Презентація до уроку "Реактивний рух"

Тема уроку: Реактивний рух (10 клас)

Мета  уроку:

Дидактична:формувати знання про реактивний рух, як рух, що відбувається за  законом збереження імпульсу;розкрити фізичну суть реактивної тяги;

Розвивальна: сприяти активізації творчого мислення учнів; формувати самоосвітні, пізнавальні та комунікативні компетентності

Виховна:     виховувати почуття гордості за вітчизняних учених відомих усьому світу та пізнавальний інтерес до наукових досліджень.

Оснащення уроку:  повітряна кулька, роздатковий матеріал, комп’ютер, ППЗ «Бібліотека електронних наочностей 7-9 клас», проектор, презентація.

Тип уроку:  комбінований.

«Вчитися можна тільки весело…

Щобперетравлюти знання,

потрібно поглинати їх з апетитом»

Анатоль Франс

Хід уроку:

І. Організаційний етап

            Привітання учнів (слайд 1)

Відомий французький письменник ХІХ ст. писав «Вчитися можна тільки весело…Щоб перетравлювати знання , потрібно  поглинати їх з апетитом». Ці слова ми візьмемо сьогодні за епіграф нашого уроку , на якому ви зможете дізнатись багато цікавого.

ІІ. Актуалізація опорних знань

            Закон збереження імпульсу

            Розв'язання задач (слайд 2)

1. Визначте імпульс тіла масою 5,6 г, що рухається рівномірно зі швидкістю 900 м/с.
2. З якою швидкістю має летіти хокейна шайба масою 160 г, щоб її імпульс дорівнював імпульсу кулі масою 8 г, яка летить зі швидкістю 600 м/с?

ІІІ. Мотивація діяльності учнів на уроці

Інтерактивний прийом «Відстрочена відгадка» (слайд 3)

Ви всі бачили мультфільм «Пригоди капітана Врунгеля», давайте розглянемо епізод з шампанським та пояснення капітана Врунгеля.

«Безнадійно відставши від суперників на парусних перегонах, вони вже зовсім втратили надію на перемогу. І тут , коли до фінішу залишалось зовсім небагато, містер Денді… взяв пляшку і вибив з неї корок, який вилетів з неї немов ядро з гармати! При цьому «Біда» дістала такий поштовх, що помітно просунулась уперед. Ми втрьох стали на кормі і один за одним почали вибивати корки. Три корки залпом вилетіли з гучним звуком і впали в море, а «Біда » тим часом рухалась уперед набираючи швидкість. На фініші ми були першими, обігнавши усіх в останню мить, і в цьому нам допомогла наша, як ви кажете, дотепність. Насправді я неперевершений фізик. Саме закони, відкриті мною під час багаторазового відкоркування пляшок із шампанським, допомогли нам одержати перемогу в змаганнях на морі. Відкритий мною закон я так і назвав – закон Шампанського. Хай усі учні це знають , бо мабуть вони  ще не вчили його в школі».

Проаналізувати розповідь капітана ми зможемо в ході роботи на сьогоднішньому уроці.

ІV. Оголошення теми уроку

Тема сьогоднішнього уроку «Реактивний рух» (слайд 4)

V. Вивчення нового матеріалу

            Демонстрація 1:

Учитель випускає з рук надуту повітрям кульку

• Чому вона рухається?

Демонстрація 2 (слайд 5,6)

Сегнерове колесо

Учні роблять висновок, що тіла починають рухатись бо від них відокремлюється частина і з деякою швидкістю відносно тіла і починає рухатись в протилежну сторону, такий рух називається реактивним (записуємо висновки у зошиті)

Клас ділиться на групи, роздається інформаційний лист, учні знайомляться з матеріалом, дають відповіді на питання. (слайд 7)

Прикладом реактивного руху є рух ракет, основою кожної ракети є реактивний двигун. Основа кожної ракети – реактивний двигун, який складається із камери згоряння і сопла. В камеру згоряння подається, наприклад, рідке паливо і окислювач. Під час згоряння палива утворюються гази високої температури і високого тиску, що діють на стінки камери згоряння. Тиск газу не компенсується лише в тому місці де камера переходить у сопло. Нескомпенсована сила тиску на  дно камери згоряння і є реактивною силою тяги двигуна.

Нехай маса газу m_г, а швидкість його поширення   v_г  , масу ракети позначимо через М_р, а її швидкість   v_р . Згідно із законом збереження імпульсу маємо в проекціях на вісь координат  рівняння закону збереження імпульсу 

m_гv_г  - M _рv _р=0

або    v_р = (m_гv_г /M_р)

Питання до класу: (слайд 8)

• Яка будова реактивного двигуна?
• Від чого залежить швидкість ракети?

На минулому уроці учням за бажанням було дано завдання приготувати доповіді з теми «Живі біологічні ракети», «Історія розвитку реактивних приладів» (слайд 9)

Багато хто з нас у своєму житті зустрічалися під час купання в морі з медузами. У всякому разі, у Чорному морі їх цілком вистачає. Але мало хто замислювався, що і медузи для пересування користуються реактивним рухом. Крім того, саме так пересуваються і личинки бабок, і деякі види морського планктону. І найчастіше ККД морських безхребетних тварин при використанні реактивного руху набагато вище, ніж у технічних винаходів. (слайд 10)

Реактивний рух використовується багатьма молюсками - восьминогами, кальмари, каракатицями. Наприклад, морський молюск-гребінець рухається вперед за рахунок реактивної сили струменя води, викинутої з раковини при різкому стисненні її стулок.

Каракатиця, як і більшість головоногих молюсків, рухається у воді  набираючи воду в зяброву порожнину через бічну щілину і особливу воронку попереду тіла, а потім енергійно викидає струмінь води через лійку. Каракатиця спрямовує трубку лійки в бік або назад і стрімко видавлюючи з неї воду, може рухатися в різні боки. (слайд 11)

Сальпа - морська тварина з прозорим тілом, при русі приймає воду через передній отвір, причому вода потрапляє в широку порожнину, усередині якої по діагоналі натягнуті зябра. Як тільки тварина зробить великий ковток води, отвір закривається. Тоді поздовжні і поперечні м'язи сальпи скорочуються, все тіло стискається, і вода через задній отвір виштовхується назовні. Реакція витікання струменя штовхає сальп вперед. (слайд 12)

Найбільший інтерес представляє реактивний двигун кальмара. Кальмар є найбільшим безхребетним мешканцем океанських глибин. Кальмари досягли вищої досконалості в реактивній навігації. У них навіть тіло своїми зовнішніми формами копіює ракету (або краще сказати - ракета копіює кальмара, оскільки йому належить в цій справі безперечний пріоритет). При повільному переміщенні кальмар користується великим ромбовидним плавцем, періодично згинається. Для швидкого кидка він використовує реактивний двигун. М'язова тканина - мантія оточує тіло молюска з усіх боків, обсяг її порожнини становить майже половину обсягу тіла кальмара. Тварина засмоктує воду всередину мантійних порожнини, а потім різко викидає струмінь води через вузьке сопло і з великою швидкістю рухається поштовхами назад. При цьому всі десять щупальців кальмара збираються у вузол над головою, і він набуває обтічної форми. Сопло забезпечено спеціальним клапаном, і м'язи можуть його повертати, змінюючи напрямок руху. Двигун кальмара дуже економічний, він здатний розвивати швидкість до 60 - 70 км / год. (Деякі дослідники вважають, що навіть до 150 км / год!) Недарма кальмара називають "живою торпедою". (слайд 13)

Деякі головоногі можуть розвивати швидкість до п'ятдесяти п'яти кілометрів на годину. Прямих вимірювань, здається, ніхто не виробляв, але про це можна судити по швидкості і дальності польоту літаючих кальмарів. І такі, виявляється, є таланти в рідні у спрутів! Кращий пілот серед молюсків - кальмар стенотевтіс. Англійські моряки називають його - флайінг-сквид («літаючий кальмар»). Це невелика тварина розміром з оселедця. Він переслідує риб з такою стрімкістю, що нерідко вискакує з води, стрілою проносячись над її поверхнею. До цьому прийому він вдається і рятуючи своє життя від хижаків - тунців і макрелей. Розвинувши у воді максимальну реактивну тягу, кальмар-пілот стартує в повітря і пролітає над хвилями більше п'ятдесяти метрів. Апогей польоту живої ракети лежить так високо над водою, що літаючі кальмари нерідко попадають на палуби океанських суден. Чотири-п'ять метрів - не рекордна висота, на яку піднімаються в небо кальмари. Іноді вони злітають ще вище.

Англійський дослідник молюсків доктор Рис описав у науковій статті кальмара (довжиною всього в 16 сантиметрів), який, пролетівши по повітрю неабияку відстань, впав на місток яхти, височів над водою майже на сім метрів.

Трапляється, що на корабель блискаючим каскадом обрушується безліч літаючих кальмарів. Античний письменник Требіус Нігер повідав одного разу сумну історію про корабель, який нібито навіть затонув під вагою літаючих кальмарів, що впали на його палубу. Кальмари можуть злітати і без розгону. (слайд 14)

Реактивний рух можна зустріти і в світі рослин. Наприклад, дозрілі плоди "скаженого огірка" при самому легкому дотику відскакують від плодоніжки, а з утвореного отвору з силою викидається клейка рідина з насінням. Сам огірок при цьому відлітає в протилежному напрямку до 12 м.

Знаючи закон збереження імпульсу можна змінювати власну швидкість переміщення у відкритому просторі. Якщо ви знаходитесь в човні і у вас є кілька важких каменів, то кидаючи каміння у певну сторону ви будете рухатися в протилежному напрямку. Те ж саме буде і в космічному просторі, але там для цього використовують реактивні двигуни.

Застосування реактивного руху в техніці (слайд 15)

Протягомбагатьохстолітьлюдствомріялопрокосмічніпольоти. Письменники-фантастипропонувалисамірізнізасоби для досягненняцієї мети. В XVII століттіз'явилосьоповіданняфранцузькогописьменникаСірано де Бержерака про подорож на Місяць. Герой цьогооповіданнядістався до Місяця в металевомувізку, над якимвін весь час підкидавсильниймагніт. Притягуючись до нього, візок все вищепідіймався над Землею, доки не досягнув Місяця. А барон Мюнхгаузен розповідав, щовиліз на Місяць по стеблині боба. (слайд 16)

ВкінціпершоготисячоліттянашоїеривКитаївинайшлиреактивнерух, яке приводило в діюракети - бамбукові трубки, начинені порохом, вони такожвикористовувалися як забава. Один з першихпроектівавтомобілівбувтакож з реактивнимдвигуном і належав цей проект Ньютону.

Автором першого в світі проекту реактивного літальногоапарата, призначеного для польотулюдини, бувросійськийреволюціонер - народоволець Н.І. Кибальчич. Йогостратили 3 квітня 1881 за участь у замаху на імператораОлександра II. Свій проект вінрозробив у в'язниціпіслявинесення смертного вироку. Кибальчич писав: "Перебуваючи в ув'язненні, за кількаднів до своєїсмерті я пишу цей проект. Я вірю в здійсненністьмоєїідеї, і цявірапідтримує мене в моємужахливомустановищі ... Я спокійнозустріну смерть, знаючи, що моя ідея не загине разом зі мною ". (слайд 17)

Ідеявикористання ракет для космічнихпольотівбулазапропонованаще на початку нашогостоліттяросійськимвченимКостянтиномЕдуардовичемЦіолковським. У 1903 роціз'явилася у пресістаттявикладачакалузькоїгімназії К.Е. Ціолковського "Дослідженнясвітовихпросторівреактивнимиприладами". У ційроботімістилосянайважливіше для космонавтики математичнерівняння, тепервідоме як "формула Ціолковського", яке описувалорухтілазмінноїмаси. Надалівінрозробив схему ракетного двигуна на рідкомупаливі, запропонувавбагатоступеневуконструкціюракети, висловивідею про можливістьстворенняцілихкосмічнихміст на навколоземнійорбіті. Він показав, щоєдинийапарат, спроможнийподолати силу тяжіння - це ракета, тобтоапарат з реактивнимдвигуном, щовикористовуєпальне і окислювач, розташовані на самому апараті. (слайд 18)

Ідея К. Е. ЦіолковськогобулаздійсненарадянськимивченимипідкерівництвомакадемікаСергія Павловича Корольова.

Перший в історіїштучнийсупутникЗемлі за допомогоюракетибувзапущений в РадянськомуСоюзі 4 жовтня 1957. (слайд 19)

Принцип реактивного рухузнаходитьширокепрактичнезастосування в авіації і космонавтиці. У космічномупросторінемаєсередовища, з якоютіло могло б взаємодіяти і тим самим змінюватинапрямок і модуль своєїшвидкості, тому для космічнихпольотівможуть бути використанітількиреактивнілітальніапарати, тобторакети. (слайд 20)

Першою людиною, яка здійснив політ у космічному просторі, був громадянин Радянського Союзу Юрій Олексійович Гагарін. 12 квітня 1961 Він облетів земну кулю на кораблі-супутнику «Восток»

Радянські ракети першими досягли Місяця, облетіли Місяць і сфотографували її невидиму із Землі сторону, першими досягли планету Венера і доставили на її поверхню наукові прилади.  (слайд 21) У 1986 р. Два радянськихкосмічних корабля «Вега-1» і «Вега-2» з близькоївідстанідосліджували комету Галлея, щонаближається до Сонця один раз в 76 років.

VІ. Закріплення вивченого матеріалу (слайд 22)

            Закон Шампанського - Для руху корабля треба було відкоркувати таку величезну кількість пляшок, що їх ваги не зміг би витримати корабель.

Вправа «Заморочки з бочки» (слайд 23)

VІІ. Домашнє завдання: створити вдома сегнерово колесо

Задачі (слайд 24)

1. (середній рівень)Запуск ракетних снарядів  (гвардійські міномети Катюші)на відміну від далекобійних гармат не потребує масивних стволів, що згладжують віддачу, а лише легку спрямовуючу раму. Чому це так?
2. (достатній рівень)Чому та сама ракета носій може виводити на орбіту кораблі більшої маси , коли вона буде без людей?
3. (високий рівень) Що більше вплине на тягу двигуна ракети при збільшенні в kраз : а)швидкості двигуна; б)його секундної витрати в кг; в) густини газів

VІІІ. Підсумок уроку, оцінювання

            Оцінки за роботу на уроці. (слайд 25)