Технологическая карта урока "Тепловые двигатели и проблемы экологии"

Министерство образования и науки Пермского края ГБПОУ «Кизеловский политехнический техникум» УРОК ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ И ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИИ Преподаватель физики  Архипова Антонина  Петровна 2018   Пояснительная записка Предлагаются   материалы   для   проведения     урока   раздела   «Молекулярная физика и термодинамика» на первом курсе. Урок «Тепловые двигатели и проблемы экологии»  затрагивает     глобальную   проблему   современности   –   экологическое использование тепловых двигателей.  В ходе урока  обобщаются сведения об истории развития     тепловых   двигателей,   основных   элементах   ДВС,   значении   тепловых двигателей   в   жизни   человека,   обучающиеся   решают   задачи   практической направленности.   Урок   сопровождается   мультимедийной   презентацией,   в   которой имеются видеофрагменты, позволяющие     обучающимся   лучше понять сущность и значение     изучаемого     материала.   В   презентации   подробно   анализируется   модель теплового двигателя, приводится история развития тепловых двигателей,   решаются ситуационные   и   качественные     задачи.   Рассматривается   использование   ДВС   и экологические проблемы.   В заключение    обучающиеся   высказывают   свои   рассуждения  о проблемах экологии,   о   возможности   создания   вечного   двигателя.     Разгадывают     кроссворд. Разнообразные   формы   и   методы   проведения   урока,   применение   различных педагогических технологий  стимулируют познавательную активность  обучающихся. Занятие способствует  формированию экологической компетентности обучающихся, а также   развитию     ключевых   компетенций:   учебно­познавательной,   ценностно­ смысловой, коммуникативной, информационной.  Данная методическая разработка урока может быть использована педагогами при подготовке к урокам. Технологическая карта урока  Ф.И.О.                          Архипова Антонина  Петровна Учебная дисциплина:  физика Курс:                             первый Тип урока:                    урок открытия новых знаний Тема        Тепловые двигатели и проблемы экологии. Цели и задачи Мотивация  познавательной  деятельности УУД o Изучить   принцип действия и назначение тепловых машин,   ДВС,   экологические   последствия   применения КПД   тепловых двигателей. o Продолжить   формирование   экологической   компетентности обучающихся; o Продолжить   работу   по   обучению   обучающихся   работе   с текстом и рисунками презентации  как с источниками новых знаний; o Сформировать   опыт   самостоятельного   преодоления познавательных   затруднений   на   основе   рефлексивного метода; o Отрабатывать   умения   анализировать,   сравнивать   и рассуждать,   умения   оценивать   свою   деятельность, коммуникативные умения слушать друг друга, высказывать свою точку зрения и аргументировать ее. Интерес   к   изучению   темы   поддерживается   сообщениями обучающихся   об   истории   изобретения  паровой   машины,   о  роли   тепловых паровоза.   Информацией   преподавателя   двигателей   в   жизни   человека,   в   развитии   энергетики     и транспорта; о проблемах экологии. Личностные УУД: проявляют ситуативный познавательный  интерес к новому учебному материалу.  Регулятивные   УУД:  Самостоятельно   формулируют познавательную цель и строят действия в соответствии с ней. Сличают   способ   и   результат   своих   действий   с   заданным эталоном, обнаруживают отклонения и отличия от эталона Коммуникативные   УУД:  Осуществляют   взаимоконтроль   и взаимопомощь.   Умеют   задавать   вопросы,     обосновывать   и доказывать свою точку зрения Познавательные   УУД:  Выбирают   смысловые   единицы   и Планируемые результаты устанавливать   отношения   между   ними.   Выделяют   объекты   и процессы с точки зрения целого и частей. Предметные: Знать:  устройство теплового двигателя, КПД теплового двигателя;  роль тепловых двигателей в развитии энергетики и транспорта.  Экологические последствия работы тепловых двигателей. Уметь:  использовать полученные знания на практике. Личностные:  осознавать практическую и личностную значимость учебного  материала Метапредметные:  уметь анализировать текстовую, графическую и  аудиовизуальную информацию, самостоятельно формулировать  и решать познавательные задачи на основе анализа информации,  устанавливать логические связи. Тип урока Урок открытия новых знаний Основные понятия  Тепловые двигатели, двигатель ВС, КПД, экологические  проблемы тепловых двигателей Межпредметные  связи   Химия, экология Источники информации:  •  Назаров А. М. Вопросы и задачи по физике с  производственным содержанием: Учеб. Пособие для СПТУ.­ М.: Высшая школа. 1987­ 119 с.: ил. • Шахмаев Н.М. Физика: Учебник для 10 класса средней  школы. /Н. М. Шахмаев, С. Н. Шахмаев, Д. Ш. Шодиев.­М.:  Просвещение, 1991. ­240 с.: ил.  • Ханнанов Н. К. Физика [Электронный ресурс] :Подготовка к  ЕГЭ.10­11 классы.—Электрон. Текстовые,  граф.,зв. дан.­М.  Министерство образования РФ ГУ  РЦ ЭМТО,2004­1  Электрон. опт. диск (СD­ROM): зв., цв. • Ахлебинина А. К. Экология. [Электронный ресурс]: Учебное  пособие..10­11 классы .—Электрон. Текстовые,  граф.,зв.  дан.­М. ООО Дрофа,2004. ­1 Электрон. опт. диск (СD­ ROM): зв., цв. http://festival.1september.ru https://nsportal.ru/shkola/fizika/library/2015/10/11/ • • Ресурсы: Презентация, видеофрагменты, технологическая карта Методы организации  учебной деятельности: репродуктивный, информационный, частично­поисковый Формы урока   фронтальная,  индивидуальная Технологии  ИКТ, личностно­ориентированные технологии Цель Содержание учебного материала Этапы урока  Этап урока,  продолжительность 1. Организационный  этап урока   (1мин) 2. Сообщение темы  и целей урока                           (1мин) 3. Этап  актуализации знаний (5 мин) 4. Этап усвоения  новых знаний и  способов действий                        (20 мин) Подготовка  учащихся к работе на уроке. Подготовить  учащихся к  восприятию новых знаний актуализировать  опорные знания  путем  просмотра  слайдов  презентации Сформировать  представление о  тепловых  двигателях, о КПД теплового  двигателя, об  использовании  тепловых  двигателей. Психологический настрой Психологическое наполнение. Включение  учащихся в работу. Деятельность  преподавателя Приветствие,  проверка   готовности к  уроку. Формулирует  тему урока, цель и задачи  урока Деятельность  учащихся. Приветствуют  преподавателя,  готовят свое  рабочее место. Записывают тему  урока в тетрадь История создания паровой турбины, первого  паровоза Беседа,  дискуссия. Просмотр   видеофрагментов  В теоретической модели теплового двигателя рассматриваются три тела:     нагреватель     рабочее тело     холодильник   Рабочее   тело  –   тело,   которое   в   тепловом двигателе   совершает   работу   (им   является   газ или   пар),    нагреватель  –   устройство,   от которого рабочее тело получает энергию, часть которой   затем   идет   на   совершение   работы; холодильник  –   тело,   которое   поглощает   часть энергии   рабочего тела. Холодильником могут служить   окружающая   среда   (атмосфера)   или специальные устройства. КПД   теплового   двигателя   –   это   отношение работы, совершаемой двигателем, к количеству   Беседа. Учебная  дискуссия.  Составление  опорного  конспекта.  Сочетание  словесных и  наглядных  методов.  Демонстрации,   на основе  которых  учащиеся делают выводы. Слушают,   записывают  формулы в  тетрадь.  Записывают  определения в  тетрадь Записывают в  тетрадь  экологические  последствия  работы тепловых  двигателей  Реальный  результат Включение  учащихся в   работу Формирование  дидактической цели урока у  учащихся. Краткая запись в тетрадях Составление  опорного  конспекта по  основным ЗУ Q1                 =ή  (Т1­Т2)/Т1. теплоты, полученного от нагревателя  ή =А/ Изобретение   двигателя   внутреннего   сгорания вызвало к жизни автомобилестроение и авиацию. Создание   реактивных   двигателей   дало возможность   полетам в космос.  Огромна роль двигателей   в сельскохозяйственной и строительной  технике  Загрязнение автомобильным атмосферы   транспортом.  Экологические   последствия работы тепловых двигателей.  Решение ситуационных  задач по слайдам. Разгадать кроссворд внутреннего   сгорания     Письменный и  устный  контроль.  Рефлексия. Организовать  деятельность  учащихся по  переводу  отдельных знаний   и умений, а также  целостности  внутри учебной  дисциплины. Дать анализ  овладения  знаниями и  способами  деятельности. Дать задание,  направленное на  развитие знаний и  подготовку к  следующему  уроку. Что нового вы сегодня узнали на уроке?  Что для вас  было наиболее трудным на этом уроке и как вы справлялись с трудностями? Общая характеристика группы   и отдельных  учащихся, похвалить за успешность овладения  содержанием урока, указать на недостатки. Домашнее задание  "ВОЗМОЖЕН ЛИ  "ПЕРПЕТУУМ МОБИЛЕ"? Методы  эмоционального  стимулирования. Метод контроля. Метод учебного  поощрения Беседа. 5. Этап закрепления  изученного  материала   (12 мин) 6.Этап  подведения  итогов  (2мин) 7. Этап информации о домашнем задании (1 мин) 8. Этап рефлексии                       (3 мин) Решают задачи,  слушают  аргументы  оппонентов.  Отвечают на  вопросы  кроссворда. Проверка  знаний  учащихся,  направленная  на их  обобщающую  деятельность. Слушают Слушают,  записывают д/з  Умение учесть  реальные  возможности  группы. Инструктаж в  рамках урока,  приводящий к  успешному  выполнению  задания Что каждый из вас считает для себя полезным и важным? Какими способами деятельности овладели? Конспект урока 1. Организационный момент                    (1 мин.)                    Приветствие, настрой на урок 2. Сообщение темы урока                           (1 мин.) Слайд 1            Сообщение преподавателя о целях и задачах урока. Слайд 2 3. Этап актуализации знаний                    (5 мин) A).Из истории изобретения тепловых двигателей. (рассказывает   учащийся):    Изобретение   первого   теплового   двигателя   –  паровой машины  – было первым действительно интернациональным изобретением. Различные по конструкции и назначению паровые машины разработали: англичанин  Т. Севери (1698 г.), англичанин Т. Ньюкомен (1705 г.), француз Д. Папен (1707 г.), русский И.И. Ползунов (1763 г.), англичанин Д. Уатт (1774 г.). Слайды 3­4  Большое значение для развития науки и техники имело изобретение Уатта, которое совпало по времени с бурным развитием промышленности в Англии. Слайды 3­4 В   1860   г.,   почти   через   сто   лет   после   изобретения   универсальной   паровой машины   Ползуновым   и   Уаттом,   французский   изобретатель   Ленуар   сконструировал первый   двухтактный   двигатель   внутреннего   сгорания.   Через   16   лет,   в   1876   г., немецкий конструктор Н. Отто построил первый четырехтактный двигатель.    4. Этап усвоения новых знаний и способов действий        (20 мин.)   B).   Модель теплового двигателя и ее составные части       .    (рассказывает преподаватель)   В теоретической модели теплового двигателя рассматриваются   три   тела:    нагреватель,     рабочее   тело   и   холодильник. Нагреватель – тепловой резервуар (большое тело), температура которого постоянна. В каждом цикле работы двигателя рабочее тело получает некоторое количество теплоты от нагревателя, расширяется и совершает механическую работу. Передача части энергии, полученной от нагревателя, холодильнику необходима для возвращения рабочего тела в исходное состояние.  Слайды 5­8 а) происходит превращение энергии топлива в механическую энергию; в)   необходимо   наличие   двух   тел   с   разными   температурами;   они   называются нагревателем и холодильником; необходимо рабочее тело.  с) состоит из повторяющихся циклов изменения состояния рабочего тела. В   реальных   технических   устройствах,   которые   называются   тепловыми машинами,   рабочее   тело   нагревается   за   счет   тепла,   выделяющегося   при   сгорании топлива.   Так,   в   паровой   турбине   электростанции   нагревателем   является   топка   с горячим углем. В двигателе внутреннего сгорания (ДВС) продукты сгорания можно считать нагревателем, а избыток воздуха – рабочим телом. В качестве холодильника в них используется воздух атмосферы или вода природных источников. Слайд 9 C   ).   КПД теплового двигателя  .     (рассказывает преподаватель)   Сади   Карно доказал, что КПД идеального двигателя зависит только от температур   нагревателя  и  холодильника и может быть подсчитан по формуле:  T 2 T  1 T 1 %100 Слайды 10­13 D   ).Роль   тепловых   двигателей   в  жизни   человека,  в   развитии   энергетики     и транспорта. (рассказывает преподаватель)   Тепловые   двигатели   имеют исключительно важное   значение в жизни общества.  Тепловые  двигатели  сыграли и играют большую роль в развитии техники, энергетики и транспорта. Изобретение     паровой   машины   сделало   возможным   изобретение   парохода (1807г.) и паровоза (1814г.) Слайд 14 Изобретение  К.Лавалем  паровой турбины (1889г.) позволило резко увеличить мощности электростанций. В настоящее время паровая турбина­ основной первичный двигатель  на тепловых и атомных электростанциях. Слайд 15 Изобретение   двигателя   внутреннего   сгорания   вызвало   к   жизни автомобилестроение и авиацию. Слайд 16 Создание   газовых   турбин   привело   к   резкому   возрастанию   скоростей   и грузоподъемных   самолетов,   а   создание   реактивных   двигателей   дало   возможность полетам в космос.  Слайд 17 Огромна   роль   двигателей   внутреннего   сгорания   в   сельскохозяйственной   и строительной     технике   (тракторы,   комбайны,   тягачи,   автомашины,   экскаваторы   и другие машины). Слайд 18 Тепловые   двигатели в настоящее время ­ основные преобразователи энергии топлива в другие виды энергии и без них была бы невозможна цивилизация. E   ).Экологические последствия работы тепловых двигателей. (рассказывает учащийся): Интенсивное   использование   тепловых   машин   на   транспорте   и   в   энергетике (тепловые и атомные электростанции) ощутимо влияет на биосферу Земли. Хотя о механизмах   влияния   жизнедеятельности   человека   на   климат   Земли   идут   научные споры,   многие   ученые   отмечают   факторы,   благодаря   которым   может   происходить такое влияние: 1 Парниковый   эффект   –   повышение   концентрации   углекислого   газа   (продукт сгорания в нагревателях тепловых машин) в атмосфере. Углекислый газ пропускает видимое   и   ультрафиолетовое   излучение   Солнца,   но   поглощает   инфракрасное излучение,   идущее   в   космос   от   Земли.   Это   приводит   к   повышению   температуры нижних слоев атмосферы, усилению ураганных ветров и глобальному таянию льдов.  2 Прямое влияние ядовитых выхлопных газов на живую природу (канцерогены, смог, кислотные дожди от побочных продуктов сгорания).  3 Разрушение озонового слоя при полетах самолетов и запусках ракет. Озон верхних слоев атмосферы защищает все живое на Земле от избыточного ультрафиолетового излучения Солнца.  Выход   из   создающегося   экологического   кризиса   лежит   в   повышении   КПД тепловых   двигателей   (КПД   современных   тепловых   машин   редко   превышает   30%); использовании  исправных двигателей  и нейтрализаторов  вредных выхлопных  газов; использовании   альтернативных   источников   энергии   (солнечные   батареи   и обогреватели) и альтернативных средств  транспорта (велосипеды и др.). Слайды 19­22 5. Этап закрепления изученного  учебного материала     (12 мин.) ( преподаватель)   Решим следующие задачи: Могли   ли   работать   ветряные   двигатели,   если   бы   температура   атмосферного воздуха была везде одинакова? (Ответ: нет)             Почему КПД летом значительно ниже, чем зимой?  (Ответ: потому, что температура холодильника летом выше, чем зимой.) Слайды 23­24 Вы покупаете автомобиль. Один стоит 300 тыс. рублей, другой, внешне такой же стоит 330 тыс. рублей. Выясняете у продавца – почему такая разница в стоимости. Оказывается,   первый   продается   без   каталитического   нейтрализатора,   второй   с каталитическим нейтрализатором. На каком Вы остановите выбор?  Предполагаемый ответ: Конечно же, тот, который дешевле, ведь пока в нашей стране ездят миллионы автомобилей   без   каталитического   нейтрализатора,   поэтому   зачем   переплачивать лишнее. Слайды 25­26 Вы долго добирались из пыльного города до красивого, чистого уголка. Ваш грязный, пыльный автомобиль ужасно дисгармонирует с тем видом, который перед вами открылся. Вам хочется внести гармонию в природу. Какие возникают желания?  Предполагаемый ответ:        Схватить   ведро,   тряпку   и   тут   же   на   природе   как   следует   отмыть   свой автомобиль, так часто делает мой папа, (дедушка, знакомый…) Вы – владелец автомобиля. Ваш выбор – автомобиль под окном на газоне, либо     через квартал на платной автостоянке?    Предполагаемый ответ:    Под окном, так удобнее им пользоваться, он все время на виду и под рукой. Слайды 27­28 Тепловая машина... 1 производит механическую работу по увеличению внутренней энергии тела 2 производит тепло 3 совершает механическую работу за счет подводимого количества теплоты 4 производит электроэнергию за счет совершения работы В модели тепловой машины рабочим телом называется... 1 тело, у которого в ходе цикла тепло только забирается  2 тело, которому тепло только отдается   3 тело, которое только получает тепло, совершая механическую работу  4 тело,   которое   сначала   нагревается,   а   потом   охлаждается,   совершая   механическую работу  Какие из названных ниже механизмов являются неотъемлемыми частями любого теплового двигателя?  a Цилиндр  b Турбина c  Нагреватель  d Поршень  Отметьте отрицательные результаты воздействия на окружающую среду работы тепловых двигателей. 1 Разрушение озонового слоя 2 Длительное воздействие парникового эффекта 3 Истощение запасов нефти и газа. Слайды 29­33 Разгадайте кроссворд. Слайд 34 По  горизонтали: 1 Необратимый процесс 2 Используют в качестве топлива 3 Единица измерения работы, внутренней энергии 4 Основной преобразователь энергии топлива 5 Разработал паровую машину в России 6 Основной первичный двигатель на тепловых электростанциях 7 Без него не может работать тепловой двигатель 8 Французский учёный, основоположник термодинамики  По вертикали: Раздел физики, в котором изучают тепловые машины.  6. Этап подведения итогов                                   (2 мин.)     Подвести итоги урока.  В форме беседы повторить элементы теплового двигателя, формулу   для   вычисления   КПД   теплового   двигателя,   экологические   проблемы использования тепловых двигателей. 7. Этап информации о домашнем задании       (1 мин.)       §§22­23,   ПОДУМАЙТЕ   НАД   ВОПРОСОМ:  ВОЗМОЖЕН   ЛИ "ПЕРПЕТУУМ МОБИЛЕ"? Слайд 35 8. Этап  рефлексии                                                  (3 мин.) Что нового вы сегодня узнали на уроке?  Что   для   вас     было   наиболее   трудным   на   этом   уроке   и   как   вы   справлялись   с трудностями? Что каждый из вас считает для себя полезным и важным? Какими способами деятельности овладели? Благодарю  за работу на уроке.