Dla nauczyciela

Imię i nazwisko autora:

Krystyna Wosińska

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Co to jest silnik cieplny?

Grupa docelowa:

III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres rozszerzony

Podstawa programowa

Cele i kształcenia - wymagania ogólne

I. Wykorzystanie pojęć i wielkości fizycznych do opisu zjawisk oraz wskazywanie ich przykładów w otaczającej rzeczywistości;

II. Rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem praw i zależności fizycznych;

Zakres rozszerzony

Treści nauczania - wymagania szczegółowe

I. Wymagania przekrojowe.
Uczeń:
7) wyodrębnia z tekstów, tabel, diagramów lub wykresów, rysunków schematycznych lub blokowych informacje kluczowe dla opisywanego zjawiska bądź problemu; przedstawia te informacje w różnych postaciach;
19) wyodrębnia zjawisko z kontekstu, nazywa je oraz wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla jego przebiegu;

VI. Termodynamika.
Uczeń:
15) analizuje przepływ energii w postaci ciepła i pracy mechanicznej w silnikach i pompach 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. omówi, czym jest silnik termodynamiczny.

  2. wyjaśni, dlaczego silnik musi pracować w zamkniętym cyklu termodynamicznym.

  3. przeanalizuje prosty cykl termodynamiczny złożony z czterech przemian gazowych.

  4. wyjaśni, dlaczego w każdym cyklu część pobranego ciepła musi być oddana.

  5. poda definicję pojemności skokowej, stopnia sprężania, mocy oraz sprawności silnika.

  6. wyjaśni, w jaki sposób parametry pracy silnika wpływają na jego moc.

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 pompa ciepła”, „Jak zanalizować cykle termodynamiczne?”, „Analizujemy przepływ energii w postaci ciepła i pracy mechanicznej w silnikach i pompach cieplnych.”, „Cykl Carnota”, „Cykl pracy czterosuwowego silnika spalinowego”.

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

  • Wprowadzenie zgodnie z treścią w części pierwszej „Czy to nie ciekawe?”.

  • Odwołanie do potocznej wiedzy uczniów o silnikach cieplnych.

Faza realizacyjna:

Nauczyciel wyjaśnia podstawową zasadę działania silnika cieplnego, jako urządzenia, które zamienia ciepło na pracę, podkreślając konieczność cykliczności pracy silnika.
Uczniowie analizują przykładowy silnik, w którym gaz doskonały wykonuje dwie przemiany izobaryczne i dwie izochoryczne, wykonując pracę, która polega na podnoszeniu ciężarów. Nauczyciel definiuje stan początkowy układu i zaznacza odpowiadający mu punkt na wykresie. Uczniowie zgłaszają pomysły, jakim przemianom poddawać kolejno gaz, czy ciepło dostarczać do gazu, czy odbierać, aby zrealizować zadanie podniesienia ciężarka. W rezultacie uczniowie przy pomocy nauczyciela konstruują cały cykl przemian.
Nauczyciel podkreśla, że w każdym cyklu część ciepła musi być oddana i definiuje sprawność silnika.
W drugim etapie lekcji uczniowie oglądają film samouczek. W trakcie analizy przemian zachodzących w „silniku garnkowym” nauczyciel zwraca uwagę na pojęcia stopnia sprężania i pojemności skokowej. Uczniowie uogólniają to, co przedstawia film i podają definicje tych pojęć; nauczyciel w razie potrzeby doprecyzowuje te definicje.

Faza podsumowująca:

Uczniowie w grupach wykonują polecenie powiązane z filmem oraz zad. 6. z części „Sprawdź się”.

Praca domowa:

Zadania z części „Sprawdź się”: obowiązkowo zad. 1‑3 oraz 7.; do wyboru jedno z pozostałych zadań.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium:

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

Sprawdź się