Реактивное движение. 9-й класс

• показать проявление закона сохранения импульса в природе и технике;
• развивать у учащихся интерес к научным знаниям;
• воспитывать чувство патриотизма, гордости за достижения нашей науки и техники;

Тип урока: комбинированный.

1. Проверка домашнего задания. – 3 мин
2. Постановка проблемной ситуации, решение задачи. – 7 мин
3. Изучение нового материала. – 18 мин
4. Решение задач. – 8 мин
5. Подведение итогов урока, рефлексия. – 3 мин
6. Домашнее задание. – 1 мин

Ход урока

(Задание выполняется на карточке и сдается через 3 мин)

Физическая величина, равная произведению массы тела на его скорость называется …… Единица измерения импульса тела обозначается …… Направление вектора импульса тела совпадает с направлением вектора…… тела.

Система тел называется …… , если взаимодействующие между собой тела, не взаимодействуют с другими телами. Для замкнутой системы, состоящей из двух тел, закон сохранения импульса записывается в виде ……

Учитель: при каком условии изменяется скорость движения тела?

Ученик: скорость тела изменяется только при действии на него другого тела.

Учитель: приведите примеры. (Ученики приводят примеры)

Когда человек идет, он отталкивается от дороги. Плывет рыбак в лодке, он отталкивается от воды веслами. А как движется ракета в открытом космосе, если там ничего нет и оттолкнуться не от чего? Чтобы дать ответ на этот вопрос я предлагаю вам решить задачу.

Задача. Из снайперской винтовки массой 6 кг производится выстрел пулей массой 9 г, вылетающей с начальной скоростью 600 м/с. Определите скорость винтовки после выстрела.

При решении задачи выясняем ответы на следующие вопросы:

– Можно ли систему “винтовка-пуля” считать замкнутой? Почему?

– Можно ли при решении задачи воспользоваться законом сохранения импульса?

– Чему равен суммарный импульс системы до выстрела и после него?

– Что означает знак “минус” в ответе задачи?

Учитель: знак “минус” означает, что винтовка при выстреле смещается в направлении противоположном движению пули: возникает отдача. Такую же отдачу испытывают пожарные, направляя мощную струю воды на горящий объект или воздушный шарик, выпущенный из рук (отпустить из рук надутый воздушный шарик). Воздух из шарика истекает вниз, а шарик движется в противоположном направлении – вверх. Подобным же образом движется ракета в открытом космосе.

Такое движение, при котором тело изменяет свою скорость, отбрасывая свою часть, называется реактивным движением. (записать определение в тетрадь)

Историческая справка. [2]

Реактивное движение впервые использовал древнегреческий ученый Герон. Небольшой наполненный водой металлический сосуд в форме птицы подвешивался над огнем. Когда вода закипала, струя пара выбрасывалась назад, толкая птицу вперед. Это устройство служило забавой.

Мысль о том, что ракеты можно использовать для освоения космоса, первым высказал учитель одной из калужских гимназий К.Э.Циолковский.

Рассмотрим упрощенную теорию ракетного движения.

Из сопла ракеты с огромной скоростью вылетают назад продукты сгорания топлива и, согласно закону сохранения импульса, сама ракета получает сильнейший толчок вперед. Посмотрите на рисунок устройства ракеты в учебнике. Основную массу ракеты в начале полета составляет топливо.

Предположим сначала, что ракета выбрасывает сразу весь запас топлива в виде газа. Обозначим массу ракеты m_об, а массу газа m_г. скорости оболочки и газа после выбрасывания топлива – v _об, v_г. Cогласно закону сохранения импульса: v_об= v_г . значит скорость оболочки тем больше, чем больше масса газа и скорость газа.

В современных ракетах скорость вылетающего газа достигает нескольких километров в секунду (в несколько раз больше скорости пули). Чтобы при такой скорости ракета приобрела первую космическую скорость, необходимо, чтобы масса топлива была в несколько раз больше массы оболочки. Но и это было бы только в том случае, если бы весь газ из ракеты вылетал сразу. Но при этом ускорение, полученное ракетой было бы настолько большим, что возникающие перегрузки не смогли бы выдержать ни космонавты, ни приборы.

Чтобы этого не происходило, ракета должна разгоняться длительное время. При длительном разгоне газ передает импульс не только оболочке, но и тому запасу топлива, который ракета несет с собой. В результате расход топлива увеличивается в десятки раз.

Поэтому для увеличения скорости ракеты с тем же топливом ее делают многоступенчатой. Первая и вторая ступени – это баки с горючим. Когда топливо сгорает, резервуар отбрасывается в полете и сгорает в атмосфере из-за трения о воздух. При этом масса ракеты уменьшается, а скорость соответственно увеличивается.

Исследования околоземного и межпланетного космического пространства проводятся с помощью многоступенчатых ракет. Третью ступень космического корабля можно использовать для торможения корабля. При этом ракету поворачивают на 180°, чтобы сопло оказалось впереди. Тогда вырывающийся из ракеты газ сообщает ей импульс, направленный против скорости ее движения, что приводит к уменьшению скорости и дает возможность осуществить посадку.

Реактивные двигатели также ставят на самолеты – военные и пассажирские, а также на гоночные автомобили, скорость которых достигает 1000 км/ч.

4. Решение задач.

• Осьминоги и каракатицы перемещаются со скоростью до 60 м/с, периодически выбрасывая вбираемую в себя воду. По какому принципу перемещаются эти животные?

Слайд 8.

(Сообщение ученика о реактивном движении в мире животных)

Слайд 9.

• От двухступенчатой ракеты массой М=1000кг в момент достижения скорости v₀=171м/с отделилась ее вторая ступень массой m=400кг, скорость которой при этом увеличилась до v₂=185м/с. Найти, с какой скоростью v₁ стала двигаться первая ступень ракеты. Скорости указаны относительно наблюдателя, находящегося на земле. (В классе разобрать условие задачи, сделать краткую запись и наметить пути решения)

Учитель: сегодня на уроке мы с вами посмотрели как на практике используется закон сохранения импульса и познакомились с новым видом движения – реактивным движением.

У вас на столах лежат листочки, разделенные на две половины. Поставьте с одной стороны “+”, с другой “-” и напишите, что вам было интересно, что понравилось, а что не понравилось сегодня на уроке.

6. Домашнее задание.

§23, дорешать задачу.

1. А.В.Перышкин, Е.М.Гутник. Физика-9: учебник для общеобразовательных учреждений. М., Просвещение, 2010г.
2. Л.З.Генденштейн, Ю.И.Дик. Физика-10: учебник базового уровня для общеобразовательных учебных заведений. М., ИЛЕКСА, 2008г.
3. В.А.Касьянов. Физика-10:учебник для общеобразовательных учебных заведений. М., Дрофа, 2001г.
4. Н.И.Гольдфарб. Физика: задачник 9-11 классы. М.,Дрофа, 1996г.
5. В.П.Демкович. Сборник вопросов и задач по физике для средней школы. М., Просвещение, 1988 г.