Конспект уроку з фізики для 10 класу на тему: "Реактивний рух. Внесок українських вчених у розвиток космонавтики"

Загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів села Городниця

 

 

 

 

 

Конспект уроку

з  фізики у 10 класі

«Реактивний рух»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Підготувала

вчитель фізики

Сталена Л.Д.

 

 

 

 

 

 

 

2018

 

 

Тема: Реактивний рух.

Мета:     Навчальна. Ознайомити  учнів із поняттям «реактивний рух», розглянути будову і рух ракети; поглибити знання учнів про закон збереження імпульсу; розкрити ідею українських учених  про використання ракет для космічних польотів.

Розвивальна. Розвивати  логічне мислення учнів.

Виховна. Виховувати у дітей почуття патріотизму і гордості за вітчизняних       

               учених.

Тип уроку: урок вивчення нового навчального матеріалу.

Технологія проведення уроку: інтегрований урок з фізики, біології і історії.

 Наочність і обладнання: плакати, повітряна кулька,пробірка з водою, спиртівка, «сегнерове колесо»,  презентація «Реактивний рух».

Література: В.Г.Бар’яхтар В.Г. Фізика.10 клас. Академічний рівень. Підручник для загальноосвітніх навчальних закладів, науково-методичний журнал «Фізика в школах України», Пометун О., Пироженко Л. Сучасний урок. Інтерактивні технології навчання: –К.: Вид.. А.С.К.,2004.

 

Хід уроку

I.Організаційний момент.

ІI. Актуалізація опорних знань учнів.

   Перевірку підготовки учнів до сьогоднішнього уроку здійснюю у формі      короткочасної самостійної роботи.

Для початкового і середнього рівнів складності самостійна робота

«Закінчи речення» з використанням електронної презентації:                                       В-1

1.Імпульсом тіла називають добуток…на…

2.Імпульс сили вимірюють у…

3.Вектор імпульсу тіла напрямлений так як…

4.Дописати формулу Ft=…

5.Невагомість-це…

                                             В-2

1.Імпульсом сили називають добуток…на…

2.Імпульс тіла вимірюють у…

3.Вектор імпульсу сили напрямлений так як…

4.Дописати формулу:m₁v₁+m₂v₂=…

5.Перевантаження-це…

Завдання достатнього рівня складності.

Розв’язати задачу:

Два візки масами 2 і 6 кг рухаються назустріч один одному зі швидкостями 2 і 3м/c відповідно. Після зіткнення візки почали рухатися як одне ціле. Визначте модуль та напрямок швидкості руху візків після зіткнення.

Завдання високого рівня складності

Розв’язати задачу:

Пліт масою 800 кг плаває по річці зі швидкістю 1 м/с. З берега на пліт перпендикулярно рухові плоту стрибає зі швидкістю 2 м/с людина масою 80 кг. Визначте швидкість плоту з людиною і напрямок швидкості.

III.Мотивація навчальної діяльності.

    Ми спостерігаємо багато різних явищ і подій у щоденному житті.  Рухаються люди, автомобілі, потяги, тварини. Літають літаки, планери, птахи, метелики. Плавають риби, катери, підводні човни. Чому це відбувається? Відповідь проста: усі перелічені тіла рухаються тому,що відштовхуються від чогось. А як у випадку з космічним літальним апаратом? Адже для того, щоб почати рух або змінити швидкість, він повинен від чогось відштовхнутись, а в космосі такої можливості немає. Проте космічні кораблі літають. З’ясуємо  як це відбувається.

Нехай девізом нашого уроку будуть слова:

«Шлях до істини саме такий, як і від істини шлях. Він анітрошки не довший, він тільки трохи складніший». 

 

   І я бажаю, щоб кожен з вас на сьогоднішньому уроці пройшов свій шлях до істини. І нехай він у вас буде не тільки важким, а й цікавим, захоплюючим, пізнавальним.

IV.Вивчення нового матеріалу

Вчитель фізики.

   Цікавим і важливим випадком прояву і практичного використання закону збереження імпульсу є так званий реактивний рух. Сьогодні ми з’ясуємо, що таке реактивний рух, які особливості цього руху, його використання в освоєнні космосу. Отже, тема сьогоднішнього уроку: «Реактивний рух. Внесок українських вчених у розвиток космонавтики.»

М.В.Ломоносов говорив: «Дослід  цінніший тисячі думок,породжених уявою».

 Продемонструємо кілька дослідів і попробуємо їх пояснити.

      Дослід 1: повітряну кульку наповнюють повітрям. Кульку відпускають,  із неї виходить повітря і вона починає стрімко рухатися.

      Дослід 2: на візочку закріплена під кутом пробірка  з водою, яка щільно закрита пробкою. Пробірку нагрівають за допомогою спиртівки, що стоїть на візочку. Після вистрілу пробки візочок від’їжджає  в протилежному напрямі до напряму руху пробки.

      Дослід 3: Дослід з «Сегнеровим колесом».

Пояснення дослідів.

    У всіх цих дослідах ми маємо справу з так званим реактивним рухом.  Реактивний рух –це рух,що виникає, внаслідок відділення з певною швидкістю від тіла якоїсь його частини.

Вчитель біології.

Природа настільки досконала, що поки людина взнала, що таке реактивний рух,

де його можна застосувати, в природі він існував дуже давно.

Деякі тварини пересуваються за принципом реактивного руху, наприклад, кальмари, восьминоги, каракатиці, деякі молюски та личинки. Наприклад, морський молюск-їжачок, різко стикаючи стулки раковини, ривком може рухатися вперед за рахунок реактивного струменя води, викинутої з раковини. Приблизно так само пересуваються і деякі інші молюски. Кальмари мешкають вони на глибині 2000 м і рухаються таким чином: через мантійний отвір у магнітну порожнину надходить вода. Потім цей отвір закривається, черевні м’язи скорочуються і витискають воду в спеціальний отвір – лійку. При цьому виникає реактивна сила, яка штовхає кальмара в протилежний бік і він, як ракета, рухається. Розвертаючи лійку, кальмар може змінювати напрям руху.  Кальмари можуть досягати швидкості 60-70 км/год. За таким самим принципом, хоча й із меншими швидкостями, рухаються восьминоги, каракатиці, медузи. Всі ці тварини є яскравим прикладом реактивного руху в живій природі. В рослинному світі прикладом реактивного руху є дозрівання скажених огірків, коли насіння вилітає з огірка в один бік, а огірок рухається в інший. (Перегляд слайдів про реактивний рух в живій природі).

Вчитель фізики.

   Ідея використання реактивного руху для практичних завдань  у людства виникла давно.  Найстародавніша парова турбіна була побудована наступним  чином: пара з котла надходить по трубі в кулю, закріплену на горизонтальній осі, потік пари витікає з колінчастих трубок і штовхає кулю, куля обертається. Цей принцип роботи  і зараз використовується при  побудові реактивних турбін.

      Ньютону, автору закону про дію і протидію, приписують створення одного з найдавніших автомобілів. Принцип його дії, наступний: пара з котла, поставленого на колесо, випускається в один бік, а котел за рахунок віддачі рухається в протилежному.

      Але особливо широкого застосування такий рух набув у ракетній техніці. Розглянемо будову реактивної ракети.

(Розглядаєио схему будови ракети на стенді і на слайді).

    Ракета – літальний апарат, який переміщується в просторі завдяки реактивній тязі, що виникає внаслідок відкидання ракетою частини власної маси.

      Газ, що утворюється в камері згоряння, і корпус ракети – це система двох взаємодіючих тіл. Газ є відокремлюваною частиною ракети.

 Чому дорівнює імпульс ракети відносно Землі перед стартом? (0, тому щo

р=mv, а v = 0).(Відповідають учні)

Газ згоряє в камері згоряння і викидається через сопло, дістає деякий імпульс, оскільки має m і v. Ракета – замкнена система. Тому для неї повинен виконуватися закон збереження імпульсу.

 А в чому він полягає? (Відповідають учні)

Отже, якщо до запуску загальний імпульс ракети дорівнював нулю, то і після запуску повинен дорівнювати нулю.

     Оболонка ракети з усім, що є в ній, також дістане імпульс, який за модулем дорівнює імпульсу газу, але протилежний за напрямом.

   Припустимо, що весь газ, який утворюється під час згоряння палива викидається у ракети вмить, а не поступово. Тоді внаслідок взаємодії, і газ, і ракета набувають певної швидкості, а значить мають імпульс

m _pv_p + m_rv_r =0              m _pv_p = m_rv_r                                                Звідси v_p= m_rv_r/ m _p.

З останньої формули бачимо, що швидкість корпуса тим більша, чим більше відношення маси газу до маси корпуса ракети.

Якщо, наприклад, швидкість газів 2000м/с, то щоб швидкість ракети = 8000м/с, потрібно, щоб відношення m_r/ m _p. = 55, а якщо ракета летітиме на іншу планету і повертатиме назад, та маса палива повинна бути в 1000 разів більша за масу корпуса. Враховуємо, що газ згоряє поступово і на рух планети впливає притягання Землі та опір повітря.

    На відмінну від інших транспортних засобів ракета може рухатись, не взаємодіючи з жодними іншими тілами, крім продуктів згоряння палива, що містяться в ній самій. Саме тому ракети використовують для запуску штучних супутників Землі та космічних кораблів, а також для їхнього приміщення в космічному просторі. Там їм не має на що спиратися і ні від чого відштовхнутись, як це роблять земні засоби транспорту. У разі потреби ракету можна гальмувати. Саме так роблять космонавти, коли після закінчення польоту вони гальмують, щоб повернутися на Землю. Зрозуміло, що для цього газ із сопла повинен вимітати в той самий бік, куди рухається ракета.

   Вчитель історії.  Ідею використання реактивних двигунів для космічних польотів запропонував М.І.Кибальчич, наш український учений, уродженець м.Короп Чернігівської області. Ми більше знаємо його як революціонера-народовольця, який був членом і головним техніком організації

«Народна воля»

 Ознайомтеся коротенько з його біографією ( електронний супровід).

  Виступи учнів.

Ідею  продовжили українець Ю.В.Кондратюк та К.Е.Ціолковський.

Хто такий Юрій Кондратюк? (повідомлення з електронним супроводом)

Основоположником космонавтики вважається К.Е.Ціолковський  . (повідомлення з електронним супроводом)

  Здійснити мрію цих учених вдалося Сергію Поповичу Корольову. (повідомлення з електронним супроводом)

Видатним конструктором у галузі ракетної техніки був В,М,Челомей. (повідомлення з електронним супроводом)

  Вчитель фізики. Пригадаємо деякі факти, що висвітлюють етапи освоєння космосу. (Розповідь з використанням електронної презентації)

     4 жовтня  1957р. – перший ШСЗ піднявся на висоту 947 км, викликав захоплення всього світу: 92 дні він літав навколо нашої планети.

    З листопада 1957р. – другий ШСЗ з собакою Лайкою літав 5 місяці 11 днів. Цей політ показав, що живі організми можуть жити в космосі.

    15 серпня 1960 р. – космічний корабель з двома собаками Білкою і Стрілкою та іншими живими організмами – мишами, живими рослинами – зробив 17 обертів і благополучно приземлився.

 Проте світ чекав нового досягнення. І ось 12 квітня 1961 року о 9 год 7 хв за московським часом корабель «Восток» з людиною на борту піднявся у космос. Облетівши планету він повернувся на Землю. Політ тривав 108 хвилин. Піонером освоєння космосу був Юрій Гагарін.

Червень 1963 року – вперше жінка в космосі. Груповий політ В.Терешкової і В.Биковського. 21 липня 1969 р.- висадка людей на Місяць. Першими астронавтами, які висалились на поверхні Місяця, були американці.

У 1967 р. – 1200 ШСЗ

1975 р. – 7000

17 липня 1975 р. – здійснено  стикування кораблів «Союз» (СРСР) і «Аполлон» (США).

     1984 р. – перший вихід людини у відкритий космос у зв’язку з кораблем.  Для чого людина освоює космос? Як і серед творців так і серед космонавтів українців було багато, починаючи з Павла Поповича, четвертий космонавт Землі. Слідом за ним космічні вершини підкорили

Георгій Береговий

Георгій Шокіл

Віталій Жолобов

Володимир Ляхов

Леонід Попов

Леонід Кизім

Ігор Волк

Володимир Васютін

Олександр Волков

Анатолій Левченко

Анатолій Арцебарський

Василь Циблієв

Юрій Маленчеко

Юрій Гудзенко

Юрій Онуфрієнко.

А з 19 листопада о 4 грудня 1997 р. у складі міжнародного екіпажу здійснив політ на кораблі багаторазового використання «Колумбія» громадянин незалежної України уродженець с. Клішківці Чернівецької обл.. 46 – річний Леонід Каденюк. Разом з американськими і японськими астронавтами він протягом 16 діб перебував на орбіті, проводячи біологічні експерименти.

Коли у 1994 р президент України і США підписали угоду про політ на «Колумбії» у нас не було кандидата. Оголосили конкурс, в якому взяли участь понад 30 чоловік. Каденюк був тоді полковником російської армії, жив у Зоряному містечку під Москвою. Дізнавшись, що є шанс полетіти у космос, залишив службу і приїхав до Києва. (Електронний супровід)

Вчитель історії.

 Аналіз історії підкорення космосу дозволяє зробити висновок, що вихідці з України  брали участь у більшості науково-технологічних процесів, для створення космічних  комплексів працювали сотні українських підприємств.

Українські підприємства:»Арсенал», «Моноліт»,»Комунар» - брали участь у підготовці запуску першого супутника Землі. КБ «Південне»,яке очолював надзвичайно талановитий науковець М.К.Янгель та ВО «Південмаш» визначають світовий рівень досягнень у ракетно-космічній науці і техніці.

Вони розробили 67 типів космічних апаратів і 12 космічних комплексів, вивели на орбіту понад 400 космічних апаратів.

     Ракетно-космічні комплекси, виготовлені в Україні, нині використовуються на трьох полігонах. Байконурі (Казахстан), Плисецьку (Росія) та в рамках програми  „Морський старт”.

     Укладено понад 30 угод з  США, Китаєм, Бразилією,Росією. Україна – одна з не багатьох країн,  яка володіє всіма технологіями  від розробника до виробника космічної техніки і посідає 4-5 місця у світі за індексом активності у цій галузі.

      Так що сьогодні Україна – могутня космічна держава.

      І ми повинні знати і гордитися вкладом наших вчених і космонавтів.

V.Підсумок вивченого матеріалу

Вчитель фізики. 

Отже, важливим випадком практичного використання закону збереження імпульсу є реактивний рух. Реактивний рух –рух тіла, що виникає за відділення від тіла з певною швидкістю якоїсь із його частин.

Освоєння космосу було б неможливе  без космічних ракет, які рухаються за рахунок реактивного руху.

Великий вклад у розвиток космонавтики внесли українські вчені. Настав час повернути Україні загублені імена вчених. Адже народ, який не пам’ятає минулого ніколи не буде надією.

      Я б хотіла, щоб ви ще глибше вивчили історію творців космічної  техніки – наших земляків.

       Тому я пропоную підготувати на наступний раз презентації про українських вчених-фізиків, які внесли вклад у розвиток космонавтики.

VI.Завдання додому

      Вивчити  п.32,  повторити п.28.

      Виконати вправу 27, 1- початковий, середній рівень, 5 – достатній, високий  рівень.