Цели урока:
Обучающая:
- Обучить распознаванию признаков реактивного движения; обеспечить усвоение учащимися признаков закона реактивного движения.
Развивающая:
- Формировать умение выделять существенные признаки реактивного движения.
Воспитательная:
- Воспитание патриотизма, гордости за успехи наших соотечественников.
Оборудование:
- учебник “Физика 10” С.В. Громов, а
- удиоаппаратура,
- видеоаппаратура,
- компьютер,
- мультимедийный проектор.
Ход урока
I. Актуализация опорных знаний.
- Какую физическую величину называют импульсом?
Если перед нами несколько тел, которые взаимодействуют только между собой, что можно сказать про импульс такой системы?
II. Тема урока сообщается учителем.
Одним из самых замечательных случаев практического использования закона сохранения импульса является – реактивное движение.
Тема урока – РЕАКТИВНОЕ ДВИЖЕНИЕ.
III. Изучение нового материала.
Учитель:
Какое движение называют реактивным?
Попробуем ответить на этот вопрос, разобрав несколько примеров реактивного движения.
Пример 1
Ребята! Наверняка многие из вас отдыхали летом на море. Обращали ли вы внимание на нежное существо- МЕДУЗУ? А на способ её движения? (слайд1)
Медуза приходит в движение не по тому, что сжимает зонтик, а потому, что при сжатии зонтика она выталкивает из него воду. Периодически выбрасывая вбираемую в себя воду, передвигаются, например кальмары и осьминоги, развивая при этом скорость 60-70 км/ч.
Давайте попробуем установить, начнёт ли двигаться тело, если из него будет выбрасываться не вода, а, например газ?
Фронтальный эксперимент:
Надуйте воздушный шарик, зажмите рукой хвостик, чтобы воздух не выходил. Скотчем прикрепите вдоль шарика футляр от ручки, пропустите через него крепкую длинную нить и протяните её через весь класс. Отпустите шарик.
Учитель:
Итак, какой результат мы получили?
Учащиеся:
При выходе воздуха шарик пришёл в движение. Т.е. тело приходит в движение, если из него выбрасываются какие-либо тела: твёрдые, жидкие или газообразные.
Определение РЕАКТИВНОГО ДВИЖЕНИЯ выписывается учащимися из учебника самостоятельно (стр.104).
Учитель:
А не напомнило ли вам движение шарика движение другого тела, в котором газы выходит в одну сторону, а само тело летит в другую сторону?
Учащиеся:
Движение шарика можно сравнить с движением ракеты.
Учитель:
Верно, тот же принцип. Рассмотрим теорию реактивного движения на примере ракеты.
Ты уже перестал удивляться
Чудесам, что есть на Земле
Телевизору, голосу раций,
И компьютеру на столе.
Самолёты летят сквозь тучи
А к орбитам летят корабли
Только как до вещей тех могучих
Домечтаться люди могли?
Сообщение учащегося.
Первый чертёж реактивного двигателя был сделан в России, но в странном, неожиданном месте: чертёж был сделан в 1881 году на стене тюремной камеры Петропавловской крепости
Николаем Ивановичем КИБАЛЬЧИЧ. (слайд 2)
Уроженец Черниговской губернии, сын священника, сидя в тюрьме по политическим мотивам за причастность к убийству царя Александра II, незадолго до казни закончил проект проникновения человека во Вселенную.
Аудио запись 1. Слова Кибальчича:
“Находясь в заключении, за несколько дней до своей смерти, и пишу этот проект. Я верю в осуществимость моей идеи. И эта вера поддерживает меня в моём ужасном положении. Если моя идея после тщательного обсуждения учёными-специалистами будет признана исполнимой, то я буду счастлив тем, что окажу громадную услугу Родине и человечеству.
…я спокойно тогда встречу смерть, зная, что моя идея не погибнет вместе со мной, а будет существовать среди человечества, для которого я готов был пожертвовать своей жизнью. Поэтому я умоляю тех учёных, которые будут рассматривать мой проект, отнестись к нему как можно серьёзнее и добросовестнее и дать мне на него ответ как можно скорее…”.
Учитель:
Что же за проект предлагал Кибальчич?
Н.И.Кибальчич дал описание, чертежи и расчёты своего проекта.
На платформе, где должны располагаться воздухоплаватели, на прочных опорах крепится большой цилиндр с сужающимся отверстием в нижней части. В цилиндре должна быть установлена спрессованная пороховая свеча. От её сгорания газы, накапливаемые в цилиндре, с силой будут вырываться в нижнее её отверстие и, оказывая давление на верхнее дно цилиндра будут поднимать всю установку вместе с воздухоплавателями.
Кибальчич ждал решения. Он не мог знать, что конверт распечатают только через 37 лет, что только после Октябрьской революции узнают о нём учёные.
В скоре после смерти Кибальчича, принял от него эстафету покорения воздушного океана и космического пространства Константин Эдуардович Циолковский. (Слайд 3)
Сообщение учащегося.
Циолковский родился в 1857 году в селе Ижевском Рязанской губернии, в семье польского дворянина, служившего делопроизводителем Лесного отделения Рязанской палаты государственных имуществ. В 10 летнем возрасте с мальчиком случилось несчастье: после скарлатины он оглох, и глухота эта осталась на всю жизнь. Глухота, хотя и неполная, всё же отдалила Циолковского от компании сверстников, товарищей по школе. Он пристрастился к чтению и очень рано начал самостоятельную научную работу. Без всякой помощи, пользуясь только книгами, Циолковский прошёл курс высшей математики. Окончив школу, он подготовился к экзамену на учителя, и, сдав его начал трудную, из-за плохого слуха работу преподавателя. Сколько сил ни отнимала у него преподавание, он всегда находил время для научной и изобретательской работы. Над чем же он работал? “Самый удобный путь – воздушный, - писал Циолковский - он кратчайший, не замерзает, не требует ремонта, наиболее безопасный, существует для всей суши и всех морей”.
Управляемый воздушный корабль – вот что хотел создать Константин Эдуардович.
В 1895 году в своих “Грёзах о Земле и небе” высказал идею создания искусственного спутника Земли.
1897 г. 10 мая - Циолковский вывел гениальную формулу, она получила название "формула Циолковского", установившую зависимость между:
- скоростью ракеты в любой момент
- скоростью истечения газов из сопла
- массой ракеты
- массой взрывных веществ.
1903 г. Публикация труда "Исследование мировых пространств реактивными приборами". В этом пионерском труде Циолковский:
- впервые в мире описал основные элементы реактивного двигателя;
- пришёл к выводу, что твёрдые виды топлива не годится для космических полётов, и предложил двигатели на жидком топливе;
- полностью доказал невозможность выхода в космос на аэростате или с помощью артиллерийского орудия;
- вывел зависимость между весом топлива и весом конструкций ракеты для преодоления силы земного тяготения;
- высказал идею бортовой системы ориентации по Солнцу или другим небесным светилам;
- проанализировал поведение ракеты вне атмосферы, в среде, свободной от тяготения.
О своём смысле жизни Циолковский говорил так:
Аудиозапись 2. Слова Циолковского:
“Основной мотив моей жизни – не прожить даром, продвинуть человечество хоть немного вперёд. Вот почему я интересовался тем, что не давало мне ни хлеба, ни силы, но я надеюсь, что мои работы, может быть скоро, а может быть и в отдалённом будущем, дадут горы хлеба и бездну могущества…человечество не останется вечно на Земле, но в погоне за светом и пространством сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет себе всё околосолнечное пространство”.
Учащийся.
Как здорово сказал.
Вот это человек!
Не зря его дела
Мы в памяти храним.Он видел далеко,
Опередив свой век.
И век, его признав,
Шагнул вперёд, за ним!
В 1930 году познакомившись с идеями Циолковского, мечта о космических полётах захватила Сергея Павловича Королёва. (Слайд 4)
Сообщение учащегося.
Сергей Павлович Королев родился 12 января 1907 г. в г. Житомире в семье учителя русской словесности. Еще в школьные годы он отличался исключительными способностями и неукротимой тягой к новой тогда авиационной технике. В 17 лет он уже разработал проект летательного аппарата оригинальной конструкции— “безмоторного самолета К-5”.
Конструкторский коллектив под руководством Сергея Павловича Королева : 4 октября 1957 г. запускает на околоземную орбиту первый в истории человечества искусственный спутник земли. Его полет имеет ошеломляющий успех и создает нашей стране высокий международный авторитет. 12 апреля 1961 г1 снова поражает мировую общественность. Создав первый пилотируемый космический корабль “Восток”, он реализует первый в мире полет человека — гражданина Советского Союза Юрия Алексеевича Гагарина по околоземной орбите.
Видео запись запуска первого космического корабля.
Еще в процессе создания космического корабля “Восток” Королев начал разработку на его конструктивной основе первого отечественного спутника-фоторазведчика “Зенит” для Министерства обороны.
Разработал первый отечественный спутник связи и телевещания “Молния-1”.
Сергея Павловича Королева по праву считают генератором многих неординарных идей и прародителем выдающихся конструкторских коллективов, работающих в области ракетно-космической техники. Он является первопроходцем развития отечественной ракетно-космической техники. Трудно себе даже представить, какого уровня достигла бы она, если бы преждевременная смерть Сергея Павловича не прервала творческий полет его мыслей.
С именем Королёва, навсегда будет связано одно из величайших завоеваний науки и техники всех времён – открытие эры освоения человечеством космического пространства.
Учитель.
Учёными космической эры по праву можно назвать Николая Егоровича
Жуковского, Ивана Всеволодовича Мещерского, Фридриха Артуровича
Цандера, Мстислава Всеволодовича Келдыша, и многих других.
Всех этих ученых можно считать родными братьями хотя бы потому, что все они были верными сыновьями России и потому, что все были одержимы и проникнуты идеей освоения космического пространства.
Современная космическая ракета представляет собой очень сложный летательный аппарат, имеющий огромную массу и состоящий из сотен тысяч и миллионов деталей.
Давайте попытаемся разобраться с устройством и массой ракеты.
Так как с точки зрения механики разгона ракеты до необходимой скорости всю начальную массу ракеты можно разделить на две части.
Работа учащихся в парах. (слайд 5)
1 группа- устройство одноступенчатой ракеты
2 группа-устройство трехступенчатой ракеты
3 группа- масса ракеты §35
Вместе с учителем разобрать зависимость скорости реактивного движения от массы рабочего тела. (Открытая физика)
Зависимость скорости реактивного движения от “сухой массы” выводится математически.
Формула справедлива, если газ выбрасывается из ракеты мгновенно. На самом деле он вытекает не сразу, а постепенно. Поэтому истинная формула для скорости реактивного движения выглядит иначе.
Львиную дозу от всей массы ракеты на старте должна составлять масса рабочего тела (топлива). Для достижения 1 космической скорости(8 км/с) при которой тело покидает поверхность Земли и становится искусственным спутником Земли. Масса топлива должна быть в 55 раз больше массы оболочки.
Для достижения 2 космической скорости (11,2 км/ч) при которой тело покидает Землю и становится спутником Солнца. Масса топлива должна быть в 200 раз больше массы оболочки.
Для достижения 3 космической скорости (16,7 км/ч) при которой тело могло бы покинуть солнечную систему. Масса топлива должна быть в тысячи раз больше массы оболочки. Но таких скоростей мы пока не достигли.
IV. Закрепление изученного материала.
Решение качественной задачи:
Ракета движется по инерции в космическом пространстве. На сопло надели изогнутую трубу выходным отверстием в сторону движения и включили двигатель. Изменилась ли скорость ракеты?
Разбор задачи № 167
V. Итоги урока
Учёные великие открыв законы новые
Чтоб не пропасть им создали науку для людей
Нашли названье “Космос” ей
И до сих пор живёт она
Как целое собрание открытий и идей.
Кибальчич, Циолковский,
Королёв, Жуковский
Подняться в небо помогли
Огромным кораблям.
И мы пойдём по вашим
Стопам в науке нашей
Чтоб стали мы достойны вас
И вас не подвели.
VI. Домашнее задание:
Ответить на вопросы к §35 стр. 104, задача №168 стр. 327.
Используемая литература:
- В.Н. Мощанский, Е.В. Савелова, “История физики в средней школе” Москва “Просвещение” 1981
- Александр Ивич “Приключения изобретений” Москва “Детская литература”1990
- С.В. Громов “Физика 10” Москва “Просвещение” 2002
- А.С. Иванов, А.Т. Проказа “Мир механики и техники” Москва “Просвещение” 1993