Конспект урока: «Реактивное движение» 9 класс

Конспект урока: «Реактивное движение» 9 класс

Цель урока:

• Познакомить учащихся с реактивным движе­нием, историей его развития; применить закон сохранения импульса для случая реактивного движения.

Задачи:

• Образовательные:

  • ввести понятие реактивного движения;

  • распространить применение закона сохранения импульса на реактивное движение;

  • способствовать развитию навыков учащихся самостоятельно приобретать информацию, уметь выделять главную мысль.

• Воспитательные:

  • способствовать развитию интеллектуальных способностей учащихся;

  • активизировать деятельность учащихся на уроке.

Ход урока

1. Организационный момент.

Здравствуйте. Садитесь. Сегодня мы с вами проведем открытый урок знаний.

2. Актуализация знаний

А) фронтальный опрос

- Что называется импульсом?

- Почему импульс – векторная величина?

- Назовите единицы измерения импульса тела в СИ.

- В чем заключается закон сохранения импульса?

- Напишите формулу закона сохранения импульса в векторном виде.

- При каких условиях выполняется этот закон?

Задача №1

Человек массой 40 кг, бегущий со скоростью 5 м/с, догоняет тележку, движущуюся со скоростью 2 м/с в том же направлении, и вскакивает на неё. С какой скоростью они продолжают движение?

Задача №2

Два шарика массой 0,5 кг и 1 кг движутся навстречу друг другу со скоростями 7 м/с и 8 м/с. Какова будет их скорость, если после столкновения они движутся как единое целое.

3.Изучение нового материала.

Учитель: ребята может быть с помощью оборудования, которое лежит у вас на столе, можно показать данный вид движения.

Ученики: надутый воздухом шарик приходит в движение, если развязать нить, стягивающую его.

Учитель: объясните это движение с помощью закона сохранения импульса Опыт № 2. Надуть резиновый шарик и отпустить его.

Ученики: пока шарик завязан он покоится, импульс шарика и воздуха равен нулю. При открытии из него с довольно большой скоростью вырывается поток воздуха. Движущийся воздух обладает импульсом, направленным в противоположную сторону его движения. В результате шарик движется с тем же самым импульсом, но в противоположную сторону.

Учитель: правильно. Движение шарика является примером реактивного движения.

Запишите в тетрадь:

Движение, которое возникает как результат отделения от тела какой-либо части, называют реактивным движением.

Учитель: принцип реактивного движения был открыт очень давно, а в Китае его применили для создания ракет, которые использовались для демонстрации фейерверков.

 Первым, кто предложил использовать ракету, как средство передвижения был российский изобретатель Николай Иванович Кибальчич (1853-1881). За десять дней до смерти он завершил работу над своим изобретением и передал адвокату не просьбу о помиловании или жалобу, а «Проект воздухоплавательного прибора». Про свой аппарат он писал: «Если цилиндр поставлен закрытым дном кверху, то при известном давлении газов… цилиндр должен подняться вверх». К сожалению, смертный приговор оборвал жизнь талантливого изобретателя. Он был казнён в 1881 году и только в 1918 году конверт с его проектом стал доступен ученым.  

Но его аппарат должен был работать на прессованном порохе.

Идея использования ракет для космических полётов была выдвинута в начале XX в. Русским ученым, изобретателем и учителем Константином Эдуардовичем Циолковским (1887-1935).

Циолковский разработал теорию движения ракет, вывел формулу для расчета их скорости, был первым, кто предложил использовать многоступенчатые ракеты.

Рассмотрим принцип реактивного движения на примере ракеты. Будем считать, что ракета представляет собой замкнутую систему. Поскольку до старта импульс ракеты был равен нулю, то по закону сохранения суммарный импульс движущейся оболочки и выбрасываемого из нее газа тоже должен быть равен нулю. Отсюда следует, что импульс оболочки и направленный противоположно ему импульс струи газа должны быть равны друг другу по модулю. Значит, чем с большей скоростью вырывается газ из сопла, тем больше будет скорость оболочки ракеты.

В любой ракете всегда имеется оболочка и топливо с окислителем. Основную массу ракеты составляет топливо с окислителем, которое с помощью насосов подается в камеру сгорания. Топливо, сгорая, превращается в газ высокой температуры и высокого давления. Благодаря большой разности давления в камере сгорания и в космическом пространстве, газы с камеры сгорания мощной струей устремляются наружу через сопло.

Для увеличения скорости ракеты  её делают многоступенчатой. После того как топливо и окислитель первой ступени будет полностью израсходованы, эта ступень автоматически отбрасывается и в действие вступает двигатель второй ступени. Уменьшение общей массы ракеты путем отбрасывания уже ненужной ступени позволяет сэкономить топливо и окислитель и увеличить скорость ракеты. Таким же образом отбрасывается вторая ступень.

Полвека спустя идея Циолковского была развита и реализована советскими учеными под руководством Сергея Павловича Королева (1907-1966).

4 октября 1957 г. весь мир стал свидетелем выдающегося события - в СССР был осуществлен успешный запуск I искусственного спутника Земли.

Юрий Алексеевич Гагарин (1934-1968) – первый космонавт в истории человечества, 12 апреля 1961 года совершил первый пилотируемый полет на корабле «Восток», длительностью 108 минут.

“Реактивное движение – это движение, возникающее при отделении от тела с некоторой скоростью какой-либо его части”

Согласно закона сохранения импульса: М_р*V_р= m_г*V_г

Откуда скорость ракеты: V_р= m_г*V_г/М_р.

Таким образом, скорость ракеты тем больше, чем больше скорость истечения газов, и чем больше отношение m_г/ М_р.

Ясно, что выведенная формула справедлива только для случая мгновенно­го сгорания топлива. Такого быть не может, так как мгновенное сгорание -это взрыв. На практике масса топлива уменьшается постепенно, поэтому для точного расчета используют более сложные формулы.

В заключение хочу сказать, что современные технологии производства ракетоносителей не могут позволить превысить скорости в 8-12 км/с. Для третьей космической скорости (16,4 км/с) необходимо, чтобы масса топлива превосходила массу оболочки носителя почти в 55 раз, что на практике реали­зовать невозможно. Следовательно, нужно искать другие способы построе­ния ракетоносителей. Возможно, и другие виды силовых двигателей.

1. Закрепление

Закрепление изученного материала.

Учащиеся отвечают на вопросы учителя:

- Какое движение называют реактивным?

- Верно ли утверждение: для осуществления реактивного движения не требуется взаимодействия с окружающей средой?

- Какому закону подчиняется реактивное движение?

- От чего зависит скорость ракеты?

- Когда и где был запущен первый искусственный спутник Земли, состоялся первый полет человека в космос?

Решают задачу:

Космический корабль массой 10 т движется со скоростью 9 км/с. Для торможения корабль выбрасывает в направлении движения 1450 кг продуктов сгорания со скоростью 3 км/с относительно корпуса. Какова скорость корабля после торможения?

1. Домашнее задание:

Ответить на вопросы к §35 стр. 104, задача №168 стр. 327.

6.Рефлексия

Продолжите фразы:

- Сегодня на уроке я узнал, что …………….

- Я задумался о создании новых видов двигателей, потому что …………….

- Я уверен, необходимо ………………..

- Я буду искать дополнительный материал по теме, потому что ……………