Реактивное движение

Тема урока: «Реактивное движение».

Цели урока:

Образовательные:

Закрепление понятий импульс тела, импульс силы, замкнутая система, абсолютно упругий и абсолютно неупругий удар.

Знакомство с вкладом К.Е. Циолковского и Н.И. Кибальчича в мировую практику освоения космического пространства.

Формирование у учащихся предметной(физической) компетентности на основе:

А) формирования умения воспринимать и самостоятельно оценивать информацию.

Б) формирование умения приводить примеры практического использования закона сохранения импульса.

В) формирование умения оценивать положительные и отрицательные стороны использования реактивной техники.

Воспитательные:

Воспитание бережного отношения к историческому наследию России.

Воспитание эстетизма и патриотизма.

Развивающие:

Развитие коммуникабельных качеств.

Умения четко выражать свою мысль.

Выслушивать и уважительно относиться к точке зрения своих товарищей.

Тип урока: комбинированный.

Демонстрации:

Движение воздушного шарика при выбросе им струи воздуха

Движение воздушного шарика в тарелке с водой

Вращение пластиковой бутылки при вытекании из нее воды

Таблицы:

Портрет К.Э.Циолковского, многоступенчатая ракета, реактивная техника.

Ход урока:

Фронтальный опрос учащихся:

А) что называется импульсом тела?

Б) что называется импульсом силы?

В) назовите единицы измерения импульса тела и импульса силы.

Г) какую систему тел называют замкнутой?

Д) приведите примеры абсолютно упругого удара.

Е) приведите примеры абсолютно неупругого удара.

Ж) сформулируйте закон сохранения импульса.

З) какое выражение связывает импульс тела и импульс силы.

Изложение нового материала.

С древних времен человек стремился в небо. Существовало много сказок, мифов и легенд о различных летательных аппаратах: колесницы богов, ковер-самолет, крылья которые можно надеть и подняться как птица и многое другое. Люди пытались придумать различные приспособления, которые бы позволили им осуществить полет.

Доклад по теме: «История воздухоплавания в России». (делает подготовленный ученик)

Создание проблемной ситуации.

Рассмотрим пример:

Ученик надувает воздушный шарик и отпускает его.

Учитель: мы наблюдаем простейшую модель реактивного движения. У меня в руках надутый воздушный шарик, но он не двигается. Почему?

Ученик: шарик перевязан ниткой и воздух не выходит.

Учитель: почему шарик начинает двигаться?

Ученик: из шарика выходит воздух и толкает оболочку.

Учитель: воздух движется в одну сторону, а оболочка в другую. Какой закон лежит в основе реактивного движения?

Ученик: закон сохранения импульса.

2.Демонстрация: широкая тарелка с водой, воздушный шарик с трубочкой от сока. Шарик надули и залепили пластилином. При демонстрации пластилин убрать и опустить шарик в тарелку с водой.

Учитель: мы наблюдаем частично управляемое реактивное движение, т.к. трубочка закреплена и воздух выходит в одном направлении. Шарик вращается.

3.Демонстрация: сегнерово колесо(самодельное)

Вращение пластиковой бутылки наполненной водой.

Учитель: не только выход воздуха из тела может вызвать реактивное движение, но и жидкость.

Давайте сформулируем определение реактивного движения.

Определение(записать): реактивным движением называют движение, которое возникает вследствие того, что от тела отделяется его часть с некоторой скоростью относительно тела.

Одним из первых пришел к мысли о возможности использовать реактивное движение для создания межпланетных летательных аппаратов великий русский ученый К.Э.Циолковский в 1883 году.

К.Э.Циолковский: «Человечество не останется вечно на Земле, но в погоне за светом и пространством, сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет себе все околоземное пространство.»

Доклад по теме: «Жизнь и научная деятельность К.Э.Циолковского» делает заранее подготовленный ученик.

Реактивное движение широко распространено в природе. Так движутся некоторые виды головоногих моллюсков: кальмары, каракатицы, медузы. Набирая в себя воду, они , выталкивают ее, приобретают скорость, направленную в сторону, противоположную движению.

Загадка: наберет он в рот воды – чтобы не было беды, изо всех силенок дунет, на врага водою плюнет. И мгновенно удерет, как реактивный самолет. (кальмар)

Учитель: на данном принципе работают реактивные самолеты и ракеты. Сила тяги обеспечивается реактивной тягой струи раскаленных газов.(примеры)

Учитель: предлагает ответить на вопрос задачи: Какую скорость относительно ракетницы приобретает ракета массой 600г., если газы массой 15г. Вылетают из нее со скоростью 800 м/с.

Один ученик решает задачу у доски, остальные в тетради.

Делаем чертеж: проводим ось ОХ, схематично изображаем ракету, вылетающие газы, направление импульсов.

Оформляем задачу: записываем данные задачи, решение( записываем закон сохранения импульса в векторной форме, а затем в проекциях).

Выражаем неизвестную скорость ракеты из формулы, подставляем числовые данные, получаем результат.( Vr=0,8 м/с)

Из решения задачи мы видим, что импульс выброшенных газов равен импульсу ракеты.

Принцип реактивного двигателя.

MrVr = MgVg

Vr = MgVg\Mr

Таким образом, скорость оболочки тем больше, чем больше скорость выброшенного газа и чем больше его масса.

Рассмотрим по таблице устройство кислородно-водородной ракеты( учебник стр.85 рис.45).

Скорость «выбрасывания» газа в современных реактивных двигателях достигает несколько километров в секунду( в несколько раз больше скорости оружейной пули). Но для того чтобы оболочка ракеты приобрела первую космическую скорость(около 8м/с), необходимо чтобы масса топлива в несколько раз превышала массу оболочки. Реальная скорость ракеты будет значительно меньше рассчитанной нами, поскольку вблизи Земли заметно сопротивление воздуха и топливо сгорает не сразу целиком, а постепенно. Законы движения тел переменной массы намного сложнее. Они были исследованы учеными И.В. Мещерским и К.Э. Циолковским. Решая практическую задачу, сколько же нужно взять топлива в ракету, чтобы получить скорость отрыва и покинуть Землю Циолковскому удалось вывести формулу. Эта формула учитывает, что топливо в ракете сгорает не сразу и ракете придется преодолевать плотные слои воздуха.

Ученый нашел оригинальное решение ракетный поезд( многоступенчатый межпланетный корабль)

Рассмотрим таблицу устройства многоступенчатой ракеты.(учебник стр.86 рис.46 )

Многоступенчатая ракета состоит из многих ракет, соединенных между собой. В передней ракете, кроме топлива находятся пассажиры и снаряжение. Ракеты работают поочередно, разгоняя весь поезд. Когда топливо в одной ракете выгорит, она сбрасывается, при этом удаляются опустошенные баки и весь поезд становится легче. Затем начинает работать вторая ракета и т. д. Передняя ракета, как на эстафете получает, набранную скорость всеми предыдущими ракетами.

Сегодня ракетная техника является очень мощным и серьезным оружием.

Реактивная установка.

История создания Катюши.

Современные баллистические ракеты.

Полет реактивного самолета.

3. Закрепление.

Рассмотрим задачи:

А) Ракета масса, которой без топлива 400г при сгорании топлива поднимается на высоту 125м масса топлива 50г. Определите скорость выхода газов из ракеты, считая, что сгорание топлива происходит мгновенно.( Ответ: 400м/с)

Б) Передвигаясь реактивным способом, кальмары развивают скорость до 70 км/ч. Находящиеся в поверхностных слоях моря кальмары, преследуемые рыбой, выбрасывают воду из воронки с огромной силой и выскакивают из воды на высоту 5-10 м, падают иногда на палубы кораблей.

Определите массу воды, которую при «прыжке» вверх выталкивает кальмар, если его масса 3 кг, если скорость, выбрасываемой кальмаром воды в 3 раза выше его начальной скорости. (Ответ: 1кг)

В) Подумай:

Летел звездолет по космической трассе,

И встречные звезды сверкали и гасли,

Как мог в безвоздушном пространстве повеять

Упругий под птичьими крыльями ветер

Как мог из каких перелетов и странствий

Он вдруг оказался в межзвездном пространстве.

Вопрос: почему возможно движение ракеты в безвоздушном пространстве, а движение самолета в тех же условиях невозможно.

Домашнее задание: п. № 22 упр. 21(1,2)

Подвести итог урока, выставить оценки.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/394312-reaktivnoe-dvizhenie