Разработка урока по теме "Реактивное движение"

«Физика – Первое сентября» диск к № 04\2011

Главный конструктор

В начале 1934 года в воротах дома 319 по Садово-Спасской улице в Москве задержались два человека из Гирда (группа по ракетной технике), который размещался во дворе этого дома.

Первый:

Хотел бы я знать, кто будет проектировать и строить корабль для полёта человека в космос?

Второй:

Конечно, это будет коллектив. Знаю, и ты и я войдём в этот коллектив, И если ни одна наша ракета не летала в космос, это не значит, что мы не доживём до межпланетного полёта человека. Обязательно доживём!

Знали ли они, эти два инженера, что их предвидения сбудутся через 27 лет? Ведь многие относили полёт в космос на конец 20 века, на 21 век. Одним из собеседников был Михаил Клавдиевич Тихонравов, вторым-Сергей Павлович Королёв.

Освоение космоса стало для Королёва первым и единственным делом его жизни. А жизнь эта была трудная, сложная, порой драматическая.

Родился 12 января 1907 года в Житомире в семье учителя. Из-за распада семьи с двух до десяти лет воспитывался в Нежине под Киевом в большой купеческой семье родителей матери. В последствии Сергей Павлович часто говорил: «Детства у меня не было». Он целыми днями находился один дома. На улицу ему выбегать запрещали. Детство, проведённое среди взрослых, игры в одиночестве рано развили у него интерес к чтению и письму. В семь лет он уже знал счёт до миллиона и гордился этим. С 1917 года жил в Одессе, где дома постигал школьную программу. Учился в строительной профессиональной школе, занимаясь во многих кружках и на разных курсах.

Из автобиографии Королёва: «…За всё время учёбы жил на свой заработок. Работал на разной работе (разносчик газет, столяр и др.). Имел свои осуществлённые конструкции лёгких самолётов и планеров, а также выполнял ряд печатных работ по авиационной технике. В1929 году стал заниматься вопросами ракетной техники. Репрессирован в 1938 году. Находился в заключении на Колыме до 1940года. Затем трудился в конструкторском бюро в Москве и Казани»

В 1946 году, когда началась «холодная война», Королёва назначили главным конструктором по созданию управляемых боевых ракет. В небывало короткие сроки гением Королёва была проведена революция от одноступенчатой ракеты к многоступенчатой ракете-гиганту. Вместе с тем Сергей Павлович остался верен себе и звёздной мечте-освоению космоса.

Итак, 12 апреля 1961 года в историю Земли и всей Вселенной были вписаны два имени: первого космонавта планеты Юрия Алексеевича Гагарина и главного конструктора Сергея Павловича Королёва.

Сергею Павловичу не давала покоя мысль о предстоящем новом полёте человека в космос. Медики и некоторые другие специалисты сходились на том, что должно быть сделано три витка. Почему? После трёх витков посадка приходится на нашу территорию. Чем больше витков, тем дальше место посадки. От 8 до 13 витков посадка приходится на Атлантический океан. Только через сутки возникает возможность садиться дома.

Полёт Германа Титова известен во всех подробностях: он совершил 17 витков вокруг Земли, прошёл более 700 километров космосе. В полете Герман сделал следующую запись в бортжурнале: «Могучие у нас ракеты, и славу космических полётов в полной мере надо делить между космонавтами и теми, кто создаёт, снаряжает, запускает ракеты»

Планы и замыслы всё более великие рисовались в голове конструктора. Многое из того, о чём мечталось, он настойчиво осуществлял. Многое требовало ещё своего осмысления. И он продолжал думать о космосе всякую минуту-и поздно вечером, когда возвращался домой, и рано утром по дороге то к учёным, то к космонавтам, то к строителям ракет, то на космодром для подготовки пусков и полетов. Будучи главным конструктором, Королёв заставил всех поверить в необходимость широкой программы исследования космоса. Его забота о престиже отечественной науки, глубокая гражданственность, целеустремленность привели к программе полёта человека в космос. При всём этом Королёв не действовал очертя голову. Благодаря тактике двигаться к триумфу небольшими шагами, вплоть до самой смерти он делал всё впервые в мире: первый искусственный спутник земли, фотография обратной стороны Луны, полёт первого космонавта, первая групповая экспедиция в космос. Первая стыковка автоматов в космосе, мягкая посадка на Луну…

Их путь считали необычным, Мы сделать многое успели

Хотя при этом каждый знал, Но надо, чтоб успеть втройне,

Что Королёв был черепичник, Быть Королёвым в самом деле

В литейном Юра начинал. И Юрой рваться к вышине!

Да, шёл упрямо и нескоро,

Не отделив ночей от дней, П.Асташенков

Строитель малого планёра,

К закладке звёздных кораблей

2

ПОЛВЕКА НА ОРБИТЕ

Начало освоения космического пространства - время всеобщего восторга первыми космическими достижениями. Первый спутник, первый полёт человека на космическом корабле, первый выход человека в открытый космос, первые полёты автоматических станций к Луне позволяли строить самые дерзновенные планы о космическом будущем человечества.

Говорят, что основательность мечты проверяется временем. Если так, то, безусловно, мечта о космическом полёте-одна из наиболее заслуживающих право на осуществление. Ведь люди лелеяли её на протяжении тысячелетий и приближали тот день, когда ей предстояло стать явью. И вот наступило 4 октября 1957 года.

Весь мир услышал слова диктора Центрального радио, передававшиеся всеми радиостанциями Советского Союза:

Дублёр первого

ИСЗ

«В результате большой напряжённой работы научно-исследовательских институтов и конструкторских бюро создан первый в мире искусственный спутник Земли.4 октября 1957 года произведён его успешный запуск». Его сделали максимально простым: сферический корпус диаметром 58 см, масса-83,6 кг, внутри два радиопередатчика, снаружи-четыре уса антенн, продолжительность непрерывной работы-две недели. 4 октября спутник был выведен на орбиту, и с этого запуска началась новая эра-эра космических полётов.

Первые советские сообщения о запуске были торжественны, но скромны. И лишь после бурной реакции западных средств информации о спутнике заговорили вплотную. С уст людей всего мира не сходили три слова: «Москва», «спутник», «русские».

В те времена было заведено значимые события отмечать какими-нибудь техническими достижениями. В ноябре 1957 года предстояло празднование 40-летия Великой Октябрьской революции. И 10 октября Сергей Павлович Королёв получил личное указание руководителя страны Хрущёва : -«Запустить к празднику ещё один спутник».

Королёв принял решение, запустись космический аппарат с собакой на борту. Это была Лайка. 3 ноября 1957 года на орбите появилась вторая рукотворная звезда. Надёжный мост с Земли в космос был перекинут запуском советских искусственных спутников

1

Третий ИСЗ

декабря 1960 года на орбиту ушёл третий спутник с собаками Пчёлкой и Мушкой . 9 марта 1961 года в пилотском кресле сидел Иван Иванович-манекен, усредненный по росту и весу человека. И когда приземлился последний пятый спутник, учёные поняли: человеку открыта дорога к звёздам!

После запусков советских и американских спутников встал вопрос о практическом использовании разработанной техники.

Огромное значение для человечества имеет возможность непрерывного наблюдения за просторами Мирового океана. Под толщами океанской воды зарождаются чудовищной силы ураганы и тайфуны, несущие жертвы и разрушения. Раннее оповещение населения часто имеет решающее значение для спасения жизней десятков тысяч людей. Использование спутников для целей обзора облегчило задачу прокладывания курса морских судов.

В 1991 и 1994 годах на орбиту были выведены геодезические спутники. Отслеживание земной поверхности имеет большое значение в области охраны окружающей среды. Эта информация необходима, если вспомнить тревожные прогнозы общего потепления Земли, которые приведут к тому, что растают полярные шапки и повысится уровень моря. Наблюдения за полярными областями со спутников создают систему раннего обнаружения в деле о таянии льдов.

На околоземную орбиту с 1971 года по 1982 год наша страна вывела 7 орбитальных станций серии “Салют”. С 1986 по 2001 год работала уникальная по длительности пребывания на околоземной орбите станция “Мир” – она имела шесть стыковочных узлов, на ней в разное время побывали более ста космонавтов и астронавтов. А космонавт В. В Поляков проработал на ней 438 суток, установив мировой рекорд длительности орбитального полета. Сейчас на орбите работает Международная космическая станция, в создании которой принимают участие многие страны. Орбитальная станция – это целый космический дом, в котором космонавты живут и работают в течение нескольких месяцев. Они проводят научные эксперименты, исследуют космические объекты, изучают нашу Землю, а также принимают гостей, получают посылки. Конечно, гости прилетают на космических кораблях, а необходимые грузы доставляют транспортные корабли.

2 января 1959 года АМС (автоматическая межпланетная станция) “Луна – 1” начала исследование естественного спутника Земли. Всего к Луне было направлено 24 станции серии “Луна” и 4 станции серии “Зонд”. Первые аппараты должны были выйти на орбиту вокруг Луны, следующие – попасть на ее поверхность. Затем их задачи усложнились: АМС совершали мягкую посадку, которая обеспечивала сохранность сложной аппаратуры, фотографировали поверхность, измеряли температуру, брали пробы грунта и даже возвращались на Землю, доставляя образцы лунных пород, фотографии, результаты анализов.

20 июля 1969 года американский астронавт Нил Армстронг стал первым человеком, ступившим на поверхность Луны.

В результате исследований было установлено, что Луна не имеет атмосферы, на ее поверхности нет воды, а температура изменяется от +130⁰ С днем до –170⁰ С ночью. При таких условиях существование жизни невозможно.

АМС были запущены на Марс и Венеру.

Минуло уже 50 лет с тех пор, как человечество вступило в космическую эру. Что значит 50 лет по сравнению с тысячелетиями астрономии? Но по стремительности развития и масштабности проводимых работ космонавтика не знает себе равных. А что нас ждёт впереди? Возможность проникнуть в самые дальние уголки солнечной системы, а за тем и к звёздам, увидеть вблизи другие планеты и…а ПОЧЕМУ БЫ И НЕТ?

Открытый урок по физике в 9 классе «Реактивное движение».

№ п/п	Этап урока	Слайд	Примечание
1.	Цель урока: - рассм применение з-на сохр импульса в реактивном движении; -где и как применяется реакт движение
2.	Проверка д/з		За доской уч-ся заранее пишут решение задачи.
3.	Объяснение нового материала. З-н сохр импульса позволяет объяснить очень важный вид движ-ия –реактивное движение. Реактивное движ-ие – это движение тела, возникающее при отделении от него с некоторой скоростью какой-либо его части. Простейшим примером реактивного движения является движение воздушного шарика. Реактивная сила возникает без какого-либо взаимодействия с внешними телами. Например, если запастись достаточным количеством мячей, то лодку можно разогнать и без помощи весел, действием только одних внутренних сил. Толкая мяч, человек (а значит и лодка) сам получает толчок согласно закону сохранения импульса. По принципу реактивного движения передвигаются некоторые представители животного мира, например кальмары и осьминоги. Периодически выбрасывая вбираемую в себя воду, они способны развивать скорость до 60-70 км/ч. Уже созданы двигатели, подобные двигателю кальмара - водомёты «Бешеный огурец»		опыт Попробуйте объяснить Попробуйте объяснить
4.	Наиболее широкое применение реактивное движение нашло в технике при создании ракет. Прообразом реактивных двигателей можно считать прибор, изобретённый в 1 в н.э. Героном Александрийским. Один из первых проектов автомобилей был также с реактивным двигателем и принадлежал этот проект Ньютону. Первые ракеты начали изготавливать очень давно. Их появление было связано с изобретение пороха. Пороховые ракеты применялись в Китае уже и Х в.н.э. На протяжении сотен лет такие ракеты (бамбуковые трубки, начиненные порохом) использовались в основном как фейерверочные и сигнальные. Ракеты как оружие начали широко применяться во время Второй мировой войны. Немецкие войска применяли баллистические ракеты Фау-2. Советские войска с большим успехом использовали установки залпового огня «Катюша».		Устройство и принцип действия.
5.	Принцип реактивного движения находит широкое применение в космонавтике и авиации. В космическом пространстве нет среды, с которой тело могло бы взаимодействовать и тем самым изменять направление и модуль своей скорости. Поэтому для космических полётов могут быть использованы только реактивные летательные аппараты, т.е. ракеты. Рассмотрим вопрос об устройстве и запуске так называемых ракет-носителей, т. е. ракет, предназначенных для вывода в космос искусственных спутников Земли, космических кораблей, автоматических межпланетных станций и других полезных грузов. Современная космическая ракета представляет собой очень сложный летательный аппарат, состоящий из сотен тысяч и миллионов деталей. Масса ракеты огромна. Она складывается из массы рабочего тела (т.е. раскалённых газов, образующихся в результате сгорания топлива и выбрасываемых в виде реактивной струи) и конечной или, как говорят, «сухой» массы ракеты, остающейся после выброса из ракеты рабочего тела. По мере истечения рабочего тела, освободившиеся баки лишние части оболочки ит.д. начинают обременять ракету ненужным грузом, затрудняя её разгон. Поэтому для достижения космических скоростей применяют составные (или многоступенчатые) ракеты. Сначала в таких ракетах работают лишь блоки первой ступени. Когда запасы топлива в них кончаются, они отделяются, и включается вторая ступень, после исчерпания в ней топлива она также отделяется и включается третья ступень. Находящийся в головной части ракеты спутник или какой-либо другой космический аппарат укрыт головным обтекателем, обтекаемая форма которого способствует уменьшению сопротивления воздуха при полёте ракеты в атмосфере Земли. Когда реактивная газовая струя с большой скоростью выбрасывается из ракеты, сама ракета устремляется в противоположную сторону. Почему это происходит? В данном случае импульс Мрυр , приобретаемый ракетой, должен быть равен импульсу mгазаυгаза выброшенных газов: Мрυр = mгазаυгаза Отсюда следует, что скорость ракеты υр= mгазаυгаза/Мр Проанализируем полученное выражение. Мы видим, что скорость ракеты тем больше, чем больше отношение массы рабочего тела (т.е. массы топлива) к конечной («сухой») массе ракеты. Эта формула является приближённой. В ней не учитывается, что по мере сгорания топлива масса летящей ракеты всё меньше и меньше. Точная формула для скорости ракеты впервые была получена в 1897г. К.Э.Циолковским и поэтому носит его имя.
6.	Сообщение о Циолковском
7.	Сообщение о Королёве
8.	Сообщение «Полвека на орбите».
9.	Работа МКС
10	«Сегнерово колесо» д/з
11.	Земля из космоса.

РЕАКТИВНОЕ ДВИЖЕНИЕ

Реактивное движение в живой природе.

Периодически выбрасывая вбираемую в себя воду, кальмары способны развивать скорость до 60-70 км/ч. Именно это дало повод назвать их биологическими ракетами. Инженеры уже создали двигатель, подобный двигателю кальмара. Его называют водометом.

Примеры реактивного движения можно обнаружить и в мире растений. Например, созревшие плоды “ бешеного” огурца при самом лёгком прикосновении отскакивают от плодоножки и из образовавшегося отверстия с силой выбрасывается горькая жидкость с семенами; сами огурцы при этом отлетают в противоположном направлении. Стреляет бешеный огурец (иначе его называют «дамский пистолет») более чем на 12 м.

Из истории реактивных двигателей.

Реактивный паровой автомобиль Ньютона ок. 1670 г.

Шар Герона I век н.э.

Немецкие ракеты Фау-2

Советские «Катюши»

Р ракеты

Реактивное движение – единственный вид движения, который может осуществляться без взаимодействия с окружающей средой

Р газа

7

Константин

(1857-1935)

Эдуардович

Циолковский

Основной мотив моей жизни – сделать что-нибудь полезное для людей, не прожить даром жизнь, продвинуть человечество хоть немного вперёд. Вот почему я интересовался тем, что не давало мне ни хлеба, ни силы. Но я надеюсь, что мои работы, может быть, скоро, а может быть в отдалённом будущем дадут обществу горы хлеба и бездну могущества.

К.Э.Циолковский

7

Памят н ик К.Э.Циолковскому в г. Калуге.

7

Сергей

Павлович

Королёв

Да, шёл упрямо и нескоро,

Не отделив ночей от дней ,

Строитель малого планёра,

К закладке звёздных кораблей

Асташенков

7

Юрий Алексеевич Гагарин

Первый космонавт в истории человечества

12 апреля 1961 года совершил первый пилотируемый космический полет на корабле «Восток»

С.П. Королёв с Ю.А. Гагариным

7

Первый в мире ИСЗ

(диаметр 580 мм, масса 83,6 кг).

Второй ИСЗ с контейнером для собаки Лайки

7

Луноход

Нил Армстронг –

первый человек на Луне

7

7

венгерский физик Я.А.Сегнер в 1750 году продемонстрировал прибор, который впоследствии стали называть сегнеровым колесом

д/з: § 22, упр 21 (2) учебник, опыт

7

7

Спасибо за внимание!

7