"Реактивное движение". Сценарий урока по физике.
методическая разработка по физике

ОБЛАСТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«ТОМСКИЙ МЕХАНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»

«Реактивное движение»

Методическая разработка  урока по физике

Автор разработки:

Комарова Н.И.

преподаватель физики

ОГБПОУ «ТМТТ»

Томск

2016 г.

Тема программы: Законы сохранения

Тема урока: Реактивное движение

Тип урока: комбинированный

Вид урока: с использованием элементов игровых технологий и методики открытых задач.

Цель урока, его развивающие и воспитательные задачи:

1. К концу урока обучающиеся будут знать

понятия: реактивное движение, импульс тела, упругое и неупругое взаимодействие;

законы: закон сохранения импульса. 

К концу урока обучающиеся будут уметь:

• применять теоретические знания для объяснения реактивного движения.

К концу урока обучающиеся будут понимать вклад российских ученых, оказавших наибольшее влияние на развитие физики.

2. В ходе урока содействовать развитию интереса к физике, логического и технического мышления.

3. В ходе урока способствовать воспитанию навыков самостоятельной работы с текстом, самопрезентации, ответственности, толерантности.

4. В ходе урока создать условия для развития социальной, нравственной, коммуникативной компетенций обучающихся.

Методическая цель: формирование у обучающихся положительных мотивов учебной деятельности.

Материально - дидактическое оснащение урока:

Демонстрации

1. Фотография «Катюши»
2. Фотография ракеты
3. Портрет Ю.А. Гагарина
4. Портрет К.Э. Циолковского
5. Портрет С.П. Королева
6. Реактивное движение на примере полета воздушного шара
7. Реактивное движение на примере полета спички
8. Компьютерная презентация

2. Оборудование

2.1.  Компьютер

2.2.  Проектор

2.3.  Экран

3. Приложения

3.1. Реактивное движение

3.2. Реактивный двигатель

3.3. Лист достижений

3.4. Правила техники безопасности при работе с огнем

3.5. Изучение реактивного движения на примере полета воздушного шара

3.6. «Реактивная» спичка

Технологическая карта

Сценарий урока

1. Организационный момент. Постановка темы и цели урока.

Добрый день, ребята и уважаемые гости! Сегодня урок не совсем обычный. Необычен он сразу по нескольким признакам:

1. Присутствуют гости – наши любимые учителя.
2. Работать вы будете не только индивидуально, но и в командах.
3. Урок будет проходить в форме соревнования.
4. Изучение новой темы будет осуществляться не через объяснение преподавателя, а самостоятельно.
5. Понимание материала будет отрабатываться и контролироваться на каждом этапе, поэтому вы должны быть готовы ответить на поставленные вопросы и выполнить предложенные задания. Кто справится первым, тот получит поощрение в виде звезды, а в конце урока мы подведем итоги и выявим победителя. Причем, установим как личное первенство, так и командное. Перед вами лежат листы достижений, в которых вы будете наклеивать напротив своей фамилии заработанные звезды.

В 2011 году наша страна праздновала два замечательных юбилея, важных не только для населения России, но и всего мира. Удивительно, но в основе данных событий лежит одно физическое явление. Изучению этого явления и будет посвящен наш урок. Вот только тема урока зашифрована в виде ребуса. Приготовьте листочки и ручки. Запятыми отмечены лишние буквы. Итак, первое задание: расшифровать тему урока.

Обучающиеся работают с ребусом (2 мин).

Итак, тема урока «Реактивное движение». Сегодня у вас есть возможность узнать, что представляет собой реактивное движение, на основе какого закона оно осуществляется, изучить данный закон, а также выяснить, что такое импульс тела. На уроке мы будем учиться добывать необходимую информацию, анализировать ее и выделять главное; применять теоретические знания для объяснения реактивного движения; а также работать в команде, уважать мнение друг друга, критически оценивать свою деятельность.

2. Мотивация к изучению материала.

Чтобы понять о каких знаменательных датах шла речь, предлагаю просмотреть небольшой видеосюжет.

Первые установки залпового огня, тогда еще не «Катюши», появились в июне 1941 года, то есть 70 лет тому назад (демонстрация 1 – фотографии «Катюш»). Именно в эти дни они стреляли впервые. В годы Великой Отечественной Войны стрельба «Катюш» производила страшное впечатление на врага, потому что реактивные снаряды несли в себе особый бездымный порох. Поэтому после залпа был виден лишь шквал огня и никакого дыма, который бы скрывал это ужасающее зрелище. Ну, а 50 лет тому назад, в 1961 году состоялся первый полет человека в космос – Ю. А. Гагарина (демонстрация 2 – портрет Ю.А. Гагарина). Надо отметить, что разработки в ракетной области стали вестись более или менее активно только благодаря «Катюшам». Если бы не они – неизвестно как сложилась бы судьба ракетостроения.

3. Постановка первой задачи. 

Итак, задание: вам предстоит выяснить, что общего в принципе действия «Катюш» и космических ракет?

Для ответа на поставленный вопрос вы можете пользоваться информационными листами. Через 5 минут будет проведена викторина по данной информации.

4. Изучение новой темы.

Обучающиеся изучают предложенную информацию, готовятся к викторине.

5. Закрепление изученного материала.

Время, отведенное на подготовку, вышло. Итак, викторина:

1. Что общего в принципе действия Катюш и космических ракет? (Принцип действия основан на использовании реактивной силы, толкающей тело.)
2. Что такое реактивное движение? (Движение тела, возникающее при отделении некоторой его части с определенной скоростью относительно тела.)
3. Какой закон лежит в основе реактивного движения? (Закон сохранения импульса.)
4. Что называется импульсом тела? (Векторная величина, равная произведению массы тела на скорость движения.)
5. Как формулируется закон сохранения импульса? (В замкнутой системе векторная сумма импульсов взаимодействующих тел сохраняется.)
6. Соберите формулу импульса тела? (p = m*v)
7. Соберите формулу закона сохранения импульса для абсолютно упругого взаимодействия? (m1*v1 + m2*v2 =  m1*v1'+  m2*v2')
8. Соберите формулу закона сохранения импульса для абсолютно неупругого взаимодействия? (m1*v1 + m2*v2 =  (m1 + m2)*vобщ)
9. Распределите все три формулы на формате А3 строго по названиям.

6. Оценка выполнения первого задания.

Каждый отвечающий получает звезду. Наклейте ее напротив своей фамилии.

7. Постановка второй задачи. Переходим к практическому этапу. Вам необходимо изучить предложенную информацию, провести эксперимент в своей команде, а затем выступить перед аудиторией с демонстрацией эксперимента и его объяснением. Только перед выполнением, ознакомьтесь с правилами техники безопасности.

8. Изучение информации, планирование деятельности, выполнение задания, презентация экспериментов.

Обучающиеся изучают описания экспериментов, проводят их в микрогруппах, демонстрируют перед аудиторией (10 минут).

1. Реактивное движение на примере полета воздушного шара.
2. Реактивное движение на примере полета спички.

9. Оценка выполнения второго задания.

Как вы уже догадались, главная особенность реактивной силы в том, что она возникает без взаимодействия с внешними телами. Происходит лишь взаимодействие с ракетой и вытекающей из нее струей вещества. Это является главным отличием от движения пешехода по земле, парохода по воде или винтового самолета в воздухе, так как в данных примерах ускорение возникает только за счет взаимодействия этих тел с землей, водой или воздухом.

В настоящее время в связи с освоением космического пространства широкое распространение получили реактивные двигатели. Они применяются в военных ракетах различного радиуса действия, все современные скоростные самолеты оснащены реактивным двигателем. Одной из последних моделей является самолет с вертикальным взлетом.

Основы теории реактивного двигателя и научное доказательство возможности полетов в космос разработаны К.Э. Циолковским (демонстрация 3 – портрет К.Э. Циолковского). Ему принадлежит идея многоступенчатых ракет (демонстрация 4 – фотография ракеты). Отдельные ступени, из которых составлена ракета, снабжены собственными двигателями и запасом топлива. По мере сгорания топлива каждая очередная ступень отделяется от ракеты, поэтому на дальнейшее ускорение корпуса топливо не расходуется. Нашей стране принадлежит великая честь запуска 4 октября 1957 г. первого искусственного спутника Земли, а также впервые 12 апреля 1961 г. был осуществлен полет космического корабля с космонавтом на борту – Ю.А. Гагариным. Эти полеты были осуществлены на ракетах, сконструированных отечественными учеными под руководством С.П. Королева (демонстрация 5 – портрет С.П. Королева).

10. Постановка третьей задачи. Для выполнения следующего задания, вам предстоит выяснить, как устроен реактивный двигатель, изучив предложенную информацию.
11. Изучение информации.

Обучающиеся изучают предложенную информацию.

12. Контроль и оценка изученного.

Итак, викторина:

1. Почему в космическом пространстве невозможно использовать какие-либо другие двигатели, кроме реактивных двигателей? (Там нет опоры, отталкиваясь от которой космический корабль мог бы получить ускорение.)
2. Для чего реактивные двигатели применяют в самолетах? (Реактивные двигатели способны обеспечить необходимую скорость полета.)
3. Какие виды реактивных двигателей бывают? (Ракетные и воздушно-реактивные.)
4. Что представляет собой топливо реактивного двигателя? (Смесь горючего и окислителя.)
5. Что можно использовать в качестве горючего? (Керосин, бензин, спирт, жидкий водород.)
6. Что можно использовать в качестве окислителя? (жидкий кислород, азотную кислоту, жидкий фтор, перекись водорода.)
7. Где расположено топливо в ракетных двигателях? (Непосредственно внутри двигателя или в топливных баках.)
8. Что образуется при сгорании топлива? (Газы высокой температуры, оказывающие высокое давление на стенки камеры сгорания.)
9. На какую стенку камеры давление больше: на переднюю или на заднюю? (На переднюю стенку больше.)
10.  Почему появляется сила, толкающая ракету вперед? (Сила давления на переднюю стенку больше, чем на заднюю стенку.)
11.  Где расположено сопло? (На задней стенке камеры сгорания.)
12.  Для чего служит сужение сопло? (Для увеличения скорости истечения продуктов сгорания и повышения реактивной силы.)

Для запуска космических кораблей используется ядерный ракетный двигатель. Температура газа при выходе из сопла этого двигателя достигает внеземных величин –  3100 К. Такую высокую температуру сумели получить ученые нашей страны. Никто в мире не смог превзойти этот результат. Американские ученые получили лишь 2550 К и смогли проработать на этой температуре всего 50 секунд. Мы проработали на данной температуре 4000 секунд.

13. Постановка четвертой задачи.

Вы изучили информацию о строении реактивного двигателя. Теперь вам предстоит его собрать (пазл «Реактивный двигатель»). Оценивается скорость и слаженность выполнения работы. Время выполнения – 2 минуты.

14. Выполнение сборки пазла «Реактивный двигатель»

Обучающиеся работают с пазлом (5 минут)

15. Контроль и оценка выполнения задания.

Проверим, правильность выполнения задания. Картинку вы собрали верно, осталось выяснить названия составляющих реактивного двигателя. Итак, реактивный двигатель включает в себя компрессор с низким давлением, закачивающим горючую смесь, компрессор с высоким давлением, валы с низким и высоким давлением, камеру сгорания, турбины с высоким и низким давлением и зону для выхода отработавших газов – сопло.

16. Практическое задание «Запуск стратостата».

Как говорится, теория без практики – бесполезна, практика без теории – опасна. Теперь вы можете самостоятельно смастерить простейший летательный аппарат – стратостат и запустить его. На уроке мы воспользуемся готовым изделием.

Обучающиеся выполняют запуск стратостата, изучают реактивное движение на его примере (2 минуты).

Реактивное движение нашло свое применение не только в ракетах и самолетах. Как вы считаете, можно ли применять подобные двигатели в автомобилях? Посмотрите, как это выглядит на практике.

Технический прогресс не стоит на месте. Большинство достижений появились благодаря наблюдениям за процессами, происходящими в природе. Реактивное движением не стало исключением.

17. Подведение итогов урока. Оценка деятельности обучающихся. Итак, пришло время подвести итоги урока. Что нового вы сегодня узнали? Чему научились? Узнали, что представляет собой реактивное движение, что в его основе лежит закон сохранения импульса, выяснили, что такое импульс тела, а также учились добывать необходимую информацию, анализировать ее и выделять главное; применять теоретические знания для объяснения реактивного движения; работать в команде, уважать мнение друг друга, критически оценивать свою деятельность.

Посчитайте количество звезд у каждого из представителей команды и общее число звезд для выявления победителей.

18. Домашнее задание. Наш урок мы начали с того, что в 2011 году наша страна отмечала две знаменательных даты: 70-летие со дня создания первых установок залпового огня – Катюш, и 50-летие первого полета человека в космос – Ю.А. Гагарина. Но так уж сложилось, что 10 лет тому назад 23 марта 2001 г. завершился 15-летний полет орбитальной станции «Мир». Домашнее задание для вас будет необычным. Прежде, чем я его сформулирую, посмотрите видеосюжет.

Итак, дома вам предстоит выяснить, что за одинокая птица, в которой поется в песне и какова ее судьба.

19. Рефлексия. Если сегодня вы учились по принуждению, под воздействием силы, то поднимите карточку с ее обозначением. Если информация, полученная на уроке, стала для вас импульсом в дальнейшем познании физических и исторических процессов, то поднимите карточку с обозначением импульса.

Уважаемые ребята, коллеги, моя основная задача заключалась не только в том, чтобы показать применение физических законов в природе и технике и познакомить с их содержанием, но и напомнить вам о том, что нам есть чем гордиться, мы это сделали первыми.

Приложение 1

Реактивное движение

Принцип действия «Катюш» и космических ракет основан на использовании реактивной силы, толкающей тело.

Реактивное движение – движение тела, возникающее при отделении некоторой его части с определенной скоростью относительно тела.

В основе реактивного движения лежит закон сохранения импульса.

Импульсом тела называется векторная величина, равная произведению массы тела на скорость движения.

Импульс тела обозначается буквой р.

Закон сохранения импульса формулируется так: в замкнутой системе векторная сумма импульсов взаимодействующих тел сохраняется.

Формула импульса тела: p = m*v.

Формула закона сохранения импульса для абсолютно упругого взаимодействия:

m1*v1 + m2*v2 =  m1*v1'+  m2*v2'

Формула закона сохранения импульса для абсолютно неупругого взаимодействия:

m1*v1 + m2*v2 =  (m1 + m2)*vобщ

Приложение 2

Реактивный двигатель

В космическом пространстве невозможно использовать какие-либо другие двигатели, кроме реактивных двигателей, так как там нет опоры, отталкиваясь от которой космический корабль мог бы получить ускорение.

Реактивные двигатели способны обеспечить необходимую скорость полета, поэтом их применяют в самолетах.

Существует два вида реактивных двигателей: ракетные и воздушно-реактивные.

Топливо реактивного двигателя представляет собой смесь горючего и окислителя.

В качестве горючего можно использовать керосин, бензин, спирт, жидкий водород. В качестве окислителя можно использовать жидкий кислород, азотную кислоту, жидкий фтор, перекись водорода. Топливо в ракетных двигателях расположено непосредственно внутри двигателя или в топливных баках.

При сгорании топлива образуются газы высокой температуры, оказывающие высокое давление на стенки камеры сгорания. На переднюю стенку давление больше камеры давление больше чем на заднюю стенку.

Так как сила давления на переднюю стенку больше, чем на заднюю стенку, появляется сила, толкающая ракету вперед.

На задней стенке камеры сгорания расположено сопло. Сужение сопло предназначено для увеличения скорости истечения продуктов сгорания и повышения реактивной силы.

Приложение 4

Правила техники безопасности при работе с огнем

1. Уберите все лишнее со стола.
2. Держите легковоспламеняющиеся предметы подальше от огня.
3. При выполнении работы будьте аккуратными.
4. Не мешайте друг другу выполнять задание.
5. Помните, что при проведении опыта со спичкой, она может двигаться в любых направлениях, поэтому поджигая ее, отойдите в сторону от стола.
6. При нагревании спички не наклоняйтесь к ней слишком близко во избежание попадания в глаза.
7. После проведения опыта уберите за собой мусор.

Приложение 5

Изучение реактивного движения на примере полета воздушного шара

Наблюдать реактивное движение можно при помощи воздушного шарика. Для этого необходимо его надуть и отпустить не завязывая. Он стремительно полетит вверх. Движение будет кратковременным. Реактивная сила действует лишь до тех пор, пока продолжается истечение воздуха.

Приложение 6

Реактивная спичка

Наблюдать реактивное движение можно при помощи спички. Выполните опыт, следуя рисункам: