Методическая разработка "Принцип действия тепловой машины, КПД теплового двигателя" 10 класс
Государственное областное бюджетное
профессиональное образовательное учреждение
ЛИПЕЦКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ
Методическая разработка
учебного занятия
по дисциплине «ФИЗИКА»
на тему:
"ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТЕПЛОВОЙ МАШИНЫ
КПД ТЕПЛОВОГО ДВИГАТЕЛЯ"
Преподаватель:
Саранцева Маргарита Юрьевна
Липецк, 2016 г.
Технологическая карта урока
Преподаватель
Саранцева Маргарита Юрьевна
Время проведения
урочное
Регламент проведения
45 минут
Участники занятия
студенты I курса
Тема раздела рабочей программы
Электродинамика
Тема занятия
Принцип действия тепловой машины, КПД теплового двигателя.
Тип занятия
урок изучения нового материала
Технология обучения
Объяснительно-иллюстративная, частично-поисковая, репродуктивная
Цели урока учебного занятия:
Образовательные: сформировать знания о работе пара и газа на примере тепловых двигателей, познакомить со
способами расчета КПД теплового двигателя, акцентировать внимание на экологических проблемах.
Развивающие: развивать у студентов навыки управления своей учебной деятельностью; развитие устной и письменной
речи, логического мышления; совершенствование практических навыков при решении задач; умения выделять главное в
изучаемом материале.
Воспитательные: способствовать привитию культуры умственного труда, создать условия для повышения интереса к
изучаемому материалу; способствовать формированию научного мировоззрения, научить находить прекрасное в
результатах трудовой деятельности, показать необходимость сотрудничества в процессе совместного выполнения
заданий, уважения к мнению оппонента.
Методические: применение современных технологий, методов и средств обучения при проведении открытого занятия,
активизация процесса обучения за счёт создания необходимых условий эффективной познавательной деятельности
студентов, обеспечения творческого уровня освоения содержания учебного материала и способов действий.
Учебное занятие строится на следующих принципах:
- общедидактических:
•
доступность и наглядность в обучении;
•
сознательность и активность в обучении;
•
оптимальное сочетание различных методов, форм и средств обучения;
•
прочность и действенность результатов обучения;
- принципах обучения, демонстрирующих специфику профессионального образования:
•
соответствие содержания обучения требованиям освоения умений и навыков учебной дисциплины;
•
связь теории и практики в обучении;
•
самостоятельность студентов в процессе обучения.
В учебном занятии используются следующие методы обучения и воспитания:
•
словесные;
•
наглядно-демонстрационные (интерактивные);
•
практические;
•
самостоятельная работа студентов.
Планируемый результат обучения, в том числе и формирование УУД:
Познавательные УУД: выявлять причинно-следственные связи, пользоваться альтернативными источниками
информации, осуществлять поиск и выделение необходимой информации , формировать умение анализировать факты
при наблюдении и объяснении явлений, осознанно и произвольно строить речевые высказывания в устной и письменной
форме; извлекать необходимую информации из прослушанных текстов, устанавливать причинно-следственные связи;
построение логической цепи рассуждений,
Коммуникативные УУД: планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками , умение с
достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли в соответствии с задачами и условиями коммуникации;
владение монологической и диалогической формами речи в соответствии с нормами родного языка.
Регулятивные УУД: целеполагание , прогнозирование, контроль , волевая саморегуляция .
Личностные УУД: формирование умений управлять своей учебной деятельностью, формирование интереса к
физике при анализе физических явлений, формирование мотивации постановкой познавательных задач, раскрытие связи
теории и опыта, развитие внимания, памяти, творческого мышления
Основные понятия: тепловой двигатель, преобразования энергии в тепловых машинах, КПД теплового двигателя,
тепловые двигатели и охрана окружающей среды .
Межпредметные связи: формирование вычислительных навыков, аккуратности, умения читать графическую
информацию, умение анализировать новую информацию, развивать умение работать с текстом , развитие речи,
мышления; совершенствование умственной деятельности, синтез, способность наблюдать, делать выводы,
выделять существенные признаки объектов, выдвигать гипотезы, проверять результаты.
В учебном занятии применяются следующие методы контроля и проверки общих компетенций студентов:
• контроль студентов по ходу изучения теоретического материала;
• наблюдение за активностью студентов в решении проблемы и обсуждении полученных результатов;
• оценка творческой инициативы и компетентности студентов при выполнении поставленной задачи.
Обеспечение учебного занятия:
Л.Э. Генденштейн, Ю.И. Дик, Физика 10 класс, компьютер, проектор, интерактивная доска, презентация к уроку; модели
ДВС и турбины.
Технологическая карта урока
Этапы урока
Содержание учебного материала.
Деятельность преподавателя
Деятельность
обучающихся
Формируемые УУД
Организацион
ный
Приветствует обучающихся. Проверяет готовность
учащихся к занятию.
Приветствуют
преподавателя.
Проверяют
готовность к уроку
(наличие тетради,
учебника, задачника,
технических средств).
Коммуникативные:
умение слушать преподавателя
Регулятивные:
умение настраиваться на занятие
Актуализации
субъектного
опыта
обучающихся
Очерчивает круг проблем:
Развитие техники зависит от умения использовать
громадные запасы внутренней энергии.
Использовать эту энергию- это значит совершать за
счет ее полезную работу. Рассмотрим источники,
которые совершают работу за счет внутренней
энергии.
Слайд 1
Студенты
самостоятельно
формулируют тему и
определят основные
задачи урока.
Студенты записывают
в тетради тему урока
Личностные: смыслообразование
Познавательные: самостоятельное выделение и
формулирование познавательной цели, выдвижение
гипотез и их обоснование осуществление
актуализации личного жизненного опыта.
Регулятивные:
умение работать в соответствии с целевой
установкой.
Этап изучения
новых знаний
и способов
Тепловой двигатель – устройство,
превращающее внутреннею энергию топлива в
механическую.
По результатам опыта
делают вывод
устройстве тепловой
Познавательные:
выделение существенной информации из
демонстрационного опыта,.
деятельности
Эксперимент:
В стакане с водой пробирка , которая тонет в воде и
снова всплывает вследствие изменения объема
воздуха при нагревании спиртовкой. Циклы
движения пробирки периодически повторяются.
При каждом цикле совершается положительная
работа по преодолению трения при движения
пробирки в воде. Накрывая сосуд стеклянной
пластинкой, движение прекращается. Вывод:
тепловому двигателю необходим и нагреватель и
холодильник.
Работа любого теплового двигателя циклична.
Каждый цикл состоит из разных процессов:
- получение энергии от нагревателя;
- рабочего хода;
- передача неиспользуемой части энергии
холодильнику.
Наличие нагревателя, рабочего тела, холодильника –
принципиально необходимое условие для
машины
Обучающийся
рассказывает заранее
подготовленное
сообщение по теме:
законы
термодинамики,
способы определения
КПД теплового
двигателя;
виды тепловых
двигателей и
историей их создания;
проблемы , связанные
с использованием
тепловых двигателей.
Заполняют карту
урока**
Дополняют
сообщения
выдвижение гипотезы и обоснование ее,
осуществление актуализации личного жизненного
опыта .
Коммуникативные:
умение с достаточной полнотой и точностью
выражать свои мысли, владение монологической и
диалогической формами речи,
умение слушать собеседника, строить понятные для
собеседника высказывания.
Регулятивные:
Умение дополнять, уточнять высказанные мнения
по существу полученного задания.
непрерывной циклической работы любого
теплового двигателя.
Слайд 2-10
Законы термодинамики позволяют вычислить
максимально возможный КПД теплового двигателя,
работающего с нагревателем, имеющим
температуру Т
1
и холодильником с температурой Т
2
.
Впервые это сделал французский инженер и ученый
Сади Карно.
Карно придумал идеальную тепловую машину с
идеальным газом в качестве рабочего тела.
В цикле Карно расширение газа происходит в два
этапа. (На доске приведен график цикла Карно.)
Слайд 11
Формула расчета КПД теплового двигателя
Этап
первичной
проверки
понимания
Большая часть двигателей на Земле - это тепловые
двигатели устройства, превращающие внутреннюю
энергию топлива в механическую.
Решение задач на
расчет КПД.: решают
задачи(тест ФЦИОР)
в группах и
Познавательные:
Умение анализировать, сравнивать, обобщать
Коммуникативные:
умение слушать рекомендации учителя, задавать
изученного
По мере совершения работы газ теряет энергию и
неизбежно охлаждается до некоторой температуры
Т
2
. Эта температура не может быть значительно
ниже температуры окружающей среды, так как в
противном случае давление газа станет меньше
атмосферного и двигатель не сможет работать.
Таким образом, в двигателе рабочее тело при
расширении не может отдать всю свою внутреннюю
энергию на совершение работы. Часть теплоты
неизбежно передается холодильнику(атмосфере)
Слайд 12
Более 80% всей электроэнергии в нашей стране
вырабатывается на тепловых электростанциях, где
используются мощные паровые турбины. На
атомных электростанциях также установлены
паровые турбины. На всех основных видах
транспорта преимущественно используются
тепловые двигатели.
Повсеместное применение тепловых двигателей с
целью получения удобной для использования
энергии связано с воздействием на окружающую
прикрепляет лист с
ответом задачи на
соответствующее
место на плакате,
На доске появляется
изображение бабочки
Экологи освещают
проблемы , связанные
с использованием
тепловых двигателей.
понятные для собеседника вопросы, планирование
учебного сотрудничества.
Регулятивные:
Планировать свое действие в соответствии с
поставленной задачей и условиями ее реализации.
среду.
Слайд 13-14
Какие действия на окружающую среду оказывают
ТД?
Этап
закрепления
изученного
Инженеры, проектирующие машины, стремятся
повысить КПД машин.
Подумайте, когда КПД будет максимален?
Главное значение этой формулы состоит в том, как
доказал Карно, что любая реальная машина,
работающая с нагревателем, имеющим Т
1
и
холодильником имеющим Т
2
не может иметь КПД,
превышающий КПД идеальной тепловой машины.
Слайд 15
Анализ формулы
КПД,
формулирование
ответа на вопрос:
каким путем
повысить КПД?
Познавательные:
Умение анализировать, сравнивать, обобщать
Коммуникативные:
умение слушать рекомендации учителя, задавать
понятные для собеседника вопросы.
Регулятивные:
планировать свое действие в соответствии с
поставленной задачей и условиями ее реализации.
Вносить необходимые коррективы в действие после
его завершения на основе оценки и учета
сделанных ошибок
Этап
информации о
домашнем
ξ43
Слайд 16
Записывают
домашнее задание
задании
Этап
подведения
итогов
учебного
занятия
Вспомним что мы узнали на уроке. Теперь мы
должны закрепить наши новые знания, чтобы время,
проведенное на уроке, не прошло зря. Выполните
нескольких тестовых заданий, они перед вами на
столе.
Подведение итогов урока, выставление оценок
заполняют листок
самоконтроля с
тестовым
заданием***.
Познавательные:
осуществление анализа содержания учебного
материала и формулирование выводов.
Коммуникативные:
умение строить высказывания
и воспринимать их.
Регулятивные:
вносить необходимые коррективы на основе оценки
и учета сделанных ошибок,
умение адекватно воспринимать оценку учителя и
товарищей.
Рефлексия
Проанализируйте свои чувства, мысли, ощущения.
Начните свое высказывание со слов
1. А вы знаете, что сегодня на уроке я…….
2. Больше всего мне запомнилось….
3. Самым интересным было…..
Слайд 17
А теперь выразите свое отношение к изученному
явлению через синквейн.
Собирает контрольный тест
-Спасибо за активную работу!
Слайд 18
Высказывание
оценки, чтение
синквейна
Сдают выполненные
тесты
Личностные: нравственно-этическая ориентация,
оценивание усваиваемого содержания (исходя из
социальных и личностных ценностей),
обеспечивающее личностный моральный выбор
Познавательные:
умение формулировать выводы.
Коммуникативные:
умение формулировать собственное мнение и
осуществлять взаимоконтроль
Приложение 1
Перечень используемых ЭОР на уроке
№
Название ресурса
Тип, вид
ресурса
Форма предъявления
информации
(иллюстрация,
презентация,
видеофрагменты, тест,
модель и т.д.)
Гиперссылка на ресурс, обеспечивающий доступ к ЭОР
1
ДВС
и-тип,
модель
http://fcior.edu.ru/card/6802/dvigatel-vnutrennego-
sgoraniya.html
2
История создания
тепловых двигателей
и-тип,
иллюстрации.
http://fcior.edu.ru/catalog/meta/3/hps/10/hp/19/p/page.html?fc-
discipline%20OO=4.17&fc-class=10&fc-
learning%20character=1
3
КПД теплового двигателя
П-тип,
тест
http://fcior.edu.ru/catalog/meta/3/hps/10/hp/21/p/page.html?fc-
discipline%20OO=4.17&fc-class=10&fc-
learning%20character=1
4
Тепловые двигатели и
экологические
проблемы
и-тип,
анимация
http://fcior.edu.ru/catalog/meta/3/hps/10/hp/46/p/page.html?fc-
discipline%20OO=4.17&fc-class=10&fc-
learning%20character=1
5
Термодинамические
циклы
и-тип,
.
Иллюстрированные
гипертекстовые
http://fcior.edu.ru/catalog/meta/3/hps/10/hp/47/p/page.html?fc-
discipline%20OO=4.17&fc-class=10&fc-
материалы,
интерактивные анимации
и модели.
learning%20character=1
6
Паровая турбина
и-тип,
.
Интерактивная
трехмерная анимация
http://fcior.edu.ru/catalog/meta/3/hps/10/hp/29/p/page.html?fc-
discipline%20OO=4.17&fc-class=10&fc-
learning%20character=1
Приложение 2
Карта урока
(заполняется на уроке, максимальный КПД считается дома)
Название
двигателя
Кто изобрел
Рабочее
тело
Т1;
К
Т2;
К
Максимальный
КПД;
%
Реальный
КПД;
%
Перспективы
использования
Приложение 3
группа_________ (Ф.И.)__________________
1 Какие устройства относятся к тепловым двигателям:
а) превращающие внутреннюю энергию топлива в механическую; б) электрическую энергию в тепловую;в) внутреннюю энергию в
тепловую.
2. Какой элемент теплового двигателя совершает работу:
а) холодильник; б) газ или пар; в) нагреватель;
3. Какие условия необходимы для циклического получения механической работы в тепловом двигателе:
а) наличие нагревателя ; б) наличие холодильника; в) наличие рабочего тела.
4. КПД теплового двигателя всегда :
а) больше1; б) равен 1; в) меньше 1.
5. При каком замкнутом процессе тепловой двигатель имеет максимальный КПД:
а) состоящий из двух изотерм и двух изобар: б) состоящий из двух изохор и двух изобар: в) состоящий из двух изотерм и двух адиабат.
6. Термодинамика позволяет при известной температуре Т 1 источника тепла (нагревателя) и температуре Т2 приемника тепла
(холодильника) …
а)...рассчитать кпд любого теплового двигателя. б)...оценить максимальный кпд любого теплового двигателя.
в)...оценить минимальный кпд любого теплового двигателя .. г)...определить конструкцию двигателя с кпд 100%.
7. Тепловой двигатель за цикл получает от нагревателя количество теплоты, равное 3 кДж, и отдает холодильнику 2,4 кДж. кпд двигателя
равен ...
а)...20%. б)...25% в)...80% г)...120%.
