Урок физики "Реактивное движение"

План урока по физике.

Тема урока: «Реактивное движение».

Цели урока: ввести понятие реактивного движения, объяснение этого явления с помощью закона сохранения импульса, реактивное движение в природе и технике, движение ракет.

План урока.

1. Организационный момент.

2. Изучение нового материала.

3. Закрепление изученного материала.

4. Домашнее задание.

Ход урока.

1. СЛАЙД 1.

Приветствие ребят. Постановка перед учащимися целей и задач урока.

1. Изучение нового теоретического материала.

СЛАЙД 2.

Законы Ньютона позволяют объяснить очень важное механическое движение – реактивное движение. Так называют движение тела, возникающее при отделении от него с какой-либо скоростью некоторой его части.

Рассмотрим пример, возьмём детский резиновый шарик, надуем его и отпустим. Мы увидим, что, когда воздух начнёт выходить из него в одну сторону, сам шарик полетит в другую. Это и есть реактивное движение.

СЛАЙД 3.

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.

СЛАЙД 4.

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.

СЛАЙД 5.

Аналогичным образом перемещаются медузы, каракатицы и некоторые другие животные.

СЛАЙД 6.

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.

Несколько позже появились боевые (зажигательные) ракеты. Боевые ракеты на чёрном дымном порохе массой от 3 до 6 кг и дальностью действия около 2 км применялись индийскими войсками в борьбе с английскими колонизаторами во время осады Серингапатама (конец ХVIII в.)

В России пороховые ракеты были приняты на вооружение в начале ХIХ в. Они с успехом использовались в русско-турецкой войне 1828-1829 гг., в Крымской войне 1853-1856 гг., а также в русско-турецкой войне 1877-1878гг.

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

СЛАЙД 7.

Вы знаете, что 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.

СЛАЙД 8.

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.

СЛАЙД 9.

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.

«Сухая» масса ракеты, в свою очередь состоит из массы конструкции (т.е. оболочки ракеты, её двигателей и системы управления) и массы полезной нагрузки (т.е. научной аппаратуры, корпуса выводимого на орбиту космического аппарата, экипажа и системы жизнеобеспечения корабля).

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?

Согласно третьему закону Ньютона, сила F, с которой ракета действует на рабочее тело, равна по величине и противоположна по направлению силе F΄, с которой рабочее тело действует на корпус ракеты: F=F΄.

Сила F΄ (которую называют реактивной силой) и разгоняет ракету.

Из равенства mυ=Ft следует, что сообщаемый телу импульс равен произведению силы на время её действия. Поэтому одинаковые силы, действующие в течении одного и того же времени, сообщают телу равные импульсы. 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.

СЛАЙД 10.

Константин Эдуардович Циолковский (1857-1935) - великий русский учёный и изобретатель. В детстве почти полностью потерял слух и с 14 лет учился самостоятельно; в 1879 экстерном сдал экзамен на звание учителя, всю жизнь преподавал физику и математику.

Он разработал теорию движения ракет, вывел формулу для расчёта скорости движения ракет, был первым, кто предложил использовать многоступенчатые ракеты.

В 1903г. К.Э.Циолквский разработал схему жидкостного ракетного двигателя (ЖРД). В США разработкой такого двигателя занимался Р.Годдард. Первые испытания ЖРД были осуществлены под его руководством в 20-х гг. ХХ в. В России жидкостные ракетные двигатели были построены и испытаны в 1930-1931 гг.

СЛАЙД 11.

Полвека спустя идея Циолковского была развита и реализована советскими учёными под руководством Сергея Павловича Королёва (1907-1966).

Под руководством Королева созданы ракеты, первые искусственные спутники Земли, космические корабли «Восток», «Восход », на которых впервые в истории совершены космический полет человека и выход человека в космос.

СЛАЙД 12.

4 октября 1957 года в 22 часа 28 минут московского времени с космодрома Байконур в СССР принял старт первый в мире искусственный спутник Земли (ИСЗ). При поперечнике в 580 мм масса первого спутника составляла 83,6 кг. Он просуществовал 92 дня, а затем сгорел в атмосфере.

СЛАЙД 13.

12 апреля 1961 года Юрий Алексеевич Гагарин (1934-1968) -российский космонавт, летчик-космонавт СССР совершил первый пилотируемый космический полет на корабле «Восток». Совершив полный оборот вокруг Земли за 108 минут, он благополучно вернулся.

За этот полёт космонавт получил звание Героя Советского Союза. С 1962 года 12 апреля объявлен государственным праздником - Днём космонавтики.

Ю.А.Гагарин участвовал в обучении и тренировке экипажей космонавтов. Погиб во время тренировочного полёта на самолёте.

СЛАЙД 14, 15.

Одно из главнейших изобретений человечества в XX веке - это изобретение реактивного двигателя, который позволил человеку подняться в космос.

СЛАЙД 16, 17, 18, 19.

3. Закрепление изученного материала.

Ответьте на следующие вопросы:

• Что такое реактивное движение?

• Приведите примеры реактивного движения в природе, в технике.

• Каково назначение ракет?

• Опишите принцип действия ракеты?

• От чего зависит скорость ракеты?

• Кто разработал первый ЖРД?

• Когда был запущен первый искусственный спутник Земли?

• Кто был первым космонавтом и когда был совершён полёт?

4. Домашнее задание: А.В. Пёрышкин, Е.М. Гутник Физика – 9 §23 упражнение 22.

Реактивное движение –

движение, возникающее при отделении от тела с некоторой скоростью какой-либо его части.

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.

Реактивное движение

живых организмов

По принципу реактивного движения передвигаются некоторые представители животного мира, например, кальмары и осьминоги. Они способны развивать скорость 60 - 70 км/ч.

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

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

Реактивное движение в космонавтике и авиации

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

Р ракеты

Ракета

М р υ р = m газа υ газа

m газа

υ газа

υ р =

М р

V газа = 2000 м/с

m газа

= 55

М р

Р газа

Константин Эдуардович Циолковский

(1857-1935)

великий русский учёный и изобретатель, открыл принцип реактивного движения, которого по праву считают основоположником ракетной техники

Сергей Павлович Королёв (1 907-1966)

конструктор космических кораблей

Первый искусственный спутник Земли

• 4 октября 1957 г.

в 22 часа 28 минут московского времени с космодрома Байконур в СССР принял старт первый в мире искусственный спутник Земли (ИСЗ). При поперечнике в 580 мм масса первого спутника составляла 83,6 кг. Он просуществовал 92 дня

Юрий Алексеевич Гагарин 1934-1968

Первый космонавт в истории человечества

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

Космический корабль «Восток»

Одно из главнейших изобретений человечества в XX веке - это изобретение реактивного двигателя, который позволил человеку подняться в космос

Подготовили