План - конспект урока по физике "Двигатель внутреннего сгорания" (8 класс)

Тема: Двигатель внутреннего сгорания. Цели: 1. Изучить устройство, принцип действия и назначение тепловых машин на примере  двигателя внутреннего сгорания. 2. Рассмотреть историю развития тепловой машины, экологические проблемы и  перспективы развития. 3. Совершенствовать навыки работы с оборудованием. Формировать умение делать выводы о проведенных экспериментах. Развивать умение общаться друг с другом. ЗАДАЧИ УРОКА.  Обучающие: o продолжить знакомить учащихся с физическими принципами действия  тепловых двигателей на примере двигателя внутреннего сгорания.  Развивающие: o развивать умения применять полученные знания для объяснений явлений,  развивать у учащихся интерес к изучению физики, развивать устную речь,  умения выражать свои мысли.  Воспитывающие: o формировать доброжелательные отношения в классе, такие качества, как  ответственность, аккуратность, умения слушать других. Оборудование: 1. Модель ДВС. 2. Фото автомобилей, мотоциклов, самолетов, катеров. 3. Карточки с заданиями для групп. 4. Презентация к уроку. (Приложение 1) 5. Мультимедийная установка   План урока: 1. Орг. момент. 2. Проверка знаний. Работа газа и пара при расширении. 3. Новый материал: двигатель внутреннего сгорания. 4. Закрепление изученного. Работа в группах. 5. Рефлексия. Подведение итогов. 6. Домашнее задание. Ход урока 1. Учитель: Сегодня мы изучаем тему «Двигатель внутреннего сгорания». Целями нашего  урока сегодня будет: изучить устройство, принцип действия и назначение тепловых машин  на примере на примере двигателя внутреннего сгорания; рассмотреть историю развития  тепловой машины; экологические проблемы и перспективы развития. Форма нашего урока «урок­игра»  «Конструкторское бюро».  2. А сейчас проверим, насколько вы уяснили прошлый материал, а заодно и то, как  подготовились к уроку. Команды получают задания на карточках. Карточка №1 Какие двигатели называют тепловыми? Какие виды тепловых двигателей вам известны? Карточка №2 Приведите примеры превращения внутренней энергии пара в механическую энергию тела? Карточка №3 Зачеркните лишнее словосочетание: тепловой двигатель, работа газа, превращение энергии, Джеймс Уатт, Лев Толстой, отражение света. Кто выполнил задание – отвечает. По одному представителю от  группы. 3. Запасы внутренней энергии огромны. Очень важно умело и грамотно использовать её  запасы, содержащиеся в топливе. Использовать внутреннюю энергию – значит, совершить за счёт неё полезную работу. Послушаем краткую историю создания тепловых  машин (выступление учащегося): История ДВС В 1860 Г француз Э. Ленуар построил устройство, в котором горючее сжигалось внутри  самого устройства. Модель была несовершенная, КПД не превышал 3 %. Спустя 18 лет немецкий изобретатель Отто создал двигатель внутреннего сгорания,  который работал по четырёхтактной схеме: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск  отработанных газов. Именно модификации этого двигателя и получили наибольшее  распространение. Первый автомобиль с бензиновым двигателем построили в 1886 году под руководством  немецкого инженера Даймлера. Большая роль в развитии автомобилестроения  принадлежит Генри Форду, который в начале 20 века начал выпуск автомобилей с  конвейера. В России первые автомобили начали строить в начале 20 века. Учитель: Применение тепловых двигателей чрезвычайно разнообразно. Они приводят в  движение самолёты, ракеты, тепловозы, паровозы, наземный и водный транспорт.          ­ Давайте вспомним определение тепловых двигателей. (Тепловые двигатели ­ машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в  механическую энергию.)           ­ А какое превращение энергии произошло в нашем опыте? (Внутренняя энергия пара­  кинетическую энергию пробки.)          В настоящее время наибольшее распространение имеют двигатели внутреннего сгорания.  Остановимся на них. Двигатель внутреннего сгорания – очень распространенный вид  теплового двигателя. Топливо (бензин, керосин или горючий газ) в нем  сгорает прямо в нутрии самого двигателя. Отсюда и такое название ­  ДВС. (модель двигателя в разрезе) Устройство: цилиндр, поршень, 2 клапана (впуска и выпуска), свеча.  Крайние нижнее и верхнее положения поршня называются мертвыми  точками. Такты двигателя внутреннего сгорания: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск. 1. впуск В процессе впуска поршень перемещается от верхней мертвой точки (в.м.т.) к нижней мертвой точке (н.м.т.),   при этом открывается впускной клапан, и  в цилиндр поступает свежая топливно­воздушная смесь. 2. Сжатие  .   Оба клапана закрыты, поршень, перемещаясь от н.м.т. к в.м.т. сжимает рабочую смесь (в общем случае рабочее тело). При этом значительно возрастает температура смеси. 3. Рабочий ход. В конце сжатия топливовоздушная смесь поджигается искрой  от свечи зажигания. Топливо сгорает, и образованные горячие газы  расширяются и толкают поршень вниз.  4. Выпуск. Поршень перемещается от н.м.т. к в.м.т. и через открывающийся к этому времени  выпускной клапан, выталкивает отработанные газы из цилиндра в атмосферу. Непрерывность работы двигателя обеспечивается последующим повторением рабочих циклов. Не во всех двигателях есть свеча для воспламенения смеси. Послушаем сообщение  учащегося о двигателе Дизеля: Двигатель Дизеля Немецкий инженер Р. Дизель в 1897 г. изобрёл двигатель, в котором сжимали воздух и в  момент максимального сжатия в камеру сгорания при помощи форсунки делали впрыск  топлива. Далее раскалённые газы перемещали поршень, и происходило преобразование  внутренней энергии в механическую. В двигателе внутреннего сгорания есть карбюратор,  при помощи которого образуется горючая смесь (смесь бензина с воздухом). В двигателе  Дизеля нет карбюратора. КПД дизельных двигателей достигает 35 – 44 %, а у двигателя внутреннего сгорания КПД  не превышает 25 – 32 %. Дизельные двигатели нашли широкое применение в тракторах,  большегрузных машинах, на кораблях, передвижных электростанциях. Учитель: При использовании для своих нужд тепловых двигателей человек сталкивается с экологическими проблемами (сообщение учащегося): Как влияют тепловые двигатели на окружающую среду? При работе тепловых двигателей для охлаждения используется окружающая среда  (атмосферный воздух и вода открытых водоемов), в результате чего происходит  повышение температуры окружающей среды, называемое «тепловым загрязнением». Этот  эффект усиливается тем, что при сгорании огромного количества топлива повышается  концентрация углекислого газа в земной атмосфере. А при большой концентрации  углекислого газа атмосфера плохо пропускает тепловое излучение нагретой Солнцем  поверхности Земли, что приводит к «парниковому эффекту». В результате описанных процессов, средняя температура на Земле в течение последних  десятилетий неуклонно повышается. Это грозит глобальным потеплением с нежелательными последствиями, к числу которых относятся таяние ледников и подъем  уровня мирового океана. Кроме того, при сжигании топлива в тепловых двигателях расходуется атмосферный  кислород (в наиболее развитых странах тепловые двигатели уже сегодня потребляют  больше кислорода, чем вырабатывается всеми растениями, растущими в этих странах) и  образуется много вредных веществ, загрязняющих атмосферу. Тепловые машины не только сжигают кислород, но и выбрасывают в атмосферу  углекислый газ, угарный газ, различные виды сернистых соединений, а также соединения  тяжелых металлов. Сгорание топлива в топках промышленных предприятий и тепловых  электростанций почти никогда не бывает полным, поэтому происходит загрязнение воздуха золой, хлопьями сажи. Во всем мире обычные энергетические установки выбрасывают в  атмосферу ежегодно более 200 млн. т золы и более 60 млн. т оксида серы. Кроме промышленности, воздух загрязняют и различные виды транспорта, прежде всего  автомобильный. Жители больших городов задыхаются от выхлопных газов автомобильных  двигателей. Такие виды топлива, как нефть, уголь, газ являются невосполнимыми источниками  энергии. В ближайшие 45 ­ 70 лет человечество столкнётся с проблемой нехватки  традиционных видов топлива. Учитель: У вас на столах лежат конверты с заданиями, которые сейчас необходимо  сделать. Первичная проверка усвоения знаний и первичное закрепление А  теперь каждый и из вас самостоятельно заполнит таблицу №1  Поршень может двигаться вверх или вниз. Клапаны либо открыты, либо закрыты. И самые сложные процессы происходят с горючей смесью. Она входит в цилиндр;  сжимается и воспламеняется; образованные горячие газы двигают поршень;  выбрасываются в атмосферу. Таблицу №1 движение  поршня впускной  клапан I такт вниз II такт вверх III такт вниз IV такт вверх открыт закрыт закрыт закрыт рабочее  горючая смесь  Горючая смесь  Образованные  Отработанные тело входит в  цилиндр сжимается и  воспламеняется горячие газы  двигают  поршень  газы  выбрасываются в  атмосферу выпускной  клапан закрыт закрыт закрыт открыт Сравните свои ответы (слайд 7) Кто не ошибся, поднимите руку. Молодцы!  Задания для групповой работы:  1 группа­аналитики. Что такое мертвые точки и какое явление способствует выводу  поршня из этих точек? (крайние положения поршня, явление инерции) 2 –экологи: Почему человек обижен на автомобиль и почему зол на него? (много труда, а КПД двигателя автомобиля маленький, загрязняет окружающую  среду) 3­ практики: Какие такты работы двигателя внутреннего сгорания изображены на  рисунках? (рабочий ход, сжатие) По способу осуществления рабочего цикла ДВС бывают:     ­ четырехтактные      ­ двухтактные. Как вы думаете, какой из тактов должен обязательно присутствовать в двухтактном  ДВС?  Ответы учащихся: (В двухтактном двигателе рабочий цикл полностью происходит в течение одного оборота  коленчатого вала. При этом от цикла четырёхтактного двигателя остаётся только сжатие и расширение.)  Как поступает горючая смесь в цилиндр и как удаляются отработанные газы в двухтактном двигателе? Найти ответ на этот вопрос и есть ваше основное домашнее задание. Домашнее задание:  1)Письменно ответить на вопрос: Как поступает горючая смесь в цилиндр  и как  удаляются отработанные газы в двухтактном двигателе? 2) написать мини­сочинение “Значение ДВС в жизни людей и на окружающий мир” Подведение итогов Учитель: Хочется отметить, что важным на современном этапе является создание новых  экономичных и экологически чистых машин. Это ­ машины нового века, новых технологий.  Это – машины будущего. Может быть кто­то из вас и будет изобретателем этих машин.  Желаю вам в этом удачи.