Активизация учебно-познавательной деятельности с помощью решения задач с техническим содержанием в образовательных учреждениях СПО и НПО

Активизация учебно-познавательной деятельности с помощью решения задач с техническим содержанием в образовательных учреждениях СПО и НПО
Использование в учебном процессе задач с техническим содержанием способствует ознакомлению учащихся с принципами устройства и действия механизмов и машин, передачи и преобразования энергии, технологии промышленного и сельскохозяйственного производства, средств управления, умению применять физические знания к объяснению действия технических объектов. Решая такие задачи, учащиеся лучше усваивают изучаемые физические понятия, явления и их закономерности, получают сведения о новых достижениях и проблемах науки и техники, о специфике некоторых профессий, сознательно приобретают трудовые навыки в учебных мастерских. Приведем условия задач с профессиональной направленностью учебного материала применительно к автомобильным специальностям по некоторым темам курса физики.
Тема " Основы молекулярно-кинетической теории. Идеальный газ.
1. Камеры автомобильных шин накачиваются с помощью насоса. Сколько времени потребуется для того, чтобы камеру вместимостью 16л накачать до давления 500кПа, если при каждом ходе насос захватывает из атмосферы цилиндрический столб воздуха высотой 10см и диаметром сечения 10см и если период одного качания 1,5с?
2.Вместимость камеры шин легкового автомобиля 12л. Какая масса воздуха потребуется для наполнения этой камеры до давления 100кПа при температуре 273К?
3. Почему трудно отвинтить гайку, длительное время находившуюся в туго завинченном состоянии, хотя болт и гайка изготовлены из нержавеющей стали?4. Поступающий в цилиндр дизельного двигателя воздух подвергается сильному сжатию. Как изменится при этом давление? Изменится ли при сжатии масса воздуха?
Тема "Основы термодинамики"
1. Почему при сгорании горючей смеси давление в цилиндре двигателя сильно увеличивается?
2.Газ, заключенный в цилиндр, расширяясь, совершил работу. Изменилась ли внутренняя энергия газа, если не было теплообмена с окружающей средой?
3.Почему температура выхлопных газов на выходе из глушителя низкая, несмотря на то, что в цилиндре двигателя она достигает 18000С?
4.Используется ли полная мощность двигателя автомобиля (50кВт), если при его движении со скоростью 72км/ч расходуется 8л бензина на 100км пути? КПД двигателя равен 0,3.
5. Двигатель автомобиля в течение 1ч расходует 19кг топлива (бензина). Какую работу совершает двигатель за это время, если его КПД равен 25%? Какую мощность он развивает?
6.Давление в шинах автомобиля должно соответствовать его нагрузке. Если шины накачены слабо, то при движении автомобиля они нагреваются. Какие превращения энергии происходят при этом?
7. Грузовой автомобиль массой 6,27т, движущийся со скоростью 57,6км/ч, остановлен с помощью тормоза. Какое количество теплоты выделилось при торможении?
8.Вместимость системы охлаждения автомобиля 8л. Насколько увеличится внутренняя энергия воды в системе, если начальная температура 150С, а конечная 800С?
9. Почему трубки радиатора автомобиля имеют много ребер и делаются из меди?
10. Почему выпускной клапан двигателя изготовлен из более огнеупорного материала, чем впускной?
11. Почему шестерня распределительного вала имеет в два раза больше зубцов, чем шестерня, находящаяся на конце коленчатого вала?
12. Почему в систему охлаждения нельзя заливать жесткую воду?
Тема "Взаимные превращения жидкостей и газов".
1. Во время образования горючей смеси в карбюраторе ее температура понижается. Какова причина?
2. При испарении температура жидкости понижается. Почему в таком случае температура воды, бензина, спирта и т.д. в обычных условиях почти такая же, как и температура окружающего воздуха, хотя и открыта поверхность?
3. Смазочный материал не должен содержать воду, которая может находиться в нем в виде мелких капель. Для проверки масла на содержимое воды его нагревают. Почему при этом масло, если оно содержит капельки воды, пенится?
4.В системах охлаждения двигателей применяются паровоздушные клапаны в юбке радиатора. Один из таких клапанов пропускает воздух в систему, когда двигатель остывает, другой отрегулирован так, что выпускает пар из системы, когда давление пара достигает 13,8кПа. При какой температуре воды происходит выпуск пара?
5. Правила техники безопасности требуют, чтобы при открытии горловины
радиатора трактора или автомобиля водитель стоял с подветренной стороны, защищая руки и лицо. Чем вызвано это требование?
6.Резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов имеют клапан для выхода газов и входа воздуха. Откуда в резервуарах появляются газы?
7. Зимой ветровое стекло автомобиля с помощью вентилятора обдувают воздухом. Какое это имеет значение?
Тема "Свойства жидкостей"
1. Для охлаждения двигателя внутреннего сгорания применяется вода, однако в зимнее время ее заменяют антифризом. Для чего это делается?
2. Почему при нагреве двигателя в системе смазки падает давление?
Тема "Фазовые переходы"
1. Почему сосуды для перевозки и хранения топлива, если они находятся в условиях изменяющейся температуры, нельзя заполнять до края?
2. В холодном состоянии между толкателем и стержнем клапана оставляют зазор, причем у выпускного клапана зазор больше, чем у впускного. Почему у выпускного клапана зазор больше?
3. Почему нужно охлаждать двигатель? Какие виды охлаждения применяются?
Тема "Электрическое поле".
1. Нельзя хранить и перевозить бензин, другие легковоспламеняющиеся жидкости в полиэтиленовых канистрах. Для этого лучше использовать металлические сосуды. Чем это вызвано?
Тема "Законы постоянного тока"
1. Запас хода одного из первых электромобилей 80км, наибольшая скорость 60км/ч, при которой электродвигатель машины развивает мощность 23кВт. Какое преимущество перед другими видами городского транспорта с двигателями внутреннего сгорания имеет электромобиль?
2.Мощность автомобильного стартера 5,9кВт. Какой ток проходит через стартер во время запуска двигателя, если напряжение на клеммах 12В?
3.Почему нельзя допускать короткого замыкания аккумулятора с малым внутренним сопротивлением, например свинцового?
4. Двигатель автомобиля заводят стартером. Стартер при включении потребляет ток 300А, поэтому во избежание порчи аккумулятора его включают лишь на короткое время (не более 15с). Какое количество электронов пройдет через стартер, если при силе тока 1А через сечение проводника проходит за 1с 6,251018 электронов?
5. Какие преобразования энергии имеют место при зарядке в разрядке аккумулятора?
6. Напряжение на клеммах батареи аккумулятора равно12В. Амперметр показывает ток 5,1А. В цепи имеется три параллельно соединенные лампы с равными сопротивлениями. Определить сопротивление каждой лампы. Сделать чертеж.
Тема "Магнитное поле".
1. Двигатели некоторых мотороллеров запускаются с помощью аккумулятора, хотя у них нет специальных стартеров, как у автомобиля. Как это должно осуществляться?
Тема "Волновые свойства света"
1. На фарах и ветровых стеклах автомобиля устанавливают поляроиды. Что это за устройство? На каком физическом явлении основано их действие?
Тема "Излучения и спектры. Рентгеновские лучи".
1. Почему для транспорта сигнал опасности принят красного света?
2.Некоторые автомобили имеют дополнительные фары желтого цвета. Почему такие фары хорошо освещают дорогу в туманную погоду?
Тема "Тепловые двигатели"
1. Каково назначение кулачков распределительного вала? Сколько пар кулачков имеет четырехтактный четырехцилиндровый двигатель?
2. Сколько раз открывается впускной клапан за два оборота коленчатого вола четырехтактного двигателя?
3. Для чего применяется смазка в автомобиле? Почему смазочный материал при работе двигателя все время проходит через фильтры, несмотря на то, что в картер заливается чистое масло?
4. Почему у многоцилиндрового двигателя шейки коленчатого вала не лежат на одной прямой?
5. Почему надо беречь от царапин внутреннюю поверхность цилиндра?
6. Почему двигатель имеет обычно несколько цилиндров?
7. Почему шестерня распределительного вала имеет в два раза больше зубьев, чем шестерня коленчатого вала?
8. Во время какого такта закрыты оба клапана в четырехтактном двигателе?
9. Чем больше сжимается горючая смесь в цилиндре карбюраторного двигателя, тем больше его мощность. Однако на практике объем горючей смеси уменьшают только в 7-8 раз. Чем это объяснить?
10. В дизельном двигателе вследствие сжатия объем воздуха уменьшается в 12-20 раз, температура при этом повышается до 500-7000С. Почему поступающий в цилиндр воздух должен быть нагрет до этой температуры?