«Двигатель внутреннего сгорания», 8 класс
Цель урока:
рассмотреть физические принципы работы тепловых двигателей,
воспитывать навыки бережного отношения к природе.
Ход урока
I. Подготовка к восприятию нового материала:
В каком случае про тело или систему взаимодействующих между собой тел говорят, что они обладают энергией?
Как связаны изменение энергии тела (или сиcтемы тел) и совершённая им работа?
Какие два вида механической энергии вы знаете?
Какую энергию называют кинетической? Потенциальной?
Приведите примеры превращения потенциальной энергии тела в кинетическую ; кинетической энергии — в потенциальную.
Дайте определение внутренней энергии тела.
Приведите примеры превращения механической энергии тела в его внутреннюю энергию.
Сформулируйте закон сохранения и превращения энергии.
II. Изучение нового теоретического материала.
1. Историческая справка (сообщение ученика)
1698г. Томас Сэвери (английский инженер) создал машину, которая преобразовывала внутреннюю энергию в механическую (тепловой двигатель) , его использовали для откачки воды из угольных шахт.
1710г. Томас Ньюкомен (английский инженер) предложил пароатмосферный двигатель , в котором пар внутри цилиндра толкал вверх поршень. Для возврата в нижнее положение его охлаждали, пар конденсировался, давление в цилиндре падало, и под действием атмосферного давления поршень опускался вниз. Затем цилиндр снова нагревали, чтобы заставить пар толкать поршень вверх. На всё это уходило много времени и, двигатель работал очень медленно и с низким КПД.
1766 г. Иван Иванович Ползунов. (русский изобретатель) разработал чертежи двухцилиндровой паровой машины. Для ее изготовления Ползунову пришлось сделать различные инструменты, токарный станок для обработки металла «на водяном ходу». При этом Ползунову удалось изготовить все детали паровой машины всего за 13 месяцев. Некоторые детали весили до 2720 килограммов.
Его машина должна была заменить водяной двигатель на заводе в Барнауле.
Из оборудования на заводе были только воздуходувные мехи и молоты для ковки металла. И их приводили в движение силой воды. Поэтому заводы строили на берегах рек. Если река становилась более мелководной, то производство останавливалось.
В 1765 году Ползунов разработал специальный поплавковый регулятор уровня в котле.
К сожалению, увидеть машину в работе Ползунову не удалось, он умер за два месяца до пуска машины в эксплуатацию, 27 мая 1766 года. Его паровая машина окупила себя всего за два месяца. К сожалению, после небольшой поломки хозяева машины не смогли ее починить.
1769 г. Джеймс Уатт (шотландский инженер) превзошёл своих предшественников и учителей. Он создал усовершенствованную паровую машину. В его двигателе пар направлялся в отдельную камеру для конденсации, тепловые потери двигателя были относительно небольшими. Кроме того, двигатель Уатта был более быстродействующим, поскольку можно было подавать большее количество пара в цилиндр, как только поршень возвращался в свое исходное положение. Для паровой машины нашлись многочисленные практические применения.
Паровые машины обеспечивали энергию для печатания газет, ткачества и для работы стиральных машин в «паровых» прачечных. Паровые двигатели использовались на площадках аттракционов, а фермеры с помощью паровой тяги пахали землю. Уборщики пользовались работающими на пару пылесосами, а в престижных городских парикмахерских были даже щетки для массажа кожи головы с паровым приводом.
Паровые машины устанавливались на паровозы, пароходы.
2. Теоретический материал (ученики работают с текстом по плану, каждый пункт сопровождается слайдом.).
a) Название.
Двигатель внутреннего сгорания — очень распространенный вид теплового двигателя. Топливо в нем сгорает прямо в цилиндре, внутри самого двигателя. Отсюда и происходит название этого двигателя.
б) Основные части.
Двигатель состоит из цилиндра 1, в котором перемещается поршень 2, соединенный при помощи шатуна 3с коленчатым валом 4.В верхней части цилиндра имеется два клапана 5, которые при работе двигателя автоматически открываются и закрываются в нужные моменты. Через левый клапанв цилиндр поступает горючая смесь, которая воспламеняется с помощью свечи 6, а через правый клапан выпускаются отраотавшие газы.
в) основные понятия
Крайние положения поршня в цилиндре называют мертвыми точками. Расстояние, проходимое поршнем от одной мертвой точки до другой, называют ходом поршня. Один рабочий цикл в двигателе происходит за четыре хода поршня, или, как говорят, за четыре такта. Поэтому такие двигатели называют четырехтактными. Впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск.
г) Физические принципы работы.
В цилиндре двигателя периодически происходит сгорание горючей смеси, состоящей из паров бензина и воздуха. Температура газообразных продуктов сгорания достигает 1600—1800 °С, давление на поршень при этом резко возрастает. Расширяясь, газы толкают поршень, а вместе с ним и коленчатый вал, совершая при этом механическую работу. При этом они охлаждаются, так как часть их внутренней энергии превращается в механическую энергию.
Рассмотрим более подробно схему работы такого двигателя.
В начале первого такта поршень движется вниз.Объем над поршнем увеличивается, в цилиндре создается разрежение. Открывается левый клапан и в цилиндр входит горючая смесь. К концу первого такта цилиндр заполняется горючей смесью, данный клапан закрывается.
В начале третьего такта, образующиеся при сгорании газы давят на поршень и толкают его вниз, двигатель совершает работу. В конце третьего такта открывается правый клапан, и через него продукты сгорания выходят из цилиндра в атмосферу.Движение поршня передается шатуну, а через него коленчатому валу с маховиком.
В начале четвёртого такта поршень начинает двигаться вверх, благодаря инерции маховика. При этом выпуск продуктов сгорания продолжается. В конце четвёртого такта правый клапан закрывается. (
Итак, цикл двигателя состоит из следующих четырех процессов (тактов): впуска, сжатия, рабочего хода, выпуска .
( Показ сопровождается рассказом учителя. (двумя кликами можно задерживать картинку на каждом такте работы двигателя.)
3. Тестирование. (Ученики отвечают на вопросы после предварительного обсуждения.)
4. Применение двигателей. (Ученики по желанию, рассказывают работу двигателя по предложенному слайду, затем перечисляют пользу и вред двигателя )
В автомобилях используют чаще всего четырехцилиндровые двигатели внутреннего сгорания. Работа цилиндров согласуется так, что в каждом из них поочередно происходит рабочий ход и коленчатый вал все время получает энергию от одного из поршней. Имеются и восьмицилиндровые двигатели. Многоцилиндровые двигатели в лучшей степени обеспечивают равномерность вращения вала и имеют большую мощность.
5. Защита окружающей среды от двигателей внутреннего сгорания.
В цилиндрах двигателя проходит окисление мелкораспыленного и испаренного топлива кислородом воздуха с образованием тепла, углекислого газа и воды. За тысячные доли секунды, отводимые на этот процесс, при каждом такте работы двигателя, часть топлива не успевает сгореть. Продукты его неполного сгорания выбрасываются в атмосферу из выхлопной трубы. Дизели выбрасывают еще и сернистый ангидрид 5О2, образующийся при горении топлива в цилиндрах. В США, Японии, а также России были установлены предельно допустимые нормы выброса для различных категорий автомобилей.
Из-за загрязнения изменяется климат. Ученые доказали, что изменение климата в XX в. является следствием повышения среднеглобальной приземной температуры воздуха (она повысилась примерно на 0,5 °С). В атмосфере возросла концентрация парниковых газов, углекислоты, метана, хлорфторуглерода, оксида азота. Молекулы этих газов поглощают тепловое излучение поверхности земли и частично направляют его обратно, создавая так называемый парниковый эффект. Из-за изменения климата исчезают и отдельные виды животных и птиц. Например, это случилось с реликтовой чайкой. Уже так много видов животных занесено в красную книгу!
Сейчас создаются различные движения. Гринпис — это экологическое движение, созданное в 1971 году. Его задача — охрана окружающей среды. Штаб-квартира находится в Америке. Гринпис не получает абсолютно никакого финансирования, а его огромный ежегодный бюджет складывается из частных пожертвований и взносов.
В разных ситуациях мы вспоминаем замечательные слова Б. Окуджавы, в том числе и при решении экологических проблем:
Возьмемся за руки, друзья!
Возьмемся за руки, друзья,
Чтоб не пропасть поодиночке.
Спасем Землю! Это может сделать каждый из вас.
III.Домашнее задание.
Ученики составляют памятку для людей, призывающую их спасти Землю.
Материалы :
А.А.Пёрышкин. Физика. Москва. ООО «Дрофа.», 2000 г.
В.А.Волков. Поурочные разработки по физике. Москва. «Вако» 2006 г.
В.А.Шевцов. Поурочные планы по учебнику А.В Пёрышкина. Волгоград. «Учитель»
infourok.ru
План-конспект урока по физике (8 класс) на тему: Урок физики в 8 классе. Двигатель внутреннего сгорания.
Двигатель внутреннего сгорания. 8-й класс
Цель урока:
- рассмотреть физические принципы работы тепловых двигателей,
- воспитывать навыки бережного отношения к природе.
Ход урока
I. Подготовка к восприятию нового материала:
- В каком случае про тело или систему взаимодействующих между собой тел говорят, что они обладают энергией ?
- Как связаны изменение энергии тела (или сиcтемы тел) и совершённая им работа ?
- Какие два вида механической энергии вы знаете ?
- Какую энергию называют кинетической ? Потенциальной ?
- Приведите примеры превращения потенциальной энергии тела в кинетическую ; кинетической энергии — в потенциальную.
- Дайте определение внутренней энергии тела.
- Приведите примеры превращения механической энергии тела в его внутреннюю энергию.
- Сформулируйте закон сохранения и превращения энергии.
II. Изучение нового теоретического материала.
1. Историческая справка (сообщение ученика)
1698г. Томас Сэвери (английский инженер) создал машину, которая преобразовывала внутреннюю энергию в механическую (тепловой двигатель) , его использовали для откачки воды из угольных шахт.
1710г. Томас Ньюкомен (английский инженер) предложил пароатмосферный двигатель , в котором пар внутри цилиндра толкал вверх поршень. Для возврата в нижнее положение его охлаждали, пар конденсировался, давление в цилиндре падало, и под действием атмосферного давления поршень опускался вниз. Затем цилиндр снова нагревали, чтобы заставить пар толкать поршень вверх. На всё это уходило много времени и, двигатель работал очень медленно и с низким КПД.
1766 г. Иван Иванович Ползунов. (русский изобретатель) разработал чертежи двухцилиндровой паровой машины. Для ее изготовления Ползунову пришлось сделать различные инструменты, токарный станок для обработки металла «на водяном ходу». При этом Ползунову удалось изготовить все детали паровой машины всего за 13 месяцев. Некоторые детали весили до 2720 килограммов.
Его машина должна была заменить водяной двигатель на заводе в Барнауле.
Из оборудования на заводе были только воздуходувные мехи и молоты для ковки металла. И их приводили в движение силой воды. Поэтому заводы строили на берегах рек. Если река становилась более мелководной, то производство останавливалось.
Иван Иванович Ползунов решил заменить водяной двигатель и ручной труд на «огненную машину».
В 1765 году Ползунов разработал специальный поплавковый регулятор уровня в котле.
К сожалению, увидеть машину в работе Ползунову не удалось, он умер за два месяца до пуска машины в эксплуатацию, 27 мая 1766 года. Его паровая машина окупила себя всего за два месяца. К сожалению, после небольшой поломки хозяева машины не смогли ее починить.
1769 г. Джеймс Уатт (шотландский инженер) превзошёл своих предшественников и учителей. Он создал усовершенствованную паровую машину. В его двигателе пар направлялся в отдельную камеру для конденсации, тепловые потери двигателя были относительно небольшими. Кроме того, двигатель Уатта был более быстродействующим, поскольку можно было подавать большее количество пара в цилиндр, как только поршень возвращался в свое исходное положение. Для паровой машины нашлись многочисленные практические применения.
Паровые машины обеспечивали энергию для печатания газет, ткачества и для работы стиральных машин в «паровых» прачечных. Паровые двигатели использовались на площадках аттракционов, а фермеры с помощью паровой тяги пахали землю. Уборщики пользовались работающими на пару пылесосами, а в престижных городских парикмахерских были даже щетки для массажа кожи головы с паровым приводом.
Паровые машины устанавливались на паровозы, пароходы.
2. Теоретический материал (ученики работают с текстом по плану, каждый пункт сопровождается слайдом.).
a) Название.
Двигатель внутреннего сгорания — очень распространенный вид теплового двигателя. Топливо в нем сгорает прямо в цилиндре, внутри самого двигателя. Отсюда и происходит название этого двигателя. (Приложение1; слайд 1.)
б) Основные части.
Двигатель состоит из цилиндра 1, в котором перемещается поршень 2, соединенный при помощи шатуна 3с коленчатым валом 4.В верхней части цилиндра имеется два клапана 5,которые при работе двигателя автоматически открываются и закрываются в нужные моменты. Через левый клапанв цилиндр поступает горючая смесь, которая воспламеняется с помощью свечи 6, а через правый клапан выпускаются отраотавшие газы.(Приложение1; слайд №2 )
в) основные понятия
Крайние положения поршня в цилиндре называют мертвыми точками. Расстояние, проходимое поршнем от одной мертвой точки до другой, называют ходом поршня. Один рабочий цикл в двигателе происходит за четыре хода поршня, или, как говорят, за четыре такта. Поэтому такие двигатели называют четырехтактными. Впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск.
г) Физические принципы работы.
В цилиндре двигателя периодически происходит сгорание горючей смеси, состоящей из паров бензина и воздуха. Температура газообразных продуктов сгорания достигает 1600—1800 °С, давление на поршень при этом резко возрастает. Расширяясь, газы толкают поршень, а вместе с ним и коленчатый вал, совершая при этом механическую работу. При этом они охлаждаются, так как часть их внутренней энергии превращается в механическую энергию.
Рассмотрим более подробно схему работы такого двигателя.
В начале первого такта поршень движется вниз.Объем над поршнем увеличивается, в цилиндре создается разрежение. Открывается левый клапан и в цилиндр входит горючая смесь. К концу первого такта цилиндр заполняется горючей смесью, данный клапан закрывается. ( Приложение1; слайд №3)
В начале второго такта поршень движется вверх и сжимает горючую смесь. В конце второго такта, когда поршень дойдет до крайнего верхнего положения, сжатая горючая смесь воспламеняется (от электрической искры) и взрывается. (Приложение1; слайд №4).
В начале третьего такта, образующиеся при сгорании газы давят на поршень и толкают его вниз, двигатель совершает работу. В конце третьего такта открывается правый клапан, и через него продукты сгорания выходят из цилиндра в атмосферу.Движение поршня передается шатуну, а через него коленчатому валу с маховиком. (Приложение1;слайд №5).
В начале четвёртого такта поршень начинает двигаться вверх, благодаря инерции маховика. При этом выпуск продуктов сгорания продолжается. В конце четвёртого такта правый клапан закрывается. (Приложение1; слайд №6).
Итак, цикл двигателя состоит из следующих четырех процессов (тактов): впуска, сжатия, рабочего хода, выпуска. (Приложение1; слайд №7; Приложение2.))( Показ сопровождается рассказом учителя. (двумя кликами можно задерживать картинку на каждом такте работы двигателя.)
3. Тестирование. (Ученики отвечают на вопросы после предварительного обсуждения.)
(Приложение1; слайды №8 — №15)
4. Применение двигателей. (Ученики по желанию, рассказывают работу двигателя по предложенному слайду, затем перечисляют пользу и вред двигателя )
В автомобилях используют чаще всего четырехцилиндровые двигатели внутреннего сгорания. Работа цилиндров согласуется так, что в каждом из них поочередно происходит рабочий ход и коленчатый вал все время получает энергию от одного из поршней. Имеются и восьмицилиндровые двигатели. Многоцилиндровые двигатели в лучшей степени обеспечивают равномерность вращения вала и имеют большую мощность. Приложение1; (слайд №16)
Применение двигателей внутреннего сгорания чрезвычайно разнообразно. Они приводят в движение самолеты, теплоходы, автомобили, тракторы, тепловозы. Мощные двигатели внутреннего сгорания устанавливают на речных и морских судах. Польза двигателей несомненна. В настоящее время мощность всех двигателей на Земле составляет 1010 кВт. И пока она справляется, перерабатывая углекислый газ. Однако уже с мощностью в 1012 кВт ей не справится. (Приложение1; слайд№17)
5. Защита окружающей среды от двигателей внутреннего сгорания.
В цилиндрах двигателя проходит окисление мелкораспыленного и испаренного топлива кислородом воздуха с образованием тепла, углекислого газа и воды. За тысячные доли секунды, отводимые на этот процесс, при каждом такте работы двигателя, часть топлива не успевает сгореть. Продукты его неполного сгорания выбрасываются в атмосферу из выхлопной трубы. Дизели выбрасывают еще и сернистый ангидрид 5О2, образующийся при горении топлива в цилиндрах. В США, Японии, а также России были установлены предельно допустимые нормы выброса для различных категорий автомобилей.
Из-за загрязнения изменяется климат. Ученые доказали, что изменение климата в XX в. является следствием повышения среднеглобальной приземной температуры воздуха (она повысилась примерно на 0,5 °С). В атмосфере возросла концентрация парниковых газов, углекислоты, метана, хлорфторуглерода, оксида азота. Молекулы этих газов поглощают тепловое излучение поверхности земли и частично направляют его обратно, создавая так называемый парниковый эффект. Из-за изменения климата исчезают и отдельные виды животных и птиц. Например, это случилось с реликтовой чайкой. Уже так много видов животных занесено в красную книгу! (Приложение1; слайд №18)
Сейчас создаются различные движения. Гринпис — это экологическое движение, созданное в 1971 году. Его задача — охрана окружающей среды. Штаб-квартира находится в Америке. Гринпис не получает абсолютно никакого финансирования, а его огромный ежегодный бюджет складывается из частных пожертвований и взносов.
В разных ситуациях мы вспоминаем замечательные слова Б. Окуджавы, в том числе и при решении экологических проблем:
Возьмемся за руки, друзья!
Возьмемся за руки, друзья,
Чтоб не пропасть поодиночке.
Спасем Землю! Это может сделать каждый из вас.
III.Домашнее задание.
Ученики составляют памятку для людей, призывающую их спасти Землю.
Материалы :
- А.А.Пёрышкин. Физика. Москва. ООО «Дрофа.», 2000 г.
- В.А.Волков. Поурочные разработки по физике. Москва. «Вако» 2006 г.
- В.А.Шевцов. Поурочные планы по учебнику А.В Пёрышкина. Волгоград. «Учитель»
- Интернет – ресурсы
nsportal.ru
Двигатель внутреннего сгорания | 8 класс РФ
Конспект по физике для 8 класса «Двигатель внутреннего сгорания». ВЫ УЗНАЕТЕ: Что такое двигатель внутреннего сгорания. Как устроен двигатель внутреннего сгорания и как он работает.
Конспекты по физике Учебник физики Тесты по физике
Двигатель внутреннего сгорания
Существует несколько видов тепловых двигателей, которые можно разделить на двигатели внешнего сгорания и двигатели внутреннего сгорания.
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Среди способов увеличения КПД тепловых двигателей один оказался особенно рациональным. Сущность его состояла в уменьшении потерь энергии за счёт перенесения места сжигания топлива и нагрева рабочего тела внутрь цилиндра. Отсюда и происхождение названия «двигатель внутреннего сгорания» (ДВС). Двигатели внутреннего сгорания работают на жидком топливе (бензин, керосин, нефть) или на горючем газе.
Двигатель внутреннего сгорания — один из самых распространённых двигателей. Он приводит в движение автомобили, тракторы, тепловозы, теплоходы и т. д.
Первый двигатель внутреннего сгорания был создан в 1860 г. французским инженером Э. Ленуаром. КПД его двигателя был равен всего 3,3 %. Однако благодаря развитию инженерной мысли в короткие сроки он был значительно усовершенствован.
Изобретение двигателя внутреннего сгорания сыграло огромную роль в автомобилестроении. Первый автомобиль с бензиновым двигателем внутреннего сгорания был создан в 1886 г. Г. Даймлером. В том же году появился трёхколёсный автомобиль К. Бенца. Их скорость достигала 18 км/ч. В 1892 г. свой первый автомобиль построил Г. Форд.
УСТРОЙСТВО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Рассмотрим простейший двигатель внутреннего сгорания. Он состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень, соединённый с шатуном (шатун — деталь механизма, предназначенная для соединения с коленчатым валом).
Шатун насажен на коленчатый вал и приводит его во вращение при движении поршня в цилиндре. В верхней части цилиндра имеются два отверстия, в которые вставлены клапаны — впускной и выпускной.
При работе двигателя по мере необходимости клапаны открываются и закрываются.
Через них в цилиндр поступает горючая смесь, которая воспламеняется с помощью свечи, а также выходят отработанные газы.
ЧЕТЫРЕ ТАКТА РАБОТЫ ДВС
Крайние положения поршня в цилиндре называют мёртвыми точками, а расстояние, проходимое поршнем от одной мёртвой точки до другой, — ходом поршня. Один рабочий цикл в двигателе происходит за четыре хода поршня — четыре такта, поэтому такие двигатели называют четырёхтактными. Один ход поршня, или один такт двигателя, совершается за пол-оборота коленчатого вала.
■ Первый такт — впуск. Поршень движется сверху вниз от верхней мёртвой точки в нижнюю. Объём над поршнем увеличивается, и давление газа в цилиндре над ним уменьшается. Впускной клапан открывается, и через него поступает горючая смесь (смесь паров бензина и воздуха). Выпускной клапан при этом закрыт. Когда поршень приходит в нижнюю мёртвую точку, впускной клапан закрывается.
■ Второй такт — сжатие. При дальнейшем повороте вала поршень движется вверх и сжимает горючую смесь. Оба клапана закрыты. Когда поршень доходит до крайнего верхнего положения, сжатая горючая смесь воспламеняется (от электрической искры) и быстро сгорает.
■ Третий такт — рабочий ход. При сгорании горючей смеси выделяется большое количество теплоты. Температура газообразных продуктов сгорания достигает 1600—1800 °С. Давление на поршень при этом возрастает. Расширяясь, газ толкает поршень, а вместе с ним и коленчатый вал с насаженным на него массивным маховиком, совершая при этом механическую работу. При этом газ охлаждается, так как часть его внутренней энергии превращается в механическую. Получив сильный толчок, маховик продолжает вращаться по инерции и перемещает, посредством коленчатого вала, поршень при последующих тактах.
■ Четвёртый такт — выпуск. Поршень движется вверх, выталкивая через открытый выпускной клапан отработанный газ. В конце четвёртого такта выпускной клапан закрывается. Затем цикл повторяется.
ДИЗЕЛЬНЫЕ И КАРБЮРАТОРНЫЕ ДВС
Двигатели внутреннего сгорания подразделяются на дизельные и карбюраторные. Основное их отличие заключается в способе подачи топливо-воздушной смеси в цилиндр и способе её воспламенения. Дизельные двигатели являются наиболее экономичными тепловыми двигателями: они работают на дешёвых видах топлива и имеют КПД 30—50 %. Карбюраторные двигатели внутреннего сгорания имеют довольно низкий КПД — 25—30 %.
В карбюраторном двигателе горючая смесь готовится вне двигателя в специальном устройстве — карбюраторе и из него поступает в двигатель, в необходимый момент поджигаясь свечой зажигания.
В дизельном двигателе воздух попадает в цилиндр отдельно от топлива и затем сжимается. Из-за высокой степени сжатия, когда воздух нагревается до температуры самовоспламенения дизельного топлива (700—800 °С), оно впрыскивается в камеры сгорания форсунками под большим давлением.
Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Двигатель внутреннего сгорания».
Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).
Двигатель внутреннего сгорания
5 (100%) 2 vote[s]Просмотров: 1 136
xn--8-8sb3ae5aa.xn--p1ai
Учебное занятие по устройству и техническому обслуживанию автомобиля на тему «Двигатель внутреннего сгорания»
План урока на тему: «Двигатель внутреннего сгорания»
Цели:
Обучающие: изучить устройство, принцип действия и назначение тепловых машин на примере двигателя внутреннего сгорания.
Воспитательные: экологические проблемы и перспективы развития ДВС.
Время проведения: 2 урока по 45 минут
Оборудование:
1. Плакат ДВС
2. Плакат принципа работы ДВС.
3. Плакат карбюраторной системы питания.
4. Плакат инжекторной системы питания.
План урока:
1. Организационный момент. (2 мин)
2. Актуализация знаний. (5 мин)
3. Теоретическая часть: устройство ДВС. (20 мин)
4. Технические характеристики двигателя. (10 мин)
5. Принцип работы ДВС. (20 мин)
6. Газораспределительный механизм. (5 мин)
7. Кривошипно-шатунный механизм. (10 мин)
8. Экологические проблемы. (10 мин)
9. Закрепление. (5 мин)
10. Вывод. (3 мин)
Ход урока.
Актуализация знаний:
Слово учителя:
Запасы внутренней энергии огромны. Очень важно умело и грамотно использовать ее запасы, содержащиеся в топливе.
Использовать внутреннюю энергию – значит совершить за счет нее полезную работу.
Для того чтобы понять как это сделано, рассмотрим принципы работы ДВС
Каждый из нас знаком с автомобилем, трактором, тепловозом, другими транспортными и энергетическими установками. Трудно представить себе вашу жизнь без этих привычных машин. Энергетические качества таких машин (способность быстро перемещаться, транспортировать грузы, совершать различные виды работ) определяется качествами их силовой установки, двигателя, ДВС
Изучение нового материала:
Двигатель внутреннего сгорания.
Учитель: Применение тепловых двигателей чрезвычайно разнообразно. Они приводят в движение самолёты, ракеты, тепловозы, паровозы, наземный и водный транспорт. В настоящее время наибольшее распространение имеют двигатели внутреннего сгорания. Остановимся на них.
Вопрос: Почему он называется двигателем внутреннего сгорания? (В ДВС топливо сгорает прямо в цилиндре, внутри самого двигателя, поэтому он и называется двигателем внутреннего сгорания).
Теоретическая часть: устройство ДВС
Для того, чтобы понять принцип работы двигателя, нужно иметь некоторые представления о самом двигателе и его строении. Давайте разберемся со всем более подробно.
В устройстве двигателя поршень является ключевым элементом рабочего процесса. Поршень выполнен в виде металлического пустотелого стакана, расположенного сферическим дном (головка поршня) вверх. Направляющая часть поршня, иначе называемая юбкой, имеет неглубокие канавки, предназначенные для фиксации в них поршневых колец. Назначение поршневых колец – обеспечивать, во-первых, герметичность надпоршневого пространства, где при работе двигателя происходит мгновенное сгорание бензиново-воздушной смеси и образующийся расширяющийся газ не мог, обогнув юбку, устремиться под поршень. Во-вторых, кольца предотвращают попадание масла, находящегося под поршнем, в надпоршневое пространство. Таким образом, кольца в поршне выполняют функцию уплотнителей. Нижнее (нижние) поршневое кольцо называется маслосъемным, а верхнее (верхние) – компрессионным, то есть обеспечивающим высокую степень сжатия смеси
Когда из карбюратора или инжектора внутрь цилиндра попадает топливно-воздушная или топливная смесь, она сжимается поршнем при его движении вверх и поджигается электрическим разрядом от свечи системы зажигания (в дизеле происходит самовоспламенение смеси за счет резкого сжатия). Образующиеся газы сгорания имеют значительно больший объем, чем исходная топливная смесь, и, расширяясь, резко толкают поршень вниз. Таким образом тепловая энергия топлива преобразуется в возвратно-поступательное (вверх-вниз) движение поршня в цилиндре.
Далее необходимо преобразовать это движение во вращение вала. Происходит это следующим образом: внутри юбки поршня расположен палец, на котором закрепляется верхняя часть шатуна, последний шарнирно зафиксирован на кривошипе коленчатого вала. Коленвал свободно вращается на опорных подшипниках, что расположены в картере двигателя внутреннего сгорания. При движении поршня шатун начинает вращать коленвал, с которого крутящий момент передается на трансмиссию и – далее через систему шестерен – на ведущие колеса.
Технические характеристики двигателя
При движении вверх-вниз у поршня есть два положения, которые называются мертвыми точками. Верхняя мертвая точка (ВМТ) – это момент максимального подъема головки и всего поршня вверх, после чего он начинает движение вниз; нижняя мертвая точка (НМТ) – самое нижнее положение поршня, после которого вектор направления меняется и поршень устремляется вверх. Расстояние между ВМТ и НМТ названо ходом поршня, объем верхней части цилиндра при положении поршня в ВМТ образует камеру сгорания, а максимальный объем цилиндра при положении поршня в НМТ принято называть полным объемом цилиндра. Разница между полным объемом и объемом камеры сгорания получила наименование рабочего объема цилиндра.
Суммарный рабочий объем всех цилиндров двигателя внутреннего сгорания указывается в технических характеристиках двигателя, выражается в литрах, поэтому в обиходе именуется литражом двигателя. Второй важнейшей характеристикой любого ДВС является степень сжатия (СС), определяемая как частное от деления полного объема на объем камеры сгорания. У карбюраторных двигателей СС варьирует в интервале от 6 до 14, у дизелей – от 16 до 30. Именно этот показатель, наряду с объемом двигателя, определяет его мощность, экономичность и полноту сгорания топливо-воздушной смеси, что влияет на токсичность выбросов при работе ДВС.
Мощность двигателя имеет бинарное обозначение – в лошадиных силах (л.с.) и в киловаттах (кВт). Для перевода единиц одна в другую применяется коэффициент 0,735, то есть 1 л.с. = 0,735 кВт.
Рабочий цикл четырехтактного ДВС определяется двумя оборотами коленчатого вала – по пол-оборота на такт, соответствующий одному ходу поршня. Если двигатель одноцилиндровый, то в его работе наблюдается неравномерность: резкое ускорение хода поршня при взрывном сгорании смеси и замедление его по мере приближения к НМТ и далее. Для того, чтобы эту неравномерность купировать, на валу за пределами корпуса мотора устанавливается массивный диск-маховик с большой инерционностью, благодаря чему момент вращения вала во времени становится более стабильным.
Принцип работы двигателя внутреннего сгорания
Современный автомобиль, чаше всего, приводится в движение двигателем внутреннего сгорания. Таких двигателей существует огромное множество. Различаются они объемом, количеством цилиндров, мощностью, скоростью вращения, используемым топливом (дизельные, бензиновые и газовые ДВС). Но, принципиально, устройство двигателя внутреннего сгорания, похоже.
Как работает двигатель и почему называется четырехтактным двигателем внутреннего сгорания? Про внутреннее сгорание понятно. Внутри двигателя сгорает топливо. А почему 4 такта двигателя, что это такое? Действительно, бывают и двухтактные двигатели. Но на автомобилях они используются крайне редко.
Четырехтактным двигатель называется из-за того, что его работу можно разделить на четыре, равные по времени, части. Поршень четыре раза пройдет по цилиндру – два раза вверх и два раза вниз. Такт начинается при нахождении поршня в крайней нижней или верхней точке. У автомобилистов-механиков это называется верхняя мертвая точка (ВМТ) и нижняя мертвая точка (НМТ). 
Первый такт, он же впускной, начинается с ВМТ (верхней мертвой точки). Двигаясь вниз, поршень, всасывает в цилиндр топливовоздушную смесь. Работа этого такта происходит при открытом клапане впуска. Кстати, существует много двигателей с несколькими впускными клапанами. Их количество, размер, время нахождения в открытом состоянии может существенно повлиять на мощность двигателя. Есть двигатели, в которых, в зависимости от нажатия на педаль газа, происходит принудительное увеличение времени нахождения впускных клапанов в открытом состоянии. Это сделано для увеличения количества всасываемого топлива, которое, после возгорания, увеличивает мощность двигателя. Автомобиль, в этом случае, может гораздо быстрее ускориться.
Следующий такт работы двигателя – такт сжатия. После того как поршень достиг нижней точки, он начинает подниматься вверх, тем самым, сжимая смесь, которая попала в цилиндр в такт впуска. Топливная смесь сжимается до объемов камеры сгорания. Что это за такая камера? Свободное пространство между верхней частью поршня и верхней частью цилиндра при нахождении поршня в верхней мертвой точке называется камерой сгорания. Клапаны, в этот такт работы двигателя закрыты полностью. Чем плотнее они закрыты, тем сжатие происходит качественнее. Большое значение имеет, в данном случае, состояние поршня, цилиндра, поршневых колец. Если имеются большие зазоры, то хорошего сжатия не получится, а соответственно, мощность такого двигателя будет гораздо ниже. Компрессию можно проверить специальным прибором. По величине компрессии можно сделать вывод о степени износа двигателя.
Третий такт – рабочий, начинается с ВМТ. Рабочим он называется неслучайно. Ведь именно в этом такте происходит действие, заставляющее автомобиль двигаться. В этом такте в работу вступает система зажигания. Почему эта система так называется? Да потому, что она отвечает за поджигание топливной смеси, сжатой в цилиндре, в камере сгорания. Работает это очень просто – свеча системы дает искру. Справедливости ради, стоит заметить, что искра выдается на свече зажигания за несколько градусов до достижения поршнем верхней точки. Эти градусы, в современном двигателе, регулируются автоматически «мозгами» автомобиля.
После того как топливо загорится, происходит взрыв – оно резко увеличивается в объеме, заставляя поршень двигаться вниз. Клапаны в этом такте работы двигателя, как и в предыдущем, находятся в закрытом состоянии.
Четвертый такт работы двигателя, последний – выпускной. Достигнув нижней точки, после рабочего такта, в двигателе начинает открываться выпускной клапан. Таких клапанов, как и впускных, может быть несколько. Двигаясь вверх, поршень через этот клапан удаляет отработавшие газы из цилиндра – вентилирует его. От четкой работы клапанов зависит степень сжатия в цилиндрах, полное удаление отработанных газов и необходимое количество всасываемой топливно-воздушной смеси.
После четвертого такта наступает черед первого. Процесс повторяется циклически. А за счет чего происходит вращение – работа двигателя внутреннего сгорания все 4 такта, что заставляет поршень подниматься и опускаться в тактах сжатия, выпуска и впуска? Дело в том, что не вся энергия, получаемая в рабочем такте, направляется на движение автомобиля. Часть энергии идет на раскручивание маховика. А он, под действием инерции, крутит коленчатый вал двигателя, перемещая поршень в период «нерабочих» тактов.
Газораспределительный механизм
(ГРМ) предназначен для впрыска топлива и выпуска отработанных газов в двигателях внутреннего сгорания. Сам механизм газораспределения делится на нижнеклапанный, когда распределительный вал находится в блоке цилиндров, и верхнеклапанный. Верхнеклапанный механизм подразумевает нахождение распредвала в головке блока цилиндров (ГБЦ). Существуют и альтернативные механизмы газораспределения, такие как гильзовая система ГРМ, десмодромная система и механизм с изменяемыми фазами.
Весь процесс газораспределения сводится к синхронному вращению коленчатого вала и распределительного вала. А так же открыванию впускных и выпускных клапанов в определенном месте положения поршней.
Для точного расположения распредвала относительно коленвала используются установочные метки. Перед выставлением газораспределительного механизма совмещаются и фиксируются метки.
Кривошипно-шатунный механизм
Кривошипно-шатунный механизм (далее сокращенно – КШМ) – механизм двигателя. Основным назначением КШМ является преобразование возвратно-поступательных движений поршня цилиндрической формы во вращательные движения коленчатого вала в двигателе внутреннего сгорания и, наоборот.
Учитель: При использовании для своих нужд тепловых двигателей человек сталкивается с экологическими проблемами (сообщение учащегося): Как влияют тепловые двигатели на окружающую среду?
Экологические проблемы.
При работе тепловых двигателей для охлаждения используется окружающая среда (атмосферный воздух и вода открытых водоемов), в результате чего происходит повышение температуры окружающей среды, называемое «тепловым загрязнением». Этот эффект усиливается тем, что при сгорании огромного количества топлива повышается концентрация углекислого газа в земной атмосфере. А при большой концентрации углекислого газа атмосфера плохо пропускает тепловое излучение нагретой Солнцем поверхности Земли, что приводит к «парниковому эффекту».
В результате описанных процессов, средняя температура на Земле в течение последних десятилетий неуклонно повышается. Это грозит глобальным потеплением с нежелательными последствиями, к числу которых относятся таяние ледников и подъем уровня мирового океана.
Кроме того, при сжигании топлива в тепловых двигателях расходуется атмосферный кислород (в наиболее развитых странах тепловые двигатели уже сегодня потребляют больше кислорода, чем вырабатывается всеми растениями, растущими в этих странах) и образуется много вредных веществ, загрязняющих атмосферу.
Тепловые машины выбрасывают в атмосферу углекислый газ, угарный газ, различные виды сернистых соединений, а также соединения тяжелых металлов. Сгорание топлива в топках промышленных предприятий и тепловых электростанций почти никогда не бывает полным, поэтому происходит загрязнение воздуха золой, хлопьями сажи. Во всем мире обычные энергетические установки выбрасывают в атмосферу ежегодно более 200 млн. т золы и более 60 млн. т оксида серы.
Жители больших городов задыхаются от выхлопных газов автомобильных двигателей.
Интенсивные работы ведутся по снижению загрязнения воздуха выхлопными газами автомобильных двигателей. Наиболее перспективными считаются электромобили и автомобили с двигателями, работающими на водороде. Продуктом сгорания в водородном двигателе является обычная вода.
Профессор Сапогин рассказывал, как его учитель профессор Г. В. Дудко в 1951 г. участвовал в испытаниях двигателя внутреннего сгорания. Для его запуска требовался всего стакан бензина, а потом зажигание отключалось, форсунками в камеры сгорания подавалась топливным насосом обыкновенная вода со специальными добавками, предварительно нагретая и сильно сжатая. Двигатель был установлен на лодке, и испытатели два дня плавали на ней по Азовскому морю, черпая вместо бензина воду из-за борта.
На X Международном симпозиуме «Перестройка естествознания», состоявшемся в 1999 в г. Волгодонске, П. Мачукас из Вильнюса докладывал, что он разработал вещество, таблетка которого на ведро воды превращает воду в заменитель бензина для обычных двигателей. Себестоимость таблетки в 3 раза ниже, чем стоимость бензина на такую же продолжительность поездки. Состав таблетки изобретатель держит в секрете.
Закрепление:
Один из учеников при решении получил ответ, что КПД теплового двигателя равен 200%. Правильно ли ученик решил задачу?
КПД теплового двигателя 45%. Что означает это число?
(45% идет на полезную работу, а 55% тратится впустую на обогрев атмосферы, двигателя и т.д.).
Вывод:
Первые автомобили имели скорость 25 км/ч, современные – 200-350 км/ч, рекорд принадлежит ракетному автомобилю – 1227,9 км/ч.
Научно – технический процесс неуклонно совершенствует конструкцию ДВС, технические характеристики автомобиля.
Важным на современном этапе является создание новых, экологически чистых машин.
Это машины нового века, новых технологий.
Это машины будущего.
infourok.ru
План-конспект урока по физике (8 класс) на тему: «Двигатель внутреннего сгорания» урок с применением 3 D технологий
Урок физики в 8 классе
Тема: Работа газа и пара при расширении.
Двигатель внутреннего сгорания
Цели: Изучить устройство, принцип действия и назначение тепловых машин на примере двигателя внутреннего
Образовательная: Рассмотреть работу газа и пара при расширении, и показать на примере двигателя внутреннего сгорания переход энергии из одного вида в другой.
Развивающая: развитие умения формулировать выводы, развитие внимания и речи развитие физического, общего кругозора,
Воспитательная: воспитание интереса к физике и ее приложениям, активности, общей культуры, умения общаться, в группах.
Тип урока: изучение нового материала
Формы обучения: групповая, индивидуальная, фронтальная
Методы обучения: Словесный (беседа, рассказ), практический фронтальный демонстрационный эксперимент, обсуждение демонстрационного эксперимента.
Демонстрационный эксперимент:
- Нагревание воды в пробке
- Модель двигателя внутреннего сгорания
- зD сюжета о работе двс
Структура урока:
- Актуализация ранее усвоенных знаний
- Работа над изучением нового материала
- Первичное закрепление нового материала
- Первичная проверка усвоения нового материала
- Подведение итогов урока
- Домашнее задание.
Организационный момент.
Сообщение темы урока, цели и знакомство с планом работы на уроке.
Актуализация ранее усвоенных знаний
Для того, чтобы перейти к изучению новой темы, нам нужно повторить несколько вопросов. Ребята, вам нужно дать определения понятий которые записаны на доске.
- Энергия — физическая величина, характеризующая способность тела, совершать работу.
- Механическая энергия – сумма кинетической и потенциальной энергии тел.
- Кинетическая энергия – это энергия которой обладает тело вследстиве своего движения.
- Потенциальная энергия – это энергия которая определяется взаимным положением взаимодействующих тел или частей одного и того же тела.
- Внутренняя энергия — это сумма кинетической энергии всех молекул из которых состоит тело и потенциальной энергии их взаимодействия. И еще нужно ответить на вопрос.
Назовите способы изменения внутренней энергии
Ответ: теплопередача и совершение работы. Как вы думаете о каком способе изменения внутренней энергии пойдет речь сегодня на уроке.
Ответ: Мы будем говорить о совершении работы. И так записали тему урока. Работа газа и пара при расширении. Двигатель внутреннего сгорания.
Изучение нового материала
Вопрос: Как можно с помощью данных приборов (пробирка и спиртовка) преобразовать внутреннюю энергию в механическую.
Ответ: нужно в пробирку налить воду и ее нагреть. Хорошо. Проделаем этот опыт. Объясните результаты опыта.
Вопрос: Почему вылетела пробка. И как изменилась внутренняя энергия.
Ответ: При кипении воды в пробирке образуется пар. Под давлением пара выскочила и поднялась вверх. Энергия топлива перешла во внутреннюю энергию пара. А пар расширяясь, совершил работу – поднял пробку. Внутренняя энергия пара превратилась в кинетическую энергию пробки.
Заменим стеклянную пробирку металлическим цилиндром, а пробку плотно пригнанным поршнем, получим простейший тепловой двигатель, в котором внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию. Такой двигатель был изобретен в конце 17 века Джеймсом Уаттом и усовершенствован в дальнейшем.
Тепловой двигатель – это машина, в которой внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию.
Внутренняя энергия тепловых машин образуется за счет энергии топлива. К ним относятся: паровая и газовая турбина, двигатель внутреннего сгорания, реактивный двигатель.
В цилиндре двигателя внутреннего сгорания происходит сгорание горючей смеси, состоящей из паров топлива и воздуха. Температура газообразных продуктов сгорания достигает 1600-1800 0С. Расширяясь, газы, толкают поршень, а вместе с ним и коленчатый вал. Совершенная при этом механическую работу. При этом газы охлаждаются так как часть их внутренней энергии превращается в механическую энергию. Рассмотрим более подробно работу такого двигателя.
Принцип действия ДВС
( Просмотр зD сюжета о работе двс. Обсуждение увиденного)
Сейчас каждый работает с учебником. Нужно найти в учебнике определения следующих понятий.
Мертвые точки – крайние положения поршня в цилиндре.
Ход поршня – расстояние проходимое поршнем от одной мертвой точки до другой.
Почему двигатель называется четырехкратным? Одни рабочий цикл в двигателе происходит за четыре хода поршня, как говорят за четыре такта.
Один такт двигателя – один ход поршня, совершающийся за пол-оборота коленчатого вала.
Дальше работаем в группах. Заполняем таблицу. Первая группа заполняет 2, 3 столбец, вторая группа заполняет 4, 5 столбец.
№ | 1 такт | 2 такт | 3 такт | 4 такт | |
1. | Движение поршня | ||||
2. | 1 клапан | ||||
3. | 2 клапан | ||||
4. | Цилиндр | ||||
5. | Горючая смесь | ||||
6. | Продукты сгорания | ||||
7. | Название такта | впуск | сжатие | Рабочий ход | выпуск |
Практическое применение: автомобили, самолеты, теплоходы, трактора, тепловозы.
Итог. Назовите 4 такта работы двигателя внутреннего сгорания. Какой их тактов двигатель совершает механическую работу. Что происходит с энергией топлива?
Первичное закрепление изученного материала.
Каждой группе дается по два рисунка. На рисунках показаны различные положения поршня и клапанов. Определите, какой такт показан на рисунке.
Итог: Выставление оценок.
Подведение итога урока:
О чем сегодня шла речь на уроке.
Домашнее задание:
nsportal.ru
Открытый урок по физике в 8-м классе «Двигатель внутреннего сгорания»
Тема: Двигатель внутреннего сгорания.
Цели:
1. Изучить устройство, принцип действия и назначение тепловых машин на примере двигателя внутреннего сгорания.
2. Рассмотреть историю развития тепловой машины, экологические проблемы и перспективы развития.
3. Совершенствовать навыки работы с оборудованием. Формировать умение делать выводы о проведенных экспериментах. Развивать умение общаться друг с другом.
Оборудование:
1. Модель ДВС.
2. Фото автомобилей, мотоциклов, самолетов, катеров.
3. Карточки с заданиями для групп.
4. Презентация к уроку. (Приложение 1)
План урока:
1. Орг. момент.
2. Проверка знаний. Работа газа и пара при расширении.
3. Новый материал: двигатель внутреннего сгорания.
4. Закрепление изученного. Работа в группах.
5. Рефлексия. Подведение итогов.
6. Домашнее задание.
Ход урока
1. Учитель: Сегодня мы изучаем тему «Двигатель внутреннего сгорания». Целями нашего урока сегодня будет: изучить устройство, принцип действия и назначение тепловых машин на примере на примере двигателя внутреннего сгорания; рассмотреть историю развития тепловой машины; экологические проблемы и перспективы развития.
Форма нашего урока будет не совсем обычной. Это будет урок-игра «Конструкторское бюро». Для этого из всех учащихся класса были сформированы четыре группы, которые в течение урока будут выполнять различные задания. Когда задание выполнено, группа поднимает руку. Каждая команда будет иметь возможность высказаться. Названия команд: «Теоретики», «Испытатели», «Менеджеры», «Экологи», в каждой команде около 5 человек.
2. А сейчас проверим, насколько вы уяснили прошлый материал, а заодно и то, как подготовились к уроку. Команды получают задания на карточках.
Карточка №1
Какие двигатели называют тепловыми? Какие виды тепловых двигателей вам известны?
Карточка №2
Приведите примеры превращения внутренней энергии пара в механическую энергию тела?
Карточка №3
Зачеркните лишнее словосочетание: тепловой двигатель, работа газа, превращение энергии, Джеймс Уатт, Лев Толстой, отражение света.
Карточка №4
Разгадайте кроссворд.
Кто выполнил задание – отвечает. По одному представителю о группы.
3. Запасы внутренней энергии огромны. Очень важно умело и грамотно использовать её запасы, содержащиеся в топливе. Использовать внутреннюю энергию – значит, совершить за счёт неё полезную работу. Послушаем краткую историю создания тепловых машин (выступление учащегося):
История ДВС
В 1860 Г француз Э. Ленуар построил устройство, в котором горючее сжигалось внутри самого устройства. Модель была несовершенная, КПД не превышал 3 %.
Спустя 18 лет немецкий изобретатель Отто создал двигатель внутреннего сгорания, который работал по четырёхтактной схеме: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск отработанных газов. Именно модификации этого двигателя и получили наибольшее распространение.
Первый автомобиль с бензиновым двигателем построили в 1886 году под руководством немецкого инженера Даймлера. Большая роль в развитии автомобилестроения принадлежит Генри Форду, который в начале 20 века начал выпуск автомобилей с конвейера. В России первые автомобили начали строить в начале 20 века.
Учитель: Применение тепловых двигателей чрезвычайно разнообразно. Они приводят в движение самолёты, 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, соединённый при помощи шатуна с коленчатым валом (проследим по модели ДВС).
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 отработанные газы.
В цилиндре периодически происходит сгорание горючей смеси, состоящей из паров бензина и воздуха (температура достигает 16000 — 18000С). Давление на поршень резко возрастает. Расширяясь, газы толкают поршень, а вместе с ним и коленчатый вал, совершая при этом механическую работу. При этом газы охлаждаются, так как часть их внутренней энергии превращается в механическую.
Крайние положения поршня в цилиндре называют мёртвыми точками. Расстояние, проходимое поршнем от одной мёртвой точки до другой, называют ходом поршня. Ход поршня называют ещё тактом. Поэтому двигатель называют четырёхтактным.
Такты двигателя внутреннего сгорания: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск.
Не во всех двигателях есть свеча для воспламенения смеси. Послушаем сообщение учащегося о двигателе Дизеля:
Двигатель Дизеля
Немецкий инженер Р. Дизель в 1897 г. изобрёл двигатель, в котором сжимали воздух и в момент максимального сжатия в камеру сгорания при помощи форсунки делали впрыск топлива. Далее раскалённые газы перемещали поршень, и происходило преобразование внутренней энергии в механическую. В двигателе внутреннего сгорания есть карбюратор, при помощи которого образуется горючая смесь (смесь бензина с воздухом). В двигателе Дизеля нет карбюратора.
КПД дизельных двигателей достигает 35 – 44 %, а у двигателя внутреннего сгорания КПД не превышает 25 – 32 %. Дизельные двигатели нашли широкое применение в тракторах, большегрузных машинах, на кораблях, передвижных электростанциях.
Учитель: При использовании для своих нужд тепловых двигателей человек сталкивается с экологическими проблемами (сообщение учащегося):
Как влияют тепловые двигатели на окружающую среду?
При работе тепловых двигателей для охлаждения используется окружающая среда (атмосферный воздух и вода открытых водоемов), в результате чего происходит повышение температуры окружающей среды, называемое «тепловым загрязнением». Этот эффект усиливается тем, что при сгорании огромного количества топлива повышается концентрация углекислого газа в земной атмосфере. А при большой концентрации углекислого газа атмосфера плохо пропускает тепловое излучение нагретой Солнцем поверхности Земли, что приводит к «парниковому эффекту».
В результате описанных процессов, средняя температура на Земле в течение последних десятилетий неуклонно повышается. Это грозит глобальным потеплением с нежелательными последствиями, к числу которых относятся таяние ледников и подъем уровня мирового океана.
Кроме того, при сжигании топлива в тепловых двигателях расходуется атмосферный кислород (в наиболее развитых странах тепловые двигатели уже сегодня потребляют больше кислорода, чем вырабатывается всеми растениями, растущими в этих странах) и образуется много вредных веществ, загрязняющих атмосферу.
Тепловые машины не только сжигают кислород, но и выбрасывают в атмосферу углекислый газ, угарный газ, различные виды сернистых соединений, а также соединения тяжелых металлов. Сгорание топлива в топках промышленных предприятий и тепловых электростанций почти никогда не бывает полным, поэтому происходит загрязнение воздуха золой, хлопьями сажи. Во всем мире обычные энергетические установки выбрасывают в атмосферу ежегодно более 200 млн. т золы и более 60 млн. т оксида серы.
Кроме промышленности, воздух загрязняют и различные виды транспорта, прежде всего автомобильный. Жители больших городов задыхаются от выхлопных газов автомобильных двигателей.
Такие виды топлива, как нефть, уголь, газ являются невосполнимыми источниками энергии. В ближайшие 45 — 70 лет человечество столкнётся с проблемой нехватки традиционных видов топлива.
Учитель: У вас на столах лежат конверты с заданиями, которые сейчас необходимо сделать.
Конверт №1
На изображении ДВС подписать его устройство.
Конверт №2
Даны рисунки всех тактов ДВС. Необходимо наклеить эти рисунки в правильном порядке и подписать названия тактов.
Конверт №3
По предложенному тексту выписать пути преодоления экологических проблем. (Приложение 2)
№4.2
Из готового текста выбрать профессии, связанные с использованием ДВС.
Врач, механик-водитель, машинист тепловоза, дизелист, автогонщик, учитель.
Группы, выполнившие задания, выдвигают по одному представителю для выступления.
1. Подведем итог урока. Что мы изучили сегодня? Из чего состоит ДВС? Назовите такты работы двигателя. Выставить оценки за урок.
2. Домашнее задание: параграф 22 — учить.
urok.1sept.ru
Конспект урока по теме «Двигатель внутреннего сгорания», 8 класс
Подготовила Алиева Р.М
2011-2012 уч. год.
Тема: Двигатель внутреннего сгорания.
Цели:
1. Изучить устройство, принцип действия и назначение тепловых машин на примере двигателя внутреннего сгорания.
2. Рассмотреть историю развития тепловой машины, экологические проблемы и перспективы развития.
3. Совершенствовать навыки работы с оборудованием. Формировать умение делать выводы о проведенных экспериментах. Развивать умение общаться друг с другом.
Оборудование:
1. Модель ДВС.
2. Фото автомобилей, мотоциклов, самолетов, катеров.
3. Карточки с заданиями для групп.
4. Электронный урок (из курса Кирилл и Мифодий 8 класс)
План урока:
1. Орг. момент.
2. Проверка знаний. Работа газа и пара при расширении.
3. Новый материал: двигатель внутреннего сгорания.
4. Закрепление изученного. Работа в группах.
5. Рефлексия. Подведение итогов.
6. Домашнее задание.
Ход урока
Организационный момент:
Учитель:
Сегодня мы изучаем тему «Двигатель внутреннего сгорания». Целями нашего урока сегодня будет: изучить устройство, принцип действия и назначение тепловых машин на примере на примере двигателя внутреннего сгорания; рассмотреть историю развития тепловой машины; экологические проблемы и перспективы развития.
Форма нашего урока будет не совсем обычной. Это будет урок-игра «Конструкторское бюро». Для этого из всех учащихся класса были сформированы четыре группы, которые в течение урока будут выполнять различные задания. Когда задание выполнено, группа поднимает руку. Каждая команда будет иметь возможность высказаться. Названия команд: «Теоретики», «Испытатели», «Менеджеры», «Экологи», в каждой команде около 5 человек.
Проверка знаний:
Учитель:
А сейчас проверим, насколько вы уяснили прошлый материал, а заодно и то, как подготовились к уроку. Команды получают задания на карточках.
Карточка №1
Какие двигатели называют тепловыми? Какие виды тепловых двигателей вам известны?
Карточка №2
Приведите примеры превращения внутренней энергии пара в механическую энергию тела?
Карточка №3
Зачеркните лишнее словосочетание: тепловой двигатель, работа газа, превращение энергии, Джеймс Уатт, Лев Толстой, отражение света.
Карточка №4
Разгадайте кроссворд.
Кто выполнил задание – отвечает. По одному представителю о группы.
Изучение нового материала:
Учитель:
Запасы внутренней энергии огромны. Очень важно умело и грамотно использовать её запасы, содержащиеся в топливе. Использовать внутреннюю энергию – значит, совершить за счёт неё полезную работу. Послушаем краткую историю создания тепловых машин (выступление учащегося):
Выступление учащегося: (если учащийся не готов, то учитель сам рассказывает о истории создания тепловых машин)
История ДВС
В 1860 Г француз Э. Ленуар построил устройство, в котором горючее сжигалось внутри самого устройства. Модель была несовершенная, КПД не превышал 3 %.
Спустя 18 лет немецкий изобретатель Отто создал двигатель внутреннего сгорания, который работал по четырёхтактной схеме: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск отработанных газов. Именно модификации этого двигателя и получили наибольшее распространение.
Первый автомобиль с бензиновым двигателем построили в 1886 году под руководством немецкого инженера Даймлера. Большая роль в развитии автомобилестроения принадлежит Генри Форду, который в начале 20 века начал выпуск автомобилей с конвейера. В России первые автомобили начали строить в начале 20 века.
Учитель:
Применение тепловых двигателей чрезвычайно разнообразно. Они приводят в движение самолёты, 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, соединённый при помощи шатуна с коленчатым валом (проследим по модели ДВС).
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 отработанные газы.
В цилиндре периодически происходит сгорание горючей смеси, состоящей из паров бензина и воздуха (температура достигает 16000 — 18000С). Давление на поршень резко возрастает. Расширяясь, газы толкают поршень, а вместе с ним и коленчатый вал, совершая при этом механическую работу. При этом газы охлаждаются, так как часть их внутренней энергии превращается в механическую.
Крайние положения поршня в цилиндре называют мёртвыми точками. Расстояние, проходимое поршнем от одной мёртвой точки до другой, называют ходом поршня. Ход поршня называют ещё тактом. Поэтому двигатель называют четырёхтактным.
Такты двигателя внутреннего сгорания: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск.
Не во всех двигателях есть свеча для воспламенения смеси. Послушаем сообщение учащегося о двигателе Дизеля:
Выступление учащегося: (текст выступления на случай если учащийся не готов)
Двигатель Дизеля
Немецкий инженер Р. Дизель в 1897 г. изобрёл двигатель, в котором сжимали воздух и в момент максимального сжатия в камеру сгорания при помощи форсунки делали впрыск топлива. Далее раскалённые газы перемещали поршень, и происходило преобразование внутренней энергии в механическую. В двигателе внутреннего сгорания есть карбюратор, при помощи которого образуется горючая смесь (смесь бензина с воздухом). В двигателе Дизеля нет карбюратора.
КПД дизельных двигателей достигает 35 – 44 %, а у двигателя внутреннего сгорания КПД не превышает 25 – 32 %. Дизельные двигатели нашли широкое применение в тракторах, большегрузных машинах, на кораблях, передвижных электростанциях.
Учитель:
При использовании для своих нужд тепловых двигателей человек сталкивается с экологическими проблемами (сообщение учащегося):
Выступление учащегося: (текст выступления на случай если учащийся не готов)
Как влияют тепловые двигатели на окружающую среду?
При работе тепловых двигателей для охлаждения используется окружающая среда (атмосферный воздух и вода открытых водоемов), в результате чего происходит повышение температуры окружающей среды, называемое «тепловым загрязнением». Этот эффект усиливается тем, что при сгорании огромного количества топлива повышается концентрация углекислого газа в земной атмосфере. А при большой концентрации углекислого газа атмосфера плохо пропускает тепловое излучение нагретой Солнцем поверхности Земли, что приводит к «парниковому эффекту».
В результате описанных процессов, средняя температура на Земле в течение последних десятилетий неуклонно повышается. Это грозит глобальным потеплением с нежелательными последствиями, к числу которых относятся таяние ледников и подъем уровня мирового океана.
Кроме того, при сжигании топлива в тепловых двигателях расходуется атмосферный кислород (в наиболее развитых странах тепловые двигатели уже сегодня потребляют больше кислорода, чем вырабатывается всеми растениями, растущими в этих странах) и образуется много вредных веществ, загрязняющих атмосферу.
Тепловые машины не только сжигают кислород, но и выбрасывают в атмосферу углекислый газ, угарный газ, различные виды сернистых соединений, а также соединения тяжелых металлов. Сгорание топлива в топках промышленных предприятий и тепловых электростанций почти никогда не бывает полным, поэтому происходит загрязнение воздуха золой, хлопьями сажи. Во всем мире обычные энергетические установки выбрасывают в атмосферу ежегодно более 200 млн. т золы и более 60 млн. т оксида серы.
Кроме промышленности, воздух загрязняют и различные виды транспорта, прежде всего автомобильный. Жители больших городов задыхаются от выхлопных газов автомобильных двигателей.
Такие виды топлива, как нефть, уголь, газ являются невосполнимыми источниками энергии. В ближайшие 45 — 70 лет человечество столкнётся с проблемой нехватки традиционных видов топлива.
Закрепление изученного:
Учитель:
У вас на столах лежат конверты с заданиями, которые сейчас необходимо сделать.
Конверт №1
На изображении ДВС подписать его устройство.
Конверт №2
Даны рисунки всех тактов ДВС. Необходимо наклеить эти рисунки в правильном порядке и подписать названия тактов.
Конверт №3
По предложенному тексту выписать пути преодоления экологических проблем.
Конверт №4
Из готового текста выбрать профессии, связанные с использованием ДВС.
Врач, механик-водитель, машинист тепловоза, дизелист, автогонщик, учитель.
Группы, выполнившие задания, выдвигают по одному представителю для выступления.
Рефлексия:
Учитель: Подведем итоги урока:
Что мы изучили сегодня?
Из чего состоит ДВС?
Назовите такты работы двигателя.
Выставить оценки за урок.
Домашнее задание:
Учитель:
Домашнее задание: параграф 22 — учить.
infourok.ru