Урок "Реактивний рух. Внесок українських учених у розвиток космонавтики."

Про матеріал
Розробка уроку з фізики за темою: "Реактивний рух. Внесок українських учених у розвиток космонавтики."
Перегляд файлу

Курс: Фізика

 

Тема уроку:      Реактивний рух. Внесок українських учених у

                                      розвиток космонавтики.

Клас: 9 клас

 

Автор-упорядник: Бойко Лариса Володимирівна, вчитель фізики та математики Краматорської ЗОШ І-ІІІ ступенів № 12

 

Мета уроку:

 

1) розкрити фізичну суть поняття реактивний рух, поглибити знання про закон збереження імпульсу;

2) ознойомити учнів з історією розвитку космонавтики і досягненнями українських учених;

3) розвивати вміння учнів, виступати з міні-проектами;

4) виховувати почуття патріотизму і гордості за українських учених видомих усьому світові.

 

Обладнання: сегнерове колесо, гумові кульки, таблиця «Будова ракети», міні-проекти, реактивний візок.

Очікувані результати: учні мають знаюти поняття імпульсу тіла, імпульсу сили, застосовують закон збереження імпульсу для пояснення реактивного руху

                                         Людство не лишатиметься вічно на Землі,

                         а в погоні за світом і простором

                                                  спочатку несміло проникне за межі атмосфери,

А потім завоює собі і весь навколишній простір.

К.Є. Циолковський

 

Тип уроку: урок вивчення та засвоєння нових знань,

                                                    Хід уроку:

1.Організаційний  момент.

2. Перевірка домашнього завдання.

 

 

Діяльність учителя

 

Які компетентності формуються

 

Діяльність учнів

 

Стимулювання діяльності учнів, забезпечення загальної готовності класу, своєчасного початку уроку

 

Формування самоосвітньої компетентності, здібності до організації своєї навчально-пізнавальної діяльності

 

Концентрують увагу на навчальній діяльності, настрій на діловий ритм уроку

 

                                 3. Оголошення теми уроку

 

 

Учитель проводити демонстраційній експеримент ставити проблемні запитання: пояснити результати дослідів

 

Формування пізнавального інтересу учнів до теми, що вивчається, розширення кругозору учнів про фізичні явища, (предметна і самообразовательная компетентність). Формування умінь висувати гіпотези, обґрунтовувати свій вибір.

 

Дізнаються нову інформацію взаємодії тіл, пропонують можливі відповіді, беруть участь в обговоренні результатів досвіду

Опыт по реактивному движению

Сегнерова колесо, учитель демонструє реактивний рух.

 


                                      Дидактична гра «Дізнайся героя»

                 

                  Твердження

                            

                                       Поняття

 

Медуза, кальмар, каракатиця, молюск-гребінець використо-вує те, що буде розглянуто сьогодні на уроці.

 

Всі перераховані морські представники фауни пересуваються, використовуючи принцип реактивного руху, який і буде розглянуто на уроці. восьминогами,кальмарами, каракатиця. Наприклад, морський молюск-гребінець рухається вперед за рахунок реактивної сили струменя води, викинутої з раковини при різкому стисканні її стулок. Сальпа - морська тварина з прозорим тілом, при русі бере воду через передній отвір, причому вода потрапляє в широку порожнину, всередині якої по діагоналі натягнуті зябра.Як тільки тварина зробить великий ковток води, отвір закривається. Тоді поздовжні і поперечні м'язи сальпи скорочуються, все тіло стискається, і вода через заднє отвір виштовхується назовні. Реакція витікає струменя штовхає Сальп вперед.

 

 

Уперше в техніці ідея того, що буде розглянуто на уроці, з'являється у кінці першого тисячоліття нашої ери в Китаї. У Ньютона також були ідеї створення пристрою, в основі роботи якого був закон збереження імпульсу.

 

 

 

У кінці першого тисячоліття нашої ери в Китаї винайшли реактивний рух, який приводив в дію ракети,  бамбукові трубки, начинені порохом, вони також використовувалися як забава. Один з перших проектів автомобілів був також з реактивним двигуном і належав цей проект Ньютону.

 

Українець Н.И.Кибальчич був автором першого у світі летательного апарату, в основі руху якого - принцип того, що буде розглянуто на уроці.

 

Автором першого у світі проекту реактивного літального апарату, призначеного для польоту людини, був російський революціонер - народоволець Н.И. Кибальчич. Його страчували 3 квітня 1881 р. за участь в замаху на імператораОлександра II. Свій проект він розробив

 у в'язниці після виголошення смертного вироку. Кибальчич писав: "Перебуваючи в ув'язненні, за декілька днів до своєї смерті я  пишу цей проект. Я вірю в здійсненність моєї ідеї, і ця віра підтримує мене в моєму жахливому положенні. Я спокійно з устріну смерть, знаючи, що моя ідея не загине разом зі мною".

 

 

                                                 План.

  1.  Етап вивчення нового матеріалу.
  2. Реактивний рух в природі та техніці.
  3.  Космічні польоти та реактивний рух Реактивний рух у природі

 

 

Для розкриття 1 пункту плану вчитель проводити демонстраційний експеримент, в якому демонструється реактивний рух. Викладає навчальний матеріал у вигляді лекції.

 

 

Формування предметної та світоглядної компетентностей: вміння аналізувати побачений дослід, робити висновки, на підставі чого формують нові знання.

 

Учні аналізують результати дослідів, роблять висновки, складають стислий конспект навчального матеріалу.

 

     Візьмемо, наприклад, дитячу повітряну кульку, надуємо її и відпустимо. Ми побачимо, що, коли повітря начнет виходити з неї  в одну сторону, сама кулька полетить в іншу. Це і є реактивний рух.

 

     За принципом реактивного руху пересуваються деякі представники тваринного світу, наприклад, кальмари і восьминоги. Періодично викидаючи вбирану в себе воду, вони здатні розвивати швидкість до 60-70 км/год. Аналогічним чином переміщаються медузи, каракатиці і деякі інші тварини. Приклади реактивного руху

 

 

можна виявити і у світі рослин. Наприклад, дозрілі плоди "скаженого" огірка при

найлегшому дотику відскакують від плодоніжки і з отвору, що утворився на місці ніжки, що відокремилася, з силою викидається гірка рідина з насінням; самі огірки при цьому відлітають в протилежному напрямі.

 

   

      Реактивний рух, що виникає при викиді води, можна спостерігати на наступному досвіді. Нальємо воду в скляну воронку, сполучену з гумовою трубкою, що має Г-подібний наконечник (мал.). Ми побачимо, що, коли вода почне виливатися з трубки, сама трубка прийде в рух і відхилиться убік, протилежну до напряму витікання води. Це принцип реактивного руху, який лежить в основі роботи реактивних двигунів. Реактивні двигуни, в першу чергу, потрібні для освоєння космічного простору.

 

     

       Отже, знаходячись у відкритому космосі, корабель не має можливості

відштовхнутися від якої-небудь опори, оскільки її, просто, немає. Єдиною силою, яка могла б повідомити кораблю прискорення, є реактивна тяга. Попри те, що в межах земної атмосфери немає необхідності застосовувати реактивні двигуни, більшість сучасних літаків літають саме на реактивній тязі. Це обумовлено тим, що реактивна тяга надає досить високі швидкості, в порівнянні з тими, які досяжні гвинтовими літаками.

 

     

     Температура в камері згорання складає близько 3 000 оС, внаслідок чого, тиск зростає до 50 атм. У камері згорання при згоранні палива утворюються гази, які із-за високої температури створюють високий тиск на стінки камери. В результаті цього, гази вириваються з сопла ракети, тим самим рухаючи її вперед. Виконується закон збереження імпульсу : сумарний імпульс системи повинен залишатися рівним нулю. Певна маса газів виривається з сопла в один бік, тому, ракета повинна почати рухатися в інший бік. Для збільшення ефекту застосовують звуження сопла, щоб збільшити швидкість витікання газів. Отже,  при цьому, через менший поперечний переріз повинно буде пройти ту ж кількість газів за певний час. Отже, швидкість витікання газів повинна збільшитися. Помітимо, що навіть при постійній швидкості витікання газів, швидкість ракети збільшуватиметься, оскільки зменшуватиметься її маса в результаті згорання палива. Виходячи з цього, ми можемо ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    Зверніть увагу, що перед швидкістю витікання газів коштує знак "мінус", оскільки, ця швидкість спрямована в протилежну сторону, чим швидкість руху ракети.

 

Ступени ракеты На принципі реактивного руху грунтовані польоти ракет. Сучасна космічна ракета є дуже складним літальним апаратом, що складається з сотень тисяч і мільйонів деталей. Маса ракети величезна. Вона складається з маси робочого тіла (розжарених газів, що утворюються в результаті згорання палива і викидаються у вигляді реактивного струменя) і кінцевоїили, как говорят, "сухої" маси ракети, що залишається після викиду з ракети робочого тіла. "Суха" маса ракети, у свою чергу, складається з маси конструкції (т. е. оболонки ракети, її двигунів і системи управління) і маси корисного навантаження (тобто наукової апаратури, корпусу космічного апарату, що виводиться на орбіту, екіпажа і системи життєзабезпечення корабля).

 

У міру витікання робочого тіла баки, що звільнилися, зайві частини оболонки і т. д. починають обтяжувати ракету непотрібним вантажем, утрудняючи її розгін. Тому для досягнення космічних швидкостей застосовують складені (чи багатоступінчасті) ракети (мал.). Спочатку в таких ракетах працюють лише блоки першого ступеня:

  1. Коли запаси палива в них кінчаються, вони відділяються і включається другий ступінь;
  2.  Після вичерпання в ній палива вона також відділяється і включається третій ступінь;
  3.  Супутник, що знаходиться в головній частині ракети, або який-небудь інший космічний апарат укритий головним обтічником 4, обтічна форма якого сприяє зменшенню опору повітря при польоті ракети в атмосфері Землі.

 

 

 

      Коли реактивний газовий струмінь з великою швидкістю викидається з ракети, сама ракета спрямовується в протилежну сторону. Чому це відбувається? Згідно з третім законом Ньютона, сила F, з якою ракета діє на робоче тіло, рівна за величиною і протилежна по напряму до сили F', з якою робоче тіло діє на корпус ракети :

F' = F.

Сила F'  (яку називають реактивною силою) і розгонить ракету. З рівності виходить, що що повідомляється тілу імпульс дорівнює твору сили на час її дії. Тому однакові сили, що діють впродовж одного і того ж часу, повідомляють тілам рівні імпульси. В даному випадку імпульс mрvр, що придбавався ракетою, повинен пульсу mгазvгаз викинутих газів :

mрvр = mгазvгаз

Звідси слідує, що швидкість ракети

Формула скорости ракеты

   Проаналізуємо отримане вираз. Ми бачимо, що швидкість ракети тим більше, чим більше швидкості газів, що викидаються, і чим більше відношення маси робочого тіла (т. е. маси палива) до кінцевої ("сухий") маси ракети.

     Формула є наближеною. У ній не враховується, що у міру згорання палива маса ракети, що летить, стає усе менше і менше. Точна формула для швидкості ракети уперше була отримана в 1897 р. К. Э. Циолковским і тому носить його ім'я. Велика заслуга в розвитку теорії реактивного руху належить Костянтину Едуардовичу Циолковскому, який запропонував теорію багатоступінчастих ракет.

 

 

 Свій внесок в розвиток космічної галузі зробили вчені різних країн та народів. Але сьогодні наша розповідь про українців – творців ракетно-космічної техніки.

 Розповіді учнів (міні-проекти):

  1. Кібальчич М.І. – автор проекту реактивно літального апарату;
  2. Кондратюк Ю.В. – видатний теоретик астродинаміки;
  3. Циалковський К.Є. – основоположник космонавтики;
  4.  Корольов С.П. – конструктор ракетно – космічних систем;
  5. Леонід Каденюк перший астронафт незалежної України.

 

Прослухав міні – проекти, ми можемо зробити висновок, що наша держава має потенціал і все необхідне для того, щоб дійсно називатися космічною державою.

IV. Актуалізація опорних знань та вмінь учнів

        «Знаємо – Хочемо дізнатися –Дізналися»

V. Рефлексія?  Інтерактивна вправа «Похвали себе сам за те, що …»

VI. Домашнє завдання:

Опрацювати матеріал за підручником.

Підготувати повідомлення про М. Янгеля, В Челомея, О. Засядько,

 П. Поповіча, або зробити ментальну карту Україна - космічна держава.

 

docx
Пов’язані теми
Фізика, 9 клас, Розробки уроків
До підручника
Фізика 9 клас (Бар'яхтар В.Г., Довгий С.О., Божинова Ф.Я., Кирюхіна О.О. (за редакцією Баряхтара В.Г., Довгого С.О.))
Додано
14 березня 2021
Переглядів
921
Оцінка розробки
Відгуки відсутні
Безкоштовний сертифікат
про публікацію авторської розробки
Щоб отримати, додайте розробку

Додати розробку