Урок на тему "КПД тепловых двигателей"
|
[ Скачать с сервера (49.5 Kb)
]
| 19.03.12, 22.57.26 |
Урок на тему "КПД тепловых двигателей"
Цели и задачи урока:
1. Образовательная: а) повторить элементы знаний: внутренняя энергия и способы её изменения; формулы для вычисления количества теплоты при различных тепловых процессах; единицы измерения используемых величин.
б) сформировать у учащихся новые элементы знаний: КПД тепловых двигателей; расчёт КПД опытной установки теплового двигателя; понимание физических основ протекания термодинамических процессов.
2. Развивающая: а) способствовать расширению знаний учащихся о языке физики при рассмотрении понятия «КПД».
б) развивать мышление учащихся посредством анализа, решения экспериментальных задач, обобщения изучаемого материала.
в) развивать творческие способности учащихся, предлагая задания типа: «Придумать модель …».
3. Воспитательная: а) содействовать экономическому и экологическому воспитанию учащихся путём рассказа о работе тепловых двигателей;
б) внести вклад в развитие научных интересов учащихся, рассказав о разработках и конструкциях человеческой мысли, в основе которых лежат законы физики.
Оборудование: - пробирка с водой, закрытая пробкой ; спички ; спиртовка ; штатив ; спирт; мензурка ; термометр ; модели тепловых двигателей (двигатель внутреннего сгорания, паровая турбина) ; компьютерные заставки через мультимедийный проектор ; эпидиаскоп.
Структура урока
1. Мотивация
2. Повторение
3. Постановка проблемы
4. Объяснение нового материала
5. Историческая пауза
6. Закрепление
7. Дополнительная информация
8. Домашнее задание
9. Итоги урока
10. Обобщение.
Методы и приёмы, применяемые на уроке: опрос, решение экспериментальных задач, беседа, решение проблемы, демонстрации, сообщения.
Тип урока: урок изучения нового материала.
«Душа науки - это практическое применение её открытий».
У. Томсон.
1. Мотивация. Учитель. Вы знаете, что мы сегодня будем делать? Мы с вами будем вместе размышлять и думать , не боясь ошибиться. В одном английском журнале мне встретились слова, которые очень понравились: «Дорога к знанию? Ну что ж, её легко понять. Ответить можно сразу: вы ошибаетесь, и ошибаетесь, и ошибаетесь опять, но меньше, меньше, меньше с каждым разом». Весь путь человеческого познания - это серия ошибок, причём все меньших и меньших. С чего начинается познание? С интереса. С вопроса : «Что, как, зачем и почему?»
«Совершенно непонятно, почему вода течёт
сверху вниз, а не обратно , так, а не наоборот.
Совершенно непонятно, почему трава растёт
снизу вверх, а не обратно, так, а не наоборот.
Совершенно непонятно, что такое свет и день.
В общем, есть над чем подумать, если думать вам… («не лень»).
Демонстрация опыта. Учитель. Мы рассмотрим простой опыт и попробуем его объяснить (в пробирку нальём немного воды, затем плотно закроем и нагреем до кипения).
Объяснения учащихся.
Компьютерная вставка «Теплоёмкость ид. газа» (просмотр).
Учитель. На экране вы видите совершение работы паром - поднятие поршнем грузов при увеличении внутренней энергии и опускание грузов при охлаждении системы .
2. Повторение. ( вопрос – ответ )
1. Объясните, пожалуйста, что же произошло? (энергия топлива перешла в процессе нагревания во внутреннюю энергию пара, а затем пар, расширяясь, совершил работу - поднял и выбросил вверх пробку).
2. Что называется внутренней энергией тела? (энергия движения и взаимодействия частиц).
3. Назовите способы изменения внутренней энергии. (теплопередача и совершение работы).
4. Что явилось рабочим телом в рассмотренном нами опыте? Что заставило вылететь пробку? (рабочее тело - пар, он, расширившись, совершил работу).
5. На что похоже данное устройство? (похоже на тепловой двигатель).
6. Что называют тепловым двигателем? (устройство, совершающее работу за счёт использования внутренней энергии топлива).
7. Какие виды тепловых двигателей вы знаете ? (паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, газовая и паровая турбины, реактивный двигатель). (Компьютерная вставка) «Китайский гусь».
8. Перед вами вечный двигатель - тепловая машина «Китайский гусь», в чём заключается его работа ?
3. Постановка проблемы.
1. Ребята, как вы думаете, вся ли подводимая энергия, энергия выделяющаяся при сгорании топлива, используется тепловым двигателем ? (нет, часть её уходит в окружающее пространство, часть на нагревание установки). Правильно, итак, физическая величина, показывающая какую долю составляет совершаемая двигателем работа от энергии, полученной при сгорании топлива, называется коэффициентом полезного действия, её изучение и есть цель нашего урока.
4. Тема урока: «КПД теплового двигателя».
Экспериментальная задача.. Учитель. Давайте проделаем такой эксперимент : доведём до кипения 5 мл (5 г) воды и определим массу сгоревшего при этом топлива. Тогда, зная теплоту сгорания топлива и удельную теплоёмкость воды, мы сможем рассчитать количество теплоты, выделившееся при сгорании топлива, и количество теплоты, которое получила вода при нагревании до кипения. Разность между ними - это потеря энергии.
Кто из вас мне поможет?
(при помощи мензурок определяем объёмы воды и спирта (5 мл. и ? мл.), далее наливаем воду в пробирку, а спирт в спиртовку и подожжём , пробирку поместим над пламенем. Ждём закипания воды. Пока идёт процесс, ассистент записывает данные ).
Дано : Решение
Mв = 0,005 кг 1. Qn = C m (t2 - t1) = 4200 Дж/кг0 С х 0,005 кг
m 1 = х (100 0 С - 20 0 С) = 1680 Дж
m2 = 2. m = m 1 - m2
t1 = 20 0 С 3. Qз = q m
t2 = 100 0 С 4. Q = 2,7 х 10 7 Дж/кг х m
c = 4200 Дж/кг0 С 5. Q потерь = Qз – Qn
q = 2,7 Х 10 7 Дж/кг
Q потерь - ?
Итак, вы видите, что потери энергии велики, т. е. много энергии расходуется впустую. Коэффициент полезного действия - это отношение полезной работы к затраченной энергии, выраженной в процентах :
КПД = Ап/Qз х 100 %
Давайте рассчитаем КПД нашей установки:
КПД = Qn/Qз х 100 %
( расчет КПД у доски )
Как видим КПД очень мал.
Первые паровые двигатели имели КПД всего 0,3 %.
5. Историческая пауза.
Ученик 1. а). Сообщение о «тележке Кюньо»
(демонстрация рисунка 85 учебника через эпидиаскоп).
Ученик 2. б). Сообщение о первом паровозе
(демонстрация рисунков 86, 87 учебника через эпидиаскоп).
Учитель. В России первый паровоз был построен в 1834 году крепостными мастерами - самоучками отцом и сыном Е. А. и М. Е. Черепановыми.
Конечно, КПД современных двигателей высоко, по сравнению с первыми машинами. КПД современных двигателей - свыше 40 %, карбюраторных двигателей внутреннего сгорания - 25 – 30 %.
6. Закрепление.
1. Самостоятельная работа ( 3 уровня сложности ).
I уровень II уровень III уровень
Найти КПД тепловой машины, если при затрате энергии 1600 Дж, совершается полезная работа 400 Дж. Израсходовав 3 кг бензина, машина совершила работу, равную 34,5 МДж. Определите КПД машины. Для нагревания 2 кг воды от 0 0С до 80 0С, сожгли 60 гр. природного газа. Определить КПД нагревателя.
2. Проверка по готовому решению. (Экран мультимедиа).
7. Дополнительная информация.
Учитель. Живые организмы также способны совершать механическую работу, но за счёт «сгорания» своеобразного топлива - пищи. К ним тоже применимы такие понятия, как полезная работа и КПД. Любое движение тела живого организма связано с расходом энергии. Затраты энергии прямо пропорциональны интенсивности выполняемой работы.
Демонстрация таблицы «Затраты энергии при различных видах трудовой деятельности» на экране мультимедиа.
При различных видах деятельности человека значение КПД варьируется от 10 до 30 %.
Для совершения любой работы и поддержания работоспособности организму необходима энергия. Её запасы периодически пополняют за счёт пищи. Мы с вами знаем, что различное топливо имеет различную теплоту сгорания. Пища тоже обладает своего рода теплотой сгорания - её называют калорийностью.
Разные продукты имеют различную калорийность или энергетическую ценность (например, баночка кока - колы - 50, 47 ккал, пачка печенья - 243,5 ккал.) 1 кал = 4,19 Дж. Вы можете оценить энергетическую ценность своего рациона питания, но для этого нужно воспользоваться таблицей «Калорийность продуктов». Демонстрация таблицы «Калорийность продуктов» на экране мультимедиа.
8.Домашнее задание. У 44, 45; № 189; изготовить модель теплового двигателя из скорлупы яйца; высказать идеи предотвращения вредного воздействия тепловых двигателей на окружающую среду.
9. Итоги урока.
а). Выставление оценок.
б). Показ моделей тепловых машин, изучение которых будет продолжено на следующих уроках.
10. Обобщение. Учитель. Мы, живущие в ХХ1 веке, не должны забывать, что основу МКТ тепловых явлений заложил в числе других М. В. Ломоносов опытами, изложенными в трактате «Размышления о причине теплоты и холода», написанном 2,5 века назад : в 1747 / 48 гг.
Наш урок окончен. Я благодарю всех за участие в нём. Уважаемый Михаил Васильевич, может быть, Вы хотите сказать несколько слов ребятам?
М. В. Ломоносов ( переодетый ученик ). Хочу. Мои юные сограждане! Я вижу ваш интерес к науке и рад этому. Скажу вам как исследователь: один опыт я ставлю выше, чем тысячи мнений, рождённых только воображением. Хочу вам пожелать: везде исследовать «всечасно, что есть велико и прекрасно, чего ещё не видел свет»
Ученики. Спасибо!
|
|
Категория: 8 класс | Добавил: Admin
|
| Просмотров: 2688 | Загрузок: 197
| Рейтинг: 0.0/0 |
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи. [ Регистрация | Вход ] |
