Тема урока:

«Реактивное движение. Ракеты»

9 класс

Автор:    

Носко Елена Владимировна,

учитель физики МОУ Зимницкой основной общеобразовательной школы

Сафоновского района Смоленской области 

Цели урока

Познавательные:  

1. Дать понятие реактивного движения;
2. Показать применение закона сохранения импульса для реактивного движения.

Воспитательные:

1. Воспитывать  чувство гордости за нашу страну и народ;
2. Воспитывать  самостоятельность и инициативность;
3. Воспитывать эстетическое восприятие мира через демонстрацию и наглядность;
4. Воспитывать бережное отношение к окружающему нас миру: природе, космосу.

Развивающие:

1. Развивать познавательные интересы и творческие способности;
2. Способствовать расширению кругозора;
3. Дать возможность почувствовать свой потенциал каждому ученику;
4. Формировать представление о роли «физики» в жизни общества.

Оборудование, ТСО, наглядность

1. Компьютер  ПО: ОС Windows Microsoft OfficePower Point
2. Мультимедийный проектор
3. Слайд-шоу «Первые шаги отечественной космонавтики» и «Музеи г. Гагарина»
4. Воздушный шарик
5. Анимации «Старт ракеты. Посадка космонавтов» и «Схема полёта многоразового корабля»

План-схема урока

Ход урока

Организационный этап

Введение в тему урока. Мотивация учебной деятельности. Элементы патриотического воспитания.                                                                                                                                                                                                                               Слайд-шоу «Первые шаги отечественной космонавтики»       4:25                                                                                                                       Текст сопровождающий слайд – шоу: « Нет никого на Земле, кто мог бы равнодушно смотреть на величественное безмолвное ночное небо. Тысячи сверкающих звёзд, яркие планеты, изредка появляющиеся пугающие хвостатые кометы, периодически случающиеся затмения – всё это тысячелетиями волнует человечество. Уже на заре своего развития люди поняли, что наблюдения за звёздами могут быть полезны. По звёздам можно ориентироваться, составлять календари, отсчитывать время, предсказывать некоторые события. Но человек мечтал, глядя не только на звёздное небо. «Через тернии – к звёздам» - изрекли древние римляне. А калужский учитель К.Э.Циолковский писал: «Планета есть колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели… Человечество не останется вечно на Земле» Он считал, что стремление проникнуть за атмосферу подобно желанию изучить морское дно, внутренность земной коры, лечить болезнь. Идеи Циолковского были настолько смелы и оригинальны, что современники считали их утопией. И никто по достоинству не мог оценить его труд «Исследование мировых пространств реактивными приборами» А им были заложены теоретические основы космонавтики, выдвинуты идеи многоступенчатых ракет, орбитальных станций и средств межпланетных сообщений. Провинциальный учитель, физики и математики, самоучка, звал людей к звёздам, мечтал, что человечество преодолеет земное притяжение посредством реактивного движения. Он первым увидел в ракете не только игрушку, фейерверк или оружие, а аппарат, который позволит человеку стать «гражданином Вселенной». Важно и то, что основоположником и практической космонавтики тоже является наш соотечественник – Сергей Павлович Королёв, выдающийся учёный и конструктор ракетно-космических систем. Под его руководством были созданы первые баллистические и геофизические ракеты, пилотируемые космические корабли и т.д. Значение ракет в военном деле возрастало, они становились главным оружием. Поставив на ракету ядерный заряд, инженеры ракетчики во главе с «Три К» -Королёвым, Курчатовым и Келдышем создали ядерное оружие. Международная обстановка тогда была очень напряжённой. А 4 октября 1957 года шар весом 83 кг, прикреплённый к ракете и названный «Спутник-1», был выведен на орбиту Земли. Он сделал виток и издал из космоса своё первое «бип-бип» - сигнал, который легко поймали радиолюбители всего мира. В течение 21 дня эти контрольные сигналы возвещали о начале космической эры и о том, что советские ученые выиграли гонку за искусственный спутник Земли. Через месяц был запущен второй спутник с собакой Лайкой на борту. Третий спутник просуществовал на орбите 691 день. В 1959 году аппарат «Луна-1» запустили к Луне, а «Луна-2» совершила уже жёсткую посадку, доставив вымпелы СССР. Станция «Луна-3» облетела Луну и сфотографировала её обратную сторону. Теперь встал вопрос и о полёте человека. 15 мая 1960 года состоялся пробный запуск. В кабине были пассажиры – мыши, мухи, водоросли.  В августе пассажирами уже были собаки Белка и Стрелка. А американцы в январе 1961 года отправили в космос обезьяну по прозвищу «Хам» /ветчина/. Из рассказа видно, что первому полёту человека в космос предшествовал огромный труд десятков тысяч людей. И в том, что первый спутник и первый космонавт были русскими, нет ничего удивительного. Именно в нашей стране родились первые идеи освоения космоса, именно гражданами нашей страны были и теоретик, и практик ракетостроения. И вот советский человек Юрий Алексеевич Гагарин 12 апреля 1961 года первым поднялся в космос. Это событие потрясло всех. Одни удивлялись, другие восторгались. Фредерик Жолио - Кюри воскликнул: «Человек больше не прикован к своей планете!» Страна ликовала, прекрасная гагаринская улыбка обошла весь мир, а день 12 апреля стал Днём космонавтики.                                                                                                                                Учитель: «Надеюсь, что ваши сердца сейчас наполнились гордостью за нашу страну. Удивительно, что разруха, голод, война не могли погасить в людях жажду знаний, стремление к познанию мира.  А как вы думаете: «Почему людей так манил к себе космос?»                                                                                                                                            

Выстраивается дерево предположений: на доске записать проблемный вопрос /это ствол дерева/, листья - возможные идеи учащихся. Возможные идеи: хотели встретить других живых существ, из космоса можно контролировать территорию противника, было просто интересно и т.д.                                                                                                                  

 Учитель: «Причин было много. А если бы сейчас перед вами поставили такую задачу: «Запустить в космос искусственный спутник Земли, опираясь на имеющиеся знания», то вы смогли бы её решить?»

Восприятие и первоначальное осмысление нового материала        

Учитель: «Предлагаю мозговой штурм: аккумулируем наши знания» /возможные варианты ответов учащихся:  в космосе нет воздуха и самолёты там не летают; там нет кислорода и поэтому нет горения;  туда запускают ракету,  от которой идёт большой хвост пламени; от ракеты отделяются её части/                                                                                                      

Учитель демонстрирует опыт с воздушным шариком  / Несильно надувает шарик, закрывает отверстие пальцем, направляя его вниз. Отпускает. Шарик устремляется вверх, постепенно «худея»/                                                                                                                                      

Учитель: «Вам ничего это не напоминает?» /варианты ответов учащихся: напоминает движение ракеты, ракета отталкивается от своего хвоста пламени, а шарик от струи своего воздуха/                                                                                                                                                                  

Учитель: «Правильно. Это и была идея К. Циолковского. Давайте вспомним слайд-щоу в начале урока. Говоря о К.Циолковском, автор показал странную иллюстрацию: с лодки кидают камни на берег. В  7 классе мы изучали взаимодействие тел. Давайте проанализируем ситуацию. Человек в лодке кидает камни на берег. Что происходит? Лодка начинает двигаться в другую сторону. А ведь, когда взлетает ракета, то происходит, то же самое! Ракета движется вверх, а струя газа движется к земле. Как вы думаете, почему на обыкновенном самолёте нельзя вырваться за пределы земного притяжения? В космосе отсутствует атмосфера. Нет воздуха, с которым можно было бы взаимодействовать. Вот и получается, что ракета взаимодействует сама с собой, отталкивается сама от себя! И для полёта ей совсем не нужна атмосфера. Такое движение называют реактивным. Реактивное движение тела возникает при отделении некоторой части тела с определённой скоростью относительно тела.  Интересно, что оно используется  осьминогами, кальмарами, каракатицами и медузами, некоторыми растениями, /например, «бешеный огурец»/   Итак, я предлагаю вам сконструировать ракету-носитель, которая выведет наш искусственный спутник на орбиту. Из каких частей она должна состоять? /Оболочка и топливо/. Но в космосе нет кислорода. Наше топливо гореть не будет. Как выйти из ситуации?
/Сделать специальную камеру,  куда будет попадать топливо и окислитель. А ещё нужны специальные насосы, двигатели, приборы./ Итак, ракета носитель должна состоять из следующих частей: отсек с космонавтами, отсек с приборами, баки с топливом и окислителем, насосы, камера сгорания.  Основные части ракеты готовы. А сможет ли она преодолеть притяжение Земли?     /скорость ракеты должна быть равна или больше  первой космической скорости 7,9 км /с .  А какой закон поможет рассчитать движение нашей ракеты? Закон сохранения импульса, если для простоты рассуждений считать ракету замкнутой системой.

Mu+mv=0,

где m – масса газов, M – масса ракеты, v – скорость истечения газов, u- скорость ракеты

Будем считать, что топливо сгорает мгновенно.

u=-mMv

Из закона сохранения импульса можно получить формулу для расчета скорости ракеты. Проанализировав формулу, предложите:  как можно увеличить скорость ракеты /Увеличить  скорость газов и массу топлива/ Скорость истечения газов ракеты увеличили, используя сопло – специальный раструб, через который вылетает мощная струя. А массу топлива до бесконечности увеличивать нельзя. Есть ещё способы решения проблемы?  /Если будем отбрасывать освободившиеся баки от топлива, то масса ракеты будет меньше. А ещё эти баки можно было бы сжигать как топлив/. Превосходно. Поэтому были придуманы многоступенчатые ракеты, которые развивают большие скорости и предназначены для полётов на большие расстояния. Обычно это трёхступенчатые ракеты. После того, как топливо и окислитель первой ступени будут полностью израсходованы, эта ступень автоматически отбрасывается и в действие вступает двигатель второй ступени. А идею сжигания ненужных частей ракеты выдвигал Цандер. Он мечтал о полётах на Марс и придумал модель своей ракеты. Но не мог решить для неё одну проблему. Как вы думаете,  какую проблему? /Возвращение на Землю/ Для наших первых космонавтов возвращение на Землю было страшным испытанием. Все они должны были быть превосходными… Парашютистами, ведь на определённой высоте они спускались на парашюте»

Закрепление материала

Анимация «Старт ракеты . Посадка космонавта»

Решение задач

Задача № 1 /для слабых учеников/: «Модель ракеты имеет массу 200 г. Масса пороха в ней 50 г. Считая, что газы мгновенно вырываются из сопла ракеты со скоростью 100 м/с, рассчитайте скорость движения ракеты» (ответ : ≈33 м/с)

Задача № 2 /для сильных учеников/: «Космический кораблю массой 4800 кг двигался по орбите со скоростью 8000 м/с. При торможении из него были выброшены тормозными двигателями 500 кг продуктов сгорания со скоростью 800 м/с относительно корпуса в направлении движения. Определите скорость корабля после торможения» (Ответ: 7900 м/с)

Подведение итогов урока. Сообщение домашнего задания. Рефлексия                                  

Учитель: «Итак, сегодня на уроке мы смогли сами «сконструировать» ракету-носитель. Конечно, всё обстоит намного сложнее, но принцип тот  же самый.  Но давайте вернёмся к основному вопросу:  «Почему людей так манил к себе космос?» Вы помните свои ответы? /Смотрим на дерево предположений/. А что космос уже смог дать людям?» /Возможные варианты ответов: трансляция телевизионных программ, связь, навигация, метеорологические спутники помогают предсказывать погоду, изучение Солнечной системы помогает строить догадки о происхождении Вселенной и Земли и т.д. /

Учитель: «Да, космос дал неожиданно много и даст людям ещё больше, если мы будем бережно относиться к миру, в котором живём. Надеюсь, вы все слышали о космическом мусоре? Люди устраивают не только свалки мусора у своих домов, они загрязняют целые озёра, леса, а ещё… и космос. И решать эти проблемы уже придётся вам. Именно от вас многое зависит»

Домашнее задание: прочитать §22 ,  составить опорный конспект по данному материалу, № 1265 [9],  по желанию: подготовить сообщения на темы: «Шар Герона», «Сегнерово колесо», «Реактивное движение в природе»

 Учитель: «А в завершении урока хочется напомнить, ребята, что Ю.А.Гагарин наш земляк. И Смоленская земля по праву им гордится. И я хочу предложить вам маленькую экскурсию по музеям города Гагарина, экспозиции которых посвящёны первому   космонавту. Надеюсь, что вы захотите побывать там сами и всё увидеть своими глазами»

Слайд-шоу «Знаете, каким он парнем был»  / с.Клушино и землянка семьи Гагариных, дом раннего детства Ю.А.Гагарина, дом родителей, Дом Космонавтов, музей 50-летия первого полёта человека в космос»/

Итоговое самооценивание

Система оценивания: оценить каждый вид деятельности «2» - согласен, «1» - не совсем так, «0» -не согласен

Расшифровка: 0-4  Минимальный, или не вносил вклад ; 5-8-Ниже среднего числа ; 9-12  Среднее число ; 13-14  Выше среднего числа ; 15-16   Выдающийся

Ресурсы

1. Сборник нормативных документов. Физика /сост. Э.Д.Днепров, А.Г.Аркадьев. – 2-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2008. – 107,[5] с.
2. Программа Е.М.Гутник, А.В.Пёрышкин «Физика. 7-9 классы» /http: www.proshkolu.ru/
3. Пёрышкин А.В. Физика. 9 кл.: учебник для общеобразоват.учреждений /А.В.Пёрышкин, Е.М.Гутник. – 13-е изд., дораб. – М.: Дрофа, 2008. – 300, [4] с.:ил., 1 л.цв.вкл.
4. Физика и астрономия: Учеб. для 9 кл. общеобразоват.учреждений/А.А.Пинский, В.Г.Разумовский, А.И.Бугаев и др.; Под ред. А.А.Пинского, В.Г.Разумовского.- М.: Просвещение, 1999. -303 с.: ил.
5. Е.М.Гутник, Е.В.Шаронина, Э.И.Доронина «Тематическое и поурочное планирование к учебнику А.В.Пёрышкина, Е.М.Гутник «Физика. 9-й класс» (газета «Физика», приложение к газете «Первое сентября», 19/01-23/01)
6. Фотоматериал из личного архива учителя
7. Занимательный атлас-Освоение космоса (пер. с фр.) Издательство Атлас 2008 г.
8. Занимательный атлас –Астрономия (пер. с фр.) Издательство Атлас 2008 г.
9. Альбом: Александра Пахмутова -  Николай Добронравов- Юрий Гуляев /год 1971/ «Знаете, каким он парнем был…»
10. Пёрышкин А.В. Сборник задач по физике: 7-9 кл.: к учебникам А.В.Пёрышкина и др. «Физика. 7 класс», «Физика. 8 класс», «Физика. 9 класс»/А.В.Пёрышкин;  Сост. Н.В.Филонович. – 5-е изд., стереотип. – М.: Издательство «Экзамен», 2010. – 190, [2] – (серия «Учебно-методический комплект»)  
11.  Кабардин О.Ф. Физика: Справ. Материалы: Учеб.пособие для учащихся – 2-е изд., перераб. И доп. – М: Просвещение, 1988. – 367 с.: ил.
12. Саенко П.Г. физика: Учеб.для 9 кл.сред.шкр. – М.: Просвещение, 1990.-172 с.: ил
13. Повышение качества образования [Электронный ресурс] URL: Оценивание проектов: http://educate.intel.com/ru/AssessingProjects (дата обращения 08.08.2011)
14. Т.В.Малюсова «Штрихи к истории отечественной космонавтики»  (приложение к газете «Первое сентября» газета «Физика» № 14/1997)