урок-экскурсия

План – конспект открытого урока физики
8 класс.
Учитель –Мустафина Г.А.
Тема урока: «Тепловые двигатели. Двигатель внутреннего сгорания».
Тип урока: урок-экскурсия
Ц ели урока:







закрепить знания, полученные на предыдущем уроке
установить связь теории с практикой
активизировать познавательную деятельность учащийся
обогатить знания учащихся на основе непосредственного восприятия, накопления
наглядных представлений и фактов
выяснить, в чем заключается негативное влияние тепловых двигателей на
окружающую среду
развивать умение работы с информацией, представляемой в текстовом,
графическом ,табличном видах, сравнивать и сопоставлять полученную
информацию
развивать экологическое мышление
Место проведения экскурсии: АВТОШКОЛА РОСТО (ДОСААФ)
Оборудование предоставляется АВТОШКОЛОЙ .
Подготовка к экскурсии
За две недели до проведения экскурсии класс делится на 5 групп.
Каждая группа получает задание.
1 группа
1.Принцип действия тепловых двигателей.
2. Значение тепловых двигателей.
2 группа
1. Выброс вредных веществ, образующихся при сгорании топлива.
2.Повышение средней температуры планеты за счет выделения тепла в окружающую
среду.
3 группа
1.Воздействие вредных выбросов, образующихся в результате работы тепловых
двигателей на организм человека.
4 группа
1 . Водородное топливо. Спирт как автомобильное горючее.
2 . Бионефть.
5 группа получает задание составить вопросы. Через неделю ребята сдают вопросы, из
них отбираются лучшие.
С каждой группой проводится консультация. Ребята 5-ой группы вместе с учителем
готовят вопросы к уроку, с учащимися других групп обговаривается содержание
материала, глубина, широта освещения вопросов, рекомендуется литература.
Ход урока :
Объявление темы, цели урока:
Здравствуйте. Сегодня мы с вами продолжим изучение темы «Тепловые двигатели.
Двигатель внутреннего сгорания».
Повторим устройство, принцип действия и назначение двигателя внутреннего сгорания.
Рассмотрим экологические проблемы и перспективы развития.
Сообщение ученика первой группы ( Презентация сопровождается демонстрацией
макетов двигателей в натуральную величину)
Применение тепловых двигателей чрезвычайно разнообразно. Они приводят в движение
самолеты, ракеты, тепловозы, паровозы, наземный и водный транспорт. В настоящее
время наибольшее распространение имеют двигатели внутреннего сгорания. Остановимся
на них.
В ДВС топливо сгорает прямо в цилиндре, внутри самого двигателя. Поэтому он и
называется двигателем внутреннего сгорания.
Работают они на жидком топливе или горючем газе.
Двигатель состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень, соединенный при
помощи шатуна с коленчатым валом.
В верхней части цилиндра имеется два клапана, которые при работе двигателя
автоматически открываются и закрываются в нужные моменты. Через первый клапан
(впускной) поступает горючая смесь, которая воспламеняется с помощью свечи, а через
второй клапан (выпускной) выпускаются отработавшие газы.
В цилиндре периодически происходит сгорание горючей смеси, состоящей из паров
бензина и воздуха (температура достигает 1600-1800°С).
Давление на поршень резко возрастает. Расширяясь, газы толкают поршень, а вместе с
ним и коленчатый вал, совершая при этом механическую работу. При этом они
охлаждаются, т.к. часть их внутренней энергии превращается в механическую.
Сообщение 2ученика первой группы Крайние положение поршня в цилиндре
называют мертвыми точками. Расстояние, проходимое поршнем от одной мертвой точки
до другой, называют ходом поршня. Ход поршня называют еще тактом. Поэтому
двигатели называют четырехтактным.
Такты двигателя внутреннего сгорания:




Впуск.
Сжатие.
Рабочий ход.
Выпуск.
Не во всех двигателях есть свеча для воспламенения рабочей смеси. В дизельных
двигателях воспламенение происходит за счет резкого сжатия ( при этом увеличивается
температура смеси).
( Слайд1)
Сообщение 3 ученика первой группы Первым ДВС, получившим некоторое
промышленное применение был двигатель, запатентованный в 1860 г. Французом
Ленуаром. В 1878 г. немецкий изобретатель Отто и инженер Ланген построили более
совершенный ДВС, имевший КПД 22%. В современной технике ДВС получили широкое
распространение: в энергетике (на маломощных электростанциях), на транспорте –
сухопутном, водном, воздушном, в сельском хозяйстве, военном деле.
Учитель проводит экскурсию. Демонстрируются экспонаты различных видов
двигателей. Начинают демонстрацию с ранних видов, заканчивают современными
двигателями..
Учитель Завершая эту часть урока, можем сделать вывод: вы хорошо знаете устройство и
принцип действия ДВС.
А теперь два вопроса классу:
o
o
Что поступает внутрь ДВС?
Что выбрасывается из выхлопной трубы?
Давайте посмотрим, что еще выбрасывают тепловые двигатели из выхлопной трубы
Сообщение1 ученика второй группы
<Рисунок 3>, <Рисунок 4>.
Рис. 3
Рис. 4
Вопрос Какие воздействия на организм человека оказывают вредные выбросы,
образующиеся в результате работы тепловых двигателей?
Сообщение 2 ученика второй группы Диоксид углерода обладает наркотическим
действием, раздражающе действует на кожу и слизистую оболочку. Оксид углерода при
вдыхании связывается с гемоглобином крови, вытесняя из нее кислород, в результате чего
наступает кислородное голодание, сказывающееся прежде всего на центральной нервной
системе. Высокая концентрация оксида углерода даже при кратковременном воздействии
может вызвать смерть; небольшие дозы вызывают головокружение, головную боль,
чувство усталости и замедленную реакцию. Оксид углерода – один из факторов,
вызывающих болезнь сердца стенокардию, так как уменьшение переноса кислорода к
тканям особенно пагубно для миокарда (сердечной мышцы). Диоксид азота вызывает
сильное раздражение слизистых оболочек глаз, а при вдыхании – образование азотной и
азотистой кислоты в дыхательных путях. Альдегиды (кислородосодержащие производные
углеводородов) раздражающе действуют на глаза, дыхательные пути, поражающие
центральную нервную систему, почки и печень. При фотохимическом смоге воспаляются
глаза, слизистые оболочки носа и горла, отмечаются симптомы удушья, обострение
легочных и нервных заболеваний, бронхиальной астмы. Сернистый газ приводит к росту
онкозаболеваний. Вдыхание влажного воздуха, содержащего диоксид серы, особенно
опасно для людей, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями. Длительное
вдыхание повышенных концентраций сернистого газа повышенных концентраций
действует на организм общетоксично, вызывая нарушения деятельности нервной системы.
Как любая мелкая пыль, сажа действует на органы дыхания, но главная опасность
заключается в том, что на ней адсорбируются канцерогенные вещества, следовательно
возрастает риск заболевания раком. Соединения свинца поражают органы и ткани
организма, нервную систему, желудочно-кишечный тракт, нарушают обменные процессы,
приводят к росту онкозаболеваний. Опасность отравления соединениями свинца
усугубляется тем, что они, как и канцерогенные вещества, не удаляются из организма, а
накапливаются в нем, так же как в почве и растениях.
Вопрос Какие еще экологические проблемы стоят перед человечеством в связи с
использованием тепловых двигателей?
Сообщение 3 ученика второй группы ( Слайд 2)
Численность населения на Земле очень быстро увеличивается.
Около 200 тыс. лет назад - 1 млн. человек
сейчас - более 6 млрд. человек
только в городах - 4 млрд. человек
Резко возрастает потребление топлива и энергии (выработка энергии за последние 100 лет
на душу населения увеличилась в 20 раз).
Как следствие возникают экологические проблемы.
- вывод из оборота земель с/х назначения
- повышение температуры атмосферы Земли
- гибель озонового слоя
- ухудшение прозрачности атмосферы
- разливы нефти в воды мирового океана
- выбросы канцерогенов
Тепловые электростанции ежегодно выбрасывают в отвалы 50-70 млн. т. золы. Под эти
отвалы на каждой станции отводится, а значит, изымается из полезного пользования от
500 до 1000 га земли. Многие золоотвалы становятся источниками загрязнения почвенных
вод. Наибольшему загрязнению подвергается воздушный бассейн Земли, причем
некоторые загрязнения приводят к глобальным отрицательным экологическим
последствиям. Твердые частицы пыли и сажи, образующиеся при работе тепловых
двигателей, приводят к запылению воздуха, которое повышает отражательную
способность атмосферы и становится причиной заметных изменений погоды
(похолодания) в зоне действия указанных выбросов, более частых дождей и туманов. Эти
твердые частицы загрязняют листовую поверхность растений, нарушая их нормальное
функционирование. Выбросы сернистого газа и оксидов азота являются причиной
образования кислотных осадков. А при сжигании угля образуются частицы сульфатов
металлов, некоторые из них легко растворяются в воде и становятся причиной
возникновения кислотных рос и туманов. Кислотные осадки вызывают закисление почв,
приводят к потерям урожаев сельскохозяйственных культур, гибели лесов, оказывают
отрицательное воздействие на пресные водоемы, приводя к гибели рыб, а через цепи
питания – птиц и животных суши. Выбросы углеводородов в ходе сложных реакций при
специфических условиях состояния атмосферы приводят к образованию фотохимического
смога.
Вопрос. Какие еще экологические проблемы стоят перед человечеством в связи с
использованием тепловых двигателей?
Сообщение 4 ученика второй группы. ( Слайд3) При работе тепловых двигателей
выделяется углекислый газ. Углекислый газ в атмосфере наряду с парами воды приводит к
так называемому “парниковому эффекту”, который состоит в следующем. Атмосфера
пропускает видимое солнечное излучение, которое нагревает поверхность Земли.
Нагретая Земля испускает невидимое излучение, которое поглощается в значительной
степени углекислым газом, содержащимся в атмосфере. Температура на поверхности
Земли благодаря “парниковому эффекту” примерно на 35 С выше той, которая была бы
без него. Увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере Земли приведет к
повышению средней температуры планеты.
Посмотрите на графики, убедительно иллюстрирующие, что увеличивающиеся год от года
выбросы тепловыми двигателями (ДВС, ТЭС) только одного углекислого газа ведут к
серьезным экологическим проблемам.
Сообщение 5 ученика второй группы
Есть еще одна причина, по которой средняя температура на планете может возрасти.
Работа тепловых двигателей не может быть осуществлена без отвода в окружающую
среду некоторого количества теплоты, что также приводит к постепенному повышению
средней температуры на планете.
Вопрос. . Что плохого в том, что на Земле станет теплее?
Сообщение 1 ученика третьей группы Возможным последствием потепления климата
на Земле в последние годы посвящено много статей в газетах и журналах разных стран.
Распространено мнение, что потепление грозит большими бедствиями: при повышении
температуры воздуха растают материковые льды Антарктиды и Гренландии. Это вызовет
подъем уровня мирового океана, в результате чего будут затоплены низкорасположенные
населенные пункты и сельскохозяйственные угодья. Однако такое предположение нельзя
считать обоснованным. Как мы теперь точно знаем (по результатам бурения скважин),
ледниковый щит Антарктиды образовался более 30 миллионов лет назад. Следовательно,
он уже выдержал несколько эпох потепления климата Земли, гораздо более
значительного, чем ожидаемое нынче.
По мнению академика А. Л. Яншина, потепление климата приведет к увеличению
испарения с поверхности мирового океана, в результате чего возрастет количество летних
и зимних осадков над континентами. В результате, те районы планеты, которые сейчас
являются пустынями, станут плодородными.
Так что однозначного ответа на вопрос о последствиях потепления на Земле пока нет.
Сообщение2 ученика третьей группы Мне также хочется обратить ваше внимание на
следующую проблему. Как известно, в качестве топлива в настоящее время используются
нефтепродукты. С ростом морской нефтедобычи, которая дает сейчас 20% всей
добываемой нефти, усиливается загрязнение вод нефтью в результате аварий, утечек во
время заправки танкеров и перекачки нефти в береговые хранилища из подводных
нефтепроводов. Большое количество нефти попадает в море с балластной водой,
сбрасываемой танкерами (около 4 млн. т. ежегодно), и в результате аварий и катастроф
танкеров в море (в среднем около 300 судов в год). На долю этих источников приходится
35% всех сбросов нефти в море. Разливаясь по поверхности воды тонкой пленкой
толщиной в несколько микрон, одна тонна нефти может покрыть площадь около 12 км.
Нефтяная пленка нарушает газо- и влагообмен между атмосферой и водоемом, играющий
большую роль в формировании климата, создает неблагоприятные условия для
функционирования водной биоты, уменьшает испарение на 60 %, в результате чего
усиливается нагрев водной поверхности и соприкасающихся с ней воздушных масс,
которые становятся менее насыщенными водяными парами и, следовательно, дают
меньшее количество осадков. А это означает, что люди будут обладать меньшим
количеством пищевых ресурсов.
Сообщение 3 ученика третьей группы Даже незначительная примесь нефти к морской
воде вызывает гибель икры и мальков многих видов рыб. Но главная угроза загрязнения
морских вод нефтью заключается в гибели мельчайших растительных организмов –
фитопланктона, составляющего около 90% всего растительного царства Земли, дающего
более 10 млрд. т. биомассы ежегодно и являющегося первым звеном пищевой цепи
обитателей моря. Фитопланктон является основным производителем кислорода на земном
шаре, вырабатывая за счет фотосинтеза около 70% всего кислорода. Катастрофические
разливы нефти в море приводят к уничтожению множества морских птиц (по подсчетам
английских орнитологов из-за этого ежегодно гибнут более 250 000 птиц).
Водоплавающие птицы смазывают при помощи клюва свои перья жиром, выделяемым
особой железой. Поэтому перья не смачиваются водой. Под перьями имеется пух, он
остается сухим, и вокруг тела птицы сохраняется воздушный слой, благодаря которому
птица не мерзнет даже в холодной воде и, кроме того, держится на воде, не тонет. Нефть
смачивает перья птиц, вода проникает в слой пуха, и птица может замерзнуть и утонуть
Вопрос Разумно ли использовать водородное топливо? Ведь смесь водорода с воздухом,
как известно, взрывоопасна.
Сообщение 4 ученика третьей группы При определенных концентрациях смесь
водорода с воздухом, действительно взрывоопасна. Правда, ничуть не менее
взрывоопасна смесь воздуха с природным газом, что никак не препятствует широкому
применению природного газа в технике и быту.
Водородное топливо обладает многими достоинствами. Теплотворная способность
водородного горючего почти в 3 раза превышает теплотворную способность бензина.
Водород – самый распространенный элемент во Вселенной, на Земле его в 100 тысяч раз
больше, чем каменного угля. Запасы его практически неисчерпаемы. Более того, при его
сгорании образуется вода, из которой можно снова получить водород. Водород легко
транспортировать по трубопроводам. Его просто распределять между потребителями.
Подсчитано: транспортировка водорода на 100 км стоит на 20% дешевле, чем передача
такого же количества электроэнергии. А если расстояние растет, разница в стоимости
переброски еще существеннее – для расстояния в 1600 км доставка водорода вдвое
выгоднее, чем передача электроэнергии.
Сообщение 5 ученика третьей группы Однако наряду с достоинствами водородное
топливо имеет недостатки. Прежде всего, оно довольно дорого. Его производят сейчас в
основном из того же углеводородного топлива, которое водород призван заменить.
Получение его из воды с помощью электрической энергии пока еще невыгодно –
стоимость водорода получается в несколько раз выше, чем стоимость полученной из него
энергии. Много проблем связано с тем, что водород очень легок. Для хранения 1кг
водорода потребуется баллон объемом 11 кубометров! Его можно превратить в жидкость
– и объем хранилища намного уменьшится. Но тогда придется поддерживать температуру
-253 С, что баснословно дорого.
Вопрос Не проще было бы отказаться от использования тепловых двигателей?
Сообщение 4 ученика первой группы. Давайте представим, что мы отказались от
использования тепловых двигателей. Прекратили работу теплоэлектростанции – погасло
электричество, остановилось промышленное производство. Остановились поезда,
теплоходы, самолеты, сельскохозяйственные машины, городской автотранспорт. Помоему, это будет катастрофой.
. Вопрос. Не опасаетесь ли вы, что из-за топливного кризиса нам все равно придется
отказаться от использования тепловых двигателей?
Да, запасы топлива в недрах Земли ограничены. Но я думаю, что к тому времени, когда
эти ресурсы будут исчерпаны, появятся новые, нетрадиционные источники энергии.
Человечество научится использовать энергию океанских приливов и отливов, ветра,
солнца, тепла земных недр.
Вопрос А не поможет ли решить топливную проблему бионефть? И что это такое?
Сообщение 5 ученика первой группы Некоторые виды растений вырабатывают в своих
тканях горючие углеводороды, по составу похожие на те, которые содержатся в нефти. На
Филиппинах, например, нашли дерево, которое местные жители называют “ханга”. Его
орехи содержат масло, по своему составу почти совпадающее с нефтью. Во время второй
мировой войны японцы заправляли двигатели танков маслом, выжатым из этих орехов.
Какой-либо дополнительной обработки при этом не потребовалось. В Амазонии нашли
дерево “копаибу”, достигающее почти 30 м в высоту. Из одного надреза на стволе этого
дерева может за час натечь около 20 л отличного дизельного топлива. Самым
перспективным является обычный сорняк с латинским названием “эйфорбия латирис”,
называемый в просторечии “сусликовым деревом”. По расчетам с гектара, засеянного
сусликовым деревом, можно получить 1,5 тысячи литров бионефти. Однако, бионефть
топливную проблему не решит. Одни только автомобили “выпивают” более 5 млрд.
литров в сутки. А ферма, производящая всего лишь 5 млн. литров бионефти в сутки,
должна была бы занимать площадь не менее 350 тыс. гектаров. Учтем еще, что эту землю
нужно обрабатывать, а за сорняком ухаживать, защищать его от других сорняков.
Вопрос.. Не перейти ли всем странам на спирт в качестве автомобильного топлива, как
это сделали в Бразилии?
Сообщение 5 ученика первой группы Да, Бразилия является лидером в использовании
спирта в качестве автомобильного топлива. Уже в середине 80-х годов производство
спирта из сахарного тростника достигло там 11 млрд. литров в год. Этого достаточно,
чтобы обеспечить горючим 5 млн. автомобилей. Однако, ученые подсчитали, что все
растения мира, превратившись в спирт, в состоянии покрыть наши потребности только на
40%.
Домашнее задание
Учитель.
Мы рассмотрели некоторые экологические проблемы, стоящие перед
человечеством, предлагаю вам внести свой вклад в решение этих проблем. К следующему
уроку вы должны выполнить практическую работу « У светофора», с результатами этой
работы ознакомить своих родителей и друзей.
Продолжим нашу экскурсию в тренажерных кабинетах АВТОШКОЛЫ, где вы сможете
проверить свои знания правил дорожного движения и потренироваться в вождении
автомобиля
После 30 минутной работы на тренажерах.
Учитель. Наша экскурсия подошла к концу, подведем итоги:
Понравилась ли вам экскурсия ?
Что именно вам понравилось?
О чем вы бы еще хотели узнать?