Конспект урока физики в 10 классе "Роль тепловых двигателей в современном мире" | Ковалёва Лариса Владимировна. Работа №330888

Интегрированный урок физики, химии, географии, биологии

в 10 классе ( 2 часа)

Роль тепловых двигателей в современном мире

  Цель урока: формирование естественнонаучной грамотности обучающихся в процессе рассмотрения комплекса проблем связанных с применением тепловых двигателей в народном хозяйстве.

Задачи урока:

образовательные:

закрепить знания о физических принципах работы различных видов тепловых двигателей;

показать разнообразие применения тепловых двигателей на транспорте, в энергетике, в промышленности и сельском хозяйстве;

показать достоинства и недостатки различных тепловых двигателей и пути их совершенствования;

рассмотреть вопросы охраны окружающей среды, используя знания, полученные на уроках географии, биологии, химии;

формировать целостное представление обучающихся о мире (природе, обществе и самом себе), о роли и месте физики в системе других наук.

способствовать дальнейшему расширению кругозора обучающихся и получению ими новых научных знаний.

развивающие:

организовать процесс познания обучающихся, как самостоятельную деятельность познающего

способствовать развитию компетенций: научного объяснение явлений, интерпретации данных и использование научных доказательств, понимания особенностей естественно-научного исследования;

развивать умения работы с дополнительной литературой, схемами, таблицами, диаграммами и ИКТ;

развивать коммуникативные умения сотрудничества при работе в группе, презентации результатов;

воспитательные:

стимулировать познавательную активность обучающихся и интерес к изучению естественнонаучных предметов;

воспитывать потребность у обучающихся применять знания, полученные на уроках физики, химии, биологии, географии в окружающей, повседневной жизни;

воспитывать у обучающихся бережное и разумное отношение к окружающей природе.

содействовать осознанию обучающимися ценностей совместной деятельности на уроке.

Тип урока: обобщение и систематизация знаний

Оборудование: модели тепловых двигателей, схемы. таблицы, презентации.

I.Мотивация образовательной деятельности.

Федеральный закон от 10.01.2002 N 7-ФЗ (ред. от 25.12.2023) «Об охране окружающей среды» (с изм. и доп., вступ. в силу с 01.01.2024)

Статья 45. Требования в области охраны окружающей среды при производстве и эксплуатации автомобильных и иных транспортных средств

1. Производство автомобильных и иных транспортных средств должно осуществляться в соответствии с требованиями в области охраны окружающей среды.

2. Юридические и физические лица, осуществляющие эксплуатацию автомобильных и иных оказывающих негативное воздействие на окружающую среду транспортных средств, обязаны соблюдать нормативы допустимых выбросов и сбросов веществ и микроорганизмов, а также принимать меры по обезвреживанию загрязняющих веществ, в том числе их нейтрализации, снижению уровня шума и иного негативного воздействия на окружающую среду.

3. Отношения в области производства и эксплуатации автомобильных и иных транспортных средств регулируются законодательством.

II Актуализация опорных знаний.

Физика.

Фронтальный опрос.

Какие механизмы называются тепловыми двигателями?

Назовите виды тепловых двигателей.

Виды тепловых двигателей

 

 

 

Паровая машинаРеактивный двигательДВС

Паровая и газовая турбина

 

 

 

Карбюраторный ДВС

Дизельный ДВС

 

Что объединяет все тепловые двигатели?

Принцип действия

Рабочее тело

НагревательСовершение А работы рабочим телом

Холодильник

 

 

Чем отличаются тепловые двигатели?

Конструкционные узлы

Вид рабочего тела

Вид топлива

КПД

Пути повышения КПД тепловых двигателей.

Пути повышения КПД тепловых двигателейСовершенствование топливаСовершенствования конструкции

Современные материалы для изготовления двигателей

Изменить октановое число и степень сгорания топливаМодернизация конструкции двигателейУменьшение силы трения

Двигатель СтирлингаДвигатель ВанкеляЗамена металла керамикойСовременные виды смазки

Адиабатный двигатель

 

Применение тепловых двигателейIII.Усвоение и систематизация полученных знаний.

 

АвтомобильныйСельско хозяйственныйТранспортЭлектроэнергетика

АвиационныйЖелезнодорожныйТЭЦТЭС

 

Военная техникаВКССудоходный

 

Сообщение творческих групп.

Химия (1,2,6) География (3,4,5)

Что такое топливо?

Виды топлива.

Добыча топлива

Транспортировка топлива

Производство органического топлива.

Механизм горения топлива и распределение продуктов сгорания.

Презентация творческих групп.

Информация о гл

обальных проблемах человечества

II

тысячелетия.

Влия

ние на окружающую среду веществ, остающихся после добычи и

транспортировки топлива, а так

же

экологические

проблемы применения тепловых двигателей.

Перечислить отрицательное воздействие тепловых двигателей.

Экологические проблемы атмосферы

Химический смогПарниковый эффект

Шумы, вибрацииРазрушение озонового слояКислотный дождь

 

Экологические проблемы почв

Экологические проблемы водЭрозия почвУменьшение плодородия почв

 

 

Химическое, биологическое, физическое загрязнение водНехватка питьевой воды

 

 

 

Экологические проблемы экосистемы

Влияние на животных:Пониженный уровень pH в водеС увеличением кислотности водяные растения начинают погибать, лишая других животных водоема пищи. При кислотности рН 6 погибают пресноводные креветки. Когда кислотность рН 5.5, погибают донные бактерии, которые разлагают органические вещества и листья, и органический мусор начинает скапливаться на дне. Затем гибнет планктон - крошечное животное, которое составляет основу пищевой цепи водоема и питается веществами, образующимися при разложении бактериями органических веществ. Когда кислотность достигает рН 4.5, погибает вся рыба, большинство лягушек и насекомых.планктон - крошечное животное, которое составляет основу пищевой цепи водоема и питается веществами, образующимися при разложении бактериями органических веществ. Когда кислотность достигает рН 4.5, погибает вся рыба, большинство лягушек и насекомыхВлияние на растения:Кислотные дожди, попадающие на растения. вызывают ожоги, пожелтение и опадание листвы.Нарушаются течение фотосинтеза, испарения влаги листьями.Из почвы вымываются полезные вещества, питающие растения.Под воздействием кислот тяжёлые металлы и алюминий растворяются, попадая в почву. Такие соединения токсичны для представителей флоры, вызывают разрушение и отмирание корней, ведущее к гибели растений.

 

Влияние на здоровье человека: бронхит, бронхиальная астма, пневмония, сердечная недостаточность, инсульт, заболевания мозга, нервной системы язва желудка, снижение иммунитетапневмониясердечная недостаточностьинсультязва желудкабронхиальная астмапневмониясердечная недостаточностьинсультязва желудка

 

 

 

 

 

 

 

 

Источник загрязнения

Загрязнители

Влияние на здоровье человека

Мероприятия по уменьшению загрязнения

ТЭС

Пыль, зола, сажа, оксиды азота, ртуть и др.

Отравление, заболевание органов дыхания.

Очистка угля, замена его на газ.

 

Нефтеперерабатывающие предприятия

,, S

Поражение дыхательных путей, нервной системы, рак легких

Очистительные сооружения, фильтры.

Транспорт

,, Cd, Pb

Снижение иммунитета, поражение

дыхания,мозга.

Регулировка ДВС, озеленение улиц.

 

Отказаться от использования тепловых двигателей сразу нельзя, т.к. не усовершенствована система замены их экономически выгодными и экологически безопасными.

III. Закрепление и систематизация полученных знаний.

Пути решения проблем связанных с применением тепловых двигателей

1. Совершенствование свойств топлива:

а) уменьшение его токсичности;

б) замена на менее дорогостоящее;

в) переход на водородное топливо;

г) переход на топливо, созданное из отходов.

2. Отказ от применения каменного угля в пользу природного газа, который выделяет меньше сажи и прочих вредных веществ.

3. Организация жесткого контроля качества моторного топлива. Многие страны уже запретили продавать бензин со свинцом.

4. Обновление и улучшение систем фильтрации, которое направлено на вторичное применение выхлопных газов. На этом принципе основывается создание тепловых двигателей с замкнутым циклом.

5. Модификация уже существующих тепловых машин до состояния с максимально возможным сгоранием топлива и незначительными выбросами в атмосферу.

6. Замена тепловых двигателей электродвигателями.

7. Правильная организация дорожного движения. Оказалось, что большая часть выбросов происходит во время дорожных заторов.

8. Вынесение предприятий теплоэнергетики за пределы населенных пунктов. Конечно, выделение токсинов в атмосферу не уменьшится, но их концентрация в городах упадет.

9. Применение альтернативной энергии, которая не связана с непосредственным горением топлива любого вида. Так, ТЭС заменить можно солнечными панелями, а дизельные и бензиновые авто – электрокарами.

10. Утилизация тепла, т.к. тепловые двигатели производят значительное количество тепла в процессе работы. Это тепло можно использовать для обогрева или генерации электроэнергии, что позволяет снизить потребление других источников энергии и улучшить энергетическую эффективность системы.

Современные технологии и разработки для улучшения экологической эффективности тепловых двигателей. Вот некоторые из них:

Двигатели с низким уровнем выбросов

Современные тепловые двигатели разрабатываются с учетом снижения выбросов вредных веществ в атмосферу. Это достигается путем использования новых систем сгорания, катализаторов и фильтров, которые помогают улавливать и обрабатывать отработанные газы.

Гибридные и электрические двигатели

Гибридные и электрические двигатели становятся все более популярными в автомобильной и других отраслях. Они позволяют снизить потребление топлива и выбросы вредных веществ, так как используют электрическую энергию вместо полного зависимости от сжигания топлива.

Использование биотоплива

Биотопливо – это возобновляемый и экологически чистый источник энергии, который может быть использован в тепловых двигателях. Оно производится из растительных и животных отходов, что позволяет снизить зависимость от нефти и сократить выбросы парниковых газов.

Турбонаддув и турбокомпрессоры

Турбонаддув и турбокомпрессоры – это технологии, которые позволяют увеличить мощность двигателя и одновременно снизить его расход топлива. Они работают путем повышения давления воздуха, поступающего в цилиндры двигателя, что улучшает его эффективность.

Улучшенная система охлаждения

Улучшенная система охлаждения помогает снизить потери энергии и повысить эффективность тепловых двигателей. Это достигается путем использования новых материалов и технологий, которые позволяют более эффективно управлять тепловым режимом двигателя.

IV.Практическое применение знаний.

Практическое изучение экологических вопросов в микрорайоне

Загрязнение атмосферы выхлопными газами автотранспорта

Цель: оценить количество выхлопных газов, поступающих в атмосферу от автомашин.

Ход исследования

Определили участок автодороги по улице 30 лет Победы (рядом с остановкой автобуса кинотеатр Мир).

Вычис

лили

в среднем

количество машин, которое

проехало по улице за сутки

:

легковых машин

–

206

грузовых машин

–

49

а

втобусов –

87

мотоциклы –

11

Вычислили, какое количество выхлопных газов в среднем поступает

в атмосферу

на этом участке дороги в летнее время при t = 20°C, используя следующую таблицу:

Количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу одним автомобилем в течение суток (в граммах)

Хим. соединения

Грузовики

Легковые

Мотоциклы

Автобусы

СО

309

22,50

15,2

76

NО2

43,3

4,38

3,4

5,9

С

11,9

-

 

1,0

SО2

2,76

-

 

0,23

Рb

0,2

0,027

0,005

0,001

 

367.16

26.91

18.605

83.13

 

17991

5543.5

198,1

7232

Всего за1 сутки

23805г=23,803 кг

За сутки на участке дороги, расположенной по улице 30 лет Победы, выбрасывается в атмосферу 23805г. вредных веществ. Расчеты проводились по данным, полученным в разное время суток. 
Примечание: за 1 сутки машины, работающие на дизельном топливе, потребляют за 1 ч работы столько кислорода, сколько 1000 человек.

Вывод: по улице 30 лет Победы происходит загрязнение окружающей среды выхлопными газами автомобильного транспорта. Выбросы сернистого газа и оксидов азота способствует возникновению заболеваний дыхательных путей. Соединения азота неблагоприятно влияет на кровь и кровеносные сосуды.

Неорганические соединения свинца нарушают обмен веществ, у детей вызывает умственную отсталость, заболевания мозга.

В Луганске заболеваемость злокачественными новообразованиями постоянно нарастает с 1995 года со среднегодовым приростом почти 7%.

V.Рефлексия

Я узнал...

Я понял, что могу...

Мне понравилось...

Для меня стало новым...

Меня удивило...

VI.Домашнее задание. Составить каталог перечня профессий, которые необходимы для создания и эксплуатации тепловых двигателей.