Конспект уроку з фізики у 9 класі

 

Тема.      Реактивний рух.   Вклад вчених України у розвиток космонавтики

 

Мета        Поглибити знання учнів про застосування закону збереження імпульсу в техніці

               та при запуску космічних кораблів. Формувати знання про реактивний рух як рух,    

               що відбувається за законом збереження імпульсу;  про будову ракети і принцип її    

               польоту.

 Виховувати патріотичні почуття в учнів на прикладах українських вчених, які                

               внесли  неоціненний вклад у світову космонавтику.

 

Обладнання: саморобні таблиці (“Реактивний рух”,  “Космонавтика і Україна”, “Схема подорожі”);  дитяча гумова надувна кулька;  легкий візок;  конус з отворами;  лабо-раторний штатив; металева посудина з підвісом; пластилін; посудина з водою;  лабора-торна ванночка для дослідів;  дерев'яна модель ракети;  саморобна машинка для програ-мованого контролю знань учнів; портрети українців, що “прокладали дорогу у космос”; кросворд “Гора імпульс”; книги: 1) О.Онищук, Е.Матохнюк “Фізика навколо нас”, 1994 р.; 2) І.М.Гельфгат  “333 задачі з механіки”; 3) Римкевич А.П. “Збірник задач”, 1993 р.; портрети видатних людей.

 

Тип уроку.   Урок – подорож.

 

Хід уроку.

 

1. Актуалізація опорних знань.

 

                                                                       Напис на класній дошці:

“Планета – колиска розуму, але не можна вічно жити в колисці”.

 (К.Ціолковський).

 

      Сьогодні ми будемо мандрувати на космічній ракеті, яка буде зупинятися в основних

пунктах розвитку реактивної техніки (демонстрація  табл. “Схема подорожі”, моделі раке- ти).

      Шлях до ракети нелегкий, бо вона знаходиться на самій вершині гори “Імпульс”. Під- німатися на гору нам допоможуть відповіді на запитання, а один етап гори учень пройде

біля машинки (мал. 1) (на дошці намальована гора-кросворд “Імпульс” (мал. 2), а на столі учителя знаходиться машинка для перевірки знань учнів):

 

                                    

 

Мал. 1

 

 

      Гора “Імпульс”                                                                Запитання:

8.
7.
6.
5.
4.
3.
2.
1.

1. Яку цікаву властивість має імпульс?
2. Для яких систем тіл завжди справджується

      закон збереження імпульсу?

3. Як називається розділ фізики, в якому вивчають механічний рух?
4. Як називається добуток швидкості тіла на масу цього тіла?
5. Яким законом Ньютона ми користуємося                          для введення нових фізичних величин таких, як імпульс тіла, імпульс сили?

                               Мал. 2                            6.   Яка найближча зірка до Землі?

                                                                       7.   Зміна імпульсу тіла дорівнює імпульсу...

 

(Відповіді: 1- збереження, 2 - замкнених, 3 - механіка, 4 - імпульс, 5 - другим, 6 - Сонце, 7 - сили, 8 - у цій клітинці ставиться бал, виставлений машинкою. Якщо машинка виста-вила, наприклад, “5”, то ми записуємо її в клітинці, а самі рахуємо:   п”ять,  чотири,  три,  два, один,  пуск).

 

    Наша ракета стартувала і взяла курс до туманності “Ньютона” (прикріпити модель ракети на таблиці “Схема подорожі”  до туманності “Ньютона”) (мал. 3):

 

                                          Мал. 3

 

2. Мотивація навчальної теми.

 

   Людина з давніх давен мріяла відірватися від Землі, піднятися вгору. Уже багато сторіч люди плекали мрії про польоти в міжпланетний простір, на Місяць, загадковий Марс, зах- марену Венеру. Мрія людини мало-по-малу стала здійснюватися, і стала здійснюватися, коли Ньютон зробив невеличкий і легенький візок (демонстрація табл. “Реактивний рух”). На візку укріпив стоячку для пробірки і під нею невелику чашечку. В пробірку Ньютон налив води а в чашечку – спирту. Пробірку він заткнув пробкою і встановив її похило на стоячці. Потім поклав у спирт жмуток вати і підпалив її. Через хвилину чи дві вода в про – бірці закипіла. Тиск пари вибив пробку з пробірки. Пробка вилетіла разом зі струменем пари, і тієї ж миті візок покотився в протилежний бік, хоч його ніхто й не штовхав.

   Проблема : Як, ви, думаєте: “Чому покотився візок, коли його ніхто не штовхав? А як літають ракети? Щоб відповісти на ці запитання,  треба вивчити нову тему.

 

3. Оголошення теми і мети уроку (тема уроку написана на класній дошці).

 

4. Пояснення нового навчального матеріалу.

 

    Направимо ракету до сузір”я “Дослідів” (перемістити модель ракети до сузір”я  “Дослідів”).

   Цікавим і важливим випадком прояву і практичного використання закону збереження імпульсу є реактивний рух. Так називають рух, що виникає коли від тіла відокремлюється і рухається з деякою швидкістю якась його частинка.

   Уявимо собі, що ми перебуваємо в човні, завантаженому камінням (демонстрація табл. “Реактивний рух”). Візьмемо камінь і кинемо його назад. У результаті човен набуде швидкості, напрямленої вперед. Рух човна можна розглядати як прояв закону збереження повного імпульсу системи. Камінь у результаті дії внутрішніх сил дістав деякий імпульс в один бік, човен дістає такий самий імпульс у протилежний бік.

   Якщо кидок одиничний, то човен дістане невеликий імпульс. А якщо кидати камінь за каменем, то човен діставатиме пульсуючий у часі імпульс. У цьому випадку є сенс гово- рити про середнє значення імпульсу, наданого човну. В міру викидання каменів маса чов- на зменшується. Неважко бачити, що чим частіше кидати камені, тим швидше зростатиме імпульс човна, але тим швидше зменшуватиметься і його маса. Отже, набутий човном імпульс залежить від швидкості зменшення його маси. Очевидно, значення набутого чов- ном імпульсу залежить і від відносної швидкості кидання каменів. Наприклад, якщо камені кидати з нульовою відносною швидкістю (тобто випускати з рук, не надаючи їм імпульсу), то човен ніякого імпульсу не діставатиме).

   Імпульс човна в попередньому прикладі змінюється. Однак його можна зробити і пос- тійним, якщо відкидання речовини здійснювати не порціями, а безперервно. Це досяга-  ється в сучасних ракетах тим, що газ викидається безперервним струменем.

   Дослід 1. Витікання води з конуса.

   Дослід 2. Політ дитячої гумової надувної кульки.

   Ми розглянули приклад, коли тіло набуває імпульсу (реактивного руху) внаслідок відокремлення від тіла частини його маси. Слід зазначити й іншу можливість: тіло може набувати імпульсу і в результаті приєднання до тіла рухомих мас. У цьому випадку маса тіла зростає. Наприклад, якщо в човен, який стояв нерухомо, кинути камінь, то човен почне рухатися в напрямі польоту каменя. Кидаючи камені один за одним, ми надамо човну пульсуючого імпульсу, напрямленого в бік руху каменів. Очевидно, набутий тілом імпульс у цьому випадку теж пов”язаний зі швидкістю зміни маси тіла і відносною швид-

кістю руху частинок, які приєднуються до тіла.

   Дослід 3. Рух легкої машини під дією пластилінових кульок (або легкого човна на воді під дією тих же кульок).

   Дослід 4. Обертання посудини під час вливання води у неї.

   Отже, тіло набуває імпульсу в результаті того, що маса тіла постійно змінюється.

   Розглянемо будову і принцип роботи ракети. А чи знаєте, ви, що означає слово ракета? Ракета – італійське веретено. Форма ракети нагадує веретено. Перші ракети використо-  вувались для феєрверків.

   Пояснення будови ракети на схемі (табл.).

   Повернемо нашу ракету до ще невідомої зірки “Формула”. Де і проведемо мате-матичні міркування. Для спрощення міркувань і обчислень припустимо, що утворений газ вики –дається одразу, а не витікає поступово.

   Нехай  m – маса газів, v –  швидкість витікання газів, M – маса ракети, V – швидкість ракети. Загальний імпульс системи до початку руху був рівний нулеві згідно закону збереження імпульсу, а після старту становитиме: mv +  MV

0 = mv +  MV     (1),

                                                     або  V = (m/M)v (2)  (провести детальний аналіз ф-ли).

   Отже, для руху ракети не потрібно ніякої взаємодії з іншими тілами. Відбувається лише взаємодія між ракетою і струменем витікаючої  з неї речовини.

   У разі потреби ракету можна загальмувати. Але яким способом?

   Зрозуміло, що для цього газ із її сопла повинен вилітати в той самий бік, куди рухається ракета.

   Здійснимо заправку ракети на станції “Творча пауза” (перемістити модель ракети вздовж таблиці).

   Творча пауза по букві “П” (клас ділиться на 2-3 команди і кожна команда по черзі називає слово, або словосполучення  з фізики, що починається на букву “П”. Наприклад, прискорення, потужність, Пулюй, перископ, Паулі, перевантаження, прилад, полюс, порохотяг, переміщення, плавлення, плече сили, потенціальна енергія і т.д.

   А тепер помандруємо ракетою у “чорну діру” “Україна”(перемістити модель ракети до “чорної діри” “Україна”).

   Українці своєю працею внесли найбільше у розвиток підвалин світової космонавтики. Варто лише пригадати запорізьких козаків, які використовували диво-рурки, наповнені сумішшю, які літали, а влучивши в ціль вибухали, завдаючи великої шкоди.

   Славний син Полтавщини О.Засядько (1779-1838) удосконалив ці трубки і використав їх у російсько – турецькій війні 1828-1829 років.

   Уродженець Чернігівщини К.Костянтинов (1817-1871) розрахував форму і конструкцію ракети. Керував спорудженням ракетного заводу в Миколаєві, а з 1867 р. – його роботою.

• Короткі повідомлення учнів про М.Кибальчича, К.Ціолковського, Ю.Кондратюка, С.Корольова.
• Космонавти – українці. П.Попович, Г.Береговий, Л.Кизим, Г.Добровольський, А.Береговий, і т.д., Ю.Каденюк – перший космонавт незалежної України.

   Як бачимо історія засвідчує, що українці вже багато зробили у царині космічних дослід- жень, а самостійна Україна вже заявила про себе як могутня космічна держава!

   Опустимося ракетою на планету Земля і оглянемося довкола. І ми помітимо, що реактив- ний рух притаманний і живим організмам – кальмарам, медузам, каракатицям, восьмино – гам. Ці морські тваринки швидко виштовхують воду з під свого дзвоноподібного тіла, отримуючи поштовх у зворотному напрямі із швидкістю близько 216 км/год. Жодна жива істота не може врятуватись від неї втечею (демонстрація табл. “Реактивний рух”).

   Огірок-пирскач використовує реактивний рух для розкидання насінин по землі.

   Реактивний рух і космічна техніка відкрила можливість по новому вивчати нашу планету. Вже перші супутники дозволили визначити з більшою точністю форму Землі. Появились космічний зв”язок, телебачення, навігація. Лише розвиток космічних дослід- жень може дати відповідь на запитання, чи є життя на інших планетах та які його форми, чи можна освоїти інші планети, змінити клімат Землі.

   Чи дозволить нам Бог дати відповіді на ці та інші запитання, чи відкриє завісу нашого незнання про Всесвіт покаже час. Але Бог і так багато вже дозволив нам досліджувати космос. За деякими повідомленнями НАСА американці коли здійснювали обліт Місяця, побачили лице Бога і з переляку почали молитися. А німецький біофізик Десауер писав: “Якщо протягом останніх 70-и років на нас звалився шквал відкриттів і винаходів, то це означає, що Бог-Творець говорить з нами голосніше, ясніше, ніж коли-небудь в минулому.

   “Мале знання відводить від Бога, велике приводить до Нього” – писав Френсіс Бекон, тому прикладайте, учні, максимум зусиль під час навчання.

 

5. Закріплення вивченого матеріалу.

 

   * Фронтальне розв'язування якісних задач № 172, 175-178 (О.Онищук, Е.Матохнюк “Фізика навколо нас”, 1994).

   * Коментоване розв'язування задачі № 4.12  (І.М.Гельфгат “333 задачі з механіки”).

   * Розв'язуваня задачі біля дошки учнем № 324 (Римкевич “Збірник задач”, 1993).

 

6. Завдання додому: вивчити параграф; запит.; конспект.

 

Дорогі діти, бажаю вам : “Щоб плавали далі,

                                                                                     щоб вище літали,

                                                                                     щоб своїми руками

                                                                                     зорі з неба знімали.”

 

              Дарую вам напам'ять щасливу зірочку і ракету, якою ви досягнете своєї зірки у цьому складному і бурхливому житті (роздаю учням домашнє печиво у формі зірочок і ракет).

 

 

 

 

Сичак А.В., вч. фізики Олексицької СЗОШ

Стрийського р-ну Львівської обл.