МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

ДОНЕЦКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«ДОНЕЦКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

 

 

 

 

 открытого занятия

 

на тему: «Молекулярная физика и термодинамика.

Итоговое занятие»

 

дисциплина ОДп.02 Физика

 

Специальность: 23.02.03 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г. Донецк

2021

ВВЕДЕНИЕ

Тема открытого занятия по физике «Молекулярная физика и термодинамика. Итоговое занятие» является структурным элементом раздела «Молекулярная физика». «Молекулярная физика» изучает явления с точки зрения их внутреннего строения. Представление о строении веществ является одним из величайших достижений современной науки. Свойства вещества с движением и взаимодействием молекул связывает молекулярно-кинетическая теория (МКТ), задача которой состоит в том, чтобы объяснить связь между макроскопическими параметрами вещества на основании их микроскопического строения.

Данное практическое занятие является заключительным при изучении молекулярной физики и термодинамики. При выборе формы проведения занятия учитывалась необходимость обобщения теоретических знаний студентов и умения применить эти знания на практике при решении типовых задач по теме. Исходя из вышеуказанных целей, занятие по методике проведения разделено на три части.

1.     Обобщение и систематизация знаний и умений по данной теме.

2.     Определение уровня усвоения теоретического материала каждым студентом.

3.     Применение теоретических знаний на практике – решение задач: качественных, расчетных, практических.

Формируемые компетенции:

1.     способность понимать сущность задач, поставленных в ходе профессиональной деятельности, и использовать соответствующий физико-математический аппарат для их описания и решения;

2.     способность анализировать физические процессы, использовать на практике фундаментальные знания, полученные в области естественных наук;

3.     способность осваивать новые проблематику, терминологию, методологию и овладевать научными знаниями, владением навыками самостоятельного обучения;

4.     способность применять в своей профессиональной деятельности знания, полученные в области физических дисциплин.

Профессия автослесаря тесно связана с предметом физики: начиная от физических принципов устройства автомобиля и заканчивая технологическими процессами и инструментами. Автомеханик должен знать: устройство всех видов автомобилей, свойства используемых материалов (масел, присадок, герметиков, проникающих жидкостей), основы механики, термодинамики, теплотехники. Например, работа двигателя осуществляется благодаря закону термодинамики: газ, полученный при сгорании топлива, расширяясь, двигает поршень.

Следует обратить внимание обучающихся на использование знаний по данному разделу для дальнейшего изучения дисциплин (в соответствии с профилем подготовки): тепловые процессы в системе охлаждения, отопления и теплоизоляции; газовые законы (колёса, цилиндры двигателя, насос); закон сохранения энергии, КПД изучаемых двигателей, решения проблемы его повышения. Кроме того, необходимо обсудить с обучающимися экологические проблемы, связанные с работой тепловых двигателей, и перспективы создания экономичных и экологически безопасных тепловых двигателей.

Методической целью занятия является создание условий по совершенствованию методики организации обобщения и систематизации знаний и умений с использованием инновационных технологий.

В процессе обучения физике важным и необходимым условием для глубокого и осознанного усвоения учебного материала является систематизация и обобщение знаний студентов. Систематизация и обобщение способствуют формированию прочных и систематичных знаний, а также таких приёмов мышления, как: анализ, синтез, абстрагирование, сравнение, аналогия, обобщение, конкретизация. Опыт работы показал, что необходимость систематизации и обобщения знаний студентов обусловлена многими причинами. Во-первых, неизбежен процесс забывания, что приводит к утрате четкости, уменьшению объема знаний, к затруднениям и ошибкам, а иногда и полной невозможности воспроизвести ранее изученный материал. Во-вторых, при возвращении к ранее изученному материалу создаются предпосылки для получения новых знаний, прочного закрепления и углубления. В-третьих, такое повторение дает возможность преподавателю скоординировать работу по ликвидации пробелов в знаниях студентов.

Обобщение темы ставит студента в условия, когда ему необходимо, осмыслив материал, выделить самое главное. Одновременно идет активное повторение учебного материала, знания углубляются, расширяются, вырабатываются интеллектуальные умения и навыки. Параллельно формируются практические умения и навыки (решение задач, примеров, упражнений, графические построения и т.д.), то есть теоретические знания применяются в прикладной деятельности студентов.

Особенностью занятия является то, что используются активные методы обучения, обеспечиваются метапредметные связи, реализуется профессиональная направленность обучения.

Следует отметить, что преподаватель использует удобный и эффективный способ систематизации знаний, умений и навыков студентов: работа с блок–схемой, в которой представлен в краткой форме весь материал темы, изучение которой завершено. Данный способ позволяет в наиболее рациональной форме проводить повторение, систематизацию и обобщение ранее изученного материала, а также способствует актуализации и углублению полученных знаний.

Полученные знания студенты могут применить при изучении дисциплин: метрология и стандартизация, устройство автомобиля, техническое устройство и ремонт, материаловедение, в курсовом и дипломном проектировании, а также будут способствовать формированию интеллектуальных способностей студентов.

 

Дата: 10.12. 2020                   Група: ОРАТ-20-2                 Курс 1     

Специальность: 23.02.03 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта

Тема:  «Молекулярная физика и термодинамика. Итоговое занятие»

Цели:

- методическая: создать условия по совершенствованию методики организации обобщения и систематизации знаний и умений с использованием инновационных технологий;

- дидактическая: обобщить систематизировать знания обучающихся по молекулярной физике и термодинамике; повторить основные понятия и закономерности МКТ; совершенствовать умение студентов решать задачи;

- развивающая: развивать информационно-коммуникационные компетентности, учебно-познавательную компетенцию – самоконтроля и самооценки; продолжить развитие умственных и творческих способностей обучающихся, логического мышления, способности к обобщению и осмыслению изученного материала, способности к саморазвитию; умения применять полученные знания для решения задач;

- воспитательная: продолжить формирование научного мировоззрения и политехнического кругозора студентов на примерах применения газовых законов, тепловых процессов, закона сохранения энергии; формирование экологической культуры человека средствами физики; привить интерес к изучению дисциплины и к профессии; воспитывать дисциплинированность, ответственность, культуру общения и культуру учебной деятельности; стимулировать интерес к усовершенствованию знаний и самореализации, стремление к исследовательской работе.

 

Вид занятия: практическое.

 

Тип занятия: занятие общеметодологической направленности (обобщение и     систематизация, закрепление знаний, умений и навыков).

 

Методы и приемы: эвристическая беседа, иллюстративный, проблемный, творческий, практический, частично–поисковый методы с использованием мультимедийных презентаций, готовых электронных образовательных ресурсов и обучающих информационных технологий.

 

Формы:  индивидуальная, коллективно-групповая, дискуссия.

 

Междисциплинарные связи:

обеспечивающие: математика, химия, биология, география, компьютерная графика;

обеспечиваемые: метрология и стандартизация, устройство автомобиля, техническое устройство и ремонт, материаловедение, безопасность жизнедеятельности.

Методическое обеспечение занятия:

1. Программа дисциплины.

2. Методическая разработка открытого занятия.

3. Семантические конспекты.

4. Блок–схема с отражением основного содержания темы.

5. Дидактический материал: бланк самоконтроля, листы с тестовыми заданиями.

Наглядность:          1. Видеоматериал по теме «Молекулярная физика. Термодинамика».

2. Материал презентации «Электромобиль: «за» и «против».

 

Технические

средства обучения:     1. Ноутбук (компьютер) у преподавателя.

2. Мультимедийное оборудование.

3. Компьютерная программа «Физика в картинках».

 

Литература:

Основная:

1.     Мякишев Г.Я. Физика. 10 класс. Учеб. для общеобразоват. организаций: базовый уровень / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский; под ред. Н.А. Парфентьевой – М.: Просвещение, 2016. – 416 с.: ил. – (Классический курс).

2.     Физика. 10 класс. Задания для оценивания учебных достижений учащихся / сост. Охрименко Н.А., Литвиненко И.Н., Новикова Е.А., Шумакова О.М.–  ГОУ ДПО «ДОНРИДПО». – Донецк: Истоки, 2020.

Интернет-ресурсы

1.     http://www.school.edu.ru - официальный сервер российского школьного образования.

2.     https://www.metod-kopilka.ru/fizika.html ‒ видеоуроки, презентации, конспекты, тесты, планирование и др. материалы по физике.

3.     http://sverh-zadacha.ucoz.ru/index/0-76 ‒ учебные фильмы по физике по разделам.

4.     http://metodportal.ru/articles/srednjaja-shkola ‒ методический портал.

5.     https://simplescience.ru/collection/video ‒ физические опыты в быту.

 

 

 

 

 

 

 

 

Структура занятия

 

1. Организационный момент. (2 мин.)

1.1 Проверка присутствия студентов.

1.2 Проверка готовности студентов к занятию (наличие тетрадей, вычислительных приборов для выполнения вичислений ).

2. Знакомство аудитории с темой и целями занятия. (3 мин.)

Преподаватель сообщает студентам тему и цели занятия. Знакомит со структурой занятия. Сообщает, что после изучения темы «Молекулярная физика и термодинамика» студенты должны знать и уметь.

3. Мотивация учебной деятельности студентов. (5 мин)

4. Проверка домашнего задания и активизация опорных знаний студентов. (15 мин.)

Обобщение и систематизация изученного материала. Преподаватель предлагает студентам восстановить в памяти изученный материал. Для этого используется блок–схема, в которой представлен в краткой форме весь материал темы, изучение которой завершено. (Приложение 1).

5. Проверка теоретических знаний студентов. (7 мин.)

После обобщения и систематизации теоретического материала студенты переходят к тестовым заданиям (Приложение 2), после выполнения которых осуществляется взаимоконтроль с помощью ключа к тестам (Приложение 3). Данный этап занятия позволяет определить уровень теоретических знаний каждого студента. Полученный результат заносится студентами в бланк самоконтроля. (Приложение 4).

6. Решение задач. (30 мин.)

Преподаватель предлагает студентам применить теоретические знания на практике – решить задачи разных типов: качественные, расчетные, практические. При решении задач студенты будут работать в группах, а это значит, что заработанное количество баллов зависит от степени участия каждого из них в групповой работе. Полученный результат заносится студентами в бланк самоконтроля.

7. Презентация. (Приложение 5). (10 мин.)

8. Подведение итогов занятия. (3 мин.)

На этом этапе преподаватель подводит итоги занятия, выставляет оценки.

9. Домашнее задание. (2 мин.)

10. Рефлексия (3 мин.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание и ход занятия

 

1. Организационный момент. (2мин.)

   1.1 Проверка присутствия студентов.

   1.2 Проверка готовности студентов к занятию (наличие тетрадей, вычислительных приборов для выполнения вычислений).

2. Знакомство аудитории с темой и целями занятия. (3 мин.)

Преподаватель сообщает студентам тему и цели занятия. Знакомит со структурой занятия.

Преподаватель

Мы закончили изучение раздела «Молекулярная физика и термодинамика». Данное практическое занятие является итоговым. Цели занятия:

•         обобщить и систематизировать понятия, формулы и законы по теме;

•         объяснить строение и физические свойства вещества в разных агрегатных состояниях, давление газа на основе  положений МКТ;

•         совершенствовать умения решать задачи;

•         рассмотреть влияние тепловых двигателей на окружающую среду .

При выборе формы проведения занятия учитывалась необходимость обобщения теоретических знаний студентов и умения применить эти знания на практике при решении типовых задач по теме.

Преподаватель сообщает, что после изучения раздела «Молекулярная физика и термодинамика» студенты должны

знать/понимать:

·                                                                               смысл понятий: вещество, взаимодействие, атом;

·                                                                               смысл физических величин: внутренняя энергия, абсолютная температура, средняя кинетическая энергия частиц вещества, количество теплоты;

·                                                                               смысл физических законов сохранения энергии, термодинамики;

уметь:

·                                                                               описывать и объяснять физические явления и свойства тел: свойства газов, жидкостей и твердых тел;

·                                                                               делать выводы на основе экспериментальных данных;

·                                                                               приводить примеры практического использования физических знаний: законов термодинамики в энергетике;

·                                                                               воспринимать и на основе полученных знаний самостоятельно оценивать информацию, содержащуюся в сообщениях СМИ, Интернете, научно-популярных статьях;

использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для:

·                                                                               оценки влияния на организм человека и другие организмы загрязнения окружающей среды;

·                                                                               рационального природопользования и охраны окружающей среды;

·                                                                               понимания взаимосвязи учебного предмета с особенностями профессий и профессиональной деятельности, в основе которых лежат знания по данному учебному предмету.

Рассматривается структура занятия. Преподаватель называет основные этапы занятия:

1.     Обобщение и систематизация знаний и умений по данной теме.

2.     Выполнение студентами тестовых заданий, определение уровня усвоения теоретического материала каждым из них.

3.     Применение теоретических знаний на практике – решение задач: качественных, расчетных, практических.

Преподаватель подчеркивает, что на каждом этапе занятия работа студентов будет оцениваться. Предлагает им взять на рабочих столах листы самоконтроля, рассмотреть содержание. Обращает внимание на то, что при решении задач студенты будут работать в группах, а это значит, что заработанное количество баллов зависит от степени участия каждого из них в групповой работе.

3. Мотивация учебной деятельности студентов. (5 мин.)

Преподаватель:

- Структурным элементом какого раздела является «Молекулярно-кинетическая теория»?

Ответ студента:

- Структурным элементом раздела: «Молекулярная физика».

Преподаватель:

- Что изучает раздел «Молекулярная физика»?

Ответ студента:

- «Молекулярная физика» изучает физические свойства тел с точки зрения их внутреннего строения.

Преподаватель:

- Какая теория связывает свойства вещества с движением и взаимодействием молекул?

Ответ студента:

Молекулярно-кинетическая теория (МКТ), задача которой состоит в том, чтобы объяснить связь между макроскопическими параметрами вещества на основании их микроскопического строения.

Преподаватель:

- Сможете ли вы использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности, для дальнейшего изучения дисциплин в соответствии с профилем подготовки?

Ответы студентов:

- Профессия автомеханика тесно связана с предметом физики: начиная от физических принципов устройства автомобиля и заканчивая технологическими процессами и инструментами.

- Автомеханик должен знать: устройство всех видов автомобилей, свойства используемых материалов (масел, присадок, герметиков, проникающих жидкостей), основы механики, термодинамики, теплотехники.

Преподаватель:

- Приведите примеры, подтверждающие ваши ответы.

Ответы студентов:

- Работа двигателя осуществляется благодаря закону термодинамики: газ, полученный при сгорании топлива, расширяясь, двигает поршень.

- Тепловые процессы встречаем в системе охлаждения, отопления и теплоизоляции.

- Газовые законы - при закачивании газовых смесей в автошины; цилиндры двигателя.

- Газы обладают рядом свойств, которые делают их незаменимыми в очень большом числе технических устройств: газ – амортизатор; газ – рабочее тело двигателей. 

-  С устройством и работой паровой турбины и двигателя внутреннего сгорания знакомились при изучении термодинамики.

- Вычисляли КПД изучаемых двигателей, проблемы его повышения; экологические проблемы, связанные с работой тепловых двигателей.

- Перспективы создания экономичных и экологически безопасных тепловых двигателей.

Преподаватель

Полученные знания вы сможете применить при изучении на старших курсах дисциплин: метрология и стандартизация, устройство автомобиля, техническое устройство и ремонт, материаловедение, в курсовом и дипломном проектировании.

4. Проверка домашнего задания и активизация опорных знаний студентов. (15 мин.)

Преподаватель:

Переходим к первому этапу нашего занятия – к обобщению и систематизации знаний и умений по разделу «Молекулярная физика и термодинамика». Ваше домашнее задание состояло в том, чтобы повторить основные понятия и формулы по теме с помощью семантических конспектов. Сейчас постарайтесь, как можно точнее, восстановить в памяти изученный материал. Поможет вам в этом блок – схема, в которой представлен в краткой форме весь материал темы, изучение которой завершено. Эту схему мы смоделируем вместе постепенно, по мере того, как будем повторять основные понятия, формулы физических величин и единицы их измерения, законы; вспомним основные явления, которые изучали в теме; раскроем содержание теорий, на основе которых строится объяснение тех или иных явлений.

5. Проверка теоретических знаний студентов. (7 мин.)

Преподаватель:

- После обобщения и систематизации теоретического материала перейдем к выполнению тестовых заданий. На вашем столе находятся два варианта тестовых заданий. Возьмите свой вариант. Проанализируем задания, которые вам нужно выполнить. В каждом варианте по шесть заданий. Каждый правильный ответ оценивается одним баллом. Следовательно, максимальное количество баллов за тест – 6. На выполнение заданий вам отводится до пяти минут.

По окончании времени, отведенного на выполнение тестов, студенты проверяют правильность выполнения теста с помощью ключа к тестам на экране. Полученный результат заносят в бланк самоконтроля.

Преподаватель:

- Поднимите руки, кто заработал максимальное количество баллов – шесть? – пять? – четыре? - три?

- Те студенты, кто заработал меньше четырех баллов, еще раз дома вернитесь к теоретическому материалу.

6. Решение задач.

Преподаватель

- После повторения теоретического материала и выполнения тестовых заданий, которые позволили определить уровень знаний каждого из вас, предлагаю перейти к следующему этапу занятия – к решению задач – применению теоретических знаний на практике. Рассмотрим условие первой задачи.

Задача №1. (10 мин.)

Бак с жидкостью, над верхней поверхностью которой находится воздух, имеет в верхней крышке отверстие, плотно закрытое пробкой. Если открыть кран, находящийся в нижней части бака, после вытекания некоторого объема жидкости дальнейшее ее течение прекратится? Что надо сделать, чтобы обеспечить свободное вытекание жидкости?

Преподаватель

- Эта задача качественная. Это означает, что нужно не только ответить на вопрос задачи, но и обосновать свой ответ. Продолжайте работать в группах. На решение задачи вам отводится до пяти минут. По окончании времени, отведенного на решение данной задачи, каждая группа должна предложить свой вариант решения.

Студенты работают в группах. После ответов студентов демонстрируется видеофрагмент «Давление газа», «Газовые законы». Оценка за правильный ответ – 2 балла. (Решение задачи предусматривает четыре этапа: дать ответы на каждый вопрос и обосновать их. На каждом этапе группа зарабатывает 0,5б). Полученный результат заносится в бланк самоконтроля.

Решение:

Если открыть кран, находящийся в нижней части бака, после вытекания некоторого объема жидкости дальнейшее ее течение прекратится.

При вытекании жидкости увеличивается объем воздуха. В изотермических условиях это приводит к уменьшению его давления (из уравнения состояния идеального газа следует, что при увеличении объема давление газа понижается):

; .

Вытекание жидкости прекратится, когда давление воздуха в сумме с давлением столба жидкости на нижнюю часть бака станет равным атмосферному давлению:

 

Чтобы обеспечить дальнейшее свободное вытекание жидкости, необходимо вынуть пробку в верхней части бака, уравняв давление воздуха над жидкостью с атмосферным давлением.

Задача №2. (10 мин.)  

Вычислить удельную теплоемкость цилиндра с помощью следующего оборудования:

•         калориметр, наполненный водой;

•         цилиндр на нити;

•         электрический нагреватель;

•         рычажные весы;

•         термометр;

•         мензурка;

•         стакан с водой.

Преподаватель:

- Продолжайте работать в группах. На решение задачи вам отводится до пяти минут. По окончании времени каждая группа должна предложить свой вариант решения.

Преподаватель следит за работой студентов, правильный способ решения задачи комментируется и записывается решение задачи в общем виде.

Решение.

1.     Нагреем воду в стакане с помощью электрического нагревателя.

2.     Поместим металлический цилиндр в стакан с горячей водой и измерим термометром ее температуру. Она будет равняться температуре цилиндра, т. к. через определенное время температуры воды и цилиндра сравняются.

3.     Затем нальем в калориметр холодную воду и измерим ее температуру.

4.     После этого поместим привязанный на нитке цилиндр в калориметр с холодной водой и, помешивая в нем воду термометром, измерим установившуюся в результате теплообмена температуру.

5.     Измеренная установившаяся конечная температура в калориметре и остальные данные позволят нам рассчитать удельную теплоемкость металла, из которого изготовлен цилиндр.

Вычислять искомую величину мы будем исходя из того, что, остывая, цилиндр отдает ровно такое же количество теплоты, что и получает вода при нагревании, происходит так называемый теплообмен.

Соответственно получаем следующие уравнения.

Для нагрева воды необходимо количество теплоты:

, где:

 удельная теплоемкость воды (табличная величина), ;

 масса воды, которую можно определить с помощью весов, кг;

 конечная температура воды и цилиндра, измеренная с помощью термометра, ^o;

 начальная температура холодной воды, измеренная с помощью термометра, ^o.

 

При остывании металлического цилиндра выделится количество теплоты:

, где:

 удельная теплоемкость металла, из которого изготовлен цилиндр (искомая величина), ;

 масса цилиндра, которую можно определить с помощью весов, кг;

 температура горячей воды и, соответственно, начальная температура цилиндра, измеренная с помощью термометра, ^o;

 конечная температура воды и цилиндра, измеренная с помощью термометра, ^o.

В процессе теплообмена количество теплоты, полученное водой, равно количеству теплоты, которое отдал металлический цилиндр:

.

Следовательно, удельная теплоемкость материала цилиндра:

Преподаватель:

- Оцените вашу работу, учитывая степень участия каждого из вас в групповой работе и максимальное количество баллов, заработанных группой. Полученный результат занесите в бланк самоконтроля.

Задача №3 (10 мин.)

Какую среднюю мощность развивает двигатель мотоцикла, если при скорости движения 108 км/ч  расход бензина составляет 3,7 л на 100 км пути, а КПД двигателя 25%.

Преподаватель:

- Задачи на КПД относятся к задачам высокого уровня, так как их решение предусматривает использование формул из ранее изученных тем и разделов. Так, для решения данной задачи необходимо вспомнить ранее изученный раздел: «Механика». Я предлагаю вам получить решение задачи в общем виде, не рассчитывая результат. Работа продолжается в группах. На выполнение задания отведено 10 минут. За правильное решение задачи в общем виде вы получите 2 балла.

По истечении отведенного времени для решения задачи преподаватель предлагает студентам поэтапно рассмотреть алгоритм решения задачи.

Преподаватель:

Для решения задачи нужно вспомнить следующие формулы:     

1) - коэффициент полезного действия теплового двигателя.

         2) - работа, выполняемая двигателем.

         3)  - врямя движения мотоцикла.

         4)  - энергия, выделяемая при полном сгорании бензина.

         5)  - масса топлива.

6) Получим результат в общем виде:

 - КПД двигателя.

7)  - мощность двигателя.

Преподаватель предлагает студентам проверить правильность решения задачи с помощью записей на доске.

Преподаватель

- Оцените вашу работу, учитывая степень участия каждого из вас в групповой работе и максимальное количество баллов, заработанных группой. Полученное количество баллов занесите в бланк самоконтроля. Дома решите эту задачу до конца. Подставьте числовые значения известных физических величин и рассчитайте результат.

Преподаватель

- Мы решили задачу на определение КПД теплового двигателя. А что вам известно о значение ТД в современной цивилизации?

Ответ студента:

- Тепловые двигатели – необходимый атрибут современной цивилизации. С их помощью вырабатывается около 80 % электроэнергии.

- Без тепловых двигателей (ДД, ДВС) невозможно представить современный транспорт.

-  Паротурбинные двигатели применяются на водном транспорте.

- Газотурбинные - в авиации.

- Ракетные двигатели используются в ракетно–космической технике.

- На автомобилях применяют поршневые двигатели внутреннего сгорания с внешним образованием горючей смеси (карбюраторные двигатели) и двигатели с образованием горючей смеси непосредственно внутри цилиндров (дизели).

Преподаватель

- Существуют ли экологические проблемы, связанные с работой тепловых двигателей, и важны ли перспективы создания экономичных и экологически безопасных тепловых двигателей?

Ответ студента:

- Выбрасываемые в атмосферу токсические продукты горения, продукты неполного сгорания органического топлива – оказывают вредное воздействие на флору и фауну.

- Особую опасность в этом отношении представляют автомобили, число которых угрожающе растет, а очистка отработанных газов затруднена. Все это ставит ряд серьезных проблем перед обществом.

Преподаватель

- Назовите пути решения экологических проблем.

Ответы студентов:

- Необходимо повышать эффективность сооружений, препятствующих выбросу в атмосферу вредных веществ.

- Добиваться более полного сгорания топлива в автомобильных двигателях, а также увеличения эффективности использования энергии, экономии ее на производстве и в быту.

- Использование альтернативного топлива.

- Использование альтернативных двигателей:

1. Электрические. 2 . Двигатели, работающие на энергии солнца и ветра.

Преподаватель:

Один из автомобилей будущего – электромобиль – работает на электричестве и не загрязняет воздух. О классификации таких машин, их устройстве, энергетической и экологической эффективности, преимуществах и недостатках была подготовлена презентация студентами нашей группы. Прошу вас внимательно просмотреть презентацию и продумать вопросы, которые вы можете задать докладчикам.

7. Презентация. (10 мин.)

8. Подведение итогов занятия. (3 мин.)

На этом этапе преподаватель подводит итоги занятия, выставляет оценки.

Преподаватель:

- Подведем итог нашего занятия. Просуммируйте заработанные вами баллы на каждом этапе занятия и получите оценки за занятие.

- Поднимите руки, кто получил оценку 5? 4? 3?

- Что мы сегодня сделали на занятии?

9. Домашнее задание. (2мин.)

Преподаватель:

- В качестве домашнего задания вам предлагается решить три разноуровневые задачи из вашего учебника (Мякишев Г.Я. Физика. 10 класс, 2016 г.): стр.275 №1,№2,№5. Первая задача среднего уровня, вторая - достаточного, третья - на выбор - высокого уровня.

- Назовите полученные вами оценки для выставления в журнал.

 

10. Рефлексия (3 мин.)

Прежде чем покинуть аудиторию просьба заполнить таблицу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 1

Рис.1 Блок-схема по теме «Основы термодинамики»

 

 

Рис.2 Блок-схема по теме «Молекулярно-кинетическая теория»

 

 

Приложение 2

Вариант №1

1. Установите соответствие между физическими величинами, их обозначениями и единицами измерений:

1
2
3
4

         1) количество вещества         а)                              А)

         2) объем                                 б)                               Б)

         3) молярная масса                  в)                               В)

          4) концентрация частиц         г)                               Г)

2. Уравнение состояния идеального газа

          а)           б)           в)        г)

3. Основное уранение МКТ идеального газа устанавливает связь между следующими величинами…

а) … средней квадратичной скоростью молекул газа, концентрацией молекул и давлением газа;

          б)… объемом и количеством молекул газа;

          в)  … концентрацией молекул и температурой газа;

          г)   ...объемом, температурой и давлением газа.

4. Уравнение, которое описывает изотермический процесс для данной массы идеального газа:

          а);                    

          б);

в);

г)   .

5. Установить соответствие между именами ученых и формулами зависимостей, которые носят их имя.

1
2
3
4

1.  Клапейрон                                           а)                   

2.  Шарль                                                  б)

3.  Бойль                                                   в)

4. Гей-Люссак                                           г)

6. Установить соответствие между формулами или уравнениями и их физическим смыслом.

1
2
3
4

1.                      а) Работа в термодинамике

2.                                   б) Первый закон термодинамики

3.                          в) Изменение внутренней энергии

                                               одноатомного идеального газа

4.                             г) Количество теплоты для нагревания тела без изменения

                                               агрегатного состояния

Вариант №2

1. Установите соответствие между физическими величинами, их обозначениями и единицами измерений:

1
2
3
4

          1) концентрация частиц         г)                               Г)

         2) объем                                 б)                                Б)

3) количество вещества         а)                              А)

         4) молярная масса                  в)                               В)

2. Уравнение состояния идеального газа

        а)             б)         в)        г)  

3. Основное уранение МКТ идеального газа устанавливает связь между следующими величинами…

а)   ...объемом, температурой и давлением газа;

б) … средней квадратичной скоростью молекул газа, концентрацией молекул и давлением газа;

в)  … концентрацией молекул и температурой газа;

г) … объемом и количеством молекул газа.

4. Уравнение, которое описывает изобарный процесс для данной массы идеального газа:

а);

б);

в)   .         

г);

5. Установить соответствие между именами ученых и формулами зависимостей, которые носят их имя.

1
2
3
4

1. Шарль                                                   а)                   

2. Гей-Люссак                                           б)

3. Бойль                                                    в)

4. Клапейрон                                            г)

 

6. Установить соответствие между формулами или уравнениями и их физическим смыслом.

1.                             а) Работа в термодинамике

1
2
3
4

2.                      б) Первый закон термодинамики

3.                                   в) Изменение внутренней энергии

                                               одноатомного идеального газа

4.                          г) Количество теплоты для нагревания тела без изменения

                                               агрегатного состояния

Приложение 3

 

 

Ключ к тестам

 

 

1вариант                                                                              2 вариант

 

1.   1-б-А                                                             1.      1-в-Г          

      2-г-В                                                                       2-г-В    

      3-а-Б                                                                        3-б-А    

      4-в-Г                                                                       4-а-Б    

2.   а                                                                     2.   б

3.   а                                                                    3.   б

4.   в                                                                     4.   в

                                                                          

5. 1-б                                                                  5.   1-а

    2-а                                                                       2-г

    3-в                                                                       3-в

    4-г                                                                        4-б

 

6.   1-в                                                                6.   1-г

      2-а                                                                        2-в

      3-б                                                                       3-а

      4-г                                                                       4-б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 4

 

 

 

Лист самоконтроля

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 5

ПРЕЗЕНТАЦИЯ

Электромобиль: «за» и «против»

Слайд 1 Актуальность работы: автотранспортные средства являются источником загрязнения окружающей среды. Один из автомобилей будущего – электромобиль – работает на электричестве и не загрязняет воздух.

Цель научно-исследовательской работы:

Узнать, почему сегодня электромобили менее предпочтительны человеку, чем автомобили.

Для реализации данной цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить историю создания электромобиля.

2. Провести сравнительный анализ характеристик автомобилей и электромобилей.

3. Выяснить достоинства и недостатки электромобиля.

Гипотеза исследования: возможно, электромобиль в ближайшее время вытеснит автомобиль из современной жизни человека.

Объект исследования: информационные источники.

Предмет исследования: фотографии, газетные статьи, энциклопедические и интернет- источники.

Методы исследования: поисковый, сопоставления и анализа.

Слайд 2 Автотранспорт создает в крупных городах обширные зоны с долей загрязнения воздуха в 70–90 %. На фоне глобального экологического и топливного кризиса у электромобилей появились все шансы отодвинуть поршневые моторы на задний план.

Слайд 3 Начало истории изобретения транспортного средства с электродвигателем относится к XIX столетию. Прообразом электромобиля можно считать тележку, которая приводилась в движение электроэнергией. Её создал изобретатель из Венгрии Аньос Джедлик. Кстати, во времена появления такой электротележки о двигателе внутреннего сгорания (ДВС) человечество ещё не знало.

Электромобиль — это транспортное средство, работающее на электродвигателе, который приводится в движение от автономного источника питания: аккумулятора. Под капотом вместо ДВС имеет электрическую установку, которая получает энергию от аккумуляторов. Для равномерной подачи электрического тока в сеть используется блок управления.

Рассмотрим классификацию таких машин:

Слайд 4 Внутригородские автомобили. У них имеется ограничение максимальной скорости движения. В результате их масса на порядок меньше, так как ставятся менее мощные электрические двигатели.

Слайд 5 Микроэлектромобили. Данные машины созданы для городских условий, где остростоит проблема с пробками, машиноместами и огромным количеством транспорта.

Слайд 6 Полноразмерные автомобили. Такие устройства полностью соответствуют машинам, ездящим по трассе. Благодаря мощному электрическому мотору у таких автомобилей отличные динамические параметры. Но это требует комплектации мощными аккумуляторами.

Слайд 7 Трициклы и другие креативные автомобили. Трициклы имеют спереди два колеса и одно сзади.

Слайд 8 Грузовые машины. На данный момент их используют редко, но они представляют серьезную перспективу для использования в городах.

Слайд 9 Троллейбусы, электроавтобусы и трамваи, которые используются для пассажирских перевозок.

Конструкция:

Слайд 10 Трансмиссия. Это устройство, которое передает крутящий момент от электрического двигателя к колесам автомобиля. Сюда входит коробка передач, механизмы поворота и так далее.

Слайд 11 Аккумулятор. Это источник энергии, благодаря которому приводится в движение двигатель. Именно от него зависит, какое расстояние сможет проехать автомобиль.

Слайд 12 Электронная система управления, которая контролирует процессы зарядки, мощности, распределения крутящего момента и целый ряд иных параметров.

Слайд 13 Бортовое зарядное устройство, предназначенное для возможности зарядки автомобиля от обычной электрической сети или быстрозарядных станций.

Слайд 14 Электрический двигатель. Это сердце автомобиля.

Слайд 15 Сравнение электромобилей с автомобилями, оснащенными ДВС, их достоинства и недостатки.

 

Достоинства

Недостатки

1. Отсутствие вредных выхлопов. 2. Отсутствие антифризов, моторных масел, нефтяных топлив. 3. Простота конструкции и техобслуживания. 4. Низкая пожаро- и взрывоопасность при аварии. 5. Высокая плавность хода и меньший шум за счет меньшего количества движимых частей. 6. Применение на легковом автотранспорте дешевой (по сравнению с бензином) энергии. 7. ТЭД имеют КПД до 90-95 % по сравнению с 22-42 % у ДВС. 8. Возможность подзарядки аккумуляторов от бытовой электрической сети. 9. Возможность подзарядки аккумуляторов в ночное время, вовремя и при движении вниз по склонам, от энергии солнца. 10. Возможность торможения самим электродвигателем без использования механических тормозов. 11. Возможность реализации системы одновременного поворота всех четырех колес, вплоть до перпендикулярного положения.

1. Высокая цена аккумулятора из-за применения дорогостоящих металлов. 2. При резких стартах тяговые АКБ теряют много энергии. 3. Ухудшение характеристик батарей на холоде. 4. Часть энергии аккумуляторов тратится на охлаждение или обогрев салона автомобиля. 5. При массовом использовании электромобилей в момент их зарядки от бытовой сети возрастают перегрузки электрических сетей. 6. Длительное время зарядки аккумуляторов по сравнению с заправкой топливом. 7. Малый пробег от одного заряда. 8. Деградация литиевых и других батарей с возрастом.

 

Слайд 16 Энергетическая и экологическая эффективность электрического и автомобильного транспорта

Энергию механического движения измеряют в мега джоулях на километр (МДж/км), а экологическую в виде количества граммов выброшенного в атмосферу углекислого газа (г/км). Результаты такого сравнения приведены в таблице ниже:

 

Как мы можем увидеть из таблицы электро- и гибридные виды транспорта более эффективно используют исходные источники энергию по сравнению с ДВС. Экологическая и полная эффективность значительно выше у электро- и гибридных машин, чем у двигателей внутреннего сгорания.

Слайд 17 Наши исследования и наблюдения.

Мы решили провести анализ характеристик автомобилей с ДВС и электромобилей известных фирм. Проанализируем движущийся транспорт с точки зрения покупателя – представителя среднего класса. Мы подбираем транспорт для семьи из 4-5 человек, которая пользуется им каждый день.

Слайд 18 Анализ характеристик автомобиля и электромобиля фирмы CITROEN (Франция).

 

 

 

 

	Вместимость	Вес	Мощность двигателя	Запас хода	Максимальная скорость	Экономическая целесообразность
Автомобиль CITROEN D S 4	5 чел	1000 кг	150 л/с	500км	220 км/ч	385 руб 7,7л на 100 км
Электромобиль CITROEN AХ	2 чел	650 кг	40 л/с	130 км	115 км/ч	100 руб 14кВт/час на 100км

Вывод. На электромобиле малая вместимость – 2 человека, т.е. перевезти сразу всю семью не получится. Несмотря на то, что вес электромобиля составляет 650 кг, объёмные батареи занимают слишком много места. Думаем, что поездка по городу со скоростью 115 км/ч будет комфортной, однако на каждый час езды – 4 часа – на подзарядку. Значит, несмотря на экономическую выгоду электромобиля, выберем (с точки зрения практичности) автомобиль.

Слайд 19 Анализ характеристик автомобиля и электромобиля фирмы Volkswagen (Германия)

 

	Вместимость	Вес	Мощность двигателя	Запас хода	Максимальная скорость	Экономическая целесообразность	Опции
Автомобиль Volkswagen Jetta	5 чел	990 кг	150 л/с	600км	200 км/ч	500 руб 10 л на 100 км	кондиционер
Электромобиль Volkswagen	4 чел	1500 кг	50 л/с	100 км	100 км/ч	100 руб 14кВт/час на 100км	кондиционер не предусмотрен

Вывод. Попробуем съездить с семьёй на природу. Все члены семьи поместятся в электромобиль. Мы сможем заехать в природную зону на 20-30 км, чтобы вернуться домой без подзарядки. Несмотря на то, что электромобиль имеет экономическую выгоду, прост в управлении, всё же практичность и комфорт у автомобиля.

Слайд 20 Анализ характеристик автомобиля и электромобиля фирмы Авто ВАЗ (Россия)

 

	Вместимость	Вес	Мощность двигателя	Запас хода	Максимальная скорость	Экономическая целесообразность	Опции
Автомобиль «Лада Калина – 117»	5 чел	1145 кг	75 л/с	617км	170 км/ч	500 руб 10 л на 100 км	по желанию
Электромобиль «Эллада – Калина»	5 чел	1200 кг	82 л/с	140 км	140 км/ч	100 руб 14кВт/час на 100км	по желанию

 

Вывод. Интересную информацию мы нашли о Волжском автомобильном заводе (ВАЗ). Оказывается, на базе «Лада Калина» был создан электромобиль Эллада – Калина. Так как система сервиса электромобилей не развита, поэтому трудности будут и при заправке, и при ремонте. Экономическая выгода электромобиля не сумеет оспорить практичность и удобство автомобиля. Мы опять выберем автомобиль.

Слайд 21 Приводим таблицу характеристик электромобилей.

 

Электромобиль Volkswagen	4 чел	1500 кг	50 л/с	100 км	100 км/ч	100 руб 14кВт/час на 100км	кондиционер не предусмотрен
Электромобиль CITROEN AХ	2 чел	650 кг	40 л/с	130 км	115 км/ч		кондиционер не предусмотрен
Электромобиль «Эллада – Калина»	5 чел	1200 кг	82 л/с	140 км	140 км/ч		по желанию

Вывод. Сравнивая концепции различных фирм по созданию электромобиля мы приходим к выводу, что наиболее продвинутый в этом направлении оказался АвтоВАЗ. Электромобиль снабжён литий-ионными аккумуляторами. Учитывая, что этот электромобиль прост в управлении, экономически и экологически выгоден – он приемлем в городских условиях для небольших поездок. Осталось дождаться развития системы сервиса электромобилей.

Слайд 22 Что в итоге? С учетом вышесказанного становится понятно, что активное внедрение инновационных технологий позволило значительно увеличить автономность современного электромобиля. Однако применение таких технологий сильно влияет на конечную стоимость транспортного средства, не позволяя сделать его массовым решением. Вполне возможно, что в скором времени ситуация изменится, однако сегодня электромобиль на отечественных дорогах продолжает оставаться большой редкостью. Обеспеченные владельцы зачастую приобретают электрические автомобили скорее для развлечения, нежели в практических целях.

 

 

 

Скачано с www.znanio.ru