- перевірити ступінь засвоєння теоретичного матеріалу по темі "Імпульс тіла. Закон збереження імпульсу ";
- перевірити здатність застосування закону збереження імпульсу для вирішення різного типу завдань і для випадку реактивного руху.
- з'ясувати, за рахунок чого відбувається реактивне рух;
- з'ясувати особливість реактивного руху;
- застосувати закон збереження імпульсу для випадку реактивного руху.
- освітні:
- ввести поняття реактивного руху;
- поширити дію закону збереження імпульсу на реактивне рух;
- сприяти розвитку навичок учнів в самостійному придбанні інформації, в умінні виділяти головну думку.
- виховні:
- сприяти розвитку інтелектуальних здібностей учнів;
- активізувати діяльність учнів на уроці.
- Картки з великою літерою Р, маленькою буквою р і 0.
- Роздатковий матеріал "Закон збереження імпульсу".
- Гумову кульку.
- Візок легкоподвижная.
- Сегнерова колесо.
- Пробірка з водою, підвішена на нитках до штатива.
- Свічки, сірники.
- Портрет К. Е. Ціолковського.
- Плакат "Основні елементи космічної ракети".
I. Оргмомент, вітання учнів
II. Перевірка домашнього завдання
1. Фронтальне опитування
У хлопців на столах є картки з великою літерою Р, маленькою буквою р і 0. Учитель починає співати пісеньку, а учні повинні підняти картку з великою літерою Р, якщо тіло, про який співається в пісеньці, володіє великим імпульсом, з маленькою буквою р, якщо імпульс тіла малий, і 0, якщо імпульс тіла дорівнює нулю:
1. "Блакитний вагон біжить, гойдається,
Швидкий поїзд набирає хід,
Ах, навіщо ж цей день закінчується,
Краще б він тягнувся цілий рік ".
2. "Боягуз-зайчик сіренький
Під ялинкою скакав,
Часом вовк, сердитий вовк
Підтюпцем пробігав ".
3. "Чижик-пижик, де ти був?
На Фонтанці ніжки мив.
А потім я побіг,
Знову ніжки забруднив ".
4. "У траві сидів коник,
У траві сидів коник.
Зовсім як огірочок
Зелененький він був ".
5. "Нехай біжать незграбно
Пішоходи по калюжах,
А вода по асфальту рікою.
І не ясно перехожим
У цей день непогожий,
Чому я веселий такий ".
6. "Ми поїдемо, ми помчимся
На оленях вранці раннім
І відчайдушно ворвёмся
Прямо в снігову зорю ".
7. "Я на сонечку лежу,
Я на сонечко дивлюся.
Все лежу і лежу,
І на сонечко дивлюся ".
Учитель: При виконанні цього завдання вам знадобилася формула для імпульсу тіла. З цієї формули видно, що між масою і імпульсом, а також між швидкістю і імпульсом існує пряма залежність, тобто чим більше маса і швидкість тіла, тим імпульс тіла більше.
2. Індивідуальна робота з картками
Записати закон збереження імпульсу для кожного випадку:
Варіант 1. На візках стоять два хлопчика різної маси. Відштовхуючись друг від друга, вони роз'їхалися на різні відстані з різними швидкостями.
Варіант 2. Хлопчик рухається на візку зі швидкістю. З якою швидкістю буде рухатися візок, якщо хлопчик зістрибне з неї зі швидкістю по ходу руху.
Варіант 3. Тіло масою m1, що рухається зі швидкістю, стикається з нерухомим тілом масою m2. Знайти швидкості тіл після взаємодії, якщо вони стали рухатися як одне тіло.
Варіант 4. З гармати масою m1 горизонтально вилітає снаряд масою m2. Знайти швидкість відкоту гармати.
Варіант 5. Вантаж масою m падає на рухому візок масою 2m
Варіант 6. Візок масою 2m. що рухається зі швидкістю 2, наздоганяє таку ж візок, що рухається в два рази повільніше, після чого відбулося зчеплення візків.
Варіант 7. Дві візки рівної маси рухаються назустріч один одному з однаковими по модулю швидкостями. Після зіткнення перша візок зупинилася. Знайти швидкість другого візка.
Варіант 8. Пластиліновий кульку, що летить зі швидкістю, прилипає до стінки.
Варіант 9. Баба з воза - кобилі легше.
- При виконанні цього завдання вам знадобилася формула для закону збереження імпульсу:.
Ця ж формула нам знадобиться при поясненні нового матеріалу
III. Пояснення нового матеріалу
Учитель просить учня надути гумову кульку і відпустити його. Кулька починає рухатися (фото 1).
Учитель: За рахунок чого кулька починає рухатися?
Учні: Шарик приходить в рух за рахунок того, що з нього виходить повітря
Учитель: Рух кульки є прикладом реактивного руху, і ви правильно вказали причину руху кульки. Перш, ніж ви спробуєте сформулювати визначення реактивного руху, мені б хотілося запитати у вас, чи буде бути прикладом реактивного руху наступний випадок: чоловік зістрибує з візка?
Демонструється досвід: учень встає на легкорухливою візок, зістрибує з неї. Візок рухається в протилежний бік (фото 2).
Учні висловлюють свою думку, вчитель фіксує думки учнів і їх обгрунтування на дошці.
Учитель: Що спільного в першому і в другому дослідах?
Учні: Візок і кулька прийшли в рух, тому що від них щось відокремилося (учень, повітря).
Після цього учні формулюють визначення реактивного руху і порівнюють його з визначенням, написаним на закритій частині дошки. Визначення записується в зошит: "Реактивний рух - це рух, що відбувається за рахунок відділення від тіла з якоюсь швидкістю деякої його частини".
Учитель просить учнів навести приклади реактивного руху і обгрунтувати свій вибір (рух восьминога в воді та ін.)
Учитель: А чи можливо реактивний рух в вакуумі (без всякої середовища)? Шарик літав в повітрі, візок рухалася по підлозі, а якщо середовище буде відсутній, чи можливо реактивний рух?
Демонструється досвід: в пробірку наливається трохи води, вона щільно закривається пробкою і на двох нитках підвішується до штатива. Пробірку нагрівають на спиртівці або свічці, спостерігають приклад реактивного руху: пробірка приходить в рух за рахунок того, що з неї під тиском водяної пари вилітає пробка (фото 3).
Учитель: Що зміниться, якщо б цей досвід був проведений в космічному просторі?
Учні: Необхідний інший спосіб нагрівання пробірки, тому що процес згоряння палива без кисню відбуватися не буде. На решту відсутність атмосфери істотно не впливає. Як тільки сила тиску водяної пари стане трохи більше сили тертя пробки про пробірку, пробка повинна вилетіти в одну сторону, а пробірка повинна почати рухатися в протилежну сторону.
Учні помічають, що і реактивне рух гумового кульки, і рух легкорухливою візки теж могло б відбуватися в вакуумі.
Після обговорення учні роблять висновок, що для реактивного руху не потрібна ніяка среда, воно можливо і в вакуумі. Цю особливість учні записують в зошит.
Учитель: А як можна змінити напрямок руху тіла при реактивному русі?
Учні вносять свої пропозиції. Для підтвердження правильності припущень демонструється досвід: сегнерова колесо підвішують на довгих нитках до штатива, заповнюють водою. Воно починає обертатися за рахунок того, що з нього по вигнутих трубках витікає вода (фото 4).
Учні роблять висновок і записують його в зошит: для того, щоб тіло при реактивному русі змінило напрямок свого руху, необхідно змінити напрямок руху відділяється від тіла частини.
Учитель: Принцип реактивного руху відкрив К.Е. Ціолковський - великий російський учений і винахідник, якого по праву вважають основоположником ракетної техніки (записують в зошит).
IV. Робота з підручником
У §23 учні знаходять інформацію про К.Е. Ціолковського, основні моменти конспектують в зошит:
- розробив теорію руху ракет,
- вивів формулу для розрахунку їх швидкості,
- запропонував використовувати багатоступінчасті ракети.
З Калугою і Калузьким краєм зв'язане майже все свідоме життя великого російського вченого, основоположника теорії реактивного руху і міжпланетних повідомлень, одного з теоретиків авіації і повітроплавання, письменника-фантаста, основоположника космонавтики, усе життя прагнув "хоч трохи просунути людство вперед", - Костянтина Едуардовича Ціолковського.
У 1880 році 23-річним юнаком почав він свою трудову діяльність в Борівському повітовому училищі як вчителя арифметики і геометрії. Тут же, у Борівському, почалася серйозна наукова праця Ціолковського. У 1883 році він працює над рукописом "Вільний простір", в якій вперше висловлює думки про можливість скорення космічного простору за допомогою реактивного приладу.
Одночасно Костянтин Едуардович займався питаннями повітроплавання. Результатом довгих роздумів, шукань і розрахунків з'явилася його велика робота "Теорія і досвід аеростата". Ця робота - перший в світі праця про дирижабль перемінного обсягу з металевою оболонкою.
У 1892 році, після 12-річної роботи в Борівському повітовому училищі, він як талановитий викладач був переведений в Калуське повітове училище. У 1894 році Ціолковським була написана повість "Мрії про Землю і небо й ефекти всесвітнього тяжіння", в якій він висловив свої міркування щодо проблеми повідомлень в світовому просторі і можливості створення штучних супутників Землі.
Прикладом реактивного руху є і рух космічної ракети.
Основні елементи космічної ракети наступні (по плакату "Основні елементи космічної ракети" пояснюється пристрій ракети).- головна частина (космічний корабель, приладовий відсік);
- бак з окислювачем і бак з паливом (як паливо може використовуватися, наприклад, рідкий водень, а в якості окислювача рідкий кисень);
- насоси, камера згоряння палива;
- сопло (звуження камери для збільшення швидкості витікання продуктів згоряння).
- Суть багатоступеневою космічної ракети полягає в тому, що після того, як паливо і окислювач першого ступеня (частина ракети, крім головної частини) будуть повністю витрачені, ця ступінь автоматично відкидається, і в дію вступає двигун другого ступеня і т.д.
Учитель: Застосуємо закон збереження імпульсу для реактивного руху ракети в разі миттєвого викиду через реактивне сопло деякої маси газу mг зі швидкістю.
Той, хто бажає викликається до дошки, записує закон збереження імпульсу в загальному вигляді:
і застосовує його для реактивного руху ракети.
Учень: Припустимо, що початкова швидкість ракети і початкова швидкість вильоту газів дорівнює нулю:
Знаходимо проекції векторів на вісь оу:
.
Швидкість ракети знаходимо за формулою:
Учитель: Насправді ж для реального польоту ракети розрахунок виходить більш складним, так як відбувається безперервне (або пульсуюче) витікання газів і поступова зміна маси оболонки ракети.
VII. Закріплення і узагальнення нового матеріалу
Фронтальне опитування учнів.
- За рахунок чого відбувається реактивне рух?
- Що таке реактивний рух?
- Які особливості реактивного руху?
- З якої формули можна знайти швидкість ракети при реактивному русі?
VIII. Домашнє завдання
- § 23, упр. 22 (2), придумати приклад реактивного руху.
IX. Підведення підсумків уроку
1. Космодемьянский А.А. Ціолковський К.Е. (М. "Наука", 1976)
2. Арлазоров А. Ціолковський К.Е. (М. "Молода гвардія", 1963).