Цель: формирование творческих способностей учащихся, их мировоззрения, воспитание чувства уважения к другому человеку, к его мнению и выбору, развитие внимания и воображения, закрепление знаний по предмету.
Оформление:
- Эпиграф: «…Планета есть колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели».
К.Э.Циолковский. - Плакаты по астрономии «Космические полеты. Космические исследования», по физике «Реактивное движение».
- Портрет К.Э.Циолковского
Конкурсы:
1. Представление команд
(название, девиз)
2. Домашнее задание
(Сообщения об открытиях К.Э.Циолковского)
а) поезд на воздушной подушке
«В небольшой брошюре «Сопротивление воздуха и скорый поезд», опубликованной в 1927 г. в Калуге, Циолковский впервые в научной литературе анализирует проблему создания нового вида транспорта (поезда) на воздушной подушке. Вот как Циолковский разъясняет свою совершенно оригинальную идею.
«Трение поезда почти уничтожается избытком воздуха, находящегося между полом вагона и плотно прилегающим к нему железнодорожным полотном. Необходима работа для накачивания воздуха, который непрерывно утекает по краям щели между вагоном и путем. Она велика, между тем как подъемная сила поезда может быть громадна. Так, если сверхдавление в одну десятую атмосферы, то на каждый квадратный метр основания вагона придется подъемная сила в одну тонну. Это в 5 раз больше, чем необходимо для легких вагонов.
Не нужно, конечно, колес и смазки. Тяга поддерживается задним движением вырывающегося из отверстия вагона воздуха. Работа накачивания тут также довольно умеренна (если вагон имеет хорошую, легко обтекаемую форму птицы или рыбы), является возможность получать огромные скорости».
Приведем краткое описание одного из вариантов скорого поезда Циолковского.
На рис. изображены поперечный разрез и план такого поезда (буквенные обозначения совпадают с принятыми в опубликованной в 1927 г. работе). В днище вагона В устроены полутрубы ТТ. Полотно пути П составляет одну полуплоскость с рельсами РР. В полутрубы накачивают воздух, который распространяется в узкой щели между днищем вагона и полотном дороги. Он поднимает вагон на несколько миллиметров и вытекает по краям основания вагона. Днище вагона делается рифленым, что замедляет утечку газа и, следовательно, уменьшает работу для его накачивания. Вагон при такой конструкции не трется о полотно дороги, он висит, поддерживаемый тонким слоем воздуха (воздушной подушкой).Воздух поступает через переднее сопло Ж (у Циолковского сопло-жерло) вагона и отчасти вытекает через щели вокруг него, отчасти выходит через заднее отверстие О, или диффузор, дает реактивную силу (тягу) и заставляет вагон двигаться. Спереди и сзади вагону приданы очертания, уменьшающие сопротивление воздуха. Можно ввести дополнительный мотор, накачивающий воздух в диффузор, и это может позволить регулировать реактивную силу в нужных пределах. Для описанного здесь варианта Циолковский рекомендует пристыковывать к рельсам закраины З.
В 1934 г. Циолковский дал еще одно предложение по устройству вагона на воздушной подушке. Это предложение легло в основу современных конструкций средств транспорта на воздушной подушке. При очень тонком воздушном слое между днищем вагона и дорогой подготовляемый путь должен быть ровным и его эксплуатация реально трудно осуществима (град, мелкие камешки, мусор неизбежны даже в охраняемых открытых линиях метро).
Практического осуществления своих идей о новом виде транспорта Циолковскому увидеть не пришлось. Первые морские плоскодонные суда на воздушной подушке поступили в эксплуатацию в Англии, например, лишь в 1958 г.
За последние 40-45 лет в конструкцию аппаратов на воздушной подушке внесены радикальные усовершенствования, позволяющие им двигаться над поверхностью воды и по бездорожью. Одно из усовершенствований состоит в том, что по периметру плоского днища вагона (или другого транспортного аппарата) прикрепляется прямоугольная полоса из прочной (обычно синтетической) ткани, образуя гибкий параллелепипед («юбку»), в который накачивается воздух, создающий давление под днищем, немного (не более 5%) превышающее атмосферное. Юбка уменьшает утечку воздуха из-под днища.
Мы убеждены в громадном практическом значении транспорта на воздушной подушке для нашей страны (у нас обширные степи, тундры, пустыни, водохранилища у электростанций, озера и малые моря с ограниченной высотой волн).» [1]
б) ракеты и полеты в космос.
«Ракета была изобретена в Древнем Китае. С давних пор в праздничные вечера люди любуются тем, как, взлетая вверх, ракета рассыпается каскадом разноцветных искр.
Но почему взлетает ракета?
В обыкновенной ракете порох, сгорая, образует много газов. Они вытекают из отверстия (дюзы) вниз и, взаимодействуя с корпусом ракеты, толкают ее вверх. Впоследствии в ракетах стали применять виды топлива с более теплотой сгорания, чем у пороха.
Если в корпусе ракеты имеются запасы не только горючего, но и окислителя, то ракета может двигаться в безвоздушном пространстве.
Одним из первых, кто предложил использовать ракеты для полетов в космос, был русский ученый Константин Эдуардович Циолковский. Он впервые разработал теорию реактивного движения. Ракету для межпланетных сообщений Циолковский спроектировал в 1903году. Передняя часть металлического корпуса ракеты предназначена для размещения людей и приборов. В средней части ракеты располагали запасы горючего (жидкого водорода) и окислителя (жидкого кислорода). Газы, образующиеся при сгорании топлива, вытекая из камеры сгорания с огромной скоростью, создают большую реактивную тягу.
В нашей стране 4 октября 1957 г. с помощью ракеты-носителя был запущен первый в мире искусственный спутник Земли.
Вскоре советские ученые, конструкторы и рабочие под руководством академика Сергея Павловича Королева построили и запустили с помощью ракет новые спутники Земли. Вымпел Советского Союза ракета доставила на Луну, а фотографии обратной стороны Луны были переданы на Землю. Были построены корабли-спутники, которые могли не только совершить полет в космос, но и произвести мягкую посадку в выбранном районе Земли.
Полет человека в космическое пространство впервые в истории был осуществлен в Советском Союзе 12 апреля 1961 г. Корабль-спутник «Восток» пилотировал первый в мире летчик-космонавт Юрий Алексеевич Гагарин. В честь этого исторического события ежегодно 12 апреля отмечается День космонавтики. Корабль-спутник «Восток» был выведен на орбиту вокруг Земли с помощью мощной ракеты-носителя. Общая длина ракеты 38 метров (высота 12-этажного дома), а диаметр у основания более 10 метров. Суммарная мощность двигательных установок ракеты-носителя огромна, она составляла около 15*106 кВт. Двигатели работали не все сразу. Сначала работали двигатели первой ступени, потом второй, затем третьей.
С помощью ракет в космическое пространство в нашей стране теперь уже выведено огромное количество искусственных спутников и космических кораблей. На Луну были доставлены самоходные аппараты, управляемые с Земли.
Развитие космонавтики и проведение исследований в космосе оказали большое влияние на развитие техники и ряда наук: астрономии, медицины, метеорологии и др.»[2]
Полеты ракет наблюдали многие и до Циолковского. Однако никто из строителей ракет, не пришел к созданию новой науки – теории полета ракет. Более того, пороховые ракеты были предметом внимания многих военных специалистов в течении почти всего19 столетия, и все же теории реактивного движения не существовало до работ Циолковского.
Наиболее прогрессивные и жизнеспособные открытия и исследования Циолковского относятся к трем направлениям: аэронавтике, ракетодинамике, космонавтике.
3. Эксперимент.
Возьмем детский воздушный шарик, надуем его и отпустим. Объясните наблюдаемое явление и приведите примеры его проявления в природе и технике.
(Мы видим, что когда воздух начнет выходить из шарика в одну сторону, сам шарик полетит в другую. Такое движение, возникающее при отделении от тела с какой-либо скоростью его части, - реактивное движение. По принципу реактивного движения передвигаются кальмары, осьминоги, медузы, каракатицы. Периодически выбрасывая вбираемую в себя воду, они развивают скорость до 60-70 км/ч. Созревшие плоды «бешеного» огурца при самом легком прикосновении отскакивают от плодоножки, из огурца с силой выбрасываются семена, сам огурец при этом отлетает в противоположном направлении. На принципе реактивного движения основаны полеты ракет).[4]
4. Конкурс биографов.
Задание: написать автобиографию от имени К.Э.Циолковского.
5. Знаменитые деятели науки.
Соотнести инициалы ученого с его фамилией и рассказать о его вкладе в развитие русского ракетного оружия. [4]
| Константин Эдуардович | КОРОЛЕВ | |
| Константин Иванович | ГАГАРИН | |
| Сергей Павлович | КИБАЛЬЧИЧ | |
| Юрий Алексеевич | ЦИОЛКОВСКИЙ | |
| Николай Иванович | КОНСТАНТИНОВ |
6. Загадки с подсказками.
Задание оценивается в пять баллов. За каждую подсказку – минус один балл
1) она об уникальном путешественнике.
Подсказки:
- Претендентов на это путешествие было около трех тысяч, но выбор пал именно на него.
- Это кругосветное путешествие он совершил в одиночку.
- Сын крестьянина, ученик ремесленного училища, рабочий, студент, курсант аэроклуба.
- Совершенное им прославило человеческий разум, его и его Родину.
- Ему принадлежит историческая фраза, сказанная им перед началом дороги «Поехали!»
ОТВЕТ: Юрий Алексеевич Гагарин
2) Сейчас вам предстоит перебрать в памяти некоторые изобретения.
Подсказки:
- Как орудие войны это изобретение упоминается в источниках XIII, XV веков, в конце XVIII и середине XX.
- Используется и в мирных целях.
- Предположительно, что родина этого изобретения – Древний Китай.
- В Европе (XIII век) его разновидность получила название «летающий огонь» или «огненный волан».
- Это изобретение – основной двигатель космических кораблей.
ОТВЕТ: Ракета.
7. Практическое задание.
«Проблески серьезного умственного сознания, – пишет Циолковский об этом периоде жизни, – появились при чтении. Так, лет четырнадцати я вздумал почитать арифметику, и мне показалось все там совершенно ясным и понятным. С этого момента я понял, что книги – вещь немудреная и вполне мне доступная. Я стал разбирать с любопытством и пониманием некоторые отцовские книги по естественным и математическим наукам. И вот меня увлекает астролябия, измерение расстояния до недоступных предметов, снятие планов, определение высот. И я устраиваю астролябию-угломер. С помощью нее, не выходя из дома, определяю расстояние до пожарной каланчи. Нахожу 400 аршин. Иду и проверяю. Оказывается, верно. С этого момента я поверил теоретическому знанию». [1]
Задание командам: с помощью астролябии определить углы до указанных объектов.
8. Кроссворд из ребуса.
Кроссворд надо заполнить словами с помощью разгаданных ребусов. Слова надо вписывать по ходу часовой стрелки, начиная от ячейки со штрихом.
ОТВЕТЫ: 1. Солнце; 2. «Восток»; 3. Космос; 4. Комета; 5. Кратер.[3]
9. Подведение итогов. Награждение победителей.
Заключительное слово учителя.
В заключении давайте порассуждаем. К. Э. Циолковский говорил: «Я говорю человеку: поверь в себя! Ты все можешь! Ты можешь познать все тайны вечности, стать хозяином всех богатств природы. У тебя крылья за спиной. Взмахни ими! Ну, взмахни, и ты будешь счастлив, могущественен и свободен».
Как вы думаете, зависят ли счастье и свобода человека от его веры в себя, от уверенности в своих силах? Чувствовали ли вы когда-нибудь у себя за спиной крылья? [4]
Литература.
- А. А. Космодемьянский, «К. Э. Циолковский»; - М.: Просвещение, 1980.
- М. И. Алексеева, «Физика – юным »; - М.:Просвещение, 1980.
- В. И. Селезнев, «Увлекательная физика»; - М.: Новая школа, 1997.
- С. В. Громов, Физика : учебник для 8 кл.; - М.:Просвещение, 2001.