Двигатель внутреннего сгорания. Транспорт и охрана окружающей среды.
материал по физике (8 класс)

Открытый урок по физике в 8-м классе "Двигатель внутреннего сгорания. Транспорт и охрана окружающей среды"

Тема: Двигатель внутреннего сгорания. Транспорт и охрана окружающей среды".

Цели:

Познавательная:

1. Изучить устройство, принцип действия и назначение тепловых машин на примере двигателя внутреннего сгорания. Выяснить роль тепловых двигателей в жизни людей.

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.

Воспитательная: убедить учащихся в важности бережного отношения к окружающей среде.

Форма урока- семинар.

Оборудование:

1. Модель ДВС.
2. Интернет-ресурс.
3. Карточки с заданиями для групп.
4. Презентация к уроку.

План урока:

1. Орг. момент.

Вступительное слово учителя
2. Проверка знаний. Работа газа и пара при расширении.

Работа по карточкам (самопроверка)
3. Новый материал: двигатель внутреннего сгорания.
4. Закрепление изученного. Работа в группах.
5. Рефлексия. Подведение итогов.
6. Домашнее задание.

Ход урока

1. Учитель: Какие виды транспорта вам известны. Что у них общего и чем они отличаются? Какая  цель нашего урока, что сегодня мы будем будет изучить

Учащиеся: устройство, принцип действия и назначение тепловых машин на примере на примере двигателя внутреннего сгорания

Учитель:  рассмотрим  историю развития тепловой машины; экологические проблемы и перспективы развития.

Форма нашего урока будет не совсем обычной. Это будет урок – игра. Каждый из вас почувствует себя в роде члена исследовательской группы.  Для этого из всех учащихся класса были сформированы три группы, которые в течение урока будут работать над  различными заданиями. Каждая команда будет иметь возможность высказаться. Названия команд: «Ученые», «Исследователи»,  «Экологи».

2.Прежде чем приступить к работе 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?

Почему ожоги от 100 градусного пара сильнее, чем от кипятка.

Карточка №2

Приведите примеры превращения внутренней энергии пара в механическую энергию тела?

Почему летом на лугу после захода солнца туман сначала появляется в низинах.

Карточка №3

Почему на морозе вспотевшую от работы лошадь покрывают   попоной.

Поднять груз, перевезти вагоны, значит совершить ……

Ответы проверяют на слайде.

Каждая группа получает задание:

«Ученые» работает над хронологией истории создания тепловых машин,

«Исследователи» выясняю ,есть ли отличие двигателей разного транспорта. Что у них общего,

«Экологи» выясняют влияние тепловых двигателей на окружающую среду.

Учащиеся работают и заранее приготовленной литературой, имеют возможность выхода в интернет.

2. Выступление учащихся. (кратко)

1 группа. 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.

В ДВС топливо сгорает прямо в цилиндре, внутри самого двигателя. Поэтому он и называется двигателем внутреннего сгорания. Работают они на жидком топливе или горючем газе.

Двигатель состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень, соединённый при помощи шатуна с коленчатым валом (проследим по модели ДВС).

В верхней части цилиндра имеется два клапана, которые при работе двигателя автоматически открываются и закрываются в нужные моменты. Через первый клапан (впускной) поступает горючая смесь, которая воспламеняется с помощью свечи, а через второй клапан (выпускной) выпускаются отработанные газы.

В цилиндре периодически происходит сгорание горючей смеси, состоящей из паров бензина и воздуха (температура достигает 16000 - 18000С). Давление на поршень резко возрастает. Расширяясь, газы толкают поршень, а вместе с ним и коленчатый вал, совершая при этом механическую работу. При этом газы охлаждаются, так как часть их внутренней энергии превращается в механическую.

Крайние положения поршня в цилиндре называют мёртвыми точками. Расстояние, проходимое поршнем от одной мёртвой точки до другой, называют ходом поршня. Ход поршня называют ещё тактом. Поэтому двигатель называют четырёхтактным.

Такты двигателя внутреннего сгорания: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск.

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):

2группа. Если кратко то у разных типов тепловых двигателей разный коэффициент полезного действия, общее у них то, что все они преобразуют тепло в механическую энергию.

Начнем с того, что ДВС может быть двухтактным и четырехтактным. Что касается автомобильных моторов, указанные агрегаты четырехтактные. Такты работы двигателя представляют собой:

• впуск топливно-воздушной смеси или воздуха (что зависит от типа ДВС);
• сжатие смеси горючего и воздуха;
• сгорание топливного заряда и рабочий ход;
• выпуск из камеры сгорания отработавших газов;

По такому принципу работают как бензиновые, так и дизельные поршневые моторы, которые нашли широкое применение в автомобилях и на другой технике. Также стоит упомянуть и агрегаты на газу, в которых газовое топливо сжигается аналогично дизтопливу или бензину.

3 группа

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: На столе лежат бланки . впишите в них название деталей из которых состоит двигатель внутреннего сгорания. Укажите двумя тремя предложениями пользу и вред двигателей внутреннего сгорания.

 Подведем итог урока. Что мы изучили сегодня? Из чего состоит ДВС? Назовите такты работы двигателя. Может современный человек обходится без двигателей внутреннего сгорания.

Оцените свою работу на уроке.

Домашнее задание п 22, задание на стр 71.