Технологическая карта урока в 8 классе. Работа газа и пара при расширении. Двигатель внутреннего сгорания
методическая разработка по физике (8 класс)

№

Этап

Время

Деятельность учителя

Деятельность обучающихся

Вид работы

Формируемые УУД

I

Мотивация (самоопределение) к учебной деятельности.

Цель: включение обучающихся в деятельность на личностно-значимом уровне

1мин.

 Приветствие. Проверяет готовность обучающихся к уроку, эмоционально  настраивает их на работу, создает в классе атмосферу психологического комфорта:

- Обратите внимание на свои рабочие места. Что вас будет отвлекать? Что нужно убрать с рабочего места?

- О чем вы сейчас думаете? Что вам поможет настроиться на урок физики?

Мотивационные вопросы:

- Почему я изучаю физику?

- Чем меня заинтересовала тема урока?

-Что поможет мне быть активным на уроке?

- Какова моя личная цель на данном уроке?

Приветствуют учителя.

Подготовка к работе.

Настраиваются на учебную деятельность. Отвечают на вопросы:

- Где я?

- Зачем я здесь?

- Что мне нужно делать?

Фронтальная

Личностные УУД:

формируем мотивацию к обучению и целенаправленной познавательной деятельности.

Регулятивные УУД:

Формируем навыки самоорганизации

II

Проверка домашнего задания

2 мин

Организует  самопроверку домашнего задания:

Три ученика записывают на доске решение домашних задач.

Заполняют таблицу

Индивидуальная

Регулятивные УУД:

Умение оценивать свои достижения

Коммуникативные УУД:

умение высказывать свою точку зрения, слушать и понимать других.

III

Актуализация знаний и фиксирование индивидуального затруднения в пробном действии.

Цель: повторение изученного материала, необходимого для “открытия нового знания”, и выявление затруднений в индивидуальной деятельности каждого обучающегося.

3 мин

Подводящий диалог:

- Что такое внутренняя энергия?

 - Способы изменения внутренней энергии?

Слайд

-Все физические явления и законы находят применение в повседневной жизни человека.

Жизнь людей невозможна без использования различных видов энергии.

Источниками энергии являются различные виды топлива, энергия ветра, солнечная энергия, энергия приливов и отливов.

Слайд 5,6

Поэтому существуют различные типы машин, которые реализуют в своей работе превращение одного вида энергии в другой.

Слайд 7

Таким образом, машина это устройство, которое служит для преобразования одного вида энергии в другой.

Индивидуальная, фронтальная

Познавательные УУД:

Развивать навыки целеполагания.

Регулятивные УУД:

развивать умение высказывать своё предположение на основе работы с ранее изученным материалом.

Коммуникативные УУД:

развиваем умение высказывать свою точку зрения, а так же слушать и понимать других

IV

Выявление места и причины затруднения.

Цель: обсуждение затруднения (“Почему возникли затруднения?”, “Чего мы ещё не знаем?”)

2 мин.

Подводящий диалог:

-Достаточно ли у вас знаний о превращении одного вида энергии в другой?

- Если раньше мы говорили об изменении внутренней энергии путем теплообмена, то

теперь более подробно рассмотрим вопрос об изменении внутренней энергии посредством

совершения работы и о практическом использовании этого явления в тепловых двигателях.

Использовать внутреннюю энергию – это значит совершать за счет ее полезную работу.

Формулируют учебную задачу:

-Исследовать  вопрос зависимости расширения пара от  нагрева.

Демонстрация 1.

Работа пара при расширении. Нагреем небольшое количество воды в закрытой пробкой пробирке над  спиртовкой до температуры кипения. Через некоторое время пар, скопившийся под пробкой, вытолкнет ее наружу.

-Почему пробка выскакивает из пробирки?

-Какие превращения энергии при этом происходят?

Откройте учебник на стр. 52 и в третьем абзаце найдите ответы на вопросы.

-Можно ли утверждать, что в этом опыте совершается механическая работа?  Если да, то какое тело ее совершает и за счет чего?

Слайд 8

Ответы детей

Формулирую и осознают важность учебные задачи

После демонстрации опыта ученики самостоятельно отвечают на вопросы.

Ответ: За счет давления пара.

Ответ: Энергия топлива перешла во внутреннюю энергию пара, а пар, расширяясь,

совершает работу – выталкивает пробку.

Фронтальная, индивидуальная, парная

Регулятивные УУД: формулировать учебную задачу урока, принимать её, сохранять на протяжении всего урока, периодически сверяя свои учебные действия с заданной задачей;

Коммуникативные УУД: высказывать свою точку зрения по поставленному вопросу;

Познавательные УУД:

выдвигать предположения о предполагаемой теме урока.

V

Построение проекта выхода из затруднения (цель и тема, способ, план, средство).

Цель: создание проекта будущих учебных действий

2 мин

Сообщает тему урока. Организует совместное с обучающимися формулирование целей и задач урока:

- Внимательно прочитайте тему урока.

- Что вас ожидает на уроке?

- Какие цели и задачи вы можете перед собой поставить?

Ответы детей

Определяют тему и цель урока, записывают в тетрадь:

- усвоить  знания о  тепловых двигателях.

-о  принципе работы двигателя внутреннего сгорания и практического применения двигателя внутреннего сгорания

Отвечают на вопросы

Выбираются средства, с помощью которых будет изучаться новая тема.

Создаются условия для успешной учебной деятельности

Фронтальная, индивидуальная

Регулятивные УУД: формулировать учебную задачу урока, принимать её, сохранять на протяжении всего урока, периодически сверяя свои учебные действия с заданной задачей;

Коммуникативные УУД: высказывать свою точку зрения по поставленному вопросу

VI.1

Реализация построенного проекта

Цель: выбор оптимального варианта, фиксация (вербально и знаково)

10

Объясняет учащимся:

Если в рассмотренном опыте заменить пробку и пробирку на плотно прилегающий поршень и цилиндр, внутри которого этот поршень может двигаться, и зациклить процесс, то получится простейший тепловой двигатель, изобретенный в конце XVII в. Джеймсом Уаттом.

Слайд 9-13

Тепловые двигатели - машины, которые преобразуют внутреннюю энергию в механическую за счет энергии топлива. К ним относятся: паровая и газовая турбины, двигатель внутреннего сгорания, дизель, паровая машина, реактивный двигатель.

Разнообразие видов тепловых машин указывает лишь на различие в конструкции и принципах преобразования энергии.

Общим для всех тепловых машин является то, что они изначально увеличивают свою внутреннюю энергию за счет сгорания топлива, а затем преобразуют ее в механическую работу.

Очевидно, что никогда не может произойти эквивалентного преобразования внутренней энергии в работу: часть внутренней энергии уходит на нагревание деталей машин, на преодоление трения в узлах, на рассеивание в окружающую среду. 

Слайд 14

Познакомимся с одним из самых распространенных видов теплового двигателя двигателем внутреннего сгорания.

Слайды

Выступление учащегося с докладом:

В 1860 г. француз Этьен Ленуар построил устройство, в котором горючее сжигалось внутри самого устройства, а не снаружи, как это было у паровой машины. Спустя 18 лет немецкий изобретатель Август Отто создал двигатель внутреннего сгорания, который работал по четырехтактной схеме: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск отработанных газов. Именно модификации этого двигателя и получили наибольшее распространение.

Бензиновый двигатель построил в 1886 г. немецкий инженер Готлиб Вильгельм Даймлер. Горючая смесь (смесь бензина и воздуха) образовывалась при помощи устройства, которое называлось карбюратором.

Слайд 15-16

Демонстрация 2. 

Модель двигателя внутреннего сгорания.

Учитель демонстрирует учащимся анимационный ролик 44 «Работа двигателя внутреннего сгорания» из электронного приложения к учебнику.

Поршень выводится из двух крайних точек, которые называются «мертвыми точками». Для этого предусмотрено массивное маховое колесо, которое насажено на вал двигателя. Важно понять назначение каждого такта в полном цикле работы.

Первый такт - впуск. Открывается впускной клапан, поршень движется вниз, рабочая смесь занимает весь объем цилиндра.

Второй такт - сжатие. Клапаны закрыты. Поршень движется, рабочая смесь сжимается, и при минимальной температуре рабочей смеси происходит воспламенение от искры.

Третий такт - рабочий ход. При сгорании рабочей смеси давление газов составляет 5-7 МПа, а температура 1500-2200 °C. Поршень под действием газов движется вниз, температура газа уменьшается. Именно на этом этапе происходит преобразование части внутренней энергии в механическую. Это и называется рабочий ход.

Четвертый такт - выпуск. Поршень начинает двигаться вверх, открывается выпускной клапан, и отработанные газы выходят в окружающую среду.

За счет системы зажигания в четырехцилиндровом двигателе в каждом такте один из цилиндров реализует рабочий ход. Это позволяет коленчатому валу подводить энергию часто и равномерно. В современных машинах коленчатый вал может совершать от 3000 до 8000 оборотов в минуту.

Кроме двигателя внутреннего сгорания, который работает по четырехтактной схеме, существуют и двухтактные двигатели, но они не нашли широкого применения.

Выступление ученика с докладом об О.Дизеле:

Немецкий инженер Рудольф Дизель в 1897 г. изобрел двигатель, в котором сжимали воздух, и в момент максимального сжатия в камеру сгорания при помощи форсунки делали впрыск топлива. Далее раскаленные газы перемещали поршень, и происходило преобразование внутренней энергии в механическую.

Такой двигатель не имел карбюратора, был достаточно экономичным и надежным.

КПД дизельных двигателей достигает 35-44%, тогда как у двигателей внутреннего сгорания он не превышает 25-32%. Дизельные двигатели нашли широкое применение в тракторах, большегрузных машинах, на кораблях, передвижных электростанциях.

Если говорить о развитии автомобилей, то начиная с 1886 г., когда Даймлер создал первый автомобиль с бензиновым двигателем, более чем за столетний этап человечество успело многого достичь. Большая роль в развитии автомобилестроения принадлежит Генри Форду, который в начале ХХ в. начал выпускать автомобили на конвейере.

В России первые автомобили начали строить в начале ХХ в. В настоящее время легковые автомобили выпускают в Тольятти, Набережных Челнах, Нижнем Новгороде, Ижевске и др.

Интересно, что первые автомобили развивали скорость не более 25 км/ч.,  в то время, как современные автомобили могут развивать скорость до 200-350 км/ч, а отдельные спортивные модели с газотурбинными двигателями разгоняются до 900 км/ч. Рекорд скорости держится уже почти 20 лет, он принадлежит ракетному автомобилю «Thrust SSC», который развил скорость 1227,986 км/ч.

Принимают участие в обсуждении проблемных вопросов. Испытывают определенные трудности при ответах на вопросы.

Задают учителю уточняющие вопросы

Оформляют в тетради краткий конспект (что такое тепловые двигатели, их виды, в чем принцип их работы)

Выделение существенной информации из слов одноклассников

ещё раз называют названия тактов, затем их записывают в тетрадях. Записи тут

же проверяются.

Фронтальная

индивидуальная

Предметные УУД:

выражать личные мысли в соответствии с задачей,

Личностные УУД:

аргументировать свою позицию Коммуникативные УУД: высказывать свою точку зрения по поставленному вопросу;

Регулятивные УУД:

 дополнять,  уточнять, высказывать своё мнение по существу поставленного задания.

Уметь с помощью вопросов добывать недостающую информацию.

VI.2

Физминутка

1 мин

Ребята проводят физминутку для всего  класса.

Выполняют

упражнения.

Фронтальн

ая

Регулятивные УУД:

- проводить физическую

разгрузку в ходе работы.

VII

Первичное закрепление с проговариванием во внешней речи.

Цель: закрепление с проговариванием нового знания,   (запись в виде опорного сигнала)

4 мин

Организует тестовую работу,  беседу(Мозговой штурм) по вопросам

теста, ставит отметку.

- Что нового для себя вы сегодня узнали на уроке?

- Что значит использовать внутреннюю энергию?

- В каких устройствах люди научились использовать внутреннюю энергию?

- Какие виды тепловых двигателей мы изучили на уроке?

- Что общего у ДВС и паровых и газовых турбин?

- Чем отличаются турбины от ДВС?

Отвечают на вопросы.

Выполняют тест, заполняют таблицу.

Обсуждают ответы на вопросы теста

Осуществляют самопроверку, взаимопроверку

Фронтальная,

индивидуальная, в парах

Познавательные УУД:

-умение анализировать информацию,

-составлять устные высказывания, структурировать полученные знания,

-адекватно оценивать свои действия, умение работать со схемами и моделями, установка на поиск решения проблем.

Предметные УУД:

Осуществлять актуализацию полученных знаний на уроке

VIII

Самостоятельная работа с самопроверкой по эталону.

Цель: осознание учеником того, что он уже умеет

15 мин

Организует самостоятельную работу:

Решить задачу № 1143 

(В.И.Лукашик, сборник задач по физике для 7-9 классов).

Следит и проверяет правильность выполнения задания.

Вызывает учащегося написать решение задачи

Во время рефлексии  учитель помогает ученикам формировать монологическую речь, грамотно, научно и полно строить свое объяснение решения.

Самостоятельно решают задания

Работа индивидуально,

в парах, группах

Познавательные УУД:

 -осуществлять анализ, синтез, сравнение, обобщение

- использовать знаково-символические средства

Предметные УУД:

Развитие умения самостоятельно принимать решение

Коммуникативные УУД: высказывать свою точку зрения по поставленному вопросу;

IX

Включение в систему знаний и повторение.

Цель: выявление границ применимости нового знания

2

Организует подведение итогов урока обучающимися:

Подводя итог урока, следует отметить, что научно-технический прогресс неуклонно совершенствует конструкцию, технические характеристики автомобилей. Однако при использовании тепловых машин остро встает вопрос загрязнения окружающей среды.

При сжигании топлива в атмосферу попадает очень много вредных выбросов. К ним можно отнести углекислый газ, угарный газ, различные виды сернистых соединений, а также соединения тяжелых металлов.

Поэтому очень большое внимание следует уделять развитию методов защиты окружающей среды от этих продуктов сгорания и созданию новых альтернативных источников энергии.

К ним можно отнести двигатели, работающие на солнечной и электрической энергии, на энергии приливных волн и т. д. Именно это направление является наиболее перспективным.

Важным на современном этапе является создание новых экономичных и экологически чистых машин. Это машины нового
века, новых технологий. Кроме того, такие виды топлива, как нефть, уголь, природный газ, являются невосполнимыми источниками энергии. В ближайшие 50-100 лет человечество столкнется с проблемой нехватки традиционных видов топлива.

С другой стороны, прогресс нашей цивилизации напрямую связан с применением различных видов тепловых машин: нет ни одной области человеческой деятельности, где бы ни применялись машины.

С момента, когда Джеймс Уатт в 1768 г. построил первую паровую машину, до настоящего времени прошло более 240 лет. За это время тепловые машины очень сильно изменили содержание человеческого труда. Именно применение этих машин позволило человечеству шагнуть в космос, раскрыть тайны морских глубин.

Уровень развития любой страны определяется тем, какое количество различных машин приходится на душу населения.

Хочется отметить, что научно-технический прогресс неуклонно совершенствует

конструкции, технические характеристики автомобилей. Важным на современном этапе

является создание новых экономичных и экологически чистых машин. Это - машины нового

века, новых технологий. Это – машины будущего. Может быть кто-то из вас и будет

изобретателем этих машин. Желаю вам в этом удачи.

Подводят итоги своей работы на уроке. Проводят самооценку.

Ответы детей

Индивидуальная, фронтальная

Регулятивные УУД:

-понимать выделенные ориентиры действия в учебном материале,  

- отслеживать цель учебной деятельности

Промежуточный этап (домашнее задание)

2

1. § 21, 22 учебника, вопросы к параграфам.

2. Сборник задач В.И. Лукашика, Е.В. Ивановой: № 1126, 1130, 1131, 1133-1135.

3. Подготовить доклад (по желанию). Примерные темы докладов: «Изобретение автомобиля и паровоза», «Развитие железнодорожного транспорта в России», «Применение тепловых машин в промышленности».

Помогает учащимся выбрать задания из учебника, задачника, рабочей тетради. Обращает внимание на возможности учащихся

Ученики сами формулируют домашнее задание, выбирают его тип, уточняют способы решения заданий. Записывают домашнее задание

индивидуальная

Регулятивные УУД:

Формировать навыки самоорганизации

X

Рефлексия учебной деятельности на уроке (итог).

Цель: осознании обучающимися  своей учебной деятельности, самооценка результатов своей деятельности и всего класса

1

Способствует размышлению обучающихся над вопросами:

-   Наш урок подходит к концу.

- Что мешало мне работать на уроке в полную силу?

- Какие задачи урока выполнены не в полной мере?

-  Что было трудно?

-  Чему я научился на уроке?

-Материала урока мне (полезен / бесполезен).

- Мое настроение (улучшилось / ухудшилось / не изменилось).

Ученики оценивают свою работу и работу своих одноклассников на уроке.

Проводят рефлексию

Фронтальная индивидуальная

Регулятивные УУД:

-понимать выделенные ориентиры действия в учебном материале,  

Личностные УУД:

-формировать любознательность и стремление расширять кругозор

Личностные УУД:

- формирование позитивной самооценки; развития инициативности;