Урок-конференция: "Тепловые двигатели и их влияние на окружающую среду"

Цель: Рассмотреть конкретные тепловые двигатели, их роль в современной жизни, об охране окружающей среды при эксплуатации двигателей. Задачи: Образовательные: рассмотреть конкретные тепловые двигатели, познакомить учащихся с принципом их работы и применении знаний для охраны окружающей среды. Развивающие: развитие творческой самостоятельности и аналитического мышления при применении материала; развитие интереса к физике – как науке; развитие потребности в получении знаний. Воспитательные: воспитывать любовь к технике, экономическое и экологическое воспитание. Оборудование: ПК, ИД, проектор, принтер, макеты ДВС, таблица, заполненная на ИД, План урока-конференции: Этапы урока время Деятельность учителя Деятельность учащихся Применение ИКТ 1. Организационный момент 2. Просмотр фильма «Физика» 3. Вступительное слово учителя -объявление темы урока Объявление целей и задач 4.Выступления учащихся Принципы действия и устройство реальных тепловых двигателей а) паровой двигатель б) карбюраторный внутреннего сгорания; в) дизель; г) газотурбинный двигатель; д)Викторина - Применение тепловых двигателей в хозяйственной деятельности е) Тепловые двигатели и охрана окружающей среды - загрязнение окружающей среды 5. Проверка таблицы 6.Домашнее задание 7. Просмотр отрывка из фильма «Физика» 8. Подведение итогов и выставление оценок. 1мин 5 мин 2 мин 1 мин 20мин 5 мин 3 мин 3 мин 1 мин 3мин 1 мин Активизирует деятельность учащихся Показать ДВС в жизни Поясняет таблицу Разбор схемы: НАГРЕВАТЕЛЬ РАБОЧЕЕ ТЕЛО ХОЛОДИЛЬНИК Слушает и оценивает Слушает и оценивает Слушает и оценивает Слушает и оценивает Учащимися были выполнены расчеты Показывает таблицу на доске 1 вариант Найти характеристики бензинов и дизельного топлива, а также узнать эти характеристики на наших заправочных станциях 2вариант экологически чистое топливо для наших автомобилей Показ фильма Оценивание самостоятельной работы по таблице Записывают тему урока в тетради Знакомятся с таблицей Заполняют таблицу Задают вопросы Заполняют таблицу Проверяют и выставляют оценки «5» - 25 «4» - 20 «3» - 15 «2» - 10 и менее Просмотр фильма ПК. ИД, Сл.№1 Презентация №1 ИД - таблица Приложение№1 Приложение№2 Презентация№3 Презентация№4 Презентация№5 Презентация№6 Презентация№7 Вывести таблицу на экран Оформить в виде слайд-презентации Методические пояснения к ходу урока 1. Вступительное слово преподавателя. Использовать внутреннюю энергию - это значит совершить за счет нее полезную работу, то есть превращать внутреннюю энергию в механическую. (Презентация №1, слайд 1-3. см.Презентация 1 ) Проведем опыт: в пробирку наливаю немного воды и довожу ее до кипения (причем пробирка изначально закрыта пробкой) пробка под давлением образовавшегося пара поднимается вверх и выскакивает. Вопрос. Почему? (Ответ. Энергия топлива переходит во внутреннюю энергию пара, а пар, расширяясь, совершает работу, выбивая пробку. Так внутренняя энергия пара превращается в кинетическую энергию пробки) Если пробирку заменить прочным металлическим цилиндром, а пробку поршнем, который плотно прилегает к стенкам цилиндра и способен свободно перемещаться вдоль них, то получится простейший тепловой двигатель Вопрос. Какие машины мы можем назвать тепловыми двигателями? (Ответ. Тепловыми двигателями называют машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию) 3. История тепловых машин уходит в далекое прошлое. Еще две с лишним тысячи лет назад, в III веке до нашей эры, великий греческий механик и математик Архимед построил пушку, которая стреляла с помощью пара. Рисунок пушки Архимеда и ее описание были найдены спустя 18 столетий в рукописях великого итальянского ученого, инженера и художника Леонардо да Винчи В Александрии - культурном и богатом городе на африканском побережье Средиземного моря - жил и работал выдающийся ученый Герон, которого историки называют Героном Александрийским. Герон оставил несколько сочинений, дошедших до нас, в которых он описал различные машины, приборы, механизмы, известные в те времена В то время изобретение Герона не нашло применения и осталось только забавой. Вопрос. Что собой представляет обобщенная схема теплового двигателя? (слайд № 4.см. Презентация 1,) Рассмотрим план конференции. (Презентация 1, слайд № 5). 4. а). Тема доклада. Принцип действия паровой турбины. Выступление учащихся. (Презентация 2, переход по гиперссылке в презентации№1 ) б). Тема доклада. Принцип действия карбюраторного двигателя внутреннего сгорания. Выступление учащихся. (Презентация3, переход по гиперссылке в презентации№1 ) в). Тема доклада. Принцип действия дизельного двигателя внутреннего сгорания Выступление учащихся. (Презентация 4, переход по гиперссылке в презентации№1 ) г). Тема доклада. Принцип действия реактивного двигателя. Выступление учащихся. (Презентация5, переход по гиперссылке в презентации№1 ) д). Викторина «Применение тепловых двигателей в хозяйственной деятельности (Презентация 6 , переход по гиперссылке в презентации№1 ) е). Тема доклада. Экологические проблемы, связанные с использованием тепловых двигателей. Выступление учащихся. (Презентация 7, переход по гиперссылке в презентации№1 ) 5. Вопросы к обсуждению: (Презентация 1, слайд № 6) 1.Назовите достоинства и недостатки работы карбюраторного ДВС. (ответы: достоинства - компактность, малая масса; недостатки- 1) требует топлива высокого качества;) 2. Каков КПД карбюраторного ДВС (ответ: КПД-20-30%); 3. Назовите преимущества и недостатки дизельного ДВС (ответ: преимущества – 1) дешевые “тяжелые” сорта топлива; 2) не нужна особая система зажигания; недостатки - большой вес) 4. Назовите КПД дизельного двигателя (ответ: КПД - 38%). 5. Назовите пути предотвращения “экологической катастрофы” (ответы:1)разработка методов очистки топлива; 2) очистка выхлопных газов от оксида серы; 3) замена теплового двигателя электрическим; 4) использование экологически чистого топлива(водород). 6. Подведение итогов урока Проверяем заполнение таблицы в течение урока и сами ее оцениваем. (Презентация 1, слайд № 7) 7. Оценивание докладов. Оценивание устных ответов. Домашнее задание. 8. Просмотр отрывка из фильма «Физика». Приложение 7 Тепловые двигатели и их влияние на окружающую среду СЛ3 Д. В. С. Основная причина загрязнения воздуха в неполном и неравномерном сгорании топлива. Всего 15% его расходуется на движение автомобиля, а 85% « летит на ветер». К тому же камера сгорания автомобильного двигателя- это своеобразный химический реактор, синтезирующий ядовитые вещества и выбрасывающий в атмосферу. Даже невинный азот из атмосферы, попадая в камеру сгорания, превращается в ядерные окислы азота. В отработавших газах двигателя внутреннего сгорания содержатся свыше 170 вредных компонентов, из них около 160-производные углеводороды, прямо обязанные своим появлением неполному сгоранию топлива в двигателе. В атмосферу выбрасывается помимо азота, кислорода, углекислого газа и воды, углеводороды, окислы азота и серы, твердые частицы. В состав твердых выбросов, наиболее изученными являются соединение свинца. Свинец оказывает вредное действие на человека и животных. До 50% дневного поступления свинца в атмосферу приходится на воздух, в котором значительную долю составляют отравляющие газы автомобилей. СЛ.4 Дизель. Всемирная дизелизация- важное магистральное направление автомобилестроения. Возрастающий интерес к дизельному двигателю для автотранспорта связан же только с эксплуатацией автомобилей, но и уменьшением загрязнения окружающей среды. В топливе для дизельных двигателей нет свинцовых присадок, а выброс таких вредных веществ, как окись углерода, на 50-90% ниже. Дизель экономичнее карбюраторного двигателя на 20-30% . Более того, для производства дизельного топлива требуется в 2,5 раза меньше энергии, чем для производства бензина. Получается как бы двойная экономия энергоресурсов. СЛ.5 Отрицательное влияние тепловых машин на окружающую среду связаны с действием разных тепловых факторов. Во-первых, при сжигании топлива используется, кислород из атмосферного воздуха потому содержание кислорода в воздухе постепенно, уменьшается. Во-вторых, сжигание топливо сопровождается выделением в атмосферу углекислого газа. За последние 20 лет содержание углекислого газа в атмосфере Земли увеличилось приблизительно на 5%. Молекулы оксида углерода способны поглощать инфракрасное излучение, потому увеличение содержания углекислого газа в атмосфере изменит ее прозрачность. Дальнейшее повышение углекислого газа может привести к повышению температуры на Земле. В-третьих, при сжигании угля и нефти атмосфера загрязняется азотными и серными соединениями, вредными для здоровья человека. СЛ.6 Согласно законам термодинамики производства электрической и механической энергии в принципе не может быть осуществлено без отвода в окружающую среду значительных количеств теплоты. Это не может приводить к постоянному повышению средней температуре на Земле. Сейчас потребляемая мощность составляет около 1010кВт. Когда эта мощность достигает 3*1012кВт, то средняя температура повышается заметным образом ( на 1 градус). Дальнейшее повышение температуры может создать угрозу таянья ледников и катастрофического повышения уровня мирового океана. СЛ.7 Поступление углеводородов в атмосферный воздух происходит не только при работе автомобилей, но и при разлитии бензина. Каждый автомобилист знает: вылить весь бензин из шланга в бак практически невозможно, какая-то часть его из ствола «пистолета» обязательно выплеснется на землю. Но немного. Но сколько у нас автомобилей? Ведь только в Далматовском районе более 16000 автомобилей. 300 грамм бензина пролитого при заправке автомобиля, загрязняет 200 тыс. см2 воздуха. Тогда, подсчитав, мы увидим: Пусть каждый автомобиль проливает хотя бы 100гр. 100.* на 16 000. = 1600 000. гр.или 16 000кг или другими словами 16 тонн пролитого бензина загрязняет воздух, и это только в нашем районе. А по области? А по России ?А сколько на всей Земле? Очень много. И с каждым годом число автомобилей растет, а значит, будет увеличиваться вредные испарения в атмосфере. СЛ.8 Для того, что бы воздух был чище, нужно садить деревья по обочинам дорог, на местах вырубки леса, в парках, возле школ, зданий. Ведь деревья поглощают углекислый газ, а выделяет кислород. Чем больше будет деревьев, тем будет чище воздух. Хорошо поглощают углекислый газ: тополь, береза, ель. Самый простой путь решения проблемы – создать заправочные автоматы новой конструкции, не позволяющие пролить на землю даже одной капли бензина и искать более экологически чистое топливо.