Интегрированный урок по физике и экологии Тема: «Принцип действия тепловых машин, КПД теплового двигателя. Роль тепловых двигателей в народном хозяйстве и охрана природы»

ГБПОУ КК Венцы-Заря сельскохозяйственный техникум
Конспект интегрированного урока по физике и экологии
Тема: «Принцип действия тепловых машин, КПД теплового двигателя. Роль тепловых двигателей в народном хозяйстве и охрана природы»
П.Венцы

Тема урока: Принцип действия тепловых машин, КПД теплового двигателя. Роль тепловых двигателей в народном хозяйстве и охрана природы.
Цель:
1. Уметь объяснить:
принцип действия тепловых машин и холодильной установки;
физический смысл цикла Карло;
роль тепловых двигателей в народном хозяйстве;
методы профилактики и борьбы с загрязнением окружающей среды.
2. Решать задачи на определение КПД тепловых двигателей.
3. Разведение обобщенных знаний и целостного представления о практическом применении законов термодинамики.
4. Развитие межпредметных практических умений
при решении вопросов охраны природы.
5. Патриотическое воспитание.
Оборудование:
модель разреза паровой машины;
модель разреза четырехтактного двигателя
внутреннего сгорания;
диафильм «Тепловые машины», демонстрация работы паровой турбины;
опорный конспект по физике;
опорный конспект по экологии.
Урок ведут оба преподавателя.
Урок проводится в игровой форме. Но конспект урока записывают:
Материал по физике – в тетрадях по физике.
Материал экологический – в тетрадях по экологии.
Класс делится по рядам на три группы:
I ряд – технари
II ряд - наблюдатели
III ряд – экологи
Студентам заранее даны темы выступлений, которые они готовили самостоятельно (опережающее задание).
Темы самостоятельно подготовленного материала:
По физике:
Изобретение паровой машины. Работа Ползунова, отца и сына Черепановых, Отвуда.
Изобретение паровой турбины;
Изобретение четырехтактного двигателя внутреннего сгорания;
Цикл Карло;
Дизель;
Реактивный двигатель;
Холодильные установки.
По экологии:
“Гринпис”
Влияние технической революции на природные ресурсы земли.
Влияние технической революции на атмосферу земли.
Для наблюдателей:
Автомобиль нового поколения (автомобиль, создание экологически чистого топлива);
Создание электростанций, использующих иные источники энергии;
Новое рабочее для холодильных установок.
На столах перед студентами ОК (опорные конспекты) I, II, III. В конспектах выделен основной материал урока, который студенты фиксируют в своих тетрадях.
Все рассказы студентов должны быть четкими, краткими, но в то же время содержать достаточно полную информацию по данному материалу.
Ход урока:
Преподаватель физики (П.Ф.) – мы закончили изучение довольно сложного раздела физики “термодинамика”, а в завершении рассмотрим практическое применение изученных нами тепловых процессов.
Некоторые вопросы Вы рассматривали в курсе школьной программы. Но более подробно рассмотреть физику процессов мы сможем лишь сейчас – изучив раздел- “термодинамика”.
Цель нашего занятия:
Рассмотреть принцип действия типовых машин и холодильной установки;
Уметь представить графически те процессы, которые происходят во время работы тепловых машин и объяснить их физический смысл;
Определять КПД тепловых двигателей и рассмотреть параметры от которых зависит его величина;
И в результате какова же роль тепловых двигателей в народном хозяйстве.
Преподаватель экологии (П.Э.) – Технический процесс охватил все человечество, всю планету. Совершенствовались средства передвижения, механизмы, с появлением больших мощностей возникли гиганты заводы, фабрики,… Индустриализация захватила человека и повлекла за собой. Но только ли благо дала эта гонка за техническим совершенством? Об этом нам сегодня расскажут наши представители всемирного экологического движения “Гринпис”. Загрязнение экологии, болезни подкараулили человека и внезапно обрушились на него, неся невосполнимые утраты. Как быть?
П.Ф- а ответ на этот вопрос опять же сможем дать дальнейшее развитие техники. И об этом мы узнаем из сообщений представителей академии наук.
П.Ф- И так жизнь требует создания механизмов, позволяющих дать большие мощности развивающимся производствам. Обратите внимание на ОК- I.
Здесь представлена хронологическая таблица создания тепловых машин. А более подробно об этих машинах мы сейчас узнаем.
ТехнариЭкологи1-й студент “Тепловой машиной или тепловым двигателем, называется машина в которой происходит преобразование части тепловой энергии, полученной при сгорании топлива, в механическую работу”
Я расскажу вам о первой такой машине – паровая машина Ползунова.
(На листе ватмана схема паровой машины Ползунова, сделанная студентом. Рассказ сопровождается демонстрацией схемы. Лист крепится на магнитную доску).2-й студент рассказывает о работе отца и сына Черепановых по созданию первого в мире паровоза.
3-й студент – рассказывает о работах Отвуда, (демонстрирует фрагменты из диафильма “Тепловые машины”).
4-й студент рассказывает о создании паровой турбины, раскрывая проблемы технической революции.
(Демонстрирует работу паровой турбины.)
5-й студент рассказывает о четырехтактном двигателе внутреннего сгорания, раскрывая особенности этого двигателя, его устройство (демонстрирует модель четырехтактного двигателя внутреннего сгорания в разрезе). Обратить внимание на опорный конспект ОК- II
6-й студент рассказывает Цикл Карло. Чертит на доске график и дает полное объяснение.
7-й студент рассказывает КПД теплового двигателя.
Раскрывает физическую сущность КПД.
Схема: нагреватель
Рабочее
Тело
Холодильник
КПД –
СИ: ( ) = (%)А= Q1-Q2 совершенная механическая работа
Зная, что получим П.Ф. – Если Вы внимательно посмотрите на ОК- I , на нем представлены примерные КПД, рассмотренных нами тепловых машин. А сейчас решим ряд задач на рассмотренные нами формулы КПД.
Рымкевич А.П. №538
Температура нагревателя идеальной тепловой машины 117*С, а холодильника 27*С. Количество теплоты, получаемое машиной от нагревателя за 1с. равно 60 к Дж. Вычислить КПД машины, количество теплоты, отдаваемое холодильнику в 1 с. и мощность машины. (К доске идут студенты из числа наблюдателей 3 человека одновременно, каждый решает задачу на отдельный вопрос)
ТехнариЭкологиДано:
1-й студент
2-й студент
3- студент
Ответ: П.Ф. – следующую задачу решают 2 студента на время у доски из числа наблюдателей.
Рымкевич А.П. №539
В идеальной тепловой машине за счет каждого килоджоуля энергии получаемой от нагревателя совершается работа 300 Дж. Определить КПД машины и температуру нагревателя, если температура холодильника 280К.
Время на решение задачи 5 минут. По сигналу преподавателя начинается решение задачи.
Технари Экологи
Дано:
Ответ: Технари Экологи
7-й студент раскрывает необходимость создания более экономичных и более мощных тепловых машин – дизель.
Рассказ сопровождается демонстрацией диапозитивов.
И особо заостряется внимание на схеме работы дизеля.
8-й студент рассказывает о холодильных установках.
9-й студент рассказывает о реактивном двигателе. П.Э.- Но как всегда за хорошими, благими намерениями скрываются определенные «издержки», которые могут на «нет» свести все достижения и открытия.
Обратите внимание на ОК – III.
Технари Экологи
10-й студент рассказывает о влиянии технической революции на природные ресурсы земли.
11-й студент рассказывает о влиянии технической революции на атмосферу земли, рост заболеваемости людей, растительного мира.
12-й студент рассказывает о Всемирном движении Гринпис.
13-й студент рассказывает о борьбе за экологию в крае. Демонстрация экспонатов музея техникума.
П.Ф.- Как же быть? С одной стороны механизмы нам необходимы. С другой стороны – они опасны и вредны настолько, что следует задуматься о их применении.
Наблюдатели
14-й студент рассказывает об автомобиле нового поколения (электромобиль, создание экологически чистого топлива – газ, водород)
15-й студент рассказывает о создании электростанций, использующих иные источники энергии.
16-й студент – сообщение «новое рабочее тело для холодильных установок».
П.Э. – И так выход найден. Идет работа по созданию новых экономичных и экологически чистых тепловых машин.
П.Ф.- Проверим как вы усвоили материал на уроке:
Какую машину называют тепловой?
Почему на полезную работу затрачивается лишь часть теплоты, получаемой рабочим телом от нагревателя?
Как определяется термодинамический К.П.Д. тепловой машины и каково его практическое значение?
Как можно увеличить К.П.Д. реальной тепловой машины?
На какие виды и по какому признаку делятся тепловые машины?
Домашнее задание по физике – Учебник
Гладков «Сборник задач».Решить задачи
Составить сводную таблицу
«Тепловые машины(двигатели)
Паровая
машина Паровая
турбина Двигатель
Внутреннего
сгорания дизель Реактивный
двигатель Холодильные
установки
По схеме:
назначение
устройство, схема
принцип действия
К.П.Д. и способы его увеличения