Методическая разработка урока "Тепловые двигатели и охрана окружающей среды"
методическая разработка по физике

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И МОЛОДЕЖНОЙ ПОЛИТИКИ ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ

государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Воронежской области

 «Лискинский аграрно-технологический техникум»

Тепловые двигатели и охрана окружающей среды.

(Методическая разработка открытого занятия по физике)

Разработчик:        преподаватель ГБПОУ ВО «ЛАТТ»

                               Ремизова О. И.

Тема урока: Тепловые двигатели и охрана окружающей среды.

Эпиграф: «Человек становится геологической силой,

способной изменить лик Земли».

В. И. Вернадский.

Владимир Иванович Вернадский (1863-1945 гг.) - блестящий минералог, кристаллограф, геолог, основоположник геохимии, биогеохимии, радиогеологии, учения о живом веществе и биосфере, о переходе биосферы в ноосферу, ученый-энциклопедист, глубоко интересовавшийся философией, историей религий и общественными науками.

Цели урока:

обучающая:  познакомить учащихся с важнейшими направлениями теплотехники, сформировать у учащихся представления о принципе действия, устройстве, видах и применении тепловых двигателей; рассмотреть экологическую проблему создания тепловых двигателей;

развивающая:  развивать познавательную активность учащихся с помощью проблемных вопросов и исторического материала; способствовать развитию навыков работы с дополнительной литературой;

воспитательная: показать сложность и перспективы развития теплотехники, способствовать формированию научного мировоззрения и любознательности обучающихся.

Форма проведения урока: урок – конференция.

Активные и интерактивные формы обучения: тематическая дискуссия.

Межпредметные связи: экология, электротехника, история, литература, медицина, информатика.

Оборудование: 

1) макет двигателя внутреннего сгорания;

2) изображение паровой турбины;

3) изображение паровой машины;

4) таблица – опорный конспект урока.

5) раздаточный материал - опорный конспект урока.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.

Урок разработан для студентов 1 курса в соответствии с программой по физике и с учетом требований стандарта образования. Урок является обобщающим по теме «Термодинамика», способствует развитию познавательной активности студентов путем привлечение дополнительных источников информации.

Урок в основном направлен на развитие любознательности, на формирование научного мировоззрения и на осознание существующих проблем экологии и теплотехники.

На уроке рассмотрены вопросы профессиональной направленности:

1) виды источников энергии;

2) виды электростанций;

3) принцип работы паровой турбины;

4) применение паровой турбины.

Урок способствует формированию глубоких знаний, как по физике, так и по предметам профессионально – технического цикла.

Урок предусматривает использование наглядного материала и оборудования, что способствует развитию познавательного интереса.

Обучающиеся должны знать: 

Виды тепловых двигателей.

Принцип работы тепловой машины.

Преимущества и недостатки развития теплотехники.

Существующие проблемы экологии.

Способы решения проблем.

Обучающиеся должны уметь: 

Объяснять принцип работы тепловой машины, на основе процессов проходящих с газом.

Делать выводы о целесообразности использования той или другой машины с учетом КПД.

Отбирать необходимый материал для подготовки докладов по данным темам.

Опорный конспект (выдается каждому).

ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Виды тепловых двигателей. (КПД, год создания, создатель)

- паровая машина < 9%  1766 – 1784 И. Ползунов и Д. Уатт.

- паровая турбина 25% 1889  Густав Лаваль.

- газовая турбина 25 – 30%

- карбюраторный двигатель  22 -35% 1860 Э. Ленуар, 1862 Бо де Роша.

- дизельный двигатель 40 -42%  1892 Рудольф Дизель.

Преимущества использования.  Проблемы теплотехники.

- загрязнение окружающей среды.

- развитие науки, энергетики, среды транспорта.

- сокращение количества кислорода в воздухе

- «парниковый эффект»

- нехватка топлива.

Возможные пути решения проблем теплотехники:

- использование очистных сооружений

- использование альтернативных видов топлива.

ЭТАПЫ УРОКА:

1. Организационный момент (2 мин.).

Цель: Подготовить обучающихся к восприятию материала.

2. Введение (сообщение учителя). (5 мин.).

Цель: постановка проблемного вопроса на уроке, активизация обучающихся.

3. Выступления учащихся с докладами. (20 мин.).

Цель: донести до обучающихся исторические сведения о развитии теплотехники.

4. Преимущества и недостатки тепловых машин (Выступления обучающихся). (10  мин.).

Цель: донести до обучающихся существующие проблемы экологии.

5. Подведение итогов (слово преподавателя). (5 мин.).

Цель: обобщение знаний полученных на уроке, решение поставленной проблемы.

6. Домашнее задание. (2 мин.).

Цель: закрепление полученных знаний, путем высказывания своего мнения по данному вопросу и эпиграфу к уроку.

      7. Выставление оценок. (1 мин.).

Итого  45 мин.

Ход урока.

1. Организационный момент.

- Подготовка учащихся к восприятию материала.

2. Введение. Слово преподавателя.

- Постановка проблемного вопроса на уроке:

Сегодня на уроке мы должны проследить историю развития тепловых машин, принцип их действия, преимущества и недостатки тепловых двигателей.

Все физические законы находят применение в повседневной жизни человека, жизнь людей невозможна без использования различных видов энергии. Для удовлетворения потребностей современного человека необходимо применение разного вида тепловых машин: турбины для получения электрического тока, механизмы; приводимые в движение станки на заводах и фабриках, автомобильный, железнодорожный, водный, движение космических ракет, авиатранспорт.

Для работы тепловых машин используют такие виды энергии как: энергия Солнца, ветра, приливов и отливов, геотермальная энергия и энергия сгоревшего топлива (нефть, газ).

Тепловой энергией Солнца человечество пользовалось с древнейших времен. Затем люди начали пользоваться для  нужд тепловой энергией, выделяемой при сгорании топлива.

Следующий шаг в применении тепловой энергии сделан, когда Герон создал специальный механизм, приводимый в движение паром. Но этот механизм был несовершенен и остался без внимания со стороны науки и техники. Лишь в

16 – 18 веках изобретатели Леонардо да Винчи, Панин, Ньюкомен и др. создали установки, в которых использовалась тепловая энергия для получения работы. Правда и эти установки были несовершенными и оказались непригодными для применения на заводе.

Первая паровая машина, пригодная для промышленных целей создана И. И. Ползуновым в 1766 году на Алтае; им построена первая машина непрерывного действия. Д. Уатт в 1784 году усовершенствовал паровую машину, которая нашла применение на заводах и фабриках, в сухопутном и водном транспорте.

3) Выступления учащихся с докладами.

Сейчас мы заслушаем доклады учащихся по видам тепловых двигателей, а на местах необходимо оформить конспект в виде:

ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Виды тепловых двигателей.  (КПД, год создания, создатель)

- паровая машина < 9%, 1766 – 1784 И. Ползунов и Д. Уатт.

- паровая турбина 25% 1889, Густав Лаваль.

- газовая турбина 25 – 30%, Павел Дмитриевич Кузьминский в 1887 году

- карбюраторный двигатель, 22 -35% 1860 Э. Ленуар,1862 Бо де Роша.

- дизельный двигатель 40 -42%, 1892 Рудольф Дизель.

Преимущества использования. Проблемы теплотехники.

и развития теплотехники.

– загрязнение окружающей

- развитие науки, энергетики, среды транспорта.

 – сокращение количества кислорода в воздухе

- «парниковый эффект»

- нехватка топлива.

Возможные пути решения проблем теплотехники:

- использование очистных сооружений

- использование альтернативных видов топлива.

4. Недостатки тепловых машин.

Если проследить историю развития тепловых машин, то следует заметить, что постоянное усовершенствование машин в конструкции, в создании новых видов топлива привело к тому, что современные машины имеют высокое значение КПД по сравнению с первоначальными моделями. Разнообразие видов машин указывает на разные типы конструкций и принцип преобразования энергии.

Большое количество тепловых машин, используемых человеком, отрицательно влияет на окружающую среду. Еще полвека назад академик Вернадский писал: «Человек становится геологической силой, способной изменить облик Земли».

Отрицательное влияние тепловых машин на окружающую среду связано с действием разных факторов:

1. При сгорании топлива используется кислород из атмосферы, поэтому количество кислорода в воздухе сокращается.
2. Сжигание топлива сопровождается выделением в атмосферу

углекислого и угарного газа. Увеличение концентрации газов приводит к повышению температуры - «парниковому эффекту», что вызывает таяние ледников и повышение уровня Мирового океана.

3. При сгорании топлива атмосфера загрязняется азотными и

серными соединениями, вредными для здоровья человека

приводит к отравлению и гибели живых организмов.

4.Более половины всех загрязнений атмосферы создает

транспорт, кроме оксида углерода и соединений азота,

автомобильные двигатели ежегодно выбрасывают в атмосферу 2 -3 млн. т. свинца, который содержится в бензине,

для предотвращения детонации – быстрого сгорания топлива.

Проанализировав эти факторы можно сделать вывод, что слова Вернадского оказались пророческими, если проследить за тем как изменилась жизнь человека на Земле:

1) истощены запасы природных ресурсов, такие виды топлива как нефть, природный газ, уголь являются невосполнимыми источниками энергии. В ближайшие 50 – 100 лет человечество столкнется с проблемой нехватки традиционных видов топлива;

2) повысилась средняя температура на планете.

Для решения экологической проблемы используют очистные сооружения, нетрадиционные виды энергии, альтернативное топливо.

5. Подведение итогов урока.

Можно много говорить о недостатках тепловых машин, но с другой стороны прогресс нашей цивилизации напрямую связан с применением разных видов тепловых машин: нет ни одной области человеческой деятельности, где бы не применялись машины. Именно применение машин позволило человечеству познать космос, раскрыть тайны морских глубин и очень сильно изменить содержание человеческого труда.

6. Домашнее задание:

Написать сочинение – рассуждение на слова Вернадского.

Литература:

1. Волков В. А. Поурочные разработки по физике. М.: «ВАКО» 2005.
2. Дуков В. М. Исторические обзоры в курсе физики средней школы. М.: «Просвещение», 1983.
3. Кабардин О. Ф. Физика: Справочные материалы: М.: Просвещение, 1991.
4. Крикунов Е. А., Пасечник В. В., Сидорин А. П. Экология. М.: Дрофа, 1995.
5. Маркина Г. В. Физика 10 класс. Поурочные планы. Волгоград: «Учитель», 2000.
6. Мякишев Г. Я., Буховцев Б. Б., Сотский Н. Н. Физика 10. М.: Просвещение, 2004.
7. Полянский С. Е. Поурочные разработки по физике. М.: «ВАКО», 2003.
8. Спасский Б. И. Физика и ее развитие. М.: Просвещение, 1979.