Урок по теме "Реактивное движение" в 9 или 10 классе

Реактивное движение

Цель: Показать практическое значение закона сохранения импульса на физическом материале о  реактивном движении.

ЗАДАЧИ:

Образовательные: продолжить  усвоение закона сохранения импульса;

                                  применить закон для объяснения реактивного движения;   

                                  показать практическую значимость закона  в природе и  

                                  технике.

Развивающие:        развитие умения применять полученные ранее знания к    

                                 объяснению новых  явлений;

                                 развитие умения обобщать и строить аналогии;

                                 развитие грамотной   физической речи, внимания, памяти;          

                                 формирование навыков самоконтроля в режиме     

                                 самостоятельной работы.

Воспитательные:    повышение познавательной активности; воспитание патриотизма, развитие  чувства гордости за своих соотечественников.

Формы работы:         фронтальная, индивидуальная.

Оборудование:             ПК и мультимедиапроектор, презентация к уроку, воздушные шарики, штативы, тележка, стальные шарики.

                                                      План урока

1. Организация начала урока

2. Актуализация ЗУН

1. Векторная физическая величина, являющаяся мерой механического движения тела  (импульс тела)

2.  Это векторная физическая величина, мера воздействия силы на тело за данный промежуток времени (в поступательном движении). (импульс силы)

3.  Мог ли в действительности герой книги Э. Распе барон Мюнхгаузен согласно своему рассказу сам вытащить себя и своего коня из болота? (Нет, такого произойти не могло, так как по закону сохранения импульса внутренние силы системы не могут привести в движение её центр тяжести.)

4. Влияет ли на скорость движущегося танка выстрел, произведенный из башенного орудия в направлении движения машины?
(Влияет. Скорость танка уменьшается.)

5. Что должен делать человек, чтобы не провалиться под тонкий лед: бежать по льду или стоять на нём? (Надо бежать. В этом случае время взаимодействия человека с участком льда, с которым он соприкасается в момент бега, очень мало. Поэтому импульс силы, действующий на лёд, также мал и лёд не успевает разрушиться под ногами человека.)

6. С тележки массой 210 кг, движущейся горизонтально со скоростью 2 м/с, в противоположную сторону прыгает человек  массой 70 кг. Какова скорость человека при прыжке, если скорость тележки стала равной 4 м/с? (4 м/с)

3. Изучение нового материала.

    Интересный цирковой трюк, называемый «легче воздуха», описал А.Куприн в одном из своих рассказов: « И что же делает Никаноро Нанни? Он берет в каждую из рук по двадцатипятифунтовой гире, затем делает короткий, но быстрый разбег, отталкивается со страшной силой от трамплина и летит прямо на тамбур…  Но во время этого полета, в какой-то необходимый, но неуловимый момент. Он бросает обе гири и тут-то, преодолев закон тяжести, ставши внезапно легче на пятьдесят фунтов, он неожиданно взвивается кверху и потом уж заканчивает полет, упав на тамбур». Объясните этот цирковой трюк с точки зрения физики.

  Оттолкнувшись от трамплина, циркач приобретает импульс M, где  М- суммарная масса, равная массе циркача и гири. Модуль импульса сохраняет свое значение и при уменьшении массы М. За счет потери гири увеличивается скорость .

1. Опыт с тележкой.

Объясните, с точки закона сохранения импульса, что произошло.

2. Опыт с шариком.

Что общего в этих двух опытах?

Такое движение является реактивным.

    Реактивное движение   – это такое движение тела, которое возникает при отделении некоторой его части с определенной скоростью относительно тела.

   Реактивное движение, используемое ныне в самолетах, ракетах и космических снарядах, свойственно осьминогам, кальмарам, каракатицам, медузам – все они, без исключения, используют для плавания реакцию (отдачу) выбрасываемой струи воды. Способны развивать скорость 60-70 км/ч.

   Реактивное движение основано на третьем законе Ньютона, в соответствии с которым "сила действия равна по модулю и противоположна по направлению силе противодействия". Горячие газы, вырываясь из сопла ракеты, образуют силу действия. Сила реакции, действующая в противоположном направлении, называется силой тяги. Эта сила как раз и обеспечивает ускорение ракеты.

   Согласно третьему закону Ньютона:

F₁ = - F₂,

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 является реактивной силой. Рассчитаем скорость, которую может приобрести ракета.

Если импульс выброшенных газов равен _г•m_г, а импульс ракеты _р•m_р, то по закону сохранения импульса, получаем:

_г•m_г = _р•m_р,

Откуда скорость ракеты:   

 Реактивное движение впервые использовал древнегреческий ученый Герон Александрийский. Это устройство не нашло применения и служило только забавой. В шар наливали воду и нагревали над огнем. Вырывающийся из трубки пар начинал вращать шар.

В конце первого тысячелетия нашей эры в Китае заново изобрели реактивное движение, которое приводило в действие ракеты – бамбуковые трубки, начиненные порохом, они тоже использовались как забава.

  Один из первых проектов автомобилей был также с реактивным двигателем и принадлежал Ньютону.

Одно из главнейших изобретений человечества в 20 веке – это реактивный двигатель, который позволил человеку подняться в космос.

Константин Эдуардович Циолковский

Русский и советский инженер и школьный учитель во время работы над созданием одной из своих ракет. Его считают «отцом космонавтики». Первым предложил использование многоступенчатых ракет на жидком топливе, доказал возможность полетов в космос.

РАКЕТА – летательный аппарат, движущийся под действием реактивной силы, возникающей при отбросе массы сгорающего ракетного топлива (рабочего тела).

Для осуществления межзвездных перелетов необходимо создание фотонного двигателя.

• 1 слайд

  1. Векторная физическая величина, являющаяся мерой механического движения тела
  Импульс
  тела
  Кинетическая энергия
  Импульс силы
  

• 2 слайд

  2. Это векторная физическая величина, мера воздействия силы на тело за данный промежуток времени (в поступательном движении).
  Импульс
  тела
  Кинетическая энергия
  Импульс силы
  

• 3 слайд

  3. Мог ли в действительности герой книги Э. Распе барон Мюнхгаузен согласно своему рассказу сам вытащить себя и своего коня из болота?
  При определённых обстоятельствах
  Нет
  Да
  

• 4 слайд

  4. Влияет ли на скорость движущегося танка выстрел, произведенный из башенного орудия в направлении движения машины?
  Нет
  Влияет, при определенных условиях
  Да
  

• 5 слайд

  5. Что должен делать человек, чтобы не провалиться под тонкий лед: бежать по льду или стоять на нём?
  Бежать
  Свой вариант
  Стоять
  

• 6 слайд

  6. С тележки массой 210 кг, движущейся горизонтально со скоростью 2 м/с, в противоположную сторону прыгает человек массой 70 кг. Какова скорость человека при прыжке, если скорость тележки стала равной 4 м/с?
  6 м/с
  8 м/с
  4 м/с
  

• 7 слайд

  Реактивное движение
  

• 8 слайд

• 9 слайд

  Реактивное движение – это такое движение тела, которое возникает при отделении некоторой его части с определенной скоростью относительно тела.
  
  

• 10 слайд

• 11 слайд

  Шар Герона
  

• 12 слайд

  Константин Эдуардович Циолковский
  

• 13 слайд

• 14 слайд

  Первый космонавт планеты и главный конструктор отечественной ракетно-космической техники
  Сергей Павлович Королёв – советский ученый и конструктор, руководитель всех космических полетов.
  
  Юрий Алексеевич Гагарин – первый космонавт, совершил облет Земли 12 апреля 1961 г. за 1 час 48 минут на корабле «Восток».
  

• 15 слайд

  Фотонный
  двигатель