VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Современное учебное занятие предполагает использование инновационных технологий, методов и приемов обучения. Например, формирование физических понятий, закрепление полученных знаний происходит на основе планов обобщенного характера. Рефлексия является обязательным этапом учебного занятия. Помочь добиться таких целей позволяет использование презентаций, интерактивной доски. Ниже приведен план занятия по физике в 10 классе по теме «Принцип действия тепловых двигателей. Коэффициент полезного действия (КПД) тепловых двигателей».

Тип учебного занятия: объяснение нового материала.

Форма организации учебного занятия: лекция.

Цели учебного занятия:

обучающая: формирование знаний о физических принципах действия тепловых двигателей;

развивающая: формирование коммуникативной компетентности при составлении опорного конспекта по ходу лекции;

воспитывающая: повышение интереса учащихся к процессу познания мира.

Задачи учебного занятия:

1) рассмотреть устройство теплового двигателя;

2) рассмотреть процессы, лежащие в основе работы тепловых двигателей;

3) ввести определение КПД теплового двигателя;

4) познакомить учащихся с циклом Карно и формулой Карно для определения максимального значения КПД тепловых двигателей.

Ожидаемые результаты:

1) усвоение учениками физических принципов действия тепловых двигателей;

2) усвоение понятия КПД;

3) повышение уровня умений и навыков составлять опорные конспекты по ходу лекции.

Используемое оборудование: школьнаядоска, интерактивная доска, компьютер с проектором.

Ход урока

1. Организационный момент (проверка готовности учащихся к уроку).

2. Сообщение темы урока. Постановка цели и задач урока перед учащимися.

3. Повторение материала по теме урока на основе знаний,

полученных учащимися в 8 классе.

1. Изучение нового материала.

2. Закрепление полученных знаний.

3. Рефлексия.

4. Задание на дом.

Повторение.

(см. Приложение, слайд 1)

-Дайте формулировку первого закона термодинамики.

(Изменение внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количество теплоты, переданное системе. ∆U=A+Q)

-Может ли газ нагреться или охладиться без теплообмена с окружающей средой? Как это происходит?

(При адиабатических процессах.)

(см. Приложение, слайд 2)

-Напишите первый закон термодинамики в следующих случаях:

а) теплообмен между телами в калориметре;

б) нагрев воды на спиртовке;

в) нагрев тела при ударе.

(а)А=0,Q=0, ∆U=0; б) А=0, ∆U= Q; в) Q=0, ∆U=А)

1. Тепловые машины и развитие техники.

Развитие энергетики является одной из важнейших предпосылок научно-технического прогресса. Мощный расцвет промышленности и транспорта в XIX веке был связан с изобретением и усовершенствованием тепловых двигателей.

Тепловые двигатели – это устройства, превращающие внутреннюю энергию топлива в механическую энергию (см. Приложение, слайд 3).

Рис.1. Виды тепловых двигателей

2. Принцип работы тепловых двигателей.

Рассмотрим устройство и принцип работы теплового двигателя. Тепловая машина работает циклично. Рассмотрим схему работы двигателя внутреннего сгорания.

(см. Приложение, слайд 4)

В работе двигателей можно выделить следующие общие черты (см. Приложение, слайд 5):

1) энергия топлива преобразуется в механическую энергию.

При этом энергия топлива сначала превращается во внутреннюю энергию газа или пара, нагретых до высокой температуры;

2) необходимо наличие двух тел с различными температурами.

Они называются нагревателем и холодильником. Кроме того необходимо рабочее тело (пар или газ).

В процессе работы теплового двигателя рабочее тело забирает у нагревателя некоторое количество теплоты Q1 и превращает часть его в механическую энергию А, а непревращенную часть теплоты Q2 передает холодильнику.

По закону сохранения и превращения энергии Q1=Q2+A;

3. работа любого теплового двигателя циклична.

Каждый цикл состоит из разных процессов:

- получения энергии от нагревателя;

- рабочего хода (расширения рабочего тела и превращения части полученной энергии в механическую);

- передачи неиспользованной части энергии холодильнику.

Наличие нагревателя, рабочего тела и холодильника – принципиально необходимое условие для непрерывной циклической работы любого теплового двигателя.

3. Коэффициент полезного действия теплового двигателя (КПД).

Вводится определение КПД теплового двигателя:

опр. Коэффициентом полезного действия теплового двигателя называют отношение работы А, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя Q1 (см. Приложение, слайд 6).

(Q₂ берется по модулю)

КПД тепловых двигателей пропорционален разности температур нагревателя и холодильника (как видно из уравнения).

Каким будет КПД машины если разность температуры нагревателя и холодильника будет равно нулю? (Т₁-Т₂=0)

Ответ: КПД=0, а значит машина не будет работать.

4.Максимальное значение КПД тепловых двигателей, цикл Карно.

(Слайд 7)

В 1824г. Сади Карно – французский инженер придумал идеальную тепловую машину с идеальным газом в качестве рабочего тела. Он получил для этой машины максимально возможный КПД теплового двигателя.

Идеальная тепловая машина Карно работает по циклу, состоящему из 2-х изотерм и 2-х адиабат. Сначала сосуд с газом приводят в контакт с нагревателем, газ изотермически расширяется, совершая положительную работу, при температуре Т₁, при этом он получает количество теплоты Q₁.

Затем сосуд теплоизолируют, газ продолжает расширяться уже адиабатно, при этом его температура понижается до температуры холодильника Т₂. После этого газ приводят в контакт с холодильником, при изотермическом сжатии он отдает холодильнику количество теплоты Q₂, сжимаясь до объема V₄

Код для цитирования: Скопировать