9 класс. «Основы динамики». Тема урока: «Реактивное движение». Цели урока.

9 класс. «Основы динамики».
Тема урока: «Реактивное движение».
Цели урока.
Образовательная: Ознакомить учащихся с практическим использованием
закона сохранения импульса, с работами отечественных ученых в области
космонавтики.
Развивающая. Развивать у детей логическое мышление, умение
анализировать физические явления, грамотно формулировать свои мысли,
самостоятельно работать с новой информацией, делать правильные выводы.
Воспитательная: Активизировать самостоятельность мышления учащихся,
воспитывать навыки самоконтроля и взаимоконтроля при работе в малых
группах; воспитывать патриотизм, чувство гордости за достижения
отечественной науки.
Демонстрация. Полет воздушного шарика.
Оформление доски:
1) На боковых досках плакаты с примерами механического движения.
2) Закрытое плакатом определение реактивного движения.
3) На обратной стороне доски: условия задач для закрепления.
4) На обратной стороне 2-й доски: вопросы по теме: «Ракетные двигатели».
План урока.
I. Организационный момент.
II. Проверка домашнего задания.
III. Изучение нового материала.
1. Реактивное движение.
2. Скорость ракеты.
3. Типы ракетных двигателей.
4. Украина космическая держава.
IV. Закрепление: решение задач.
V. Подведение итогов.
VI. Домашнее задание.
Ход урока.
I. Организационный момент.
II. Проверка домашнего задания:
1) Проверка решения домашних задач.
2) Повторение понятий «импульс», «импульс силы», закона сохранения
импульса. Формула закона записывается на доске.
III. Изучение нового материала.
1. Реактивное движение – единственный способ движения в космическом
пространстве.
Учитель предлагает прочесть содержание плакатов на доске:
От границы мы Землю вертели назад
(было дело сначала),
Но обратно ее закрутил наш комбат,
Оттолкнувшись ногой от Урала.
…
Мы не меряем Землю шагами,
Понапрасну цветы теребя,
Мы толкаем ее сапогамиОт себя! От себя.
(В. Высоцкий)
Я верю, друзья, караваны ракет
Помчат нас вперед
От звезды до звезды…..
(из песни)
Вопросы учителя:
- Какое физическое явление отражено в обоих отрывках?
- Отличаются ли типы механического движения в том и другом случае?
Человеку при движении необходимо отталкиваться от земли, теплоход
отталкивается от воды, вертолет от воздуха. От чего отталкивается
ракета в воздухе?
Эксперимент с воздушным шариком.
Вопросы учителя:
- Почему полетел шарик?
- Что происходит при его движении?
- Кто знает, как называется такое движение?
Тема урока: «Реактивное движение» - записать на доске и в конспекте.
Задание ученикам: на основании всех предыдущих рассуждений
попробуйте дать определение реактивного движения.
Работая в группах по 4 человека, после короткого обсуждения дети
зачитывают определения и сравнивают их с определением, записанным
на доске.
В конспект:
«Реактивным движением называется движение, которое возникает
вследствие того, что от тела отделяется его часть с некоторой
скоростью относительно данного тела».
Вопрос к детям: «Встречались ли мы с таким типом движения на
предыдущих уроках?»
Знакомы, решали задачи («мальчик прыгает с лодки», «охотник
стреляет из ружья» и др.), а поэтому отвели отдельный урок с
единственной целью – познакомиться с одним из применений закона
сохранения импульса – движением космических ракет.
2. Скорость ракеты.
Возвращаемся к закону сохранения импульса, записанному на доске
в начале урока.
В конспект (эта и последующая формулы):
m1 1  m2  2  m1 u1  m2 u 2  (1)
Вопрос учителя: Какие два тела взаимодействуют в полете?
Ракета – это система двух тел – оболочки ракеты и топлива. До
старта вся система находится в покое относительно Земли, потому из (1):
0  mоб  об  mГ  Г
При запуске топливо сгорает, превращаясь в газ высокого давления и
высокой температуры. Газ с большой скоростью выбрасывается из сопла,
оболочка приобретает скорость в противоположном направлении:
mобυоб- mг υг=0, откуда:
 об 
mГ
Г
mоб
(2)
Здесь мы считали, что весь образовавшийся при сгорании топлива газ
выбрасывается одновременно. (Для тел переменной массы эта зависимость
будет сложнее – формула Мещерского).
Учитель предлагает проанализировать, от чего зависит скорость ракеты
в (2). Учащиеся приходят к выводу о том, что скорость ракеты тем больше,
mГ
чем больше скорость истечения газов υг, и чем больше отношение
.
mоб
В современных двигателях скорость υг достигает нескольких км/с, mг в
десятки раз превышает mоб, и все же, как показывают расчеты, даже в
идеальном случае (отсутствие силы тяжести и силы сопротивления среды)
теоретическая максимальная скорость ракеты:
υРmax ~ 6,9 км/с
- Достаточна ли эта скорость для космических полетов?
- Что можно предложить?
К.Э. Циолковский – многоступенчатые ракеты. После полного выгорания
топлива от ракеты отделяется первая, затем вторая ступени, что приводит к
уменьшению массы ракеты и увеличению ее максимальной скорости.
3. Ракетные двигатели.
1) Самостоятельная работа с § 49 (Ф -9 Гончаренко С.У) в парах по
вариантам:
I. Ракетные двигатели на твердом топливе (РДТТ).
II. Жидкостно-реактивные двигатели (ЖРД).
2) Ответы учащихся на вопросы (2-я малая доска).
I вариант:
а) Схема РДТТ (рис. 176).
б) Как создается реактивная сила тяги?
в) Что используют в качестве топлива в двигателях
этого типа?
II вариант:
а) Схема ракеты с ЖРД (рис 177).
б) Что используется в качестве топлива и
окислителя в ЖРД?
в) Преимущества и использование таких двигателей.
4. Украина – космическая держава.
Впервые идея использования реактивного движения для космических
полетов была предложена К.Э. Циолковским в 1903 г. Ему же принадлежат
многие теоретические и конструкторские разработки по космонавтике.
Параллельно с К.Э. Циолковским над этими проблемами плодотворно
работал украинский инженер-исследователь Ю.В. Кондратюк, который, в
частности, разработал принципиальные схемы космических аппаратов,
устойчивых и управляемых в полете, и по свидетельству американских
создателей Шаттлов, именно работы нашего соотечественника
Ю. Кондратюка послужили фундаментом для создания первых космических
аппаратов США.
Вопросы учителя:
- Первый конструктор космических кораблей - ………?
- Первый космонавт Земли - …………..?
- Ул. 12 апреля в нашем районе названа в честь - ………..?
В настоящие время Украина является одной из ведущих космических
держав мира. Уникальный ракетный комплекс «Зенит» неоднократно
использовался в международных космических проектах. (Подробнее об этом
– семинар на следующем уроке)
IV. Закрепление. Решение задач по уровням.
А. Упр. 24 (1) (Ф-9 Коршак С.В.) – на доске с учителем.
В. № 23.24
(Сб. задач, Гельфгат I.М) – самостоятельно по желанию.
V. Подведение итогов.
Учитель подводит итоги урока, оценивает умение учеников работать в
группах, их активность, выставляет оценки.
VI. Домашнее задание.
1. Прочесть § 48, 49 (Ф-9 Гончаренко С.У)
2. Выполнить в конспекте рис. 177 из § 49 с пояснением.
3. Готовить рефераты к семинару по теме «Вклад украинских ученых в
развитие космонавтики. Значение работ К.Э. Циолковского. Успехи в
освоении космического пространства».