлургии, книгопечатанье.

Машина Уатта стала основным тепловым двигателем с конца 18века до конца 60х годов 19века, и это время называют «веком пара».

Мы еще раз убеждаемся в том, что развитие науки тесно связано с развитием производства и общества в целом.

Необходимость перевозки большого количества товаров требовала надежного транспорта.

В 1807г. Американец Роберт Фултон поставил на корабль «Катарина Клермонт» паровой двигатель Джеймса Уатта, крутивших два гребных колеса парохода.

В 1825г. Английский механик Джордж Стефенсон изобрел паровоз «Ракета»,

Он проехал 12 миль с 600 пассажирами.

В 60г. 19века был найден способ переработки нефти и выделения из нее бензина.

1885г. Готлиб Даймлер и Каря Бенц построили первый самодвижущий экипаж- автомобиль на основе двигателя внутреннего сгорания Николауса Отто.

В 1903г. Братья Райт использовали бензиновый двигатель для создания первого самолета.

В 1883г. Отец русской космонавтики К.Э.Циолковский создал первую модель ракеты.

Способов применения тепловых двигателей много.

Современный транспорт использует ДВС, турбовинтовые и реактивные двигатели, которые также относятся к тепловым.

Около 80% всей электроэнергии в нашей стране вырабатывается на тепловых электростанциях.

Это зависит от решаемых задач.

Показатель результатов: внимание учеников, обсуждение поставленных вопросов.

3.3 Теория тепловых двигателей

Дидактическая задача: рассмотреть принцип действия тепловых двигателей, ввести понятие КПД, идеальной тепловой машины, рассмотреть способы увеличения КПД

Деятельность педагога

Деятельность учащихся

В любом тепловом двигателе можно выделить основные элементы: рабочее тело, нагреватель, холодильник. Вернемся к нашему эксперименту. Выделите в нашей установке элементы теплового двигателя. Какова их роль?

Схема

(зарисовать в тетрадь)

Для характеристики эффективности работы машины вводится КПД. КПД теплового двигателя называют отношение работы, совершаемой двигателем к количеству теплоты, полученной от нагревателя.

η =

А - работа

Q₁ - теплота, полученная от нагревателя

Q₂ - теплота, переданная холодильнику

Т.к. у всех двигателей некоторое количество теплоты передается холодильнику, то КПД<1.

КПД различных тепловых двигателей представлены в таблице.

Хотя изобретались все новые тепловые двигатели, теоретического обоснования их работы не было. Впервые это сделал французский военный инженер Сади Карно.

Взгляните на его портрет! Молодой офицер, страстный любитель музыки и искусства, спортсмен, фехтовальщик. Сади Карно находил время для занятий науками и историей. С особым увлечением он работал над теорией теплоты. В 28 лет Карно написал единственную, но обессмертившую его имя работу «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу».

Карно описал работу идеальной тепловой машины, рабочим телом которой является идеальный газ.

η= =

η= η < 1 η < 100 %

Карно доказал, что любая реальная тепловая машина, работающая с нагревателем температурой Т₁ и холодильником температурой Т₂, не может иметь КПД, превышающий КПД идеальной тепловой машины.КПД цикла Карно является максимальным.

Можно ли назвать цикл Карно идеализированной моделью тепловой машины? Почему?

При каком условии КПД=1?

Возможно ли такое состояние?

Какой вывод сделаем?

Каковы способы повышения КПД теплового двигателя?

Т холодильника практически не может быть ниже Т окружающей среды, а Т нагревателя повышать можно только в пределах технических возможностей материалов.

Какими ещё способами можно увеличить КПД?

Рабочее тело - совершает работу,

Нагреватель - дает энергию для рабочего тела,

Холодильник - возвращает систему в исходное состояние для цикличности процесса.

Рабочее тело - идеальный газ.

Т₂=0

Абсолютный нуль не достижим

КПД всегда меньше 1

Увеличение Т нагревателя и уменьшение Т холодильника.

Уменьшение потерь энергии (на трение, неполное сгорание топлива и т.д.)

Показатель результатов: ответы-рассуждения учеников

Познаватель-

ные Поиск и выделение необходимой информации. Структурирование знаний. Анализ объектов.

Регулятивные Целеполагание, выдвижение гипотез Коммуникатив-

ные Умение слушать и вступать в диалог

Фронтальная

фронтальная

наблюдения, частично-поисковый

Объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый

4

Закрепление учебного материала,

предполагающее:

• постановку конкретной учебной цели перед учащимися (какой результат

должен быть достигнут учащимися на данном этапе урока);

• определение целей и задач, которые ставит перед собой учитель на данном этапе урока;

• описание форм и методов достижения поставленных целей в ходе закрепления

нового учебного материала с учетом индивидуальных особенностей учащихся, с которыми работает педагог.

• описание критериев, позволяющих определить степень усвоения учащимися нового учебного материала;

• описание возможных путей и методов реагирования на ситуации, когда учитель определяет, что часть учащихся не освоила новый учебный материал.

Дидактическая задача: применить полученные знания для решения конкретных задач

Деятельность педагога

Деятельность учащихся

Учащиеся решают задачи.

1 уровень. Чему равен КПД идеального теплового двигателя, если температура нагревателя 4550 ⁰С, а температура холодильника 2730 ⁰С?

2 уровень. Тепловой двигатель совершает работу за цикл 100 Дж. Какое количество теплоты получено при этом от нагревателя, если КПД двигателя 20%?

3 уровень. Определить КПД гусеничного трактора, который развивает мощность 60кВт и расходует в час 18кг дизельного топлива (q=42·10⁶ Дж/кг).

Проверка:

1 уровень - сверить ответ

2 уровень - записать на доске конечную формулу и сверить результат

3 уровень - ученик, первый выполнивший задачу, записывает решение на доске.

Поставьте балл в лист самооценки.

Тестовое задание.

1 Какие устройства относятся к тепловым двигателям:

а) превращающие тепловую энергию в механическую;

б) электрическую энергию в тепловую;

в) внутреннюю энергию в тепловую.

2. Какой элемент теплового двигателя совершает работу:

а) холодильник;

б) газ или пар;

в) нагреватель.

3. Какие условия необходимы для циклического получения механической работы в тепловом двигателе:

а) наличие нагревателя и холодильника;

б) наличие рабочего тела и холодильника;

в) наличие нагревателя и рабочего тела

4. КПД теплового двигателя всегда :

а) больше1;

б) равен 1;

в) меньше 1.

5. Максимальный КПД имеет:

а) двигатель внутреннего сгорания;

б) реактивный двигатель;

в) идеальная тепловая машина.

Обменяйтесь листочками с соседом по парте. Проверьте работу соседа по готовым ответам и выставьте полученный результат в лист самооценки.

Выбирают задачу для самостоятельного решения.

Заполняют лист самооценки

Заполняют бланк ответов

1

2

3

4

5

а

б

а

в

в

Проверяют по готовым

ответам, заполняют лист самооценки.

Показатель результатов: выполнение заданий ЕГЭ

Личност-

ные Ориентация в межличностных отношени-ях

Познаватель-

ные Выделение и формулирование познавательной цели, рефлексия способов и условий действия.

Анализ объектов и синтез

Регулятивные Планирование своей деятельности для решения поставленной задачи и контроль полученного результата Коммуникатив-

ные Умение слушать и вступать в диалог,

Коллективное обсуждение проблем (при необходимости)

индивидуальная, групповая

решение задач, задания с выбором ответа

5

Задание на дом, включающее:

• постановку целей самостоятельной работы для учащихся (что должны сделать учащиеся в ходе выполнения домашнего задания);

• определение целей, которые хочет достичь учитель, задавая задание на

дом;

• определение и разъяснение учащимся критериев успешного выполнения

домашнего задания.

Рефлексия

Дидактическая задача: мобилизация учащихся на рефлексию, актуализация и оптимизация знаний для домашнего задания и следующего урока.

Посмотрите свой лист самооценки. Сосчитайте итоговый балл. Оцените свою работу на уроке. Довольны ли вы результатом? Подчеркните соответствующий смайлик.

Листочки самооценки возьмите с собой домой -они помогут вам, подскажут Вам, что повторить для устранения пробелов в знаниях. На обратной стороне вы напишите вопросы, которые возникли при выполнении домашнего задания - в начале следующего урока мы их обсудим.

Домашнее задание: на выбор

• Учебник параграф , задачи №; из сборника задач по подготовке к ЕГЭ

• Придумать свою задачу по теме урока с историческим содержанием;

• Сообщение на тему «Влияние тепловых двигателей на окружающую среду».

Работа с листом самооценки

Записывают домашнее задание

Показатель результатов: самооценка, записи в дневнике, уточняющие вопросы по домашнему заданию.

индивидуальная, фронтальная

беседа, самооценка

Образовательная технология (методика), в рамках которой выполнен конспект урока

частично-поисковый или эвристический метод

Основные характеристики указанной образовательной технологии (методики):

- Решение школьниками отдельных вопросов (под-проблем) общей проблемы требует от них проявления элементов творческой деятельности

- Целостное решение проблемы еще отсутствует.__________________________________________________________________________

- Пользуясь этим методом, применяют отдельные средства, как и при других методах: устное и печатное слово, таблицы, картины, демонстрация и иллюстрации и т. д., но способом, характерным для этого метода.__________________________________________________________________________

Достоинства выбранной образовательной технологии (методики):

- Ученик воспринимает задание, осмысливает его условие, решает часть задачи, анализирует наличные знания, осуществляет самоконтроль в процессе выполнения шага решения, мотивирует свои действия. __________________________________________________________________________

Недостатки выбранной образовательной технологии (методики):

- Деятельность ученика не предполагает планирования этапов исследования решения, соотнесения этапов между собой. Все это делает учитель.

Рекомендации (дополнения) к выбранной образовательной технологии (методике):

- На последующих уроках повторения и закрепления желательно выполнить исследовательскую или проектную работу.

( создать условие для приобретения учеником собственного знания, «конструирование» его).