Двигун внутрішнього з горяння. Розробка уроку для 8 класу

 

Г. Б. Лазурко, НВК № 87, м. Одеса


 

Цілі:

  • навчальні:ознайомити учнів із роботою газу на прикладі двигуна внутрішнього згоряння; формувати вміння працювати з текстом підручника, порівнювати й зіставляти досліджувані процеси;
  • розвивальні: розвивати в учнів уміння використовувати здобуті знання для пояснення явищ; розвивати цікавість до вивчення фізики й уміння висловлюватися;
  • виховна: формувати в класі доброзичливість, відповідальність, акуратність, уміння вислухати іншого.

 

Тип уроку:вивчення нового матеріалу.

 

Обладнання:модель ДВЗ, мультимедійне обладнання.

 

Хід уроку

 

І. Організаційний момент

 

ІІ. Актуалізація знань учнів — за допомогою перевірки домашнього завдання зробити перехід до нової теми уроку:

1. Усне опитування відбувається за вправами після параграфа підручника, а також за такими запитаннями:

  • Наведіть приклади, коли внутрішня енергія пари перетворюється на механічну.
  • Що називають тепловим двигуном?
  • Які види теплових двигунів ви знаєте? Які перетворення енергії відбуваються в кожному з них?

2. Як ви думаєте, чи можна перетворити внутрішню енергію на механічну?

 

ІІІ. Вивчення нового матеріалу

Відбувається у форматі бесіди з учнями.

Учитель.Другу половину XX ст. і початок XXI ст. називають епохою науково-технічної революції. У цей час відбувся швидкий розвиток науки й наукові відкриття почали інтенсивно застосовувати в техніці, промисловості й сільському господарстві. Які фізичні відкриття XX ст. вам відомі? Фізика є основою сучасної техніки, оскільки робота різних технічних пристроїв ґрунтується на використанні фізичних явищ і законів. Наприклад, сконструювати двигун, який приведе в рух автомобіль, тепловоз, теплохід, змогли лише після вивчення теплових явищ і характеристик газу. Скажіть, як можна передати внутрішню енергію газу будь-якому механізму? (Газ за згоряння розширюється й виконує роботу). Сьогодні ми з вами познайомимося з двигуном внутрішнього згоряння і з’ясуємо, чому він так називається.

Розрізняють бензиновий і дизельний двигуни. Обидва вони належать до класу ДВЗ, однак мають конструктивні особливості. Перший бензиновий двигун  створив у XIX ст. німецький механік Г. Даймлер; цей пристрій знайшов застосування в перших автомобілях.

 

IV. Робота за підручником

Самостійне встановлення відповідності цифрової й текстової інформації.

 

V. Перевірка самостійної роботи за підручником

Учитель.На рисунку  підручнику ви розглянули основні деталі двигуна. Назвіть їх (1, 2 — клапани, 3 — поршень, 4 — шатун, 5 — колінчастий вал, 6 — маховик, 7 — свіча).

 

VI. Практичне закріплення

Демонстрація: учитель показує модель ДВЗ і викликає учнів, які показують та називають його основні частини.

 

VII. Проблемна ситуація

Уявімо, що   під поршнем усередині циліндра міститься суміш парів бензину й повітря.

  • Що відбудеться, якщо цю суміш запалити? (Відбудеться «вибух», і гази, розширюючись, піднімуть поршень.)
  • За рахунок якої енергії відбудеться підіймання поршня? (Внутрішня енергія газу перетвориться на механічну енергію поршня.)

 

VIII. Наочне закріплення нової теми

Учитель.Тепер ознайомимося з принципом дії такого двигуна.

Оскільки горюча суміш у двигуні згоряє безпосередньо всередині самого циліндра, цей механізм називається двигуном внутрішнього згоряння.

Один робочий цикл двигуна відбувається за чотири ходи поршня, або, як кажуть, за чотири такти. Такий двигун називається чотиритактним.

 

1. Коментар до наочного закріплення: поясніть за слайдом, як відбувається кожен такт.

 

2. Закріплення матеріалу — робота в мікрогрупах: дати відповіді на запитання.

 

Перша група

  • Де згоряє паливо у двигуні?
  • Що таке «мертві точки»?

 

Друга група

  • Як паливо потрапляє всередину циліндра?
  • Що відбувається у двигуні під час першого такту?

 

Третя група

  • Що відбувається у двигуні під час II такту? Як називається цей такт?
  • Як називається III такт?

 

Четверта група

  • Що відбувається під час робочого ходу?
  • Як називається IV такт? Що відбувається під час цього такту?

 

П’ята група

  • Що відбувається за обертання колінчатого вала?
  • Як поршень виходить із положень, що називаються мертвими точками?

 

3. Обговорення результатів роботи мікрогруп

 

4. Практичне застосування вивченої теми

Учитель.На мопедах, моторних човнах установлюють одноциліндрові двигуни, на мотоциклах, як правило, двоциліндрові, на автомобілях і тракторах — 4-, 6-, 8- і 12-циліндрові.

 

  • Порівняйте потужності цих двигунів.
  • А навіщо потрібно охолоджувати двигун? Як це відбувається?

 

ІХ. Полікультурний аспект уроку

Вплив ДВЗ на екологію (пошуково-попереджувальне завдання як індивідуальна домашня робота).

 

Повідомлення учнів

Загальновідомо, що найбільшу кількість механічної енергії (до 80 %від установленої потужності) виробляють двигуни внутрішнього згоряння (ДВЗ), що споживають основну масу продуктів переробки на паливо нафти та певну частину переробки вугілля, газу. Тому під час роботи ДВЗ і завдають найбільшої шкоди довкіллю, обумовленої хімічними чинниками забруднення атмосфери токсинами у відпрацьованих газах двигунів (ВГ).

 

Як свідчить досвід кращих моторобудівних фірм світу, сьогодні є всі можливості остаточно розв’язувати проблему екологізації ДВЗ шляхом найширшого запровадження разом із поліпшенням робочого процесу ефективної штучної нейтралізації токсичних викидів двигунів поза їх межами. Це й дозволить остаточно розв’язати назрілу проблему екологізації двигунів.

 

Під час роботи теплових двигунів виділяється вуглекислий газ. В атмосфері разом із парами води він призводить до так званого «парникового ефекту». Збільшення концентрації вуглекислого газу в атмосфері Землі спричиняється до підвищення середньої температури планети. Є ще одна причина, з  якої середня температура на планеті може зрости. Робота теплових двигунів не може бути здійснена без відведення в навколишнє середовище певної кількості теплоти, що також призводить до поступового підвищення середньої температури на планеті.

 

Автотранспорт є джерелом забруднення атмосфери, кількість автомашин безперервно збільшується, особливо у великих містах, а разом із цим зростає валовий викид шкідливих продуктів в атмосферу.

 

Дослідження складу відпрацьованих газів ДВЗ засвідчують, що в них міститься кілька десятків компонентів. Діоксид сірки утворюється у відпрацьованих газах, якщо сірка міститься у вихідному дизельному паливі.

 

Найбільшу токсичність має вихлоп карбюраторних ДВЗ за рахунок більшого викиду СО. Дизельні ДВЗ викидають у великих кількостях сажу, яка у чистому вигляді не токсична. Однак частинки сажі несуть на своїй поверхні частинки токсичних речовин, зокрема й канцерогенних. Сажа може тривалий час перебувати у зваженому стані в повітрі, збільшуючи тим самим час впливу токсичних речовин на людину.

 

Кількість шкідливих речовин, що надходять в атмосферу в складі відпрацьованих газів, залежить від загального технічного стану автомобілів, і особливо від двигуна — джерела найбільшого забруднення. Так, за порушення регулювання карбюратора викиди збільшуються в 4–5 разів.

 

Застосування етилованого бензину, що має у своєму складі сполуки свинцю, спричиняє забруднення атмосферного повітря досить токсичними сполуками свинцю. Близько 70 % свинцю, доданого до бензину з етиловою рідиною, потрапляє в атмосферу з відпрацьованими газами, з них 30 % осідає на землі відразу, а 40 % залишається в атмосфері. Один вантажний автомобіль середньої вантажопідйомності викидає 2,5–3 кг свинцю в рік. Концентрація свинцю в повітрі залежить від вмісту свинцю в бензині.

 

ДВЗ займають провідне місце серед автономних джерел енергії для потреб транспорту, сільського господарства, будівництва, військової техніки, тобто для визначальних галузей господарства будь-якої країни. Тому їхній вплив на людське середовище має глобальний характер.

 

Масштабна екологізація ДВЗ потребує постійної уваги їхніх розробників та споживачів.

 

Х. Підсумки уроку

Учитель узагальнює матеріал уроку.

 

ХІ. Домашнє завдання

Рівень стандарту — опрацювати § 50, завдання творчого рівня — написати міні-твір на тему «Роль ДВЗ у житті людини і їхній вплив на довкілля».

Індивідуальні завдання — картки із ситуаційними задачами:

1. Ви купуєте автомобіль. Перший коштує 80 тис. грн, а другий — 90 тис. грн. Ви з’ясовуєте в продавця, у чому полягає така різниця в ціні. Виявляється, що перший продається без каталітичного нейтралізатора, а другий із каталітичним нейтралізатором. Який із цих авто ви виберете?

2. Ви довго добиралися із запиленого міста до гарної чистої місцевості. Ваш забруднений автомобіль дисгармоніює з тим місцем, де ви вирішили зупинитися. Вам хочеться досягти гармонії з природою. Які бажання виникнуть у вас при цьому?

3. Ви — власник автомобіля. Ваш вибір — автомобіль під вікном на газоні, або через квартал на платній стоянці?

 

 

Додаток

Картка 1

1. Чому в розвинених країнах висувають дуже жорсткі вимоги до виробників автомобілів щодо повноти згоряння палива у двигунах?

2. Дизельний двигун отримує внаслідок згоряння пального 20 МДж теплоти і виконує роботу 7 МДж. Скільки тепла за цей час двигун віддає в довкілля?

3. Визначте масу бензину, який автомобіль витрачає за 10 хв, якщо потужність його двигуна становить 55 кВт, а ККД — 25 %.

4. Яку корисну роботу виконає двигун екологічно чистого автомобіля з ККД, що становить 30 %, якщо використовує 15 л спирту?

 

Картка 2

1. Чому в потягах метро не використовують двигуни внутрішнього згоряння?

2. У циліндрах дизельного двигуна виділилося 120 МДж теплоти, 80 МДж теплоти перейшло в довкілля. Обчисліть ККД двигуна.

3. Яку корисну роботу виконає двигун екологічно чистого автомобіля з ККД, що становить 30 %, якщо використовує 15 л спирту?

4. Визначте масу бензину, який витрачає автомобіль за 10 хв, якщо потужність його двигуна становить 55 кВт, а ККД — 25 %.

 
Dounload PDF

Відгуки читачів

Залиште перший відгук.

Залишити відгук

Ваше ім'я
E-mail (не публікується)
Відгук
Введіть 5594
 
Догори