Реактивное движение. Успехи в освоении космического пространства.

Учитель: Чиликова Дарья Андреевна

Предмет: физика

Класс: 10

Цели урока:

- обобщить знания по темам импульс тела, закон сохранения импульса.

- показать межпредметные связи физики, биологии и техники.

- изучить основные этапы исторического развития освоения космоса.

Задачи:

Личностные: воспитание гармонически развитой личности;

Коммуникативные: формирование позитивной самооценки личности путём мотивации к предмету.

Вовлечение каждого ученика в учебную деятельность путем «знаний в действии».

Развитие разных видов мышления и умение выделять главное в теоретических основах знаний.

Тип урока: урок объяснения нового материала.

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, экран, воздушные шарики, карточки синего и красного цвета.

I.                  Организационный момент.

Здравствуйте, ребята! Меня зовут Дарья Андреевна. Сегодня я проведу у Вас урок физики.

II.               Демонстрация и эксперимент.

1.     Опыт с шариком.

Учитель: Мне нужны два добровольца. Надуйте шарик, руку, в которой шарик и по моей команде отпустите. Спасибо, присаживайтесь. Что Вы сейчас наблюдали?

Ученики:Движение шарика.

Учитель:Что является причиной движения шарика?

Ученики: Отделение части воздуха от шарика.

Учитель: Да, все правильно. Вы наблюдали движение шарика. Такое движение называется реактивным движением. Именно с этим видом движения мы сегодня с вами и познакомимся.

На ваших столах у каждого лежит рабочий лист. По ходу урока Вы будете его заполнять, запишите число. Сегодня 25 марта. Тема урока: Реактивное движение.

Похожее движение можно встретить и в природе.

2.    Видео «Бешеный огурец».

Учитель: В южных странах (и у нас на побережье Черного моря тоже) произрастает растение под названием "бешеный огурец". Стоит   только слегка прикоснуться к созревшему плоду, похожему на огурец, как он отскакивает от плодоножки, а через образовавшееся отверстие из плода фонтаном со скоростью до 10 м/с вылетает жидкость с семенами. Сами огурцы при этом отлетают в противоположном направлении. Стреляет бешеный огурец (иначе его называют «дамский пистолет») более чем на 12 м.

III.           Теоретический материал.

Учитель: Все виды движения, кроме реактивного, невозможны без наличия внешних сил, т.е. без взаимодействия тел данной системы с окружающей средой, а для осуществления реактивного движения не требуется взаимодействия тела с окружающей средой. Вернемся к опыту с шариком. Воздействовали ли Вы во время опыта на шарики?

Ученики: Нет.

Учитель: Первоначально система покоится, то есть ее полный импульс чему был равен?

Ученики: 0.

Учитель: Когда из системы начинает выбрасываться с некоторой скоростью часть ее массы, то система получает скорость, направленную в противоположную сторону. Почему?

Ученики: Полный импульс замкнутой системы по закону сохранения импульса должен оставаться неизменным.

(Учитель вызывает ученика к доске записать математическую форму (формулу) закона сохранения импульса)

Учитель: Реактивное движение мы можем наблюдать не только в природе, но и в других областях.

Итак, реактивное движение – это движение, возникающее при отделении от тела с некоторой скоростью какой-либо его части. При таком движении возникает реактивная сила. Особенность реактивной силы – возникновение без взаимодействия с внешними телами.

Примеры реактивного движения

Учитель: Для уменьшения шума на водопроводный кран иногда надевают резиновую трубу. При пуске воды трубка отклоняется в сторону, противоположную струе вытекающей воды.

А как Вы думаете реактивное движение человек придумал сам или ему помогла природа?

Кальмар является самым крупным беспозвоночным обитателем океанских глубин. Он передвигается по принципу реактивного движения, вбирая в себя воду, а затем с огромной силой проталкивая ее через особое отверстие - "воронку", и с большой скоростью (около 70 км/час) двигается толчками назад. При этом все десять щупалец кальмара собираются в узел над головой, и он приобретает обтекаемую форму.

По такому же принципу движется еще один морской обитатель – сцифоидная медуза.  (Демонстрация видео «Движение сцифоидной медузы»).

Приведите примеры, где вы могли сталкиваться с реактивным движением?

Реактивный двигатель.

Учитель: Широкое применение реактивные двигатели получили в связи с освоением космического пространства.

В космическом пространстве использовать какие-либо другие двигатели, кроме реактивных, невозможно: нет опоры (твёрдой жидкой или газообразной), отталкиваясь от которой космический корабль мог бы получить ускорение. Применение же реактивных двигателей для самолётов и ракет, не выходящих за пределы атмосферы, связано с тем, что именно реактивные двигатели могут обеспечить максимальную скорость полёта.

Реактивные двигатели делятся на два класса: ракетные и воздушно-реактивные. Воздушно-реактивные двигатели в настоящее время применяют главным образом на самолётах. Основное их отличие от ракетных двигателей состоит в том, что окислителем для горения топлива служит кислород воздуха, поступающего внутрь двигателя из атмосферы.

В ракетных двигателях топливо и необходимый для его горения окислитель находятся непосредственно внутри двигателя или в его топливных баках.

Применяются также ракетные двигатели, работающие на жидком топливе.

Жидкостно-реактивные двигатели используются для запуска космических кораблей.  (Видео «Ракета»).

Мы с Вами должны гордиться тем, что основы теории реактивного двигателя и научное доказательство возможности были впервые высказаны и разработаны русским ученым Константином Эдуардовичем Циолковским в работе «Исследование мировых пространств» в 1903 году. А до него Николай Иванович Кибальчич создал «Проект воздухоплавательного прибора», датированный 23 марта 1881 г, в котором он впервые обосновал идею космического корабля с ракетным двигателем.

Нашей стране принадлежит великая честь запуска 4 октября 1957 г. первого искусственного спутника Земли. Также впервые в нашей стране 12 апреля 1961 г. был осуществлен полёт космического корабля-спутника «Восток» с космонавтом Юрием Алексеевичем Гагариным на борту.

Этот и другие полёты были совершены на ракетах, сконструированных отечественными учеными и инженерами под руководством Сергея Павловича Королёва.

IV.           Решение задач.

Учитель:  А сейчас мы с Вами решим задачу на реактивное движение, в основе которой лежит уже известный Вам закон сохранения импульса.

Задача: Какую скорость приобретает ракета массой 600 г, если продукты горения массой 15 г вылетают из нее скоростью 800 м/с?

Дано:

М = 600 г = 0,6 кг

m = 15 г = 0,015 кг

u = 800 м/с

Найти: υ-?

Решение

По закону сохранения импульса:

0 = M υ +  mu.

Спроецируем вектора скоростей на ось Х:

0 =  M υ –  mu.

Выразим искомую скорость υ: