Реактивное движение (9 класс)

Муниципальное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №16 села Томузловского Буденновского района»

«Реактивное движение»

Урок физики в 9 классе

Учитель физики

и информатики

высшей категории

МОУ СОШ №16

Поделякина Т.В.

2014-2015 учебный год

План-конспект урока по теме:

«Реактивное движение»

Цели урока: Образовательная: познакомить учащихся с понятием реактивного движения на основе закона сохранения энергии, рассмотреть реактивное движение в природе и технике.

Развивающая: подчеркнуть взаимосвязь физики с другими предметами: историей, биологией и др.; вырабатывать у учащихся умение получать знания обрабатывая научные факты.

Воспитательная: способствовать развитию чувства патриотизма, обеспечить диалогическое общение между учащимися, воспитывать активность и самостоятельность учащихся при работе с дополнительной информацией, воспитывать терпимое отношение друг к другу при работе в парах, воспитывать целенаправленность в работе. Продолжить работу по формированию у обучающихся добросовестного отношения к учебному труду; коммуникативных умений, эстетического восприятия мира. Развитие функции общения на уроке как условие обеспечения взаимопонимания, побуждения к действию.

План урока:

1. Организационный момент – 1 мин

2. Постановка цели и задач урока – 3 мин

3. Проверка домашнего задания – 10 мин

4. Изучение нового материала – 20 мин

5. Обобщение знаний – 7 мин

6. Обсуждение, подведение итогов урока – 3 мин

7. Задание на дом – 1 мин

Ход урока:

I. Организационный момент (организация внимание, приветствие класса)

II. Постановка цели и задачи урока (объявление темы урока, формулировка задачи)

III. Проверка домашнего задания (§ 21,22 фронтальный опрос; работа по карточкам)

Вопросы к фронтальному опросу

1. Какие физические величины имеют свойство сохраняться?

2. Что такое импульс, как его обозначают, в каких единицах измеряют?

3. Что такое импульс силы, как его обозначают, в каких единицах измеряют?

4. Как связаны между собой импульс тела и импульс силы?

5. Как вы понимаете свойство сохранения?

6. В какой системе тел выполняется свойство сохранения?

7. Какая система тел называется замкнутой?

8. Приведите примеры замкнутой системы тел.

9. Как формулируется закон сохранения импульса?

10. Как математически выражается закон сохранения импульса?

11. Сохраняется ли импульс в незамкнутой системе тел?

12. Чему равно изменение импульса в этом случае?

IV. Изучение нового материала (работа над материалом презентации)

Учитель: Задача любой науки, и физики в том числе, не только описать явление, но и найти ему практическое применение. Сегодня мы будем рассматривать реактивное движение, одно из проявлений закона сохранения импульса. Мы с вами совершим мысленное и рассмотрим реактивное движение в разных средах. В этом нам поможет гид и научный консультант (один из учеников). Вначале выясним, что же такое реактивное движение.

Научный консультант1: Реактивное движение – такой вид движения, когда от тела отделяется и движется с некоторой скоростью какая-то часть этого тела. При этом само тело движется в противоположную сторону со скоростью, которая зависит от соотношения масс тела и его части. Реактивное движение встречается в природе и используется в технике. Самым простым видом реактивного движения является полёт развязанного воздушного шарика. (Запуск шарика)

Учитель: Реактивное движение в нашем мире не редкость, его можно встретить в воде и воздухе, в космическом пространстве и на поверхности Земли. Начиная своё знакомство с примерами реактивного движения, мы должны будем вначале «окунуться в воду».

Научный консультант2: Природа самый лучший инженер. Она первая додумалась использовать реактивный принцип движения в воде. И заскользили в толще воды изящные медузы и быстроходные кальмары, неуклюжие осьминоги и каракатицы. Как же они перемещаются? Например, морской моллюск-гребешок, резко сжимая створки раковины, рывками может двигаться за счёт реактивной силы струи воды, выброшенной из раковины. Медуза набирает внутрь воды, а затем резко сжимается, выбрасывая воду вниз, а сама при этом поднимается вверх за счёт той же самой реактивной силы струи воды. Но самый эффективный реактивный двигатель в природе у кальмара. Его даже называют «живой торпедой», так как он может достигать скорости 70 км/ч. Копируя двигатель кальмара, инженеры создали водомётный двигатель, который используется на лодках. К нижней стороне головы прилегает, а иногда и прирастает мускулистая коническая трубка, своим основанием уходящая внутрь мантийной полости. Это воронка, или с и ф о н,— основной движитель головоногого моллюска, его «реактивный двигатель». Воронка головоногих, так же как и щупальца, является гомологом ноги моллюсков. Если трубка — это сопло, то мантийная полость — это «камера сгорания» живой ракеты. Всасывая в нее воду через мантийную щель, моллюск с силой выталкивает ее затем через воронку. Чтобы вода не вытекала при этом обратно через щель, кальмар ее плотно замыкает при помощи особых «кнопок», находящихся на основании воронки и на внутренней поверхности мантии. Кнопки имеют вид бугорков и соответствующих им углублений и носят название вороночных и мантийных хрящей. Когда моллюск сокращает мускулатуру брюшной стенки мантии, сильная струя воды бьет из воронки. Реактивная сила, возникающая при этом, толкает моллюска в противоположную сторону. Воронка направлена к переднему концу тела, и поэтому моллюск обычно плывет задним концом вперед. Реактивные толчки и всасывания воды в мантийную полость с неуловимой быстротой следуют одно за другим, и кальмар ракетой проносится в синеве океана.

Учитель: Итак, в воде живут организмы, которые двигаются, используя реактивный принцип, а как же в воздухе?

Научный консультант3: Природа не использует реактивный принцип в атмосфере, зато это сумел сделать человек. Он построил ракеты и реактивные самолёты.

Как вы думаете, сколько лет ракетам?... Более двух тысяч лет. Ещё до нашей эры их использовали в Индии и Китае. А с семнадцатого века ракеты стали использовать и в Европе, сначала для фейерверков, а затем в военном деле. Большую роль в победе над фашизмом сыграли реактивные миномёты «Катюши», использовавшиеся Советской армией в Великую Отечественную войну. И в наше время ракетное оружие нашей страны играет большую роль в сохранении мира на планете.

Первые экспериментальные реактивные самолёты появились в конце тридцатых годов двадцатого века. Вначале они были неуклюжими и ненадёжными, но шло время, реактивные самолёты становились всё совершеннее, и сейчас большая часть самолётов в мире использует реактивный принцип.

Учитель: Человек пытается покорить и космос.

Научный консультант4: Для того чтобы двигаться, не используя реактивный принцип, тело должно взаимодействовать с землёй, водой или воздухом. В космосе взаимодействовать не с чем, поэтому там можно использовать только реактивный принцип движения.

Для того чтобы вывести космический корабль за пределы земной атмосферы требуется громадная скорость 29000 км/ч или 8 км/с. Сделать это можно только с помощью мощной ракеты. Впервые люди сумели совершить подобное в нашей стране в октябре 1957 года, под руководством генерального конструктора космических ракет Королёва Сергея Павловича. Первый спутник был небольшой, массой всего 85 кг, но затем ракеты стали мощнее, космические корабли увеличились. В космос полетел человек – наш соотечественник Юрий Алексеевич Гагарин. Люди изучили Землю из космоса, высадились на Луне, исследовали другие планеты с помощью автоматических спутников. Космос постепенно покоряется человеку.

Учитель: А как же реактивный двигатель используется на поверхности Земли?

Научный консультант5: В природе реактивный принцип на поверхности Земли используют не животные, а растения. А именно «бешеный огурец», прозванный так за умение «выстреливать» созревшие плоды. При созревании семян окружающая их ткань превращается в слизистую массу. При этом в плоде образуется большое давление, в результате чего плод отделяется от плодоножки, а семена вместе со слизью с силой выбрасываются наружу через образовавшееся отверстие. Если коснуться зрелых плодов, то они моментально отскакивают от плодоножки, а из образовавшейся дырочки фонтаном вылетает слизистая клейкая жидкость с семенами. "Выстреливает" свои семена бешеный огурец на расстояние более шести метров.

Огурец движется за счёт реактивной струи состоящей из воздуха, семенной жидкости и самих семян. Таким образом «бешеный огурец» рассеивает свои семена.

Бешеный огурец имеет несколько разновидностей:

Момордика (Momordica L.) - однолетняя сильноветвящаяся травянистая вьющаяся лиана семейства тыквенных, распространенная в Юго-Восточной Азии. В Китае, Гонконге, Tайване, Восточной Индии, на Филиппинах это растение произрастает на склонах в предгорных лесах на высоте до 1300 м. Его название происходит от латинского momordicus - кусачий. Название, видимо, связано с тем, что пока растение развивается, все его органы жгутся при прикосновении, как крапива. Но при появлении первых спелых плодов кусаться момордика перестает.

Человек издавна стремился реализовать принцип «быстрее, выше, сильнее». Именно для достижения больших скоростей люди используют реактивный двигатель на суше. Чтобы достигнуть скорости звука на специальные автомобили устанавливают двигатели с реактивных самолётов. И вот 15 октября 1997 года скорость звука была покорена на автомобиле, а ведь это около 1200 км/ч.

Учитель: Мы с вами познакомились с использованием реактивных двигателей. Ну а почему они движутся?

По закону сохранения импульса суммарный импульс замкнутой системы тел сохраняется. Так как ракета является замкнутой системой, то этот закон справедлив и для неё. И если в начальный момент времени, когда, к примеру, ракета стоит на старте и импульс ракеты равен нулю, так как скорость равна нулю, то и во время движения импульс тоже должен быть равен нулю.

Т.к. , то тогда для ракеты до старта, и после старта ракеты. А это возможно только, если импульс ракеты равен импульсу сгоревшего топлива, покидающего ракету . То есть если газы от сгоревшего топлива движутся, то и ракета должна двигаться в другую сторону с тем же импульсом.

При этом большое значение имеет скорость движения сгоревших газов. Конструкции современных ракет допускают истечение газов из сопла ракеты со скоростью 2 км/с. Скорость космического корабля должна быть по крайней мере в четыре раза больше. Следовательно, и масса топлива должна быть больше массы ракеты. Если бы всё топливо сгорало сразу, то его масса должна была бы в четыре раза превышать массу ракеты и груза. Но так как топливо горит постепенно и на ракету действует сила тяжести, то на практике это соотношение достигает 55 раз.

V. Обобщение знаний

1.Контрольные вопросы

1. Как формулируется закон сохранения импульса.

2. В какой системе тел сохраняется импульс.

3. Является ли ракета замкнутой системой тел, почему?

4. Что такое реактивное движение?

5. Как движется медуза, является ли это движение реактивным? Как это связано с особенностями строения тела?

6. Почему кальмара называют «живой торпедой»?

7. За что получил своё название «бешеный огурец»? Для чего используется огурец человеком?

8. Как люди используют реактивный принцип движения в воде и в воздухе?

9. Возможен ли в космосе другой принцип движения кроме реактивного?

10. От чего отталкивается движущаяся ракета?

11. Какое соотношение массы топлива и ракеты необходимо для выведения космического корабля в космос?

12. Почему космические ракеты делают много ступенчатыми?

2.Решение задач:

а) Почему медуза при движении вверх сжимается?

б) Космонавту, находящемуся в открытом космосе, необходимо вернуться на корабль. В космосе отталкиваться не от чего, но у космонавта с собой массивный молоток. Как это сделать?

в) Как можно затормозить ракету?

3.Решение задач-кроссвордов(Работа в группах)

VI. Обсуждение, подведение итогов урока.

VII. Домашнее задание §23,22

1.Средство передвижения, использующее реактивный принцип.

2.Единица измерения силы.

3.Искусственное тело, вращающееся вокруг Земли.

4.Состояние, в котором находятся космонавты в полёте.

5.Русский учёный – конструктор ракет.

6.Физическая величина, сохраняющаяся в замкнутой системе.

1.Средство передвижения, использующее реактивный принцип.

2.Единица измерения силы.

3.Искусственное тело, вращающееся вокруг Земли.

4.Состояние, в котором находятся космонавты в полёте.

5.Русский учёный – конструктор ракет.

6.Физическая величина, сохраняющаяся в замкнутой системе.

1. «Живая торпеда».

2.Единица измерения длины.

3.Средство передвижения по воде.

4.Очень сильный ветер.

5.В физике – обобщение опытных фактов.

6.Устройство для плавания и работы под водой.

1. «Живая торпеда».

2.Единица измерения длины.

3.Средство передвижения по воде.

4.Очень сильный ветер.

5.В физике – обобщение опытных фактов.

6.Устройство для плавания и работы под водой.

1. Физическая величина, мера взаимодействия тел.

2.Первый человек, побывавший в космосе.

3.Что уменьшает трение.

4.Изменение формы твёрдого тела.

5.Передвижение в воздухе.

6.Средство передвижения, использующее реактивный принцип.

7.Учёный, сформулировавший закон всемирного тяготения.

1. Физическая величина, мера взаимодействия тел.

2.Первый человек, побывавший в космосе.

3.Что уменьшает трение.

4.Изменение формы твёрдого тела.

5.Передвижение в воздухе.

6.Средство передвижения, использующее реактивный принцип.

7.Учёный, сформулировавший закон всемирного тяготения.

Реактивное движение

Урок-презентация

для 9 класса

Реактивное движение – такой вид движения, когда от тела отделяется и движется с некоторой скоростью часть этого тела; при этом само тело движется в противоположном направлении

Реактивное движение в воде

Медузы

• Например, морской моллюск-гребешок, резко сжимая створки раковины, рывками может двигаться за счёт реактивной силы струи воды, выброшенной из раковины. Медуза набирает внутрь воды, а затем резко сжимается, выбрасывая воду вниз, а сама при этом поднимается вверх за счёт той же самой реактивной силы струи воды.

Осьминоги

• Осьминог тоже использует реактивный принцип для быстрого перемещения под водой. Набирая воду в особую полость своего организма, он затем резко выбрасывает её через специальное сопло и при этом движется под водой с довольно большой скоростью.

Кальмар – «живая торпеда»

• Но самый эффективный реактивный двигатель в природе у кальмара. Его даже называют «живой торпедой», так как он может достигать скорости 70 км/ч. Копируя двигатель кальмара, инженеры создали водомётный двигатель, который используется на лодках и водных мотоциклах.

Бешеный огурец имеет разновидности :

• Момордика (Momordica L.) - однолетняя сильноветвящаяся травянистая вьющаяся лиана семейства тыквенных, распространенная в Юго-Восточной Азии. В Китае, Гонконге, Tайване, Восточной Индии.
• Колючеплодник, или эхиноцистис лопастной , или эхиноцистис шиповатый ( Echinocystis lobata , Echinocystis echinata ).Это однолетнее декоративное растение-лиана семейства тыквенных (Cucurbitaceae). В очень благоприятных условиях роста его побеги могут достигать длины 10 м.

• При созревании семян окружающая их ткань превращается в слизистую массу. При этом в плоде образуется большое давление, в результате чего плод отделяется от плодоножки, а семена вместе со слизью с силой выбрасываются наружу через образовавшееся отверстие. Если коснуться зрелых плодов, то они моментально отскакивают от плодоножки, а из образовавшейся дырочки фонтаном вылетает слизистая клейкая жидкость с семенами. "Выстреливает" свои семена бешеный огурец на расстояние более шести метров.

Реактивное движение на поверхности Земли

• В природе реактивный принцип на поверхности Земли используют не животные, а растения. А именно «бешеный огурец», прозванный так за умение «выстреливать» созревшие плоды, если их нечаянно затронуть. Огурец движется за счёт реактивной струи состоящей из воздуха, семенной жидкости и самих семян. Таким образом «бешеный огурец» рассеивает свои семена.

Использование реактивного движения в технике

Закон сохранения импульса

• Согласно закону сохранения импульса: Векторная сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему, не меняется с течением времени при любых движениях и взаимодействиях тел системы

m 1 v 1 + m 2 v 2 = m 1 v’ 1 + m 2 v’ 2

Объяснение реактивного движения

• По закону сохранения импульса суммарный импульс замкнутой системы тел сохраняется. Так как ракета является замкнутой системой, то этот закон справедлив и для неё. И если в начальный момент времени, когда, к примеру, ракета стоит на старте и импульс ракеты равен нулю, так как скорость равна нулю, то и во время движения импульс тоже должен быть равен нулю.
• Т.к. m 1 v 1 + m 2 v 2 = m 1 v’ 1 + m 2 v’ 2 , то тогда m 1 v 1 + m 2 v 2 = 0 для ракеты до старта, и 0 = m 1 v’ 1 + m 2 v’ 2 после старта ракеты. А это возможно только, если импульс ракеты равен импульсу сгоревшего топлива, покидающего ракету m 1 v’ 1 = - m 2 v’ 2 . То есть если газы от сгоревшего топлива движутся, то и ракета должна двигаться в другую сторону с тем же импульсом.

Соотношение массы топлива и ракеты

• При этом большое значение имеет скорость движения сгоревших газов. Конструкции современных ракет допускают истечение газов из сопла ракеты со скоростью 2 км/с. Скорость космического корабля должна быть по крайней мере в четыре раза больше. Следовательно, и масса топлива должна быть больше массы ракеты. Если бы всё топливо сгорало сразу, то его масса должна была бы в четыре раза превышать массу ракеты и груза. Но так как топливо горит постепенно и на ракету действует сила тяжести, то на практике это соотношение достигает 55 раз.

Реактивные самолёты

• Первые экспериментальные реактивные самолёты появились в конце тридцатых годов двадцатого века. Вначале они были неуклюжими и ненадёжными, но шло время, реактивные самолёты становились всё совершеннее, и сейчас большая часть самолётов в мире использует реактивный принцип.

Боевые ракеты

Первые шаги в космосе

Высадка человека на Луне

Исследование других планет

Рекордные автомобили

• Человек издавна стремился реализовать принцип «быстрее, выше, сильнее». Именно для достижения больших скоростей люди используют реактивный двигатель на суше. Чтобы достигнуть скорости звука на специальные автомобили устанавливают двигатели с реактивных самолётов. И вот 15 октября 1997 года скорость звука была покорена на автомобиле, а ведь это около 1200 км/ч.

Контрольные вопросы

• Как формулируется закон сохранения импульса.
• В какой системе тел сохраняется импульс.
• Является ли ракета замкнутой системой тел, почему?
• Что такое реактивное движение?
• Как движется медуза, является ли это движение реактивным?
• Почему кальмара называют «живой торпедой»?
• За что получил своё название «бешеный огурец»?
• Как люди используют реактивный принцип движения в воде и в воздухе?
• Возможен ли в космосе другой принцип движения кроме реактивного?
• От чего отталкивается движущаяся ракета?
• Какое соотношение массы топлива и ракеты необходимо для выведения космического корабля в космос?
• Почему космические ракеты делают много ступенчатыми?