Реактивное движение. Успехи освоения космического пространства.

Реактивное движение. Успехи освоения космического пространства.

Цель урока: Изучить реактивное движение.

Тип урока: урок объяснения нового материала.

I. Организационный момент.

Здравствуйте, ребята! Меня зовут Дарья Андреевна. Сегодня я проведу у Вас урок физики.

II. Демонстрация и эксперимент.

1.     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 и познакомимся.

На ваших столах у каждого лежит рабочий лист. По ходу урока Вы будете его заполнять, запишите число. Сегодня 25 марта. Тема урока: Реактивное движение.

Похожее движение можно встретить и в природе.

2.    Видео «Бешеный огурец».

Учитель: В южных странах (и у нас на побережье Черного моря тоже) произрастает растение под названием "бешеный огурец". 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.

III.           Теоретический материал.

Учитель: Все виды движения, кроме реактивного, невозможны без наличия внешних сил, т.е. без взаимодействия тел данной системы с окружающей средой, а для осуществления реактивного движения не требуется взаимодействия тела с окружающей средой. Вернемся к опыту с шариком. Воздействовали ли Вы во время опыта на шарики?

Ученики: Нет.

Учитель: Первоначально система покоится, то есть ее полный импульс чему был равен?

Ученики: 0.

Учитель: Когда из системы начинает выбрасываться с некоторой скоростью часть ее массы, то система получает скорость, направленную в противоположную сторону. Почему?

Ученики: Полный импульс замкнутой системы по закону сохранения импульса должен оставаться неизменным.

(Учитель вызывает ученика к доске записать математическую форму (формулу) закона сохранения импульса)

Учитель: Реактивное движение мы можем наблюдать не только в природе, но и в других областях.

Итак, запишите, реактивное движение – это движение, возникающее при отделении от тела с некоторой скоростью какой-либо его части. При таком движении возникает реактивная сила. Особенность реактивной силы – возникновение без взаимодействия с внешними телами.

Примеры реактивного движения

Учитель: Для уменьшения шума на водопроводный кран иногда надевают резиновую трубу. При пуске воды трубка отклоняется в сторону, противоположную струе вытекающей воды. (слайд)

Кальмар является самым крупным беспозвоночным обитателем океанских глубин. Он передвигается по принципу реактивного движения, вбирая в себя воду, а затем с огромной силой проталкивая ее через особое отверстие - "воронку", и с большой скоростью (около 70 км/час) двигается толчками назад. При этом все десять щупалец кальмара собираются в узел над головой, и он приобретает обтекаемую форму. (слайд)

По такому же принципу движется еще один морской обитатель – сцифоидная медуза.  (Демонстрация видео «Движение сцифоидной медузы»)

Реактивный двигатель.

Учитель: Широкое применение реактивные двигатели получили в связи с освоением космического пространства. Кроме того, все современные самолеты оснащены воздушно-реактивными двигателями. 

В космическом пространстве использовать какие-либо другие двигатели, кроме реактивных, невозможно: нет опоры (твёрдой жидкой или газообразной), отталкиваясь от которой космический корабль мог бы получить ускорение. Применение же реактивных двигателей для самолётов и ракет, не выходящих за пределы атмосферы, связано с тем, что именно реактивные двигатели могут обеспечить максимальную скорость полёта.

Реактивные двигатели делятся на два класса: ракетные и воздушно-реактивные. Воздушно-реактивные двигатели в настоящее время применяют главным образом на самолётах. Основное их отличие от ракетных двигателей состоит в том, что окислителем для горения топлива служит кислород воздуха, поступающего внутрь двигателя из атмосферы.

В ракетных двигателях топливо и необходимый для его горения окислитель находятся непосредственно внутри двигателя или в его топливных баках.

Применяются также ракетные двигатели, работающие на жидком топливе.

В жидкостно-реактивных двигателях (ЖРД) в качестве горючего можно использовать керосин, бензин, спирт, анилин, жидкий водород и др., а в качестве окислителя, необходимого для горения, – жидкий кислород, азотную кислоту, жидкий фтор, пероксид водорода и др. Горючее и окислитель хранятся отдельно в специальных баках и с помощью насосов подаются в камеру, где при сгорании топлива развивается температура до 3000 С и давление до 50 атм. Сила давления на переднюю стенку камеры дольше, чем на заднюю, где расположено сопло. Вытекающие через сопло газы не встречают на своём пути стенку, на которую смогли бы оказывать давление. В результате появляется сила, толкающая ракету вперёд.

Суженная часть камеры – сопло служит для увеличения скорости истечения продуктов сгорания, что в свою очередь повышает реактивную силу. Сужение струи газа вызывает увеличение его скорости, так как при этом через меньшее поперечное сечение в единицу времени должна пройти такая же масса газа, что и при большем поперечном сечении

Жидкостно-реактивные двигатели используются для запуска космических кораблей.  (Видео «Ракета»).

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.

В настоящее время

IV.           Решение задач.

Учитель:  А сейчас мы с Вами решим задачу на реактивное движение, в основе которой лежит уже известный Вам закон сохранения импульса

Задача: Какую скорость приобретает ракета массой 600 г, если продукты горения массой 15 г вылетают из нее скоростью 800 м/с?

V.               Закрепление материала

1. Что такое реактивное движение?

2. Почему в космическом пространстве нельзя использовать какие-либо другие двигатели, кроме реактивных?

3. В чем принципиальное различие способа передвижения в воде человека и кальмара?

VI.           Домашнее задание.

§41, 42, определения наизусть.

Задача: Какова скорость мгновенно выброшенных газов, если их масса составляет 0,3 М ракеты, а скорость ракеты стала 0, 6 км/с?

Подготовить индивидуальное сообщение по одной из тем:

1.     Научная деятельность К.Э. Циолковского.

2.     Научная деятельность С.П. Королёва.

3.     Запуск первого искусственного спутника Земли.

4.     Первый полет человека в космос.

5.     Первая женщина в космосе.

6.     Первый полёт на Луну.

VII.        Подведение итогов.

Мне очень приятно было сегодня с Вами работать. Спасибо за урок!

(Учитель поощряет учеников похвалой, оглашает оценки за урок).