Методическая разработка открытого урока по физике в 10 классе с использованием ЭОР на тему: "Тепловые двигатели"

I.     Этап мотивации к учебной деятельности (2 мин.)

Деятельность учителя (объяснения, вопросы, выводы)

Деятельность  учащихся (ответы,выполнение заданий)

Предлагает ответить на вопрос: Какую
пользу принесла термодинамика людям?
Что из этого позволило человечеству
подняться на более высокий уровень
развития? Какие факты из истории можно
привести?
  По окончании дискуссии показывает
информацию на экране (слайд 2-7).

Предлагают свои варианты ответов.
Доказывают, что их вариант наиболее важен.

Методический комментарий. Обсуждение позволяет ещё раз задуматься над мыслью, что исследования и открытия в физике играют важную роль в научно-
техническом прогрессе.

II.  Этап актуализации знаний и пробного учебного действия
(3 мин.)

Деятельность учителя (объяснения,
вопросы, выводы)

Деятельность учащихся (ответы,выполнение заданий)

Задаёт вопрос: Какие физические величины,
понятия, законы можно использовать для
создания теории тепловых двигателей и
практической её реализации?

Называют прежде всего
основные величины: работа
газа, внутренняя энергия,
количество теплоты, первый
закон термодинамики.

Предлагает продолжить предложения
(слайд 8):
1.Работа газа – это…
2.Работа газа: формула…, на графике…
3.Внутренняя энергия – это…
4.Изменение внутренней энергии – это…
5.Формулы: внутренней энергии, изменения
внутренней энергии…
6. Количество теплоты – это…
7. Количество теплоты: формула…
8. Первый закон термодинамики:…
9. Изопроцесс (газовый закон): название…,
формула…, график…

Отвечают, предлагают различные формулировки.
  Работа происходит при
закрытых учебниках.

Задаёт вопрос: Что ещё нужно учесть для
создания теории тепловых двигателей?
(изменение температуры, разницу давлений)

Предлагают свои варианты, опираясь на свой опыт и знания.

Методические комментарии. Обсуждение позволяет заострить внимание на главных направлениях изучения темы.

III.                       Этап постановки проблемы (3 мин.)

Деятельность учителя (объяснения,
вопросы, выводы)

Деятельность  учащихся (ответы,выполнение заданий)

Задаёт вопрос-проблему: С чем надо разобраться и что надо учесть, чтобы создать
тепловой двигатель?

Высказывают свои мысли, происходит обмен мнениями.

Формулирует общую познавательную задачу (ПЗ): Каковы  главные направления в создании теории тепловых двигателей?

Методический комментарий. Первоначальное обсуждение вариантов постановкиПЗ, а затем её окончательная формулировка активизирует познавательную и мыслительную деятельность учащихся. Формируется умение
обозначать круг вопросов, которые необходимо решать.

IV.   Этап построения проекта выхода из затруднения (4 мин.)

Деятельность учителя (объяснения,
вопросы, выводы)

Деятельность  учащихся (ответы,выполнение заданий)

Предлагает учащимся высказать варианты ответов для решения общей ПЗ.
Предлагает предварительные идеи:
1.Первым делом разобраться, что же это будет?
2.Что реально положить в основу работы
теплового двигателя (ТД)?
3.Что будет обеспечивать работу ТД?
4.Как сделать работу ТД более эффективной?

Высказывают свои суждения,
обмениваются гипотезами и
предположениями.
  Записывают предварительные
варианты в тетради.

Формулируется общий список вопросов, с
которыми необходимо разобраться (слайд 9):
1.Что такое тепловой двигатель?
2. Какое физическое явление используется в работе ТД?
3. Что в ТД является рабочим телом? Почему?
4. Какую работу выполняет в двигателе рабочее тело?
5. Какие характеристики рабочего тела изменяются в процессе работы ТД?
6. Откуда берётся тепло для работы ТД?
7. Как можно назвать часть ТД, которая
нагревает рабочее тело?
8. Всё ли тепло расходуется на работу
двигателя? Почему? Если не всё, то куда
девается оставшееся тепло?
9. Все ли двигатели работают с одинаковой
эффективностью? Почему? Если разная
эффективность, то как можно различать ТД?

 Отвечают, формулируют, предлагают свои варианты.

Методический комментарий.  Учащиеся,предлагая варианты решения
познавательной задачи, приучаются к построению логически обоснованного
выхода из затруднения.

V.  Этап реализации построенного проекта (10 мин.)

Деятельность учителя (объяснения,
вопросы, выводы)

Деятельность  учащихся (ответы, выполнение заданий)

Предлагает поработать с учебником и найти ответы на поставленные вопросы.

Работают над выполнением задания,  делают соответствующие записи.

После выполнения работы с учебником
предлагает варианты ответов (слайд 10):
1.Тепловой двигатель - устройство, совершающее работу за счет использования внутренней энергии, тепловая машина, превращающая тепло в механическую энергию.
2. В работе ТД используется тепловое
расширение вещества в зависимости от
температуры?
3. Рабочим телом в ТД является газ, так как он хорошо сжимается и расширяется.
4.Рабочее тело движет в двигателе поршень
(в паровом двигателе, ДВС), лопасти
(в турбине).
5. В процессе работы двигателя изменяются
давление и температура.
6. Тепло для работы ТД берётся от сгорания
топлива.
7. Часть ТД, которая нагревает рабочее тело,
называется нагреватель (общее название).
8. На работу двигателя расходуется не всё
тепло, полученное от нагревателя. Оставшаяся часть уходит в холодильник.
9. Эффективность ТД оценивают по КПД
(коэффициенту полезного действия).

Сравнивают свои записи с
информацией учителя.

Методические комментарии. Учащиеся отрабатывают навыки и умения работы с учебным текстом. Учатся делать краткие записи, конкретно по заданной теме.

VI.             Этап первичного закрепления во внешней речи (4 мин.)

Деятельность учителя (объяснения,
вопросы, выводы)

Деятельность  учащихся (ответы, выполнение заданий)

Предлагает к обсуждению и изучению
темы (частные познавательные задачи)
(слайд 11):
ПЗ 1. Самым распространённым рабочим телом в ТД является газ. Какие процессы с газом происходят во время работы ТД? Как это изображается на графике? Почему именно эти процессы используются? 
ПЗ 2. Что такое «идеальный» тепловой двигатель? Зачем вводится это понятие?
ПЗ 3. Как рассчитывается коэффициент полезного действия теплового двигателя?
От чего зависит величина КПД  ТД?

Устно отвечают на вопросы,
используя результаты работы с учебником.

Методические комментарии. На этом этапе происходит первоначальноеобобщение полученных результатов проделанной работы и дополнительное повторение основных понятий и выводов.

VII.                   Этап самостоятельной работы с самопроверкой по эталону
(5 мин.)

Деятельность учителя (объяснения,
вопросы, выводы)

Деятельность  учащихся (ответы, выполнение заданий)

Задание: Записать в тетради ответы на вопросы, которые обсуждали.Для работы использовать также дополнительный
учебник .

Выполняют задание, используя
дополнительный учебник .

В конце выполнения задания показывает
краткое содержание информации по
заданным темам (слайды 12-14).

Сравнивают с информацией,
показанной учителем.

Методические комментарии.  Учащиеся приучаются к самостоятельному поиску решения с использованием всех имеющихся средств.

VIII.                Этап первичного включения нового знания в систему знаний и повторение нового знания (10 мин.)

Деятельность учителя (объяснения,
вопросы, выводы)

Деятельность  учащихся (ответы, выполнение заданий)

Организует дискуссию по содержанию и уточнению ответов.
Краткое содержание ответов по темам:
1. На рисунке изображены циклы, используемые в бензиновом карбюраторном двигателе и в дизельном двигателе. В обоих случаях рабочим телом является смесь паров бензина или дизельного топлива с воздухом. Цикл карбюраторного двигателя внутреннего сгорания состоит из двух изохор
(1–2, 3–4) и двух адиабат (2–3, 4–1). Дизельный двигатель внутреннего сгорания работает по циклу, состоящему из двух адиабат (1–2, 3–4), одной изобары (2–3) и одной изохоры (4–1).(слайды 12-14)
2. Французский физик С. Карно разработал работу идеального теплового двигателя. Рабочую часть двигателя Карно можно представить себе в виде поршня в заполненном газом цилиндре. Поскольку двигатель Карно — машина чисто теоретическая, то есть идеальная, силы трения между поршнем и цилиндром и тепловые потери считаются равными нулю. Механическая работа максимальна, если рабочее тело выполняет цикл, состоящий из двух изотерм и двух адиабат. Этот цикл  называют циклом Карно (слайд 15-17).

3. Работа, совершаемая двигателем равна:
, где  – тепло, отданное
нагревателем, тепло, полученное
холодильником.
   Коэффициент полезного действия ТД:
 ὴ;
для идеальной тепловой машины – машины
Карно
ὴ_max, где - температура
нагревателя, - температура холодильника.
Для повышения КПД необходимо увеличивать T₁ и уменьшать T₂. Так как холодильником в большинстве случаев служит окружающая среда, то основной способ повышения КПД состоит в повышении температуры нагревателя.
Цикл Карно — идеальный цикл. В реальных циклах нельзя осуществить идеальнуюадиабатность и изотермичность. Кроме того, не устранимы потери на трение. Поэтому КПД в реальных тепловых двигателях всегда меньше, чем рассчитанный по формуле
для ὴ_max.(слайд 18)

 Участвуют в дискуссии.
Предлагают свои варианты ответов, опираясь на свои знания и жизненный опыт.

Реальный коэффициент полезного действия у карбюраторного двигателя порядка 30%,
у дизельного двигателя – порядка 40 %.

Методические комментарии.  Учащимся предоставляется возможность понять и осмыслить весь объём знаний и информации, который использовался
для создания тепловых двигателей.

IX. Этап фиксации нового знания и оценки собственной деятельности (3 мин.)

Деятельность учителя (объяснения,
вопросы, выводы)

Деятельность  учащихся (ответы, выполнение заданий)

Предлагает выполнить работу по тестам.
Задания (слайд 19):
1. При работе теплового двигателя …
А. внутренняя энергия превращается в  тепловую энергию.
Б. электрическая энергия превращается в
тепловую энергию.
В. тепловая энергия превращается в механическую энергию.
2. В тепловом двигателе совершает работу…
А. нагреватель.
Б. газ или пар.
В. холодильник.
3 Условием для работы теплового двигателя
является …
А. наличие нагревателя и рабочего тела.
Б. наличие нагревателя, рабочего тела и
холодильника.
В. наличие рабочего тела и холодильника.
4. КПД теплового двигателя всегда…
А. равен единице.
Б. больше единицы.
В. меньше единицы.
5. Максимальный  КПД теплового двигателя
будет при цикле, состоящем из …
А.двух изотерм и двух изобар.
Б. двух изохор и двух изобар.
В. двух изотерм и двух адиабат.

По окончании : ответы к тесту(слайд 20).

Работают индивидуально,
записывают ответы, сверяют с
образцом.

Методические комментарии. Работа с тестом способствует самооценке знанийучащихся, дальнейшей работе над учебным материалом, не усвоенным на уроке.

X.  Этап домашнего задания ( 1 мин.)

Деятельность учителя (объяснения,
вопросы, выводы)

Деятельность  учащихся (ответы, выполнение заданий)

Каковы результаты нашей деятельности на уроке?
Чтобы закрепить полученные знания,
прочитайте в учебнике информацию по
изученной теме.
Выполняя домашнее задание, найдите
информацию о разных видах тепловых
двигателей и их применении, о проблемах,
возникших в связи с этим.
   На следующем уроке мы познакомимся с
методами решения задач.

Мы познакомились с
физическими принципами,
лежащими в основе теории
тепловых двигателей.
  Мы оценили объём знаний и
информации, необходимых
для создания тепловых
двигателей.

Методические комментарии. Данный этап подводит промежуточные итоги изучения темы, настраивает учащихся на продолжение изучения темы.