КОНСПЕКТ УРОКА ФИЗИКИ В СИСТЕМЕ СПОСОБА ДИАЛЕКТИЧЕСКОГО ОБУЧЕНИЯ «ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ»


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте файл и откройте на своем компьютере.
Забайкальский край Муниципальное общеобразовательное учреждение Первомайская средняя общеобразовательная школа №5 КОНСПЕКТ УРОКА ФИЗИКИ В СИСТЕМЕ СПОСОБА ДИАЛЕКТИЧЕСКОГО ОБУЧЕНИЯ ©ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИª Автор: Савватеева Елена Олеговна, учитель физики и информатики пгт. Первомайский – 2013 год Тема ©Тепловые двигателиª Класс: 10 ( базовый уровень ). Тип урока: урок выведения новых поня тий. Цели: I . Образовательно - развивающие цели. 1.1. Усвоение (выведение) новых понятий: максимальный КПД теплового двигателя , виды тепловых двигателей , принцип действия теплового двига теля, прямой цикл, обратный цикл, холодильная машина . 1.2. Применение оп орных понятий: КПД (материал 7 класса); работа газа и пара при расширении, тепловой двигатель, виды тепловых двигателей (ДВС, паровая турбина), КПД теплового двигателя, основные части теплового двигателя (рабочее тело, нагреватель, холодильник) (материал 8 класса) ; абсолютная температура, термодинамическая система, внутренняя энергия, спосо бы изменения внутренней энергии, к оличество теплоты, работа газа , графическое изображение работы газа в осях p - V , ©нулевойª, первый, второй законы термодинамики , адиабати ческий процесс , вечный двигатель первого и второго рода . 1.3. Развитие общеучебных умений: оперировать по нятиями (определение, деление), выделять родовые и видовые признаки в содержании понятий, сравнивать изучаемые понятия, формулировать ответы в виде умо заключения, выявлять п ротиворечия в учебном материале и формулировать их в виде суждения , отображать отношения между понятиями с помощью кругов Эйлера. 1.4. Развитие специальных умений: читать и анализировать график (в данном случае p - V ), работать по план у обобщенного характера (о физической величине) , решать экспериментальные задачи . II . Воспитательная цель: формирование у учащихся диалектико - материалистического мировоззрения на основе философских категорий ( причина – следствие, возможность – действитель ность ) . Заявка на оценку: ©5ª - 24 и более ©4ª - 19 - 23 ©3ª - 14 - 18 Оборуд ование: ТСО (компьютер, экран, мультимедийный проектор ), презентация по теме урока , учебник Тихомировой С.А. Физика. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений (базовый и профильный уровни)/ С. А. Т ихомирова, Б.М. Яворский. – М.: Мнемозина, 2011 Раздаточный материал для учащихся: карточки № 4, 5, 6 . План - конспект. Этапы урока Деятельность учителя Время, баллы Деятел ьность учащихся 0. Организационный момент: Класс разделен на 4 группы. Знакомство с заявкой на оценку. - За урок вы должны набрать соответствующее количество баллов. - Баллы будете проставлять в тетради на полях. Желаю всем удачи! 1 мин. Записать список группы, выбрать координатора (роль координатора: на заранее заготовленных ©Листах контроляª отмечает выступления каждого члена группы, выставляет индивидуальные и групповые баллы за выполнение заданий). I . Актуализация знаний Игра ©Наведи порядокª 1.П ервый закон тер одина мики А. Периодически действующий двигатель, вся деятельность которого сводится к совершению работы за счет охлаждения нагревателя. 2. Адиабатн Б. Количество теплоты, 5 мин. п о 1 б. ( 6 б. ) Индивидуальный труд. Отвечают в тетради: 1.Б, 2.Г. 3.Д, 4.В, 5.А , 6. третий закон термодинамики.Е ый процесс переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы против внешних сил. 3.Первый закон термодина мики для адиабатног о процесса В. Периодически действующий двигатель, совершающий работу не заимствуя энергию из вне. 4.Вечный двигатель 1 рода Г. Процесс, при котором отсутствует теплообмен между системой и окружающей средой. 5.Вечный двигатель 2 рода Д. Работа совершается системой за счет уменьшения ее внутренней энергии. 6. ? Е. Невозможен процесс, в результате которого тело могло бы быть охлаждено до температуры абсолютного ну ля. Самооценка: за каждое правильное правильно установленное соответствие поставьте себе по 1 баллу. Высвечивает правильные ответы на экране. Фронтальная работа: 1.Почему невозможен вечный двигатель первого рода ? 2.Почему при адиабатическом расши рении температура газа падает, а при адиабатическом сжатии возрастает? 3. Почему невозможен вечный двигатель второго рода ? 4 мин. п о 2 б. за ответ Самопроверк а по образцу. Осуществляют самооценку. Отвечают на вопросы : 1. Его существование противоречит первому закону термодинамики. Если система не получает количество теплоты, то работа может совершаться только за счет изменения внутренней энергии. После того как запас энергии окажется исчерпанным, двигатель перестанет работать. 2.Т.к в адиабатном процессе работа совершается за счет уменьшения внутренней энергии ( п ервый закон термодинамики для адиабатного процесса ) . При адиабатическом расширении газ совершает положительную работу за счет уменьшения внутренней энергии (и температуры) , а при адиабатическом сжатии внешние силы над газом совершают положительную работу, поэтому внутренняя энергия (и температура) газа увеличивается. 3. Его су ществование противоречит второму закону термодинамики. Невозможен вечный двигатель второго рода, т.е.такой п ериодически действующий двигатель, вся деятельность которого сводится к совершению работы за счет охлаждения 4. Какие же двигатели могут существовать в природе? Мы с вами продолжаем изучать термодинамическую теорию. Ее основание и ядро мы уже изучили. Сегодня рассмотрим ее следствия – применение. Р аскроем содер жание понятия ©тепловой двигатель ª. Сообщение темы урока ©Тепловые двигателиª, постановка цели перед учащимися. Для достижения нашей цели необходимо выполнить ряд заданий. 1 мин. нагревателя. 4.Двигатели, п ринцип действия которых не противореч ит законам термодинамики . В тетрадях записывают тему урока . II . Выведение новых понятий Экспериментальная задача: На электроплитку поставлен высокий химический стакан с водой. Внутри воды находится перевернутая пробирка, частично заполненная в одой. Как будет вести себя пробирка? Индивидуальный труд. Простая кооперация: — Об судите в группах результаты индивидуального труда. К ритериальный э ксперимент. Простая кооперация: — Обсудите в группах результаты эксперимента . Объясните поведение пробирки. 2 мин. 3 б. 2 мин . выступа ющему от группы – 2 балла Учащиеся записывают свои ответы в тетради (сопровождают ответ рисунком) . Ответ: сначала пробирка будет всплывать, затем опускаться на дно. И все это неоднократно повто рится. Ответ: п о мере нагревания жидкости прогревается воздух в пробирке. Он расширяется и вытесняет часть воды из пробирки. В результате этого уменьшается сила тяжести системы, состоящей из пробирки и воды в ней. Как только сила тяжести станет меньше выт алкивающей силы, произойдет всплытие. После соприкосновения пробирки с наружным воздухом, она немного остынет. Воздух сожмется, и вода зайдет в пробирку , пробирка опустится на дно. И все это неоднократно повторится. Прочитав информацию на слайде, соотнес ите ее с ответом. Цикл: 1.Система получает тепло от нагревателя. 2.Система совершает положительную механическую работу. 3 .Система отдает тепло. Все повторяется. Если пробирку ©нагружать снизуª, а ©разгружатьª вверху, то такую машину можно использовать для подъема груза. Можно ли такую машину назвать 1 мин. Слушают , смотрят, соотносят . тепловым двигателем? Чтобы ответить на данный вопрос, выполним следующие задания. Индивидуальный труд Задание 1 Прочитав определение установить соблю де ние/нарушение логических правил. 1. В тепловых двигателях осуществляется преобразование внутренней энергии в тепловую. 2. Тепловые двигатели – помощники человека, составляющие большую часть двигателей на планете. 3. Уст ройства, в которых происходит преобразование внутренней энергии в механическую, называют тепловыми двигателями. 4. Тепловые двигатели – устройства, которые состоят из трех частей: рабочего тела, нагревателя и холодильника. Задание 2 Установите вид правиль ных определений: 1. Устройства, в которых происходит преобразование внутренней энергии в механическую, называют тепловыми двигателями. 2. Тепловые двигатели – устройства, которые состоят из трех частей: рабочего тела, нагревателя и холодильника. Задание 3 В определении понятия ©тепловой двигательª в §45, назвать родовой и видовые признаки. К какой философской категории относится пара понятий: внутренняя энергия – механическая энергия? Запишите правильные определения в тетрадь. Фронтально. Продолжите: л юбой тепловой двигатель независимо от его конструктивных особенностей состоит из… Чем объяснить, что машину в эксперименте можно назвать 2 мин. по 2 б. (8 б.) 1 мин. по 2 б. (4 б.) 1 мин. 3 б. 2 мин. 30 с. 1б. 1.Отсутствует родовой признак (нарушено правило). 2.Метафоричное определение (н арушено правило). 3. Н е нарушены правила . 4. Не нарушены правила . 1. Функциональное определение . 2.Структурное определение. Определение: В тепловых двигателях осуществляется преобразование внутренней энергии в тепловую. В этом определе нии отсутствует родовой признак и указано видовое отличие – осуществляется преобразован ие внутренней энергии в механическую . Самооценка. Записывают правильные определения в тетрадь. Рабочего тела, нагревателя и холодильника. Ответы: тепловым двигателем? Сформулируйте ответ в форме дедуктивного умозаключения. От нагревателя (плитки) получаем тепло Q 1 и передаем ©холодильникуª ( атмосфере ) Q 2 . За счет того, что Q 1 � Q 2 и совершается работа А. Нарисуем схему Подпишем основные элементы. Вспомните, какая физическая величина определяется отношением полезной работы к затраченной? (7 кла сс) Индивидуальный труд. Параллельно один человек работает на доске (так, чтобы было не видно). Пользуясь §45 , ведите к оэффициент полезного действия теплового двигателя по плану (в конце тетради) : 1.Название физической величины. 2.Обозначение величины. 3.Ч то характеризует. 4.Формула. 5.Определение. 6.Скалярная или векторная. 7.Единица измерения. 2 мин. по 2б. 1 мин. 30 с . 1 б. 5 мин. по 0,5 б. (4 б.) 1. Поскольку теп ловой двигатель – устройство, которое состоят из трех частей: рабочего т ела, нагревателя и холодильника, а экспериментальная машина – устройство, которое состоят из трех частей: рабочего тела (газ, пар) , нагревателя (плитка) и холодильника (атмосфера или наружный воздух ) . Следовательно, машину в эксперименте можно назвать тепловым двигателем . 2. Поскольку тепловой двигатель – устройство, в котором происходит преобразование внутренней энергии в механическую , а экспериментальная машина – устройство, в котор ом происходит преобразование внутренней энергии газа и пара в механическую энергию системы. Следовательно, машину в эксперименте можно назвать тепловым двигателем . Рисуют схему. Подписывают основные элементы. нагреватель рабочее тело холодильни к Коэффициент полезного действия. 1. Коэффициент полезного действия. 2.η 3.Характеристика теплового двигателя. 4. 5.Физическая величина, равная 8.Прибор (если есть). Фронтальная проверка. Прочитав определение КПД установить соблюдение/нарушение логических правил. Назовите родовой и видовые признаки . Как звучит правильное определение. Осуществите самооценку. Почему КПД не может быть больше 1 (или 100%)? На рис. 7.10 представлен график зависимости давления газа от его объема в ходе цикла. Проанализируем его. Д анный двигатель совершает полезную полож ительную работу. Ответ поясните. Каково при этом соотношение температур нагревателя Т 1 и холодильника Т 2 ? Как показал французский ученый С. Карно, любая реальная тепловая машина не может иметь КПД, превышающий максимальное значение: Запишите формулу . Установите причины: причина следствие Повышение КПД теплового двигателя 3 0 с . 1 б. 30 с. 1 б. 30 с . 1 б. 30 с . 1 б. 3 0 с . 30 с. 1 б. отношению работы, совершенной рабочим телом, к количеству теплоты, сообщенному рабочему те лу нагревателем. 6.С калярная. 7.Безразмерная. 8. Измеряется косвенно. Правило нарушено, не дается родовой признак. Родовой признак: физическая величина. Видовые отличия: по плану. Осуществляют самооценку. Т .к. числитель в формуле КПД всегда будет меньше знаменателя (А Q 1 ). Работа, совершаемая газом при расширении, равна площади криволинейной трапеции, ограниченной сверху кривой расширения; работа при сжатии – площадь криволинейной трапеции, ограниченной сверху кривой сжатия. Двигатель в течени е цикл а совершает полезную положительную работу (работа при расширении больше, чем при сжатии). Температура газа в процессе сжатия (температура холодильника Т 2 ) меньше, чем в процессе расширения (температура нагревателя Т 1 ). Записывают формулу. причин а следствие Повышение температуры нагревателя Повышение КПД теплового двигателя Понижение температуру холодильника III . Закрепление Фронтально. 1.Найдите в §45 , в уже изученном нами материале по термодинамике и запишите пары противоположных поняти й. 2.Установите несоответствие между противоположными понятиями и сформулируйте противоречия по карточке №4. 4 мин. по 1 б. по 2 б. Например: 1. Практика (изобретение тепловых двигателей) – ядро теории (законы термодинамики) . Зако ны термодинамики – вечные двигатели. Нагреватель – холодильник. Тепловой двигатель – холодильная машина. Холодильная машина – тепловой насос. 2. Несмотря на то, что применение теории возможно только после создания ее ядра, первый тепловой двигатель был изобретен задолго до возникновения термодинамической теории. Несмотря на то, что законы термодинамики запрещают существование вечных двигателей, их продолжают изобретать. Тепловой двигатель всѐ же совершает полезную работу, хотя и состоит из нагревате ля и холодильника. В своем устройстве тепловой двигатель содержит не только нагреватель, но и холодильник. Холодильная машина не преобразует внутреннюю энергию в механическую, но с точки зрения структурного определения может рассматриваться как разновидн ость тепловой машины. IV . Подведение итогов С каким настроением вы сегодня работали на уроке? Учитель объявляет поощрительные баллы выставление оценки. Подсчитайте количество баллов и переведите их в 5 - балльную оценку. Домашнее задание: 1. Прочитать §45 , 2. Рассмотреть по плану холодильную машину (название, определение, схема, принцип действия, применение) , По выбору (3 или 4 задание): 3. Используя материал §45 и 1,5 мин. 5 б. Фиксируют настроение с помощью ©смайликаª. Координатор объявляет количество баллов. Подсчѐт бал лов, соотнесение их с заявкой на оценку. Учащиеся записывают домашнее задание. дополнительные источники информации, постройте логическую схему ©Тепловые двигателиª. 4. Используя ма териал §45 и дополнительные источники информации, постройте круги Эйлера ©Тепловые двигателиª. (тепловой двигатель, холодильная машина, турбинный двигатель, поршневой двигатель, реактивный двигатель, газовый двигатель, паровой двигатель, газовая турбина, паровая турбина, ДВС, двигатели одноразового действия, циклические машины…). СПАСИБО ЗА УРОК! 2 б. по каждому основанию 10 б.

Приложенные файлы