Урок физики, 9 класс "Реактивное движение"

Урок по теме  «Реактивное движение»

Класс – 9
Предмет – физика.

Цели урока:

 выяснить сущность реактивного движения, назначение, конструкция и принцип действия ракет, реактивное движение в технике и в природе. Слайд 2

Задачи:
 Образовательные:
 -ввести понятие реактивного движения;
 -распространить применение закона сохранения импульса на реактивное движение;
-способствовать развитию навыков учащихся в самостоятельном приобретении информации, в умении выделять главную мысль.
Воспитательные:
 -способствовать развитию интеллектуальных способностей учащихся;
активизировать деятельность учащихся на уроке.

-способствовать развитию чувства гордости за свою Родину.

 Развивающие:
 дать возможность почувствовать свой потенциал каждому учащемуся, чтобы показать значимость полученных знаний;
побудить к активной работе;
 воспитывать эстетическое восприятие мира через демонстрацию и наглядность; формировать научное мировоззрение, представления о роли физики в жизни общества и его технических достижений.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Формы: индивидуальная,  фронтальная, групповая работы;
и методы: наглядное практическое, исследовательское закрепление.

Здоровье сохраняющие технологии: проветривание, физкультурная пауза, разнообразные формы работы.

ТСО и наглядность:
• ПО: ОС Windows, Microsoft Power Point, Microsoft Word, Microsoft Excel,

•                    Презентация “Реактивное движение”, «Тест»

•                    Воздушные шарики;

План урока.

1. Организационный момент. (3 мин.)
2. Повторение пройденного материала. (10 мин.)
3. Изучение нового материала. (20 мин.)
4. Закрепление полученных знаний. (7 мин.)
5. Домашнее задание. (2 мин.)
6. Подведение итогов урока. Рефлексия  (3 мин.)

Ход урока

I. Организационный момент.
Человек давно мечтал о небе, о небесных телах. Мечтали люди о том, чтобы когда-нибудь побывать на небесных телах. Человечество не останется вечно на Земле, но, в погоне за светом и пространством, сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет себе всё околоземное пространство. Этими замечательными словами (К.Э. Циолковского), я хочу начать наш сегодняшний урок, на котором мы познакомимся с практическим применение закона сохранения импульса слайд 1

 Для оценки своих знаний предлагаю воспользоваться «Картой – контроля». В неё вы в течение урока на каждом этапе будите самостоятельно выставлять заработанные баллы, поможет вам в этом шкала на карте, а в конце урока мы подведём итог.

Контрольные вопросы:

1. Какое движение называется реактивным?

2. На каком законе основано реактивное движение?

3. От чего зависит скорость ракеты?  Слайд 3

Запишем число, классная работа в тетрадях

II. Повторение пройденного материала.

 «ПОВТОРЕНИЕ – МАТЬ УЧЕНИЯ!»

1 часть: тестирование, – индивидуальная работа с самопроверкой (ответы к тесту – на экране после выполнения теста)Слайд 6

ТЕСТ

1. Что называется импульсом тела?

a.      величина равная произведению массы тела на его скорость

b.      величина равная отношению массы тела к его скорости

c.       величина равная произведению массы тела на его ускорение

2. Как направлен импульс тела?

a.      в сторону движения тела

b.      в сторону, противоположную движению тела

c.       не имеет направления

3. Назовите единицы измерения импульса тела в СИ?
1. 1Н                  
2. 1кг                  
3. 1Н/м   
4. 1кг*м/с         
5. 1м*с/кг         
4. Формула, выражающая импульс тела.

a.      р = m * g

b.      p = m * F

c.       p = m * v

5. Формула закона сохранения импульса?
1. р₁ = р₂                       
2. р₁ + р₂ = р₂ + р₁                     
3. р₁ + р₂ = р₁' + p₂'       
4. р₁ – р₂ = р₁' - p₂'                    
6. При каких условиях выполняется закон сохранения импульса?          

a.      во внешнем поле силы

b.      в замкнутой системе тел

c.       в неинерционной системе отсчета

d.      при отсутствии силы трения

7.  Автомобиль массой 1т движется со скоростью 20 м/с. Импульс автомобиля равен:

a.      0,5•10³ кг*м/с

b.      2•10⁴ кг*м/с

c.       10⁴ кг*м/с

d.      2•10⁵ кг*м/с

8. Скорость движущейся материальной точки увеличивается за некоторое время в 4 раза, а ее импульс за это же время увеличивается в

a.      2 раза

b.      4 раза

c.       8 раз

d.      16 раз

2 часть: решение задач, работа в тетрадях, на знание и умение применить формулы импульса и закона сохранения импульса. Задачи подобного плана мы встречаем при подготовке к ГИА решая вторую часть. Слайд 7

III. Изучение нового материала.
«ТЫ ЦИОЛКОВСКИМ МОЖЕШЬ И НЕ БЫТЬ, НО ИМПУЛЬС ПРИМЕНЯТЬ ОБЯЗАН!»

Проблемный эксперимент

Физкультминутка все встали, глубоко вдохнули, расправили плечи, взяли со стола шарики и надули их. На вытянутых руках подняли их над головой, посмотрели на них, руки вытянули вперед и отпустили шарики.  Слайд8

Хитрые люди презирают знание,

простаки удивляются ему,

мудрые люди пользуются им. Слайд 9

Мы люди мудрые и воспользуемся нашими знаниями.

Учитель просит учащегося надуть резиновый шарик и отпустить его. Шарик приходит в движение.
Учитель: За счёт чего шарик приходит в движение?
Учащиеся: Шарик приходит в движение за счёт того, что из него выходит воздух.
Учитель: Движение шарика является примером реактивного движения, и вы правильно указали причину движения шарика Воздух в шаре создает давление на оболочку по всем направлениям. Если отверстие в шарике не завязывать, то из него начнет выходить воздух, при этом сама оболочка будет двигаться в противоположном направлении. Это следует из закона сохранения импульса: импульс шара до взаимодействия равен нулю, после взаимодействия – геометрической сумме импульсов газа и оболочки, поэтому они должны приобрести равные по модулю и противоположные по направлению импульсы, т. е. двигаться в противоположные стороны. Прежде, чем вы попытаетесь сформулировать определение реактивного движения, мне бы хотелось спросить у вас, будет ли являться примером реактивного движения следующий случай:

 Ученик встаёт на легкоподвижную тележку, спрыгивает с неё. Тележка движется в противоположную сторону.
Учащиеся высказывают своё мнение, учитель фиксирует мнения учащихся и их обоснования на доске.
Учитель: Что общего в первом и во втором опытах?
Учащиеся: Тележка и шарик пришли в движение, потому что от них что-то отделилось (ученик, воздух)

Учитель:   Надуем детский воздушный шар, и прежде, чем перевязать отверстие ниткой, вставим в него согнутую под прямым углом трубочку для сока. В тарелку, размером меньше диаметра шара, нальём воду и опустим туда шар так, чтобы трубочка была сбоку. Воздух из шара будет выходить, и шар начнет вращаться по воде под действием реактивной силы. слайд 10

 Показать реактивное движение. можно также на следующем опыте.:
МАТЕРИАЛЫ: рейка длиной в метр, соломинка для коктейлей (10 см), ножницы, веревка, два стула, шарик длиной в 20 см, клейкая лента.

слайд 12

ПРОЦЕСС:

        Отрежьте 4,5 м бечевки и протяните ее через соломинку.

        Поставьте стулья на 4 метра друг от друга.

        Как можно туже натяните бечевку и привяжите ее к спинкам стульев.

        Надуйте шарик и закрутите отверстие.

        Передвиньте соломинку к одному из стульев и прикрепите к ней воздушный шарик отверстием в сторону этого стула.

        Развяжите шарик. слайд 11

ИТОГИ: Соломинка вместе с прикрепленным к ней шариком выстреливает вдоль по бечевке и перестает двигаться только в самом ее конце, либо только тогда, когда шарик окончательно сдувается.
ПОЧЕМУ? Вы наблюдали реактивное движение. Так называют движение тела, которое возникает, когда от него с какой-то скоростью отделяется его часть. Когда мы отпустили шарик, его стенки вытолкнули воздух наружу. Воздух вырвался из шарика назад, а сам шарик устремился вперед и потащил за собой соломинку. Соломинка и бечевка удерживали «ракету» на прямом курсе.

Демонстрация фрагмента мультфильма «Приключения капитана Врунгеля», в котором яхта движется вперед за счет выстрелов бутылок шампанского. Слайд 13

Учитель: За счет чего яхта «Беда» догнала другие яхты регаты?

Учащиеся: Пробки от бутылок летели назад, а яхта двигалась вперед.

Учитель: Может ли такое произойти в реальности?

Учащиеся: Скорее всего, нет. Потому что пробки слишком легкие по сравнению с яхтой.

Учитель: Что общего в первом и во втором опытах?

Учащиеся: Яхта и шарик пришли в движение, потому что от них что-то отделилось (пробки, воздух).

После этого учащиеся формулируют определение реактивного движения.

Движение тела, возникающее при отделении от него с какой-либо скоростью некоторой его части, называют реактивным движением слайд 14

Учитель: Хорошо, это и есть тема нашего сегодняшнего урока. Запишем   тему урока в тетрадь.

Вы могли слышать или читать такие слова, как «реактивный двигатель», «реактивное движение», «реактивный самолет» и т. п.

Примером реактивного двидения является следующий опыт: если на водопроводный кран надеть резиновую трубку с изогнутым горизонтальным концом и открыть кран. Вода будет вытекать из трубки, а сама трубка отклоняться в сторону противоположную направлению струи. Движение трубки при вытекании из нее воды является примером реактивного движения.

Реактивное движение можно продемонстрировать с помощью прибора, называемого сегнеровым колесом (рис. 44). Прибор состоит из конусообразного сосуда, насаженного на острие. Дно этого сосуда сделано в виде двух трубок, изогнутых под прямым углом. Вода, налитая в сосуд, выливается из трубок, а сосуд при этом начинает вращаться в сторону, противоположную направлению вытекания воды.

Типичным  примером реактивного движения является движение ракет.

Демонспроция видео запуск ракеты

На рисунке приведена схема ракеты.

В головной части ракеты находится рабочий отсек, в котором располагается полезный груз. Большую часть ракеты занимают баки с горючим и окислителем. Топливо подается в камеру сгорания, где происходит химическая реакция. Газ, который при этом образуется, имеет высокую температуру и большое давление. Он вырывается наружу с очень большой скоростью через специальный канал — сопло.

Если пренебречь силой притяжения ракеты к Земле, которая много меньше, чем внутренние силы, возникающие при выбросе газа, то можно считать ракету и газ замкнутой системой. Поскольку до старта суммарный импульс ракеты и топлива равен нулю, то по закону сохранения нулю должен быть равен суммарный импульс ракеты и выбрасываемого из нее газа. Следовательно, импульс ракеты и импульс выбрасываемого газа равны по модулю и направлены в противоположные стороны.

Пусть масса газа mг, скорость истечения газа vг, масса ракеты mр, скорость ракеты vр. Тогда

m2v2 – mрvр = 0 или mгvг = mрvр,

откуда

vр = vг.

Полученная формула позволяет рассчитать скорость ракеты, если известны масса ракеты и газов, а также скорость истечения газов.

 Записывая формулу для скорости ракеты, мы считали, что весь газ выбрасывается из ракеты мгновенно. На самом деле газ вытекает постепенно, порциями. Это означает, что топливо какое‑то время находится в ракете. Если учесть силу тяжести и силу сопротивления воздуха, действующие на ракету, то отношение массы топлива к массе ракеты будет значительно больше, чем получено из закона сохранения импульса. Расчеты показывают, что для достижения ракетой скорости, равной первой космической, масса топлива должна быть в 55 раз больше массы ракеты при скорости истечения газов 2000 м/с.

Поскольку большую часть ракеты занимают баки с топливом, то по мере его выгорания баки становятся ненужным балластом, увеличивая общую массу ракеты, для сообщения им ускорения нужно расходовать топливо дополнительно. Для уменьшения массы ракеты и увеличения скорости ее движения ракеты делают многоступенчатыми. По мере выгорания топлива, находящегося в каждой ступени, эти ступени последовательно отделяются, и полет продолжает оставшаяся часть ракеты. В практике космических полетов обычно используют многоступенчатые ракеты, развивающие гораздо большие скорости и предназначенные для более дальних полётов, чем одноступенчатые.

Многоступенчатые ракеты ( самостоятельная работа с учеником стр.86 рис.46)

В настоящее время полеты человека в космос стали достаточно привычным явлением. На околоземных орбитах функционируют космические станции, на которых совершаются многодневные полеты со сменными экипажами, ведущими исследовательскую работу.

 Ракеты широко используются для запуска на орбиту искусственных спутников Земли, межпланетных космических станций и других аппаратов для исследования космического пространства. Идея использования ракет для этой цели была предложена в начале XX в. русским ученым Константином Эдуардовичем Циолковским. Она была практически реализована советскими учеными под руководством академика Сергея Павловича Королева. С помощью ракеты 4 октября 1957 г. был выведен на орбиту первый искусственный спутник Земли. Эта ракета (ее называют ракетой‑носителем) имела массу 267 т, длину 29,2 м и состояла из двух ступеней.

12 апреля 1961 г. был совершен первый космический полет с человеком на борту. Юрий Алексеевич Гагарин облетел земной шар на космическом корабле «Восток», который был выведен на околоземную орбиту трехступенчатой ракетой‑носителем стартовой массой 287 т. Масса же космического корабля «Восток» составляла всего 4,73 т.

Мир познаний многолик и ярок,

Свет его и удивляет и манит.

Любое русское открытие - подарок,

Любое русское открытие – динамит.

Циолковский, Королев, Гагарин.

Вот имена людей потрясших мир.

Труды их, помыслы нетленны

Российская наука помнит их.

Реактивное движение используется многими моллюсками – осьминогами, кальмарами, каракатицами, медузами.

Наибольший интерес представляет реактивный двигатель кальмара. Для быстрого броска он использует реактивный двигатель. Мышечная ткань – мантия окружает тело моллюска со всех сторон, объем ее полости составляет почти половину объема тела кальмара. Животное засасывает воду внутрь мантийной полости, а затем резко выбрасывает струю воды через узкое сопло. Это сопло снабжено специальным клапаном, и мышцы могут его поворачивать, изменяя направление движения. Двигатель кальмара очень экономичен, он способен развивать скорость до 60 – 70 км/ч. (Некоторые исследователи считают, что даже до 150 км/ч!) Недаром кальмара называют “живой торпедой”.

Наберет он в рот воды - чтобы не было беды,

Изо всех силенок дунет, на врага водою плюнет

И мгновенно удерет, как ракетный самолет.

( А. Петров «Кальмар».)

Реактивное движение можно встретить и в мире растений. Например, созревшие плоды “бешеного огурца”

 Чудный огурец созрел на грядке, сам зеленый вроде все в порядке…

Но созревшие плоды его сбесились, взяли от плода отделились.

Огурец, с разбега полетел налево,

А плоды его отправились направо.

Каково же было удивление

Наблюдать столь странное явление.

И это, тоже реактивное движение.

 при самом легком прикосновении отскакивают от плодоножки, а из образовавшегося отверстия с силой выбрасывается клейкая жидкость с семенами. Сам огурец при этом отлетает в противоположном направлении до 12 м.

IV. Закрепление полученных знаний.

«Незнающие пусть научатся, а знающие вспомнят еще раз»

Задача 1

В книге Э. Распе «Приключения барона Мюнхгаузена» приведен такой рассказ барона: « Однажды попробовал я перепрыгнуть через болото верхом на коне. Но конь не допрыгнул до берега, и мы шлепнулись в жидкую грязь. Шлепнулись и стали тонуть . Спасения не было. Болото  с ужасной быстротой засасывало нас все глубже и глубже… что было делать? Мы непременно погибли  бы, если бы не удивительная сила моих рук… Схватив себя за волосы, я изо всех сил  дернул вверх и без большого труда  вытащил из болота  себя и своего коня, которого сжал обеими ногами, как щипцами….» Возможно ли такое событие?

Задача 2

Назовите основные части ракеты по рисунку

V. Домашнее задание

Раздаются карточки с опорным конспектом по теме «Импульс. Закон сохранения импульса. Реактивное движение».

 На следующем уроке конспект нужно будет воспроизвести наизусть.

Прочитать параграф 22 , выполнить упражнение 21(1)

V. I  Подведение итогов урока. Рефлексия

А теперь ответим на контрольные вопросы сегодняшнего урока

Контрольные вопросы:

1. Какое движение называется реактивным?

Под реактивным понимают движение тела, возникающее при отделении некоторой его части с определенной скоростью относительно тела.

2. На каком законе основано реактивное движение?

3. От чего зависит скорость ракеты?

Тестирование:

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

А. Импульсу. Б. Силе. С. Энергии. Д. Скорости.

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

А. 2mv. Б. -2mv. В. Mv. Д. 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. Циалковский. В. Кибальчич. Д. 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. Д. Газовый.

5.От чего зависит скорость ракеты?

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

6. На каком законе основано реактивное движение?

А. импульса  Б. закона сохранения импульса В. Закона всемирного тяготения.

Выставление оценок согласно  карточке- контроля

А теперь давайте запустим свою «ракету».

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 оказаться в межзвездном пространстве?..

Н. Сапрыкина.

«Космический

лебедь»

каждый раз, когда современная космонавтика одерживает очередную победу, я ловлю себя на мысли то, что многое происходит, предвидел, иногда даже в деталях К.Э. Циолковский. Насколько он опередил свой век!

Завершить урок  я тоже хочу словами Константина Эдуардовича:

“Основной мотив моей жизни – сделать что-нибудь полезное для людей, не прожить даром жизнь, продвинуть человечество хоть немного вперед”.

Я хочу, чтобы эти слова стали девизом и вашей жизни, чтобы каждый из вас внес свой вклад в развитие нашей страны, общества, науки.

Пожалуйста, к рисунку ракеты на доске приклейте красные полосы, если урок был полезным и интересным. Если нет – то полосы других цветов

Литература для учителя

1. Перышкин А.В., Гутник Е.М. “Физика-9”, М: Дрофа, 2000
2. Кабардин О.Ф., Орлов В.А., Пономарева А.В. “Факультативный курс физики-8”, М: Просвещение, 1977
3. Перельман Я.И. “Знаете ли вы физику?”, Д: ВАП, 1994
4. Лансберг Г.С., Т.1 “Элементарный учебник физики”, М: Наука, 1985
5. Газеты “Физика”, издательского дома “Первое сентября”
6. Ланге В.Н. “Экспериментальные физические задачи на смекалку”, М: Наука, 1974

Краткое описание документа:

Урок способствует развитию интеллектуальных способностей учащихся;
активизировать деятельность учащихся на уроке.

-способствовать развитию чувства гордости за свою Родину.

Воспитывает эстетическое восприятие мира через демонстрацию и наглядность; формировать научное мировоззрение, представления о роли физики в жизни общества и его технических достижений.