Интегрированный урок-семинар по физике и информатике на тему "Научные основы действия тепловых двигателей"

Цели урока:

• обобщение и углубление знаний учащихся по данной теме,
• формирование навыка создания компьютерных презентаций,
• умения пользоваться ресурсами Интернет.

1. Вступительное слово учителя.
2. Принцип действия паровой турбины.
3. Принцип действия двигателя внутреннего сгорания.
4. Принцип действия реактивного двигателя.
5. Экологические проблемы, связанные с использованием тепловых двигателей.

1. Вступительное слово учителя

(на экране слайды презентации - см. Приложение 1).

Говорят, еще две с лишним тысяч лет назад, в третьем веке до нашей эры, великий греческий математик и механик Архимед построил пушку, которая стреляла с помощью пара. Рисунок пушки Архимеда и ее описание были найдены спустя восемнадцать столетий в рукописях великого итальянского ученого Леонардо да Винчи. Ее название “АRCHITRONITO”. Как же стреляла эта пушка? Это медная пушка, дымоход которой сильно разогревался паяльной лампой. Потом, в раскаленный до красна дымоход, заливали воду, которая “немедленно превращалась в такое огромное количество пара и дыма, что, казалось, произошло чудо: для глаз - это ярость и гнев, для ушей - ожесточенный рев”. Давление пара мгновенно возрастало так, что этого было достаточно для выстрела железного шара, находящегося в стволе. Для нас интересно здесь то, что ствол пушки представлял собой цилиндр, по которому, как поршень, скользило ядро.

Так был создан первый тепловой двигатель, в котором внутренняя энергия пара превращалась в механическую энергию ядра.

Сегодня, на семинаре мы рассмотрим современные виды тепловых двигателей, их устройство и принцип работы. Перед вами выступят консультанты с презентациями по вопросам:

• принцип действия паровой турбины;
• принцип действия двигателя внутреннего сгорания;
• принцип действия реактивного двигателя;
• экологические проблемы, связанные с использованием тепловых двигателей;

вы же должны быть активными участниками семинара и принять участие в обсуждении данных вопросов.

Консультанты: Паровые турбины ставятся на мощных электрических станциях и на больших кораблях. Для работы парового двигателя необходим ряд вспомогательных машин и устройств. Все это вместе носит название паросиловой станции. На станции все время циркулирует одна и та же вода. Она превращается в пар в котле, пар производит работу в турбине и снова превращается в воду в барабане, охлаждаемом проточной водой (конденсатор). Из конденсатора получившаяся вода посредством насоса через сборный бак снова направляется в котел.

Выступление учащихся (на экране слайды презентации - см. Приложение 2).

Вопросы к обсуждению:

1. Что является нагревателем, холодильником на паросиловой станции?;

2. Назовите недостатки работы паровой турбины
(ответ: скорость вращения не может меняться в широких пределах);

3. Назовите преимущества работы паровой турбины
(ответ: вращение происходит в одном направлении; отсутствуют толчки, как при работе поршня);

4. Назовите пути повышения КПД

(ответ: 1) создание более совершенной теплоизоляции котла;
2) повышение температуры в котле, а также увеличение давления пара).

Консультанты: Двигатели внутреннего сгорания делятся на карбюраторные и дизельные. Используются на автомобилях, самолетах, танках, моторных лодках, тракторах.

Выступление учащихся (на экране слайды презентации - см. Приложение 3).

Вопросы к обсуждению:

1.Назовите достоинства и недостатки работы карбюраторного ДВС

(ответы: достоинства - компактность, малая масса;
недостатки- 1) требует топлива высокого качества;

2) невозможность получить при его помощи малую скорость вращения при малом числе оборотов);

2. Каков КПД карбюраторного ДВС (ответ: КПД-20-30%);

3. Назовите преимущества и недостатки дизельного ДВС

недостатки - большой вес)

4. Назовите КПД дизельного двигателя (ответ: КПД - 38%).

Консультанты: Реактивные двигатели используются на самолетах, ракетах. Нагревателем является камера сгорания, рабочим телом - газ. Реактивные двигатели делятся на воздушно-реактивные (горючее - керосин, окислитель - атмосферный воздух); жидкостные реактивные двигатели (для передвижения в космическом пространстве используется жидкое горючее и жидкий окислитель, например жидкий кислород); пороховые реактивные двигатели (в качестве топлива используется порох). КПД реактивного двигателя составляет 60 %.

Выступление учащихся (на экране слайды презентации - см. Приложения 4).

Консультанты: Тепловые установки и двигатели ежегодно выбрасывают в окружающую среду около 200 млн.т. оксида серы, 400 млн.т. оксида углерода, 250 млн. т. соединений хлора, фтора, тончайшей пыли, аэрозолей. Оксиды, соединяясь в воздухе с водой, образуют кислоты, выпадающие на землю в виде кислотных дождей. Все это ведет к “экологической катастрофе”.

Выступление учащихся (на экране слайды презентации - см. Приложение 5).

Вопросы к обсуждению:

1.Назовите пути предотвращения “экологической катастрофы”

(ответы: 1) разработка методов обессеривания топлива;
2) очистка дымовых газов от оксида серы;
3) замена теплового двигателя электрическим).

В конце урока подводятся итоги и выставляются оценки по физике и информатике.