DlyaIvanki / Конспекти 8 клас / Урок 64 Двигатель внутреннего сгорания

Урок 22/64. Двигун внутрішнього згоряння

Мета уроку: продовжити знайомити учнів з фізичними принципами дії теплових двигунів на прикладі ДВЗ.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

План уроку

Контроль знань	5 хв	1. Що ми називаємо тепловою машиною? 2. У чому полягає принцип роботи теплової машини? 3. Принцип роботи парової турбіни
Демонстрації	8 хв	1. Кінематична модель ДВЗ. 2. Виконання роботи під час згоряння повітряно-бензинової суміші. 3. Фрагменти відеофільму «Теплові двигуни»
Вивчення нового матеріалу	25 хв	1. Реактивний двигун. 2. Двигун внутрішнього згоряння
Закріплення вивченого матеріалу	7 xв	1. Контрольні питання. 2. Навчаємося розв’язувати задачі. 3. Поміркуй і відповідай

ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Реактивний двигун

Надуємо дитячу повітряну кульку й відпустимо її. Ми помічаємо, що куля летить у бік, протилежний тому, куди виходить з неї повітря.

Зміцнімо колбу з вигнутою трубкою на візку над спиртівкою. Пара, що виходить із трубки, буде штовхати візок.

Що спільного в цих дослідах? Насамперед, спільне те, що відбувається взаємодія двох тіл: у першому досліді взаємодіють куля й повітря, що вилітає з нього; у другому — пара й візок.

Спільне й те, що тіла, які взаємодіють, відштовхуються одне від одного й у результаті взаємодії рухаються в протилежних напрямках.

• Рух, за якого тіло змінює швидкість, відкидаючи свою частину, називають реактивним.

Найбільш простим за будовою твердопаливним реактивним двигуном є сигнальна ракета. Після запуску ракети тверде паливо в ракеті запалюється. Гази, що утворюються при цьому, випливають із отвору з великою швидкістю, а сама ракета рухається в протилежну сторону.

Рідинний реактивний двигун відрізняється від твердопаливного тільки видом палива. Паливо й окисник спеціальними насосами подаються в розпиленому вигляді в камеру згоряння. Гази, що утворилися в камері згоряння, викидаються з великою швидкістю, відштовхуючись від її стінок. У результаті ракета рухається в бік, протилежний руху газів.

Реактивний рух — єдиний спосіб переміщення в космосі, тому на космічних ракетах ставлять реактивні двигуни.

2. Двигун внутрішнього згоряння.

Двигунами внутрішнього згоряння називають велику групу двигунів, у яких згоряння палива відбувається усередині двигуна.

Перший двигун внутрішнього згоряння винайшов 1860 р. французький інженер Етьєн Ленуар. У 1876 р. німецький інженер Ніколаус Отто запропонував більш досконалий двигун. У 1897 р. німецький інженер Рудольф Дизель запропонував ще досконаліший двигун, згодом названий дизелем.

Робота двигуна внутрішнього згоряння складається з декількох повторюваних один за одним етапів, або, як кажуть, тактів. Усього їх чотири. Відлік тактів починається з моменту, коли поршень перебуває в крайній верхній точці й обидва клапани закриті.

Перший такт називається впуск (див. рисунок а). Впускний клапан відкривається, і поршень, що опускається, засмоктує бензиново-повітряну суміш усередину камери згоряння. Після цього впускний клапан закривається.

Другий такт — стиск (рисунок б). Поршень, піднімаючись угору, стискає бензиново-повітряну суміш.

Третій такт — робочий хід поршня (рисунок в). На кінці свічі спалахує електрична іскра. Бензиново-повітряна суміш майже миттєво згоряє, і в циліндрі виникає висока температура. Це призводить до сильного зростання тиску, і гарячий газ виконує корисну роботу — штовхає поршень униз.

Четвертий такт — випуск (рисунок г). Випускний клапан відкривається, і поршень, рухаючись угору, виштовхує гази з камери згоряння у вихлопну трубу. Потім клапан закривається.

Отже, один робочий цикл двигуна відбувається упродовж чотирьох тактів. При цьому колінчатий вал робить два повних оберти. Отже, у двигуні внутрішнього згоряння нагрівачем є бензин, що згоряє, робочим тілом — розпечені гази, холодильником — навколишнє середовище.

В автомобільних двигунах ставлять часто кілька циліндрів. Дію їх узгоджують так, щоб при кожному такті в якомусь циліндрі здійснювався робочий хід: тоді при кожному такті вал одержує енергію від одного або декількох циліндрів.

Завдяки малій масі при порівняно великій потужності двигуни внутрішнього згоряння здобули найширшого застосування на транспорті: з’явилися автомобілі, тепловози, теплоходи, літаки.

Питання до учнів у ході викладу нового матеріалу

1. Надуйте дитячу гумову кульку й відпустіть її. З яким явищем ви при цьому зіштовхуєтеся?

2. Поспостерігайте за шлангом для поливання городу в момент подачі води. Поясніть побачене.

3. За рахунок якої енергії відбувається механічна робота у двигуні внутрішнього згоряння?

4. Які фізичні явища відбуваються при згорянні горючої суміші у ДВЗ?

5. Назвіть процеси, які відбуваються в чотиритактному двигуні внутрішнього згоряння?

6. Які існують двигуни внутрішнього згоряння?

ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ

1. Навчаємося розв’язувати задачі

1. Автомобіль рівномірно рухається по горизонтальній дорозі. При згорянні палива у двигуні автомобіля виділилася енергія 150 кДж. Яка частина цієї енергії перетворилася, зрештою,

в механічну?

Розв’язок. Ні кінетична, ні потенціальна енергія автомобіля не змінилися. Енергія, що виділилася, витрачена на подолання різних видів тертя; отже, вся ця енергія перейшла у внутрішню енергію шин, що нагрілися, дороги, повітря й т. ін.

2. Чому температура газу у двигуні внутрішнього згоряння під час такту «робочий хід» знижується?

3. Для чого паливо в циліндри двигуна внутрішнього згоряння подається в розпиленому стані?

2. Поміркуй і відповідай

1. Що являє собою горюча суміш, що подається в циліндр двигуна внутрішнього згоряння?

2. Які способи підпалювання горючої суміші використовуються у двигунах внутрішнього згоряння?

3. Поясніть, чому випуск відпрацьованих газів (якщо в автомобіля немає глушника) відбувається із шумом. У чому суть роботи глушника?

Відповідь: відпрацьовані гази при випуску із циліндра мають значно більший тиск, ніж атмосферне повітря. Розширюючись із великою швидкістю, вони створюють шум. Робота глушника полягає в зменшенні швидкості виходу газу із циліндра двигуна.

Домашнє завдання-1

1. У-1: § 28 (п. 3, 4).

2. Сб-1:

рів1 — № 31.4, 31.5, 32.6, 32.7, 32.11.

рів2 — № 31.14, 31.15, 31.16, 31.17.

рів3 — № 31.28, 31.32, 31.33, 31.34, 31.35.

Домашнє завдання-2

1. У-2: § 43 (п.2, 3).

2. Сб-2:

рів1 — № 31.3, 31.4, 31.7.

рів2 — № 31.12, 31.13, 31.14, 31.15.

Джерела:

1. Усі уроки фізики. 8 клас./ Кирик Л. А.— Х.: Вид. група «Основа», 2008.— 352 с.

2. Сайти: fizika.ru