Кластер на тему реактивное движение. Конспект урока "реактивное движение"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Аксубаевская средняя общеобразовательная школа №3»

Разработка урока физики по теме

«Реактивное движение. Ракеты»

Купорова Наталья Николаевна

учитель физики

пгт Аксубаево

2018 год

Класс: _9_Предмет:__физика_ УМК: Пёрышкин А. В., Гутник Е.М.

Тема урока: __ Реактивное движение. Ракеты _.

Место и роль урока в изучаемой теме: Тема « Реактивное движение. Ракеты » является логическим продолжением темы «Импульс, закон сохранения импульса». Этот урок знакомит учащихся с использованием теории на практике.

Тип урока: урок «открытия» нового знания

Деятельностная цель:

формирование способности учащихся к новому способу действия.

выявление причины существования реактивного движения, его роли в жизни человека и животных, применение полученных знаний для решения физических задач.

Образовательная цель: расширение понятийной базы за счет включения в нее новых элементов.

Задачи урока:

формирование представлений об реактивном движении , о устройстве и принципе работы ракет, показать практические использование закона сохранения импульса, о применение реактивного движения, дать информацию о достижениях отечественной космонавтики, организация усвоения основных понятий по данной теме, формирование научного мировоззрения учащихся (предметный результат).

развитие умения генерировать идеи, выявлять причинно-следственные связи, работать в группе, пользоваться альтернативными источниками информации, формировать умение анализировать факты при наблюдении и объяснении явлений, при работе с текстом учебника (метапредметный результат).

формирование умений управлять своей учебной деятельностью, формирование интереса к физике при анализе физических явлений, формирование мотивации постановкой познавательных задач, раскрытием связи теории и опыта, развитие внимания, аналитического мышления, активизация творческой деятельности (личностный результат).

Методы обучения: репродуктивный, проблемный, эвристический, частично-поисковый, исследовательский;

Использование обучающих структур и мыслительных приемов: ТАЙМД-РАУНД РОБИН, ТОКИН МЭТ

Формы организации познавательной деятельности обучающихся : коллективная, индивидуальная, групповая

Средства обучения:

Учебник физики.

Демонстрация: движение шарика, модель ракеты;

Компьютерная поддержка урока (учебная презентация PowerPoint ) – П риложение №1 ;

Доклады-сообщения учащихся

Карточки с тестовыми заданиями по теме «Реактивное движение. Ракеты», карточки с текстами заданий для групповой работы, фломастеры, экран, проектор.

Педагогические технологии:

ИКТ, технология тестирования, проблемное обучение

План урока:

Название блока

время

1 мин.

6 мин

Постановка учебной задачи

2 мин

15 мин

Первичное закрепление

8 мин

3,5мин

5мин.

Домашнее задание

1 мин.

Рефлексия учебной деятельности (Итоги урока)

3,5 мин

Характеристика этапов урока

Этап урока и цель

Время, мин

Содержание учебного материала

Методы и приемы работы

ФОУД*

Деятельность учителя

Деятельность обучающихся

Мотивирование к учебной деятельности (организационный момент)

Цель: включение обучающихся в деятельность на личносто-значимом уровне

1 мин.

Приложение №1 (Слайд 1).

Учитель: На слайде ребята, что вы видите?

Проблемный вопрос : Что общего между кальмаром и ракетой?

Заслушиваются варианты ответов учеников, и делается вывод: что возникает нехватка знаний.

Диалог:
учитель – класс

Постановка проблемного вопроса

Преподаватель приветствует учащихся.

Отвечают на приветствие учителя, партнеров.

Слушают, думают, отвечают на вопросы

Ответ: кальмара и ракету.

Актуализация и фиксирование индивидуального затруднения в пробном действии

Цель: повторение изученного материала, необходимого для «открытия нового знания» и выявление затруднений каждого ученика

6 мин

Учитель: Объяснить этот вопрос можно с помощью закона сохранения импульса с которым мы познакомились на прошлом уроке. И сегодня наш урок основан на глубоком понимании закона сохранения импульса, поэтому повторим материал, изученный по данной теме.

Ученик заполняет листок. Соседи по парте производят взаимопроверку по готовым ответам на доске, оценивают и сдают учителю.

ТЕСТ: Приложение №1 (Слайд 3-11).

Мотивирующий приём: Задание: Подумайте! В чем причина такого движения шарика. Как его можно объяснить? Объясним движение воздушного шарика с помощью закона сохранения импульса .

Приложение №1 (Слайд 12).

Учитель: Вывод: Движение шарика является примером реактивного движения.

ТЕСТ .

Мотивирующий приём: экспериментальное задание выполняется в группе

И,Г

Даёт задания обучающимся. Следит за выполнением заданий.

Слушает, обобщает ответы детей

Слушают.

Выполняют тест, заполняет листок, обмениваются листочками, оценивают, сдают учителю.

Партнер №1 каждой команды берёт и немного надувает воздушный шар и отпускает его .

Ученики обсуждают в группе (за столом 15 сек) Отвечают на вопросы.

Постановка учебной задачи

Цель: обсуждение затруднения

2 мин

Учитель: Какой вопрос у вас возникает?

Сформулируйте тему нашего урока? Молодцы!

Реактивное движение. Ракеты – это тема нашего урока. Запишем в тетрадях.

Озвучивается тема, формулируются задачи урока, предлагается план урока. Приложение №1 (Слайд 13-15).

Выяснение темы урока и формулировка его цели. Постановка проблемного вопроса

Уточнение и дополнение высказываний обучающихся

Отвечают на вопросы учителя.
Ответы: что такое реактивное движение?

Записывают тему урока в тетрадях.

Открытие нового знания (построение проекта выхода из затруднения)

Цель: устранение возникшего затруднения

15 мин

Учитель: Реактивное движение можно обнаружить почти везде, если конечно знать что это такое и как оно проявляется. Нам предстоит сейчас это выяснить. Лучший способ изучить что- либо- это открыть самому. Поработаем с учебником.

Стр 83-84. Прочитайте и предлагаю в группах попытаться найти ответы на вопросы в Карточках №1, используя обучающую структуру ТАЙМД-РАУНД РОБИН

1. Реактивное движение Приложение №1 (Слайд 18-26).

Выводы:

1. Реактивное движение. Приложение №1 (Слайд 18,19).

Реактивное движение – движение тела, при котором от тела отделяется и движется какая-то его часть, в результате чего само тело приобретает противоположно направленный импульс.

2. Примеры проявления реактивного движения в природе. Приложение №1 (Слайд 20-22).

3.Демонстрация реактивного движения. Приложение №1 (Слайд 23).

Примером реактивного движения является вращение устройства, называемого сегнеровым колесом.

Вывод: Реактивное движение оказывает не только струя газа но и струя жидкости.

4.Примеры проявления реактивного движения в технике. Приложение №1 (Слайд 24-26).

2. Устройство и принцип действия ракеты (ракеты-носителя) Приложение №1 (Слайд 27-31).

Демонстрация ракеты (видеофрагмент) . Внимательно смотрим и слушаем.

Ракета - бутылка Приложение №1 (Слайд 30). аа

Вопро Вопрос: Как устроена и принцип действия ракеты?

Перед вами Карточка № 2 , используя учебник заполните командой таблицу.

Вывод проделанной работы

Назначение

Конструкция

Принцип действия

Учитель: От чего зависит скорость струи ракеты? (Думаем, отвечаем)

Устройство и принцип действия ракеты. Приложение №1 (Слайд 28,29).

Вывод формулы скорости движения ракеты.

Приложение №1 (Слайд 29).

Вывод: скорость ракеты тем больше, чем больше скорость истечения газов, и чем меньше масса самой ракеты.

Многоступенчатые ракеты Приложение №1 (Слайд 31).

о Вопрос: Устройство и принцип действия многоступенчатой ракеты?

Перед вами Карточка № 3 , используя учебник заполните таблицу.

Назначение

Конструкция

Принцип действия

Выводы: Что мы видим на экране? Что мы знаем о многоступенчатых ракетах?

3. Основоположники использования идеи реактивного движения (доклад-сообщение учащихся).

Николай Иванович Кибальчич;

Константин Эдуардович Циолковский;

Сергей Павлович Королев.

Приложение №1 (Слайд 33).

Подводящий диалог

Работа в группах

ТАЙМД-РАУНД РОБИН

Слайды

Демонстрация ракеты –бутылки (видеофрагмент)

Частично-поисковый

Постановка проблемного вопроса.

Частично-поисковый

Исследовательский метод

Инструктирует

Следит за временем, дополняет ответы учащихся демонстрацией слайдов

Разъясняет, показывает видеоролик

дополняет ответы учащихся демонстрацией слайдов

Разъясняет, управляет процессом презентации ответов, следит за временем

Читают, работают командой,

слушают

Смотрят видеоролик

Презентуют свои ответы

думают, выделяют главное, делятся своими ответами,

слушают

Читают, обсуждают, записывают

Презентуют свои ответы

Учащиеся рассказывают о жизни и деятельности основоположников космонавтики.

Прослушав сообщения, учащиеся дополняют и рецензируют ответ докладчика

Первичное закрепление

Цель: проговаривание нового знания, запись в виде опорного сигнала,

8мин

1.Приложение №1 (Слайд 34).

Работа в группах: на листе пишут ключевое понятие «Реактивное движение» и «Ракеты»

Опорный конспект (запись в тетрадях) Приложение №1 (Слайд 35).

2. Распознавание реактивного движения Приложение №1 (Слайд 36).

Определите в какой из приведенных ниже ситуаций описывается реактивное движение?

ТОКИН МЭТ

репродуктивный

Инструктирует

дополняет

Работают в группах

отвечают

Самостоятельная работа с самопроверкой по образцу (эталону)

Цель: каждый должен для себя сделать вывод о том, что он уже имеет

3,5мин

ТЕСТ

тест

инструктирует

Выполняют тест

Включение нового знания в систему знаний и повторение

5мин.

Групповая работа: конструкторское бюро

а) Тележка, сосуд с водой и краном в нижней части

б) Пробирка с водой и резиновой пробкой, висящая на штативе горизонтально на двух нитях, спиртовка

в) Ванна с водой, жестяная коробка с отверстием в одной стенке, фанерная доска, вентилятор, способный помещаться в жестяной коробке

г) Баллончик с газом для сифона, закреплённый на дощечке, ванна с водой и шило

исследовательский;

Разъясняет, консультирует

Воспроизведение реактивного движения, делают схемы, чертежи

Домашнее задание

Пожелания

1 мин.

Домашнее задание

Приложение №1 (Слайд 40,41).

Учить конспект;

§ 22;

Упражнение 21 (3,4)

ИТЗ (индивидуальное творческое задание) подготовить доклад-сообщение

Муниципальное Казенное Образовательное Учреждение

Средняя Общеобразовательная Школа №8

Республика Дагестан

г. Хасавюрт

" Реактивное движение" (9-й класс)

Разработала учитель физики:

Арсанукаева Джаминат Имамудиновна

Цели урока:

Познавательные :

Дать понятие реактивного движения.

Рассмотреть устройство ракеты.

Показать применение закона сохранения импульса для реактивного движения.

Развивающие:

Развивать познавательные интересы и творческие способности.

Способствовать расширению кругозора.

Дать представление о реактивном движении в природе и технике.

Воспитательные:

Воспитывать чувство гордости за нашу страну и народ: показать огромный вклад ученых, инженеров в дело создания многоступенчатой ракеты для освоения космического пространства.

Воспитывать эстетическое восприятие мира через демонстрацию и наглядность. Воспитывать бережное отношение к окружающему нас миру: природе, космосу.

Воспитать честность.

Тип урока: урок изучения новой темы.

Оборудование, ТСО, наглядность:

Компьютер.

Мультимедийный проектор.

Экран.

Воздушный шарик, штативы, нитки, коробка из-под сока с отверстием, чаши с водой, маленькие модели ракет.

Презентация «Реактивное движение».

Оригами - ракеты.

Плакат с изображением космоса.

Конверт для составления ракеты.

Конверт для рефлексии.

Ролик « Реактивное движение»

Демонстрации:

1) Движение воздушного шарика, закрепленного на нити между двумя штативами, после того, как снять прищепку, стягивающую его отверстие. К надутому шарику скотчем прикрепить трубочку от шариковой ручки так, чтобы шарик был в горизонтальном положении (лежа на боку). Сквозь трубочку протянуть нить и привязать ее к двум штативам, раздвинув их примерно на расстояние 3 метра на демонстрационном столе.

2) Вращение сегнерова колеса на примере коробки из-под сока, подвешенной на нити к лапке штатива. (В литровой коробке из-под сока по диагонали ближе ко дну пробиваем отверстия, вставляем в них трубочки (2 см длиной). Их можно отрезать от пустой пасты шариковой ручки. Наливаем воды в коробку. Вода выливается через отверстия- коробка вращается.)

3) презентации «Реактивное движение» (1-2), «Из истории развития космонавтики»

План урока

Организационный момент.

Актуализация знаний

Изучение нового материала

Демонстрация опытов

Первичная отработка ЗУН

Подведение итогов урока

Домашнее задание

Рефлексия

Ход урока

Организационный момент.

Здравствуйте. Садитесь. Сегодня мы с вами проведем необычный урок. На предыдущих уроках вы сделали оригами в виде ракеты. Теперь у вас у каждого есть своя ракета, на которой вы изображены. Ваша задача ответив хотя бы на один вопрос приклеить вашу ракету к плакату. (В конце урока учитель спрашивает, не забыли ли они ни кого? Конечно учителя. Учитель клеит свою ракету.)

2. Актуализация знаний

А) фронтальный опрос

Что называется импульсом?

Почему импульс - векторная величина?

Назовите единицы измерения импульса тела в СИ.

В чем заключается закон сохранения импульса?

Напишите формулу закона сохранения импульса в векторном виде.

При каких условиях выполняется этот закон?

Б) Игра « По страничкам учебника»

Я сейчас покажу вам на слайде картинки из ваших учебников по физике 7, 8 и 9 класса (автора Перышкина А.В.), вам надо узнать класс, название того, что изображено на картинке.

3. Изучение нового материала

1) Объявление темы урока

Опыт с шариком.

Учитель: Мне нужны два добровольца. Надуйте шарик, вытяните руку, в которой шарик и по моей команде отпустите. Спасибо, присаживайтесь. Что Вы сейчас наблюдали?

Ученики: Движение шарика.

Учитель: Что является причиной движения шарика?

Ученики: Отделение части воздуха от шарика.

Учитель: Да, все правильно. Вы наблюдали движение шарика. Такое движение называется реактивным движением. Именно с этим видом движения мы сегодня с вами познакомимся.

(озвучить цели урока, запись в тетрадях)

2) Демонстрации:

Рассмотрим несколько примеров, подтверждающих справедливость закона сохранения импульса.

1) движение воздушного шарика, закрепленного на нити между двумя штативами, после того, как снять прищепку, стягивающую его отверстие.

2) вращение сегнерова колеса на примере коробки из-под сока, подвешенной на нити к лапке штатива.

3) просмотр ролика «реактивное движение»

Проблемная ситуация:

Как происходили эти движения? Опишите каждое движение. Что общего у этих движений?

1) движение воздушного шарика, скользящего по нити между двумя штативами, из открытого отверстия из него с довольно большой скоростью вырывается струя сжатого воздуха.

2) вращение сегнерова колеса на примере коробки из-под сока, подвешенной на нити к лапке штатива,

Объяснение опытов:

Демонстрация движения воздушного шарика .

Объяснить это явление можно с помощью закона сохранения импульса. Пока отверстие шарика завязано, шарик с находящимся внутри него сжатым воздухом покоится, и его импульс равен нулю. При открытом отверстии из него с довольно большой скоростью вырывается струя сжатого воздуха. Движущийся воздух обладает некоторым импульсом, направленным в сторону его движения. Движение шарика является примером реактивного движения. Реактивное движение происходит за счет того, что от тела отделяется и движется какая-то его часть, в результате чего само тело приобретает противоположно направленный импульс.

(Доказать, используя закон сохранения импульса, как направлены импульсы струи сжатого воздуха и ракеты)

Демонстрация устройства, называемого сегнеровым колесом. Вода, вытекающая из сосуда конической формы (у нас из коробки из-под сока) через сообщающуюся с ним изогнутую трубку (у нас через отверстия по бокам коробки, сделанные на противоположных сторонах коробки по диагонали внизу) , вращает сосуд в направлении, противоположном скорости воды в струях.

Вывод:

Реактивным движением называется движение, которое происходит за счет того, что от тела отделяется и движется какая-то его часть, в результате чего тело приобретает противоположно направленный импульс .(запись в тетрадях)

3 ) Показ презентации «Реактивное движение»

Учитель рассказывает о применении реактивного движения природой:кальмары, медузы, каракатицы. Набирая в себя воду, они, с силой выталкивая её, приобретают скорость, направленную в сторону, противоположную движению. Развивают скорость 60-70 км/ч.

Слайды. "Бешеный огурец".

Я хочу вам рассказать о бешеном огурце. В южных странах (и у нас на побережье Черного моря тоже) произрастает растение под названием "бешеный огу-рец". Стоит только слегка прикоснуться к созревшему плоду, похожему на огурец,
как он отскакивает от плодоножки, а через образовавшееся отверстие из плода фонтаном со скоростью до 10 м/с вылетает жидкость с семенами. Сами огурцы при этом отлетают в противоположном направлении. Стреляет бешеный огурец (иначе его называют «дамский пистолет») более чем на 12 м.

Реактивное движение, например, выполняет ракета. Особенностью этого движения является то, что тело может ускоряться и тормозить без какой-либо внешней взаимодействия с другими телами. Продукты сгорания при вылет получают относительно ракеты некоторую скорость. Согласно закону сохранения импульса, сама ракета получает такой же импульс, как и газ, но направлен в другую сторону. Закон сохранения импульса нужен для расчета скорости ракеты.

Слово об ученых космонавтах.

Мы с Вами должны гордиться тем, что основы теории реактивного двигателя и научное доказательство возможности были впервые высказаны и разработаны русским ученым Константином Эдуардовичем Циолковским в работе «Исследование мировых пространств». Ему же принадлежит идея применения многоступенчатых ракет.

Нашей стране принадлежит великая честь запуска 4 октября 1957 г. первого искусственного спутника Земли. Также впервые в нашей стране 12 апреля 1961 г. был осуществлен полёт космического корабля-спутника «Восток» с космонавтом Юрием Алексеевичем Гагариным на борту.

Этот и другие полёты были совершены на ракетах, сконструированных отечественными учеными и инженерами под руководством Сергея Павловича Королёва.

Работа на местах

Учитель: Мы сейчас сконструируем ракету-носитель, которая выведет наш искусственный спутник на орбиту. Из каких частей она должна состоять?

отсек с космонавтами;

отсек с приборами;

бак с топливом;

бак с окислителем;

насосы;

камера сгорания;

сопло.

(учащиеся собирают космический корабль по заготовленным деталям корабля: клеят в тетрадь)

4.Первичная отработка ЗУН:

А)Вам нужно выбрать те ситуации, в которых движение тела, по вашему мнению, является реактивным.

Ситуация 1: Сосулька, сорвавшись с крыши, падает на землю.

·Ситуация 2: Автомат делает 300 выстрелов в минуту.

·Ситуация 3: Каракатица перемещается в воде, сокращая мышцы своего тела.

·Ситуация 4: Под давлением нагретого пара пробка вылетает из пробирки.

·Ситуация 5: Лодка приходит в движение после того, как с нее в воду ныряет мальчик.

Ситуация 6: Летчик катапультируется из кабины самолета.

·Ситуация 7: В воздухе взрывается снаряд.

·Ситуация 8: Новогодняя петарда осветила ночное небо разноцветными огнями.

·Ситуация 9: Всадник перелетает через голову, резко остановившейся лошади.

Б) Игра «Найди общее» (на экране показаны несколько картинок - задача учащихся найти общий признак)

Реактивное движение

Импульс тела

Законы Ньютона

Искусственные спутники Земли

3. Головоломка.

Известна старинная легенда о богаче с мешком золотых, который, оказавшись на абсолютно гладком льду озера, замерз, но не пожелал расстаться с богатством. А ведь он мог спастись, если бы не был так жаден! А вы как поступили бы?

(Ответ: Достаточно было оттолкнуть от себя мешок с золотом, и богач сам заскользил бы по льду в противоположную сторону по закону сохранения импульса).

5. Подведение итогов урока

6. Домашнее задание : п.22, упр.21(3).

7. Рефлексия

А сейчас, ребята, давайте, выразим свои чувства от урока. Проведем так называемое скрытое голосование. Выберите тот смайлик, который отражает ваше настроение, и опустите вот в эту коробочку.

§ 1 Реактивное движение

Реактивное движение - это движение тела, возникающее при отделении от него некоторой части массы с определенной скоростью. Принцип реактивного движения основан на законе сохранения импульса изолированной механической системы:

полный импульс замкнутой системы должен оставаться постоянным.

Рассмотрим явление реактивного движения на примере ракеты.

В начальный момент времени ракета покоится, то есть ее полный импульс равен нулю. Когда из ракеты начнет выбрасываться с некоторой скоростью часть ее массы (газ)

появляется так называемая реактивная сила

Изменение импульса газа создает реактивную силу.

Ракета получает скорость, направленную в противоположную сторону.

Главная особенность реактивного движения в том, что для осуществления реактивного движения не требуется взаимодействия тела с окружающей средой.

Реактивное движение можно наблюдать, если надуть резиновый шарик и отпустить его.

Шарик стремительно полетит. Реактивная сила будет действовать, пока продолжается истечение воздуха.

Шарик летит за счет взаимодействия с вытекающей из него струей воздуха. Объяснить это явление можно, применяя закон сохранения импульса. Пока отверстие шарика завязано, шарик с находящимся внутри воздухом покоится, импульс такой системы равен нулю. Если открыть отверстие, из шарика с довольно большой скоростью вырвется струя сжатого воздуха. Движущийся воздух обладает некоторым импульсом. Шарик полетит в противоположную сторону с такой скоростью, что его импульс будет равен импульсу воздушной струи. Векторы импульса шарика и воздушной струи направлены в противоположные стороны. Сумма импульсов остается постоянной величиной.

Реактивное движение применяли в глубокой древности. В конце первого тысячелетия нашей эры в Китае реактивное движение приводило в действие

ракеты - бамбуковые трубки, начиненные порохом. Один из первых проектов автомобилей был с реактивным двигателем, и принадлежал этот проект Ньютону. Это произошло в 1680 году.

Реактивное движение можно обнаружить в мире растений. В южных странах да и у нас на садовых участках можно увидеть растение под названием «бешеный огурец».

Плоды бешеного огурца продолговатой формы, длиной 4 - 6 см, шириной 1 - 2 см. Семена удлиненные, мелкие, гладкие, длиной 4 мм. При созревании семян окружающая их ткань превращается в слизистую массу. При этом в плоде образуется большое давление, в результате чего плод отрывается от плодоножки, а семена с силой выбрасываются наружу через образовавшееся отверстие. Сам огурец при этом отлетает в противоположном направлении на расстояние до 12 м.

Многие морские животные «пользуются» для передвижения реактивным движением.

Это кальмары, каракатицы, медузы, осьминоги, морские гребешки. Они используют реакцию выбрасываемой струи воды, отличие состоит лишь в строении тела, то есть в методе забора и выброса воды. Реактивное движение кальмара напоминает движение ракеты. Животное засасывает воду внутрь мантийной полости, а затем резко выбрасывает струю воды через узкое сопло и с большой скоростью двигается толчками назад. Мышечная ткань - мантия окружает тело моллюска со всех сторон, объем ее полости составляет почти половину объема тела кальмара. При этом все десять щупалец кальмара собираются над головой в узел, и он приобретает обтекаемую форму, точно как ракета. Сопло снабжено клапаном, мышцы, поворачивая его, изменяют направление движения кальмара. Кальмара называют «живой торпедой», так как он может развивать скорость до 60 - 70 км/час. Изгибая сложенные пучком щупальца вправо, влево, вверх или вниз, кальмар поворачивает в ту или иную сторону, это позволяет ему увернуться от столкновения с любым препятствием.

После появления в 1881 году проекта народовольца Н.И. Кибальчича эта идея получила дальнейшее развитие в трудах преподавателя калужской гимназии Константина Эдуардовича Циолковского. В 1903 году появилась в печати статья К.Э. Циолковского «Исследование мировых пространств реактивными приборами». В статье было изложено важнейшее для космонавтики математическое уравнение, известное в наше время как «формула Циолковского», которое описывает движение тела переменной массы. В дальнейшем он разработал схему ракетного двигателя на жидком топливе, предложил многоступенчатую конструкцию ракеты. Циолковский показал, что единственный аппарат, способный преодолеть силу тяжести - это ракета, то есть аппарат с реактивным двигателем, используемый горючее и окислитель, находящиеся в самом аппарате.

Нашей стране принадлежит великая честь запуска 4 октября 1957 года первого искусственного спутника Земли. Первым человеком, который совершил полет в космическом пространстве, был гражданин Советского Союза Юрий Алексеевич Гагарин. 12 апреля 1961 года он облетел земной шар на корабле- спутнике «Восток» за 1 час и 48 минут. Эти и другие полеты были совершены на ракетах, сконструированных советскими учеными и инженерами под руководством Сергея Павловича Королева. Под его руководством созданы многие баллистические и геофизические ракеты-носители, пилотируемые космические корабли «Восток» и «Восход», на которых впервые в истории совершены космический полет человека и выход человека в космическое пространство.

Советские ракеты первыми достигли Луну и сфотографировали невидимую с Земли сторону, первыми достигли планету Венера и доставили на ее поверхность научные приборы. С выходом человека в космос открылась возможность исследования природных явлений,ресурсов Земли и других планет. В настоящее время в связи с освоением космоса получили широкое распространение реактивные двигатели. Реактивный двигатель - это двигатель, преобразующий химическую энергию топлива в кинетическую энергию газовой струи, при этом двигатель приобретает скорость в противоположнм направлении. Все современные скоростные самолеты оснащены реактивными двигателями, а в космосе использовать какие-либо другие двигатели, кроме реактивных, невозможно, так как там нет опоры, от которой, отталкиваясь, корабль получил бы ускорение.

В любой ракете, независимо от ее конструкции, всегда есть оболочка и топливо с окислителем. Оболочка ракеты включает в себя полезный груз (космический корабль), приборный отсек и двигатель (камера сгорания, насосы сопло и так далее). Основную массу ракеты составляет топливо с окислителем (окислитель нужен для поддержания горения топлива, поскольку в космосе нет кислорода). Топливо и окислитель с помощью насосов подаются в камеру сгорания. Топливо, сгорая, превращается в газ высокой температуры и высокого давления. Благодаря большой разности давлений в камере сгорания и в космическом пространстве газы из камеры, сгорая, мощной струей устремляются наружу через раструб специальной формы, называемый соплом. Назначение сопла состоит в том, чтобы повысить скорость струи газа.

Перед стартом ракеты ее импульс равен нулю. Ракета представляет собой замкнутую систему, ее общий импульс до и после запуска равен нулю. На основании закона сохранения импульса оболочка ракеты со всем, что в ней находится, получает импульс, равный по модулю импульсу газа, но противоположный по направлению. Речь шла об одноступенчатой ракете. Чтобы вывести спутник на околоземную орбиту, необходима многоступенчатая ракета.

Наиболее массивную часть ракеты, предназначенную для старта и разгона всей ракеты, называют первой ступенью. Когда первая массивная ступень многоступенчатой ракеты исчерпает все запасы топлива, она отделяется. Дальнейший разгон продолжает вторая, менее массивная ступень, она увеличивает ранее достигнутую при помощи первой ступени скорость, а затем отделяется. Третья ступень продолжает наращивание скорости до необходимого значения и доставляет полезный груз на орбиту.

Для чего надо осваивать космос? Космические исследования проводятся с целью зондирования Земли, создания телекоммуникационных систем, предупреждения экологических катастроф, разработки новых материалов и устройств, применяемых в промышленности, в сельском хозяйстве, медицине.

§ 2 Краткий итог урока

Реактивное движение- это движение, возникающее при отделении от тела с определенной скоростью некоторой его части.

Объяснить реактивное движение можно, используя закон сохранения импульса. Особенность реактивного движения в том, что для осуществления реактивного движения не требуется взаимодействия тела с окружающей средой.

Ракета представляет собой замкнутую систему, импульс системы до и после запуска равен нулю. Первый искусственный спутник Земли был запущен 4 октября 1957 года с космодрома Байконур в СССР. Первым человеком, который совершил полет в космическом пространстве, был гражданин Советского Союза Юрий Алексеевич Гагарин. 12 апреля 1961 года он облетел земной шар на корабле-спутнике «Восток» за 1 час и 48 минут. Эти и другие полеты были совершены на ракетах, сконструированных советскими учеными и инженерами под руководством Сергея Павловича Королева.

Список использованной литературы:

Касьянов В.А. Физика. 10 кл. Базовый уровень: учеб. для общеобразоват. учрежден. – 3-е изд. перераб. / Касьянов В.А. – М.: Дрофа, 2012. – 271 с.: илл.
Мякишев Г.Я. Физика. 10 кл. учеб. для общеобразоват. учрежден. Базовый и профильный уровень: – 3-е изд. перераб. / Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н.; под. ред. Николаева В.И., Парфентьевой Н.А. – 19-е изд. М.: Просвещение, 2010. – 366 с.: илл.
Мякишев Г.Я. Физика. 10 кл. учеб. для общеобразоват. учрежден. Базовый и профильный уровень: – 3-е изд. перераб./ Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н.; под. ред. Николаева В.И., Парфентьевой Н.А. – 19-е изд. М.: Просвещение, 2010. – 366 с.: илл.
Касаткина И.Л. Репетитор по физике: механика, молекулярная физика, термодинамика / Касаткина И.Л. Изд-е 14-е / Под. ред. Т.В. Шкиль. – Ростов н/Дону: Феникс, 2013. – 852с.: илл.
Кабардин О.Ф., Кабардина С.И., Орлов В.А. Контрольные и проверочные работы по физике. - М.: Дрофа, 2000 190 с.
Методическое письмо «О преподавании учебного предмета «Физика» в условиях введения федерального компонента государственного стандарта общего образования».
http://festival.1september.ru/articles/413630/

Использованные изображения:

Представляем вашему вниманию урок по теме «Реактивное движение. Значение работ К.Э. Циолковского». На этом уроке мы обсудим, что собой представляет реактивное движение и как оно связано с движением ракет и самолетов. Вначале дадим определение этому виду движения. С помощью формул рассмотрим его взаимосвязь с законом сохранения импульса. Обсудим значение работ К.Э. Циолковского.

Тема урока тесно связана с законом сохранения импульса и называется «Реактивное движение ». Сегодня мы обсудим, что это за движение и как оно определяет движение ракет и самолетов.

Явление отдачи

На практике часто приходится сталкиваться с ситуацией, когда тело под действием внутренних сил распадается на части. Если внутренние силы достаточно велики по сравнению с внешними силами, то можно применять закон сохранения импульса и описывать движение этих тел. Эта ситуация имеет название «явление отдачи». Примером такого явления является выстрел снарядом из пушки (рис. 1).

Рис. 1. Выстрел снарядом из пушки

Пушка выстреливает снарядом. Снаряд движется в направлении оси . По закону сохранения импульса пушка начнет двигаться в противоположную сторону. Для простоты будем считать, что все скорости направлены вдоль одной прямой параллельно оси .

Запишем закон сохранения импульса. До выстрела система покоилась, значит, импульс был равен нулю. После выстрела импульс системы состоит из двух частей: импульс снаряда и импульс пушки. Получаем:

Перепишем полученное выражение в проекциях на ось . При этом скорость снаряда будет со знаком «+», а скорость пушки (скорость отдачи) со знаком «-».

Выразим скорость, с которой откатится пушка:

Подставим следующие значения: .

В реальности данная скорость может быть меньше за счет того, что масса пушки будет больше. Или же за счет специального оборудования (противооткатные опоры, гидропневматический амортизатор), которое предотвращает откат назад. В современных автоматах и пулеметах за счет энергии отдачи происходит перезаряд орудия и выброс гильзы.

Явление отдачи - это причина любого движения на Земле. Рассмотрим движение автомобиля. Он катится по земле, и между автомобилем и землей возникает сила трения. Эта сила является внутренней для системы «автомобиль - Земля». Фактически автомобиль отталкивается от Земли и приобретает скорость в одну сторону, а Земля приобретает скорость в противоположную сторону. Конечно, Земля имеет намного большую массу, чем автомобиль, и она не движется в том направлении, в котором она должна была бы двигаться, если бы имела малую массу.

Явление отдачи сопровождает многие процессы в микромире. Например, процесс деления ядра урана при попадании в него медленного нейтрона (рис. 2). До деления ядро и нейтрон можно считать неподвижным, а после деления два осколка разлетаются с большой скоростью в разные стороны. Здесь тоже применим закон сохранения импульса.

Рис. 2. Процесс деления ядра урана

Наиболее привычным примером явления отдачи является реактивное движение (движение космических ракет).

На сегодняшний день реактивное движение широко распространено не только среди ракет и самолетов, многие животные тоже используют реактивное движение. Например, такие морские животные, как осьминоги или каракатицы, используют как раз реактивное движение. Они набирают воду, потом ее под давлением из себя выдавливают, и это приводит к тому, что они быстро перемещаются под водой (рис. 3).

Рис. 3. Реактивное движение осьминога и каракатицы

Определение. Реактивным движением называют движение, которое происходит в результате отделения от тела какой-либо его части или, наоборот, если к телу присоединяется какая-либо часть.

Как связано реактивное движение с импульсом? Если мы рассматриваем тело, в котором находится определенное количество газов (именно за счет газов чаще всего и осуществляется реактивное движение в технике), и если эта масса газов отделяется от тела с большой скоростью, то импульс газов будет численно равен импульсу самого тела (рис. 4):

В проекциях на ось :

Рис. 4. Реактивное движение ракеты

Соответственно, скорость ракеты можно определить для данного мгновения времени следующим образом: .

Важно понимать, как скорость газов влияет на увеличение скорости оболочки, т. е., чем больше скорость вырывающихся газов, тем больше скорость самой оболочки. Заметим, что эта формула записана для мгновенного сгорания газов, а в ракетах не происходит такого: топливо сгорает постепенно.

Как движется ракета?

Ракета движется благодаря выбрасыванию горючего в сторону, противоположную движению ракеты.

Рассмотрим движение ракеты (рис. 5).

Рис. 5. Движение ракеты

Пусть в начальный момент скорость ракеты равна , а масса ракеты вместе с газами и окислителем равна . Газы вытекают со скоростью относительно ракеты. Через некоторое время скорость ракеты станет , а масса ракеты . Масса вытекшего газа за время равна разности масс и . Скорость газов относительно Земли равна разности скорости и . В начальный момент времени суммарный импульс равен . После промежутка времени импульс равен сумме импульса ракеты и импульса вытекающих газов. Запишем закон сохранения импульса:

Если спроектировать закон сохранения импульса на ось и провести преобразования, можно получить закон, который описывает движение ракеты:

Знак минуса говорит о том, что ракета и газы движутся в разных направлениях. Разделим обе части этого уравнения на промежуток времени, в течение которого ракета разгонялась до скорости . Слева у нас получится сила тяги:

Слева у нас получится массовый расход , умноженный на скорость газов. В итоге получаем выражение для реактивной силы тяги:

Реактивная сила тяги зависит от двух параметров: от скорости, которой выбрасываются газы, и от массового расхода.

Постепенно масса ракеты уменьшается за счет сгорания топлива, и газы, вырывающиеся из ракеты, соответственно увеличивают скорость уже тела с уменьшающейся массой (рис. 6). В данном случае нужно говорить о законе сохранения импульса с переменной массой.

Рис. 6. Уменьшение массы ракеты

Реактивное движение бывает двух видов. Реактивное движение само по себе характерно для ракет в космосе. Ракеты летают во всех средах, в том числе в вакууме, и движение ракет обеспечивается наличием топлива и окислителя для него внутри самой ракеты.

Воздушно-реактивное движение - второй вид реактивного движения, характерный для реактивных самолетов. В этом случае никакой окислитель не нужен, потому что самолет летит в воздушном пространстве и, двигаясь с большой скоростью, прокачивает через себя большое количество воздуха (кислорода), который и окисляет топливо, дает большую температуру сгорания. Образуются газы, которые заставляют двигаться самолет вперед (рис. 7).

Рис. 7. Движение самолета

Ракетный двигатель содержит все компоненты рабочего тела на борту и способен работать в любой среде.

Воздушно-реактивный двигатель использует энергию окисления горючего кислородом воздуха, забираемого из атмосферы.

Чтобы перемещаться дальше в пространстве, необходимо постоянно увеличивать массу горючего. Так, например, чтобы создать такую ракету, которая преодолела бы силу притяжения Солнца, потребуется масса топлива в 55 раз больше, чем масса самой ракеты.

Расчет запаса топлива для ракеты

Сколько необходимо взять топлива на ракету, чтобы она стала искусственным спутником Земли?

Представим, что масса ракеты . Ускорение, которое будет у ракеты во время подъема на орбиту, равно . Посчитаем силу тяги:

У современных ракет скорость выброса газов равна .

Найдем массовый расход:

Если учесть, что первая космическая скорость , то при заданном ускорении этой скорости можно достигнуть за время .

Тогда нам понадобится горючего:

Обратите внимание, что масса топлива в 2 раза больше массы ракеты. Наши расчеты не совсем точны. Ведь в начальный момент масса ракеты не 10 тонн, а 30 тонн, с учетом массы топлива.

Если говорить об устройстве ракеты, важно понимать, что все ракеты строятся по одному и тому же принципу. Во-первых, это головная часть. Приборный отсек. Вторая часть - бак с топливом и окислитель. При смешивании этих двух частей происходит возгорание, сгорание топлива. Далее идут насосы и сопло (рис. 8). Форма сопла - того места, откуда вырываются газы, - имеет значение. Оказывается, изменение формы позволяет изменять скорость движения.

Рис. 8. Устройство ракеты

Список литературы

А так ли хорошо знакомо вам реактивное движение? // Квант. - 2007. - № 5. - С. 32-33.
Николаев В. Космический полет - это так просто!?.. // Квант. - 1990. - № 4. - С. 52-56.
Саенко П.Г. Физика: Учеб. для 9 кл. сред. шк. - М.: Просвещение, 1990. - С. 98-106.
Физика: Механика. 10 кл.: Учеб. для углубленного изучения физики / М.М. Балашов, А.И.
Гомонова, А.Б. Долицкий и др.; Под ред. Г.Я. Мякишева. - М.: Дрофа, 2002. - C. 284-307.

Интернет-портал «tsiolkovsky.tass.ru» ()
Интернет-портал «prosopromat.ru» ()
Интернет-портал «poznavayka.org» ()

Домашнее задание

Что такое реактивное движение? Приведите несколько примеров реактивного движения в природе.
Какой закон сохранения используется для получения закон движения ракеты? Сформулируйте его.
Что такое первая космическая скорость? Назовите ее численное значение.

Явление отдачи

Рис. 1. Выстрел снарядом из пушки

Выразим скорость, с которой откатится пушка:

Подставим следующие значения: .

Рис. 2. Процесс деления ядра урана

Наиболее привычным примером явления отдачи является реактивное движение (движение космических ракет).

Рис. 3. Реактивное движение осьминога и каракатицы

В проекциях на ось :

Рис. 4. Реактивное движение ракеты

Соответственно, скорость ракеты можно определить для данного мгновения времени следующим образом: .

Как движется ракета?

Ракета движется благодаря выбрасыванию горючего в сторону, противоположную движению ракеты.

Рассмотрим движение ракеты (рис. 5).

Рис. 5. Движение ракеты

Рис. 6. Уменьшение массы ракеты

Рис. 7. Движение самолета

Ракетный двигатель содержит все компоненты рабочего тела на борту и способен работать в любой среде.

Расчет запаса топлива для ракеты

Сколько необходимо взять топлива на ракету, чтобы она стала искусственным спутником Земли?

У современных ракет скорость выброса газов равна .

Найдем массовый расход:

Тогда нам понадобится горючего:

Рис. 8. Устройство ракеты

Список литературы

А так ли хорошо знакомо вам реактивное движение? // Квант. - 2007. - № 5. - С. 32-33.
Николаев В. Космический полет - это так просто!?.. // Квант. - 1990. - № 4. - С. 52-56.
Саенко П.Г. Физика: Учеб. для 9 кл. сред. шк. - М.: Просвещение, 1990. - С. 98-106.
Физика: Механика. 10 кл.: Учеб. для углубленного изучения физики / М.М. Балашов, А.И.
Гомонова, А.Б. Долицкий и др.; Под ред. Г.Я. Мякишева. - М.: Дрофа, 2002. - C. 284-307.

Интернет-портал «tsiolkovsky.tass.ru» ()
Интернет-портал «prosopromat.ru» ()
Интернет-портал «poznavayka.org» ()

Домашнее задание

Что такое реактивное движение? Приведите несколько примеров реактивного движения в природе.
Какой закон сохранения используется для получения закон движения ракеты? Сформулируйте его.
Что такое первая космическая скорость? Назовите ее численное значение.