Конспект урока "Реактивное движение"

ТЕМА: Реактивное движение.

Цели:

• Обучающие: формирование знания учащихся о реактивном движении и его применении.

• Развивающие: развитие интереса учащихся к предмету, формирование образного мышления,  умения оперировать ранее полученными знаниями, развитие способности к сравнению и анализу.

• Воспитательные: воспитание информационной культуру, формирование материалистического мировоззрения, чувства гордости за вклад отечественных ученых и естествоиспытателей в дело освоения космического пространства

• Тип урока: комбинированный урок с элементами исследования

Тип урока: комбинированный урок с элементами и

Оборудование и программное обеспечение к уроку:

• Мультимедийный проектор, ноутбуки

• Презентация «Реактивное движение», Презентация творческого проекта Сороковых Алексея

• Детский воздушный шар, сегнерово колесо, резиновая трубка с изогнутой стеклянной трубкой на конце, воронка, сосуд с водой, легкоподвижная тележка, прибор изготовленный учеником для демонстрации реактивного движения.

Ход урока.

1. Орг. момент

Давайте обратимся к словам великого физика Льва Ландау (слайд 1) «Главное делайте всё с увлечением - это страшно украшает жизнь», и эти слова станут девизом нашего сегодняшнего урока.

2.Проверка д/з

Урок начнем с проверки домашнего задания.

2 человека отвечают у доски, по вопросу «Закон сохранения импульса» и импульс тела (Импульс тела – это векторная физическая величина, которая равна произведению массы тела на его скорость. Обозначается р, имеет единицу измерения [кг м/с]. Направление импульса тела совпадает с направлением скорости. Синоним этого понятия – количество движения.

Ученики: векторная сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему, не меняется с течением времени при любых движениях и взаимодействиях этих тел.

Учитель: Какая система называется замкнутой?

Ученики: система тел называется замкнутой, если взаимодействующие между собой тела не взаимодействуют с другими телами), и

1 человек выполняет тест за компьютером по материалу прошлого урока «Импульс. Закон сохранения импульса», но вначале выберет его уровень сложности (достаточный или средний), ведь в жизни как правило, всегда есть выбор, и очень важно правильно сделать выбор.

Все остальные проверяем решение д/задачи

№ 324 Р (Слайд 2) Поднимите руки, кто получил скорость вагонетки после взаимодействия равную 0,04 м/с.

Задаем по 3 вопроса отвечающему, и обязательна его самооценка.

3. Постановка цели и задач урока. Мотивация учебной деятельности учащихся.

За окном прохладная, почти зимняя погода, поэтому я вам предлагаю совершить виртуальную экскурсию в лето, на летнюю речку (Слайд 3) займемся «дайвингом» и погрузимся в воду для знакомства с его жителями (слайд 4).

После просмотра слайда скажите, что общего у этих двух слайдов? (одинаков принцип движения, показано реактивное движение)

Сформулируйте, тему нашего урока. (Реактивное движение) (Слайд 5)

Каждый из вас вначале для себя сформулирует цель урока, а затем предложит свое видение цели классу, напоминаю, используйте обобщенный план изучения явления. (На сегодняшнем уроке мы должны дать определение реактивного движения, выяснить признаки по которым оно обнаруживается, условия его протекания, выясним факторы от которых зависит данное движение, найдем примеры его использования на практике. Научиться применять полученные знания при решении задач). Иначе можно сказать (Слайд 6)

4.Актуализация знаний

Прежде чем перейти к новому материалу, давайте еще повторим изученный, ведь всегда должен быть крепкий «мост» между изучаемым и изученным, в противном случае если между ними пропасть, то это поставит вас в затруднительное положение. Дайте мне ответы на следующие вопросы

1. Как можно изменить скорость тела? Приведите примеры.

Ученик: Мы уже знаем, что скорость тела изменяется только при воз­действии на это тело других тел.

Примеры

Когда человек разбегается, он отталкивается от дороги, и дорога, согласно третьему закону Ньютона, «толкает» человека вперед.

Плывя в лодке, гребец веслами отталкивается от воды, и вода, согласно третьему закону Ньютона «толкает» лодку вперед.

Ученик встаёт на легкоподвижную тележку и спрыгивает с неё. Тележка движется в противоположную сторону.

Объясните такое движение с учётом закона сохранения импульса.

Ученики: согласно действующему в природе закону сохранения импульса суммарный импульс системы, состоящей из двух тел – ученика и тележки, - должен остаться таким же, как был до начала взаимодействия, т.е. равным нулю. Поэтому тележка начинает двигаться в противоположную сторону с такой скоростью, что её импульс равен по модулю импульсу ученика.

5. Постановка проблемной ситуации.

А от чего можно оттолкнуться, если вокруг ничего нет — как для ракеты в открытом космосе?

Ученик: Моя гипотеза - единственная возможность — взять с собой то, от чего мож­но будет отталкиваться.

6. Первичное усвоение новых знаний

Опыта № 1 Учитель: рассмотрим следующий пример: движение резиновой трубки, какова причина этого движения?

Трубка пришла в движение т.к. от нее отделилась вода (от тела отделилась его некоторая часть)

А как вы думаете можно ли получить такой вид движения, применяя газы?

Учитель: ребята может быть с помощью оборудования, которое лежит у меня на столе, можно показать данный вид движения. Что надо для этого сделать? Предложите алгоритм решения задачи, продемонстрируйте опыт и объясните его.

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

Давайте продемонстрируем это движение и объясним.

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.

Опыт3. Вращение сегнерова колеса

Вопрос: Что общего в 3-х опытах? (Слайд 7).

Вывод: Шарик, трубка, сосуд пришли в движение, потому что от них что-то отделилось (воздух, вода). Причем тело движется в одну сторону, воздух и вода в противоположную. С каким видом движения мы имеем дело? ( с реактивным движением)

У: Сформулируйте понятие Реактивного движения

Под реактивным движением понимают движение тела, возникающее при отделении некоторой его части с определенной скоростью относительно тела. (Слайд 8)

В космическом пространстве ис­пользовать какие-либо другие дви­гатели, кроме реактивных, невоз­можно, так как там нет опоры (твердой, жидкой или газообраз­ной), отталкиваясь от которой кос­мический корабль мог бы получать ускорение.

У: Вспомните первые слайды, что отделялось от медуз и от лодки (вода и камни). Медуза приходит в движение 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. Значит, объединяет все объекты, то, что все они используют для передвижения реактивное движение. Одни из них являются биологическими объектами, а другие творениями рук человеческих.

При этом возникает так называемая реактивная сила, сообщающая телу ускорение.

У данного движения есть одна особенность. Давайте попытаемся ее выделить.

Для данного вида движения не нужно второе тело, с которым оно взаимодействует! (Слайд 9)

Учитель: на данном принципе работают реактивные самолёты и ракеты. Сила тяги обеспечивается реактивной тягой струи раскалённых газов.

Реактивный двигатель - это двигатель, преобразующий химическую энергию топлива в кинетическую энергию газовой струи, при этом двигатель приобретает скорость в обратном направлении. На каких же принципах и физических законах основывается его действие?

(Слайд 10, 1 щелчок) Прежде давайте выясним, из каких частей должна состоять ракета? Для этого обратимся к нашему учебнику, ведь основным источником ваших знаний был и остается учебник. Читаем на странице 85, что есть в любой ракете.

(Слайд 10, 2 щелчок) Итак, ракета носитель должна состоять из следующих частей:

1. 1.отсек с космонавтами;

1. 2.отсек с приборами;

3. бак с топливом;

4. бак с окислителем;

5. насосы;

6. камера сгорания;

7. сопло.

Учитель: Что необходимо, для того чтобы ракета преодолела притяжение Земли?

(Скорость ракеты должна быть равна или больше первой космической

скорости 7,9 км /с ).

Первый ИСЗ был запущен в 1957 году 4 октября. Давайте быстро посчитаем, сколько уже прошло лет с первого запуска ИСЗ. (57 лет)

Почему движется ракета?

Как рассчитать скорость, которую может развить ракета?

Задание: используя закон сохранения импульса рассчитать максимальную скорость движения ракеты. Работа у доски по выводу формулы: До старта После старта, согласно закону сохранения импульса: Выбираем направление оси, на которую проецируем по направлению движения ракеты

Учащиеся делают в тетради следующую запись:

Откуда скорость ракеты: v_p = m_гv_г/m_{p ,}

Анализируем формулу.

Вопрос: От чего зависит скорость движения?

Ответ: Максимально достижимая скорость зависит в первую очередь от скорости истечения газов из сопла, которая в свою очередь зависит, прежде всего от вида топлива и температуры газовой струи. Чем выше температура, тем больше скорость. Значит, для ракеты нужно подбирать самое калорийное топливо, дающее наибольшее количество теплоты. Отношение массы топлива к массе ракеты в конце работы двигателя (т.е. по существу к весу пустой ракеты) называется числом Циолковского. Основной вывод состоит в том, что в безвоздушном пространстве ракета разовьёт тем большую скорость, чем больше скорость истечения газов и чем больше число Циолковского.

Таким образом, скорость ракеты тем больше, чем больше скорость истекания газов , и чем больше отношение - m_г / m_p

Вопрос: В каких случаях справедлива эта формула?

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

Следует 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.

Учитель: Скорость истечения газов ракеты увеличили, используя сопло – специальный раструб, через который вылетает мощная струя. А массу топлива до бесконечности увеличивать нельзя. Есть ещё способы решения проблемы?

(Если будем отбрасывать освободившиеся баки от топлива, то масса ракеты будет меньше. А ещё эти баки можно было бы сжигать как топливо).

Учитель: Поэтому были придуманы многоступенчатые ракеты, которые развивают большие скорости и предназначены для полётов на большие расстояния. Обычно это трёхступенчатые ракеты.

(Объяснение по слайду 11)

После того, как топливо и окислитель первой ступени будут полностью израсходованы, эта ступень автоматически отбрасывается и в действие вступает двигатель второй ступени.

(Слайд 12) Идея использования ракет для космических полетов была выдвинута в начале XX в. русским ученым, изобретателем и учителем Константином Эдуардовичем Циолковским.

Циолковский разработал теорию движения ракет, вывел формулу для расчета их скорости, был первым, кто предложил использовать многоступенчатые ракеты. 
Полвека спустя идея Циолковского была развита и реализована советскими учеными под руководством (Слайд 13) Сергея Павловича Королева, а первым человеком покорившим космос был Ю.А. Гагарин. Запуск первого ИСЗ, первого пилотируемого космического корабля были произведены в нашей стране, хоть и называлась иначе Союз Советских Социалистических Республик, это заставляет гордиться нашей страной, и понимать в какой великой стране мы живем, и быть ее достойными гражданами.

Скажите, а каково значение для нас с вами имеет покорение человеком космоса? (Слайд 13)

Но скажите, любой урок физики без чего не может быть? (Без решения задач)

7. Первичное закрепление изученного.

Решение задач.

Задача 1.Упр. 21

Дано: Решение:

Vл=2м/c по закону сохранения импульса

M´в=5м/с

Vв=8 м/с (M _л + Mв) · Vл = Mл· V ´л -Mв V´в

V ´л= ( M _л·Vл+ Mв V´в)/ Mл; V ´л=410+ M л =200 кг

40/200=2,25М/С

V ´л -?

8. Закрепление.

 1. Какое движение называют реактивным?

2. Верно ли утверждение: для осуществления реактивного движения не

требуется взаимодействия с окружающей средой?

3. На каком законе основано реактивное движение?

4. От чего зависит скорость ракеты?

5. Когда и где был запущен первый спутник Земли?

9. Проверка усвоения темы.

Тестирование на компьютерах. (5 минут) ( В тестах ответы могут иметь одиночный выбор и множественный это только в тесте №1, а в тесте №2 только одиночный выбор)

1. Чему равно произведение массы ракеты m на ускорение её движения a по определению?

А. Импульсу. Б. Силе. С. Энергии. Д. Скорости.

2. Чему равен импульс ракеты и горючего до начала работы двигателей?

А. 2mv. Б. -2mv. В. Mv. Д. 0

3. Какой великий русский учёный смог доказать, что только ракета, т.е. аппарат с реактивным двигателем, использующим горючее и окислитель, находящиеся на самом аппарате, может преодолеть силу тяжести?

А. Королев. Б. Циалковский. В. Кибальчич. Д. Гагарин.

4. Как называется двигатель, преобразующий химическую энергию топлива в кинетическую энергию газовой струи, при этом двигатель приобретает скорость в обратном направлении?

А. Тепловой. Б. Реактивный. В. Электрический. Д. Газовый.

От чего зависит скорость ракеты?

А. Массы ракеты. Б. Массы газов. В. От силы притяжения к Земле. Д. Массы ракеты и массы газов.

10. Д/з Прочитать параграф 22 уп. 21 №2, 5 любых заданий из теста «Реактивное движение» стр. 49-51, , из сборника О.И. Громцева «Тесты по физике».

Для желающих - выполнить тест в объеме 10 заданий , Провести виртуальную экскурсию в дом-музей Циолковского К.Э., официальный сайт музея www.qmik.ru

11. Представление проекта А. Сороковых «Реактивное движение»

12. Сообщение учителя о книгах в школьной библиотеке переданных в дар школе правнучкой К.Э. Циалковского.

13. Рефлексия

сегодня я узнал…

было интересно…

было трудно…

я выполнял задания…

я понял, что…

теперь я могу…

я почувствовал, что…

я приобрел…

я научился…

у меня получилось …

я смог…

я попробую…

меня удивило…

урок дал мне для жизни…

мне захотелось…

14. Подведение итогов, выставление оценок.

Ребята! Мы сегодня здорово потрудились, изучили тему "Реактивное движение». Оценки получают……. А еще впереди нас ожидают новые темы не менее интересные и увлекательные.

Нас захлестнуло море информации. Как выплыть в этом море? Видимо, необходимо научиться думать, сопоставлять, делать выводы. И даже самая маленькая находка на этом пути дороже чужой премудрости. Поэтому необходимо научиться наблюдать, анализировать, логически мыслить. И тогда вся школьная премудрость уже не навалится на вас беспорядочной лавиной, а легко разложится по полочкам в вашей памяти. Хочется надеяться, что сегодняшний урок активизирует у вас жажду новых познаний.  Большое спасибо всем за совместную работу.

9