Imię i nazwisko autora:

Krystyna Wosińska

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Jak obliczyć sprawność silników cieplnych?

Grupa docelowa:

III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres rozszerzony

Podstawa programowa

Cele kształcenia – wymagania ogólne
II. Rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem praw i zależności fizycznych.

Zakres rozszerzony
Treści nauczania – wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
4) przeprowadza obliczenia liczbowe posługując się kalkulatorem.
VI. Termodynamika. Uczeń:
16) analizuje przedstawione cykle termodynamiczne, oblicza sprawność silników cieplnych.

Kształtowane kompetencje kluczowe:

Zalecenie Parlamentu Europejskiego i Rady UE z 2018 r.

• kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji,

• kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii,

• kompetencje cyfrowe,

• kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się.

Cele operacyjne:

Uczeń

1. objaśnia, czym jest silnik cieplny,
   objaśnia związek między ciepłem pobranym, oddanym i pracą wykonaną w jednym cyklu,

2. definiuje sprawność silnika cieplnego,
   podaje, jaka jest maksymalna wartość sprawności silnika cieplnego,

3. stosuje poznane wzory do obliczania sprawności silnika.

Strategie nauczania

strategia eksperymentalno‑obserwacyjna (dostrzeganie i definiowanie problemów)

Metody nauczania

wykład informacyjny, pokaz multimedialny, analiza pomysłów

Formy zajęć:

praca w grupach, praca indywidualna

Środki dydaktyczne:

komputer z rzutnikiem lub tablety do dyspozycji każdego ucznia

Materiały pomocnicze:

e‑materiały „Co to jest silnik cieplny?”, „Cykl Carnota”, „Jak zanalizować cykle termodynamiczne?”, „Jak brzmi II zasada termodynamiki?”

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Wprowadzenie zgodnie z treścią w części „Czy to nie ciekawe?”.
Odwołanie do wiedzy uczniów o silniku cieplnym.

Faza realizacyjna:

Uczniowie z pomocą nauczyciela wymieniają warunki pracy silnika cieplnego. Nauczyciel przypomina definicję sprawności silnika. Uczniowie w dyskusji ustalają związek między ciepłem pobranym, oddanym i pracą wykonaną w 1 cyklu. Uczniowie w grupach obliczają sprawność silnika, korzystając z wartości ciepła pobranego i oddanego. Nauczyciel wprowadza pojęcie maksymalnej sprawności silnika i jej zależność od temperatur grzejnika i chłodnicy. Uczniowie w grupach obliczają, o ile należałoby zwiększyć temperaturę grzejnika, aby podnieść sprawność idealnego silnika o 10%.
Uczniowie oglądają film‑samouczek i wykonują powiązane z nim polecenia.

Faza podsumowująca:

Uczniowie rozwiązują jedno z pozostałych zadań 5 – 8 z zestawu ćwiczeń.

Praca domowa:

Obowiązkowo zadania 1‑3 i do wyboru 1 z pozostałych zadań z zestawu ćwiczeń.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium

Film samouczek może być wykorzystany przez uczniów po lekcji do powtórzenia i utrwalenia materiału.