 |
Лекция 18. Реактивное движение
|
|
|
|
Цели занятия:
- обобщить знания по темам импульс тела, закон сохранения импульса.
- показать межпредметные связи физики, биологии и техники.
- изучить основные этапы исторического развития освоения космоса.
Тип занятия: занятие объяснения нового материала.
План занятия
1. Актуализация знаний
2. Реактивное движение
3. Решение задач
Ход занятия.
Организационный момент..
Опыт с шариком.
Преподаватель: Мне нужны два добровольца. Надуйте шарик, руку, в которой шарик и по моей команде отпустите. Спасибо, присаживайтесь. Что Вы сейчас наблюдали?
Студенты: Движение шарика.
Преподаватель: Что является причиной движения шарика?
Студенты: Отделение части воздуха от шарика.
Преподаватель: 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 занятия Вы будете его заполнять, запишите число. Тема занятия: Реактивное движение.
Похожее движение можно встретить и в природе.
Видео «Бешеный огурец».
Преподаватель: 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.
Теоретический материал.
Преподаватель: 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?
|
|
|
Студенты: Нет.
Преподаватель: Первоначально система покоится, то есть ее полный импульс чему был равен?
Студенты: 0.
Преподаватель: Когда из системы начинает выбрасываться с некоторой скоростью часть ее массы, то система получает скорость, направленную в противоположную сторону. Почему?
Студенты: Полный импульс замкнутой системы по закону сохранения импульса должен оставаться неизменным.
(Преподаватель вызывает ученика к доске записать математическую форму (формулу) закона сохранения импульса)
Преподаватель: Реактивное движение мы можем наблюдать не только в природе, но и в других областях.
Итак, 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
Преподаватель: Для уменьшения шума на водопроводный кран иногда надевают резиновую трубу. При пуске воды трубка отклоняется в сторону, противоположную струе вытекающей воды.
А как Вы думаете реактивное движение человек придумал сам или ему помогла природа?
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.
По такому же принципу движется еще один морской обитатель – сцифоидная медуза. (Демонстрация видео «Движение сцифоидной медузы»).
|
|
|
Приведите примеры, где вы могли сталкиваться с реактивным движением?
Реактивный двигатель.
Преподаватель: Широкое применение реактивные двигатели получили в связи с освоением космического пространства.
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.
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» в 1903 году. А до него Николай Иванович Кибальчич создал «Проект воздухоплавательного прибора», датированный 23 марта 1881 г, в котором он впервые обосновал идею космического корабля с ракетным двигателем.
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.
|
|
|
Решение задач.
Преподаватель: 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?
Решение
По закону сохранения импульса:
0 = M υ + m u.
Спроецируем вектора скоростей на ось Х:
0 = M υ – m u.
Выразим искомую скорость υ:
M υ = m u; 
.
Найдем значение υ: 
Ответ: 20 м/с
m = 15 г
0,015 кг
u = 800 м/с
-
Найти: υ-
Контрольные вопросы
1. Какова связь реактивного движения с природой и техникой?
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?
Домашнее задание.
§41, 42, определения наизусть.
Список использованной литературы:
1. Физика. 10 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений: базовый и профил. уровни / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский; под ред. В. И. Николаева, Н. А. Парфентьевой. — 19-е изд. — М.: Просвещение, 2010. — 366 с.: ил.
2. Марон А.Е., Марон Е.А. «Сборник качественных задач по физике 10 кл, М.: Просвещение, 2006
3. Л.А. Кирик, Л.Э.Генденштейн, Ю.И.Дик. Методические материалы для преподавателя 10 класс,М.:Илекса, 2005.-304с:, 2005
4. Л.Э.Генденштейн, Ю.И.Дик. Физика 10 класс.-М.: Мнемозина,2010
Лекция 19-20
|
|
|
