Урок в 9-м классе по теме Реактивное движение


Цели урока:

обучающие:

  • познакомиться с особенностями и характеристиками реактивного движения, историей его развития;

развивающие:

  • способствовать развитию умения выделять главное, существенное в изучаемом материале и уметь восстанавливать логику изученного;
  • развивать умение дифференцированно и осознанно применять изученный материал;
  • развитие мышления (логического, абстрактного);

воспитательные:

  • формирование устойчивой мотивации к активной познавательной деятельности на основе межпредметных связей;
  • продолжить формирование культуры речи и культуры ученического труда.

Тип урока: комбинированный с интеграцией физики и астрономии.

Оборудование: конспект, ПК, мультимедийный проектор, экран, демонстрационное оборудование (воздушный шарик, Г-образная трубка, кристаллизатор с водой ), карточки самоконтроля для учащихся.

Ход урока



1. Актуализация опорных знаний:

Поскольку тема реактивного движения основана на глубоком понимании закона сохранения импульса, то в начале урока следует повторить весь материал, изученный по данной теме. Можно
провести небольшую проверочную работу в виде теста по вариантам с двумя уровнями заданий.

Вариант 1.

А1. Тело массой 5 кг движется со скоростью 2м/с . После взаимодействия со стеной тело стало
двигаться в противоположном направлении с той же по модулю скоростью. Чему равен модуль изменения импульса тела?

1). 0
2). 10 кг м/ с
3). 20 кг м/с
4). 40 кг м /с.

А2. Железнодорожный вагон массой 3т, движущийся со скоростью 0, 2 м/с, сталкивается с неподвижным вагоном массой 6т и сцепляется с ним. Каким суммарным импульсом обладают два вагона после столкновения?

1).0
2). 600 кг м/с
3).1200 кг м/с
4).1800 кг м/с.

В1. Шар массой 100г, движущийся со скоростью 20 м/с, сталкивается с неподвижным шаром той же массы. Чему равна кинетическая энергия первого шара после центрального неупругого столкновения, в результате которого тела движутся как единое целое?

Вариант 2.

А1. Шар массой 0,2 кг двигался со скоростью 5 м/с. После удара о стенку он стал двигаться в противоположном направлении со скоростью 4 м/с. Чему равен модуль изменения импульса тела?

1).0,2 кг м/с
2) 0,4 кг м/с
3).0,8 кг.м/с
4) 1,8 кг м/с.

А2. Тележка массой 2 кг, движущаяся со скоростью 3 м/с, сталкивается с неподвижной тележкой массой 4 кг и сцепляется с ней. Чему равна скорость обеих тележек после взаимодействия?

1).0,5 м/с
2).1м/с
3). 1,5 м/с
4) 3 м/с.

В1. Шар массой 0,2 кг двигался со скоростью 5 м/с. После удара о стенку он стал двигаться в противоположном направлении со скоростью 4 м/с. На сколько изменилась внутренняя энергия системы тел « шар-стена» в результате взаимодействия шара со стеной?

2. Изучение нового материала:

Начало изложения нового материала предполагает определение реактивного движения как одного из видов механического движения.

Презентация позволяет обобщить и систематизировать основные знания по теме «Импульс тела Закон сохранения импульса» и вплотную подводит к изучению темы «Реактивное движение».

Движение, которое возникает как результат отделения от тела какой-либо части, либо как результат присоединения к телу другой части, называется реактивным движением.

Демонстрации опытов:

  1. Подъем воздушного шарика при выходе воздуха из него;
  2. Г-образная трубка отклоняется в сторону, противоположную направлению струи.

После демонстрации опытов учитель задает вопросы:



  • За счет чего возникает такое движение?
  • Почему отклоняется трубка ? Почему взлетает воздушный шарик?
  • Почему движется ракета?

Ракета снова нас приводит
В потусторонние края,
Где в темном лунном небосводе
Сияет теплая Земля.

В трещиноватом реголите
Сигналы странные слышны,
И тайны Вечности сокрыты
В камнях обратной стороны.

В обрывах кратера опасных
И в океане без воды
Искали долго и напрасно
Живой материи следы.

Ракета была изобретена в Древнем Китае. С давних пор в праздничные вечера люди любуются. Тем как взлетая вверх, ракета рассыпается каскадом разноцветных искр. Но почему взлетает ракета?

Согласно третьему закону Ньютона:

где F1 –сила, с которой ракета действует на раскаленные газы, а F2 – сила, с которой газы отталкивают от себя ракету.

Модули этих сил равны: F1=F2.

Именно сила F2 и является реактивной силой. Рассчитаем скоростҗ, которую моңет приобрести ракета.

Именно сила F2 и является реактивной силой. Рассчитаем скорость, которую может приобрести ракета.

Если импульс выброшенных газов равен ( Mг .Vг), а импульс ракеты (Mр . Vр), то из закона сохранения импульса получаем :

Mр .Vр=Mг.Vг

отсюда скорость ракеты:

Vр=MгVг/ Mр

Таким образом, скорость ракеты тем больше Vг, чем больше скорость истечения газов и чем больше отношение Mг/Mр.



Ясно, что выведенная формула справедлива только для случая моментального сгорания топлива.

Такого быть не может, так как мгновенное сгорание – это взрыв. На практике масса топлива уменьшается постепенно, поэтому для точного расчета используют более сложные формулы.

В заключении следует сказать, что современные технологии производства ракетоносителей не могут позволить превысить скорости в 8-12 км/с. Для третьей космической скорости (16,4 км/с) необходимо, чтобы масса топлива превосходила массу оболочки носителя почти в 55 раз, что на практике реализовать невозможно. Следовательно, нужно искать другие способы построения ракетоносителей . Возможно, и другие виды силовых двигателей.

 «Циолковский К.Э.- основоположник космонавтики» . Свою исследовательскую работу представляет участница 10- Циолковских чтений Эккемеева Екатерина.

Одним из первых, кто предложил использовать ракеты для полетов в космос, был русский ученый Константин Эдуардович Циолковский. Он первым разработал теорию реактивного движения. Ракету для межпланетных сообщений Циолковский спроектировал в 1903 году. Наиболее прогрессивные и жизнеспособные открытия и исследования Циолковского относятся к трем направлениям: аэронавтике, ракетодинамике, космонавтике.

В природе можно часто встретить реактивное движение, например: каракатицы, осьминоги при движении в воде также используют реактивный принцип перемещения.

Набирая воду в себя, они, выталкивая её, приобретают скорость, направленную в сторону, противоположную направлению выброса воды. Кальмар является самым крупным беспозвоночным обитателем океанских глубин. Он передвигается по принципу реактивного движения, вбирая в себя воду, а затем с огромной силой проталкивает её через особое отверстие- «воронку», и с большой скоростью (около 70 км/ч) двигается толчками назад. При этом все десять щупалец кальмара собираются в узел над головой, и он приобретает обтекаемую форму. Созревшие плоды «бешеного» огурца при самом легком прикосновении отскакивают от плодоножки, из огурца с силой выбрасываются семена, сам огурец при этом отлетает в противоположном направлении.

3. Формирование умений и навыков:

Тестирование:

1. Чему равно произведение массы ракеты m на ускорение её движения a по определению?

А. Импульсу.
Б. Силе.
В. Энергии.
Г. Скорости.

2. Чему равен импульс ракеты и горючего до начала работы двигателей?

А. 2mv.
Б. -2mv.
В. Mv.
Г. 0

3. Какой великий русский учёный смог доказать, что только ракета, т.е. аппарат с реактивным двигателем, использующим горючее и окислитель, находящиеся на самом аппарате, может преодолеть силу тяжести?

А. Королев.
Б. Циолковский.
В. Кибальчич.
Г. Гагарин.

4. Как называется двигатель, преобразующий химическую энергию топлива в кинетическую энергию газовой струи, при этом двигатель приобретает скорость в обратном направлении?

А. Тепловой.
Б. Реактивный.
В. Электрический.
Г. Газовый.

5. От чего зависит скорость ракеты?

А. Массы ракеты.
Б. Массы газов.
В. От силы притяжения к Земле.
Г. Массы ракеты и массы газов.

4.. Подведение итогов. Предлагается задача на дом:

От двухступенчатой баллистической ракеты общей массой 1 т в момент достижения скорости 171 м/с отделилась её вторая ступень массой 0,4 т со скоростью 185 м/с. Определить с какой скоростью стала двигаться первая ступень ракеы?




Следующий: