Konspekt lekcji: „Napęd odrzutowy. Eksploracja kosmosu”

Cele i zadania:

1. Rozwojowe: wprowadzenie do zastosowania napędu odrzutowego.

2. Edukacyjne: studium zasady i teorii napędu odrzutowego.

3. Edukacyjne: zapoznanie z historią rozwoju napędu odrzutowego oraz naukowcami, którzy pracowali nad rozwojem i zastosowaniem napędu odrzutowego.

Wyposażenie lekcji:

1. Zestaw dydaktyczno-metodyczny „Fizyka 9”.

2. Plakat "Rakieta wielostopniowa".

3. Komputer, projektor wideo, C D „Otwarta Fizyka”, ekran.

4. Model rakiety.

Plan lekcji.

Powtórzenie

Co to jest impuls?

Dlaczego pęd jest wielkością wektorową?

Jak kierowany jest impuls?

Jaka jest jednostka miary impulsu?

Główną właściwością impulsu...

Dlaczego podczas strzelania musisz mocno przyciskać kolbę broni do ramienia?

Plan lekcji.

Ruch reaktywny to ruch, który zachodzi, gdy pewna masa zostaje oddzielona od układu z określoną prędkością.

Napęd odrzutowy w przyrodzie: meduzy, kalmary itp.

Prawo zachowania pędu dla układu rakieta-gaz.

Dla układu rakieta-gaz, zgodnie z zasadą zachowania pędu, mamy:

m sol v 0g + m r v 0r= m sol v sol + m r v r

Ponieważ v 0r = 0 i v 0p = 0,

wtedy m sol v sol + m r v r = 0, skąd

m r v r = - m sol v gin

v r = - m sol v g/ m r

Pierwszy sztuczny satelita Ziemi

4 października 1957 roku ludzkość wkroczyła w erę eksploracji kosmosu. Tego dnia pierwszy na świecie radziecki sztuczny satelita Ziemi został wystrzelony na niską orbitę okołoziemską. Radzieccy naukowcy i inżynierowie rozwiązali najbardziej złożone problemy naukowe i techniczne związane z tworzeniem technologii rakietowej i kosmicznej oraz zapewnieniem lotów kosmicznych. To wybitne osiągnięcie stało się przekonującym dowodem niewyczerpanych możliwości ludzkiego umysłu i wyraźnie pokazało niespotykany poziom nauki i technologii w naszym kraju.
Po osiągnięciu pierwszej prędkości ucieczki wynoszącej 7,9 km/s pod koniec fazy aktywnej rakieta nośna wyniosła satelitę na orbitę geocentryczną (w pobliżu Ziemi) w maksymalnej odległości od powierzchni Ziemi (w apogeum) wynoszącej 947 km i minimalne przesunięcie (w perygeum) 228 km. Masa satelity wynosiła 83,6 kg, jego korpus miał kształt kuli o średnicy 0,58 m.
Pierwszy badacz kosmosu pracował aktywnie przez trzy tygodnie. Za jego pomocą przeprowadzono pierwsze pomiary gęstości atmosfery i uzyskano dane dotyczące propagacji sygnałów radiowych w jonosferze.
Pierwsze orbity satelity stały się pierwszymi krokami światowej astronautyki.

Pierwszym krajowym pasażerskim samolotem odrzutowym jest Tu-104.

Napęd odrzutowy w lotnictwie i artylerii.

Powtórzenie. Uogólnienie

Na jakiej zasadzie poruszają się meduzy i mątwy?

Jaka jest istota napędu odrzutowego?

Czy rakieta może poruszać się w kosmosie?
Czy wentylator zamontowany na pokładzie może napędzać żaglówkę?
Co decyduje o prędkości rakiety?

Wyjaśnij ideę rakiety wielostopniowej?

Praca domowa: § 22, powtórz § 21; Nr 351, 353 (dodatkowe).

Prezentacja na temat:

Prezentacja na temat: Napęd reaktywny. Ukończyła uczennica 10. klasy Valeria Bashaeva; nauczyciel: Gilevich O.G.

„Napęd odrzutowy”

Uczniowie klasy 10

Bashajewa Waleria

Nauczyciel: Gilevich O.G.

Pobierać:

Zapowiedź:

Aby skorzystać z podglądu prezentacji utwórz konto Google i zaloguj się na nie: https://accounts.google.com

Podpisy slajdów:

Prezentacja na temat: „Napęd odrzutowy” uczennica 10. klasy Valeria Bashaeva Nauczyciel: O.G. Gilevich Napęd odrzutowy.

Ruch reaktywny to ruch powstający w wyniku oddzielenia się jego części od ciała z pewną prędkością. Zasady napędu odrzutowego znajdują szerokie zastosowanie praktyczne w lotnictwie i astronautyce.

Aby uzyskać napęd odrzutowy, nie jest wymagana żadna interakcja ciała z otoczeniem.

Z historii rozwoju...

Pierwszym projektem rakiety załogowej był w 1881 roku projekt rakiety z silnikiem proszkowym autorstwa słynnego rewolucjonisty Mikołaja Iwanowicza Kibalczicza (1853-1881).

Skazany przez sąd królewski za udział w morderstwie cesarza Aleksandra II, Kibalczicz, oczekujący na karę śmierci, na 10 dni przed egzekucją złożył władzom więziennym notatkę opisującą swój wynalazek. Ale urzędnicy carscy ukryli ten projekt przed naukowcami. Stało się znane dopiero w 1916 r.

W 1903 roku Konstantin Eduardowicz Ciołkowski zaproponował pierwszy projekt rakiety do lotów kosmicznych na paliwo ciekłe i wyprowadził wzór na prędkość rakiety. W 1929 roku naukowiec zaproponował pomysł stworzenia pociągów rakietowych (rakiet wielostopniowych).

Uruchom urządzenie pojazdu

Siergiej Pawłowicz Korolew był największym projektantem systemów rakietowych i kosmicznych. Pod jego kierownictwem wystrzelono pierwsze na świecie sztuczne satelity Ziemi, Księżyca i Słońca, pierwszy załogowy statek kosmiczny i pierwszy załogowy spacer kosmiczny.

4 października 1957 roku w naszym kraju wystrzelono pierwszego na świecie sztucznego satelitę Ziemi. 3 listopada 1957 roku w przestrzeń kosmiczną wystrzelono satelitę z psem Łajką na pokładzie. 2 stycznia 1959 roku wystrzelono pierwszą automatyczną stację międzyplanetarną Luna-1, która stała się pierwszym sztucznym satelitą Słońca.

12 kwietnia 1961 roku Jurij Aleksiejewicz Gagarin odbył pierwszy na świecie załogowy lot kosmiczny na satelicie Wostok-1.

Znaczenie eksploracji kosmosu 1. Wykorzystanie satelitów do komunikacji. Realizacja łączności telefonicznej i telewizyjnej. 2. Wykorzystanie satelitów do nawigacji statków i samolotów. 3. Wykorzystanie satelitów w meteorologii i badaniu procesów zachodzących w atmosferze; prognozowanie zjawisk naturalnych. 4. Wykorzystanie satelitów do badań naukowych, realizacja różnych procesów technologicznych w warunkach nieważkości, klarowanie zasobów naturalnych. 5. Wykorzystanie satelitów do badania przestrzeni kosmicznej i natury fizycznej innych ciał Układu Słonecznego. Itp.

Slajd 1

Slajd 2

Wyprowadzenie wzoru na prędkość rakiety podczas startu Zgodnie z trzecim prawem Newtona: F1 = - F2, gdzie F1 to siła, z jaką rakieta działa na gorące gazy, a F2 to siła, z jaką gazy odpychają rakietę. Moduły tych sił są równe: F1 = F2. Siłą reakcji jest siła F2. Obliczmy prędkość, jaką może osiągnąć rakieta. Jeżeli pęd wyrzuconych gazów jest równy Vg mg, a pęd rakiety wynosi Vр mр, to zgodnie z zasadą zachowania pędu otrzymujemy: Vg mg = Vр mр, Skąd bierze się prędkość rakiety: Vр = Vг mг / mр

Slajd 3

Konstantin Eduardowicz Ciołkowski Pomysł wykorzystania rakiet do lotów kosmicznych wysunął na początku XX wieku rosyjski naukowiec, wynalazca i nauczyciel Konstantin Eduardowicz Ciołkowski. Ciałkowski opracował teorię ruchu rakiet, wyprowadził wzór na obliczenie ich prędkości i jako pierwszy zaproponował zastosowanie rakiet wielostopniowych.

Slajd 4

Pierwszy kosmonauta na planecie i główny projektant krajowej technologii rakietowej i kosmicznej Siergiej Pawłowicz Korolew jest radzieckim naukowcem i projektantem, dyrektorem wszystkich lotów kosmicznych. Jurij Aleksiejewicz Gagarin, pierwszy kosmonauta, okrążył Ziemię 12 kwietnia 1961 roku na statku kosmicznym Wostok w ciągu 1 godziny 48 minut.

Slajd 5

Ruch reaktywny Ruch reaktywny powstaje w wyniku tego, że pewna jego część oddziela się od ciała i porusza się, w wyniku czego samo ciało uzyskuje przeciwnie skierowany impuls.

Slajd 6

Zasada napędu odrzutowego znajduje szerokie zastosowanie praktyczne w lotnictwie i astronautyce. W przestrzeni kosmicznej nie ma ośrodka, z którym ciało mogłoby oddziaływać i w ten sposób zmieniać kierunek i wielkość swojej prędkości. Dlatego też do lotów kosmicznych można używać wyłącznie samolotów odrzutowych, czyli tzw. rakiety.

Slajd 7

Wizualny schemat konstrukcji rakiety jednostopniowej. Każda rakieta, niezależnie od jej konstrukcji, zawsze ma powłokę i paliwo z utleniaczem. Rysunek przedstawia przekrój rakiety. Widzimy, że powłoka rakiety obejmuje ładunek (statek kosmiczny), przedział przyrządów i silnik (komora spalania, pompy itp.).

Slajd 8

Rakiety wielostopniowe W praktyce lotów kosmicznych najczęściej wykorzystuje się rakiety wielostopniowe, które rozwijają znacznie większe prędkości i są przeznaczone do dłuższych lotów. Rysunek pokazuje schemat takiej rakiety. Po zużyciu paliwa i utleniacza z pierwszego stopnia, ten stopień jest automatycznie odrzucany i przejmuje pracę silnik drugiego stopnia, itd. Zmniejszenie całkowitej masy rakiety poprzez odrzucenie i tak już niepotrzebnego stopnia pozwala zaoszczędzić paliwo i utleniacz oraz zwiększa prędkość rakiety.

Prezentacja na lekcję fizyki dla klasy 9 na temat „Napęd odrzutowy”
Autorka materiału: Olga Iwanowna Marczenko, nauczycielka fizyki najwyższej kategorii kwalifikacji, Miejska Placówka Oświatowa – Liceum nr 3, Marks, obwód Saratowski
Znaki, 2015.

Lekcja „odkrywania” nowej wiedzy 9. klasa Marczenko Olga Iwanowna, nauczycielka fizyki 2013
Napęd odrzutowy

Cele. Edukacyjne: 1. Podaj pojęcie napędu odrzutowego, 2. Podaj przykłady napędu odrzutowego w przyrodzie i technologii. 3. Opisać cel, budowę, zasadę działania i zastosowanie rakiet. 4. Potrafić wyznaczyć prędkość rakiety, potrafić skorzystać z zasady zachowania pędu i III prawa Newtona. 5. Pokaż znaczenie twórczości K.E. Ciołkowskiego. i Korolev S.P. w rozwoju napędu rakiet kosmicznych. Edukacyjne: pokazać praktyczne znaczenie wiedzy fizycznej na temat „Napęd odrzutowy”; zwiększać pracę i aktywność twórczą uczniów, poszerzać ich horyzonty poprzez samokształcenie, rozwojowe: rozwijać umiejętność analizowania faktów podczas obserwacji zjawisk; rozwijać umiejętności dialogu kulturowego, wyrażać i uzasadniać swój punkt widzenia, bronić słuszności sądów, analizować wyniki.

Heliocentryczny układ świata
Nauczyciel. - Wiesz, jak działa nasz układ słoneczny. Swoją drogą, jak to działa?
- Teraz czas rozpocząć szczegółowe badania otoczenia Układu Słonecznego
-Dowiedzmy się, czym jest Słońce. Czym jest Słońce?
Jak nazywa się taka konstrukcja? Dlaczego tak się nazywa?
- Czy wiesz, które planety wchodzą w skład Układu Słonecznego?
Swoją drogą, które?
I. Motywacja do działań edukacyjnych.

(najbliższa gwiazda)
Droga do kosmosu. Statek kosmiczny leciał po kosmicznej trasie, a nadlatujące gwiazdy zamigotały i zgasły. Jak to możliwe, że z jakich lotów i wędrówek nagle znalazł się w przestrzeni międzygwiezdnej?..

Napęd odrzutowy
-Czas wyruszyć w kosmos!
Czas wyruszyć w kosmos! -Dowiedz się: Jak „dostać się” w kosmos.
Statek kosmiczny leciał po kosmicznej trasie, a nadlatujące gwiazdy zamigotały i zgasły. Jak to możliwe, że z jakich lotów i wędrówek nagle znalazł się w przestrzeni międzygwiezdnej?..

Ale najpierw dowiedzmy się, dlaczego w ogóle możemy się poruszać?
1. Dlaczego możemy poruszać się po ziemi?

- odepchnij się od ziemi
1. Dlaczego możemy poruszać się - po wodzie?

odepchnąć się od wody
3. Dlaczego możemy podróżować w powietrzu?
- odepchnij się od powietrza

Od czego zacząć w kosmosie? Jak się tam przenieść?
Zadanie 1. Piłka odrzutowa
Wniosek. Powietrze wychodzi w jednym kierunku, a piłka porusza się w drugim.
Przeprowadźmy małe badanie i dowiedzmy się, od czego ciało może się odepchnąć, jeśli nie ma od czego się odepchnąć.
Zadanie 1. Balon odrzutowy Dwie osoby biorą żyłkę, do której przyczepiona jest rurka z balonem i ją ciągną. Nadmuchaj balon i puść go. Co się stało z piłką? Co spowodowało, że piłka zaczęła się poruszać?

(oddzielone od niego powietrze)
Wniosek: Powietrze wychodzi w jednym kierunku – do wózka. przenosi się do innego.
Weź wózek z przyczepionym do niego balonem. Napompuj balon przez słomkę. Połóż wózek na biurku i wypuść piłkę
Co się stało z wózkiem? Co spowodowało, że wózek zaczął się poruszać?
(oddzielone od niego powietrze)

Temat lekcji: Napęd odrzutowy
Ruch reaktywny to ruch, który pojawia się, gdy jakakolwiek jego część zostanie oddzielona od ciała z określoną prędkością.

Minuta wychowania fizycznego
Pokaż swoją wyobraźnię i spróbuj przedstawić: ośmiornicę, kalmary, meduzę, ogórek.
„Szalony” ogórek
Ośmiornica
Kałamarnica

PRZYKŁADY RUCHU ODRZUTOWEGO W NATURZE: Ruch odrzutowy jest charakterystyczny dla ośmiornic, kałamarnic, mątwy, meduz - wszystkie bez wyjątku wykorzystują do pływania reakcję (odrzut) wyrzucanego strumienia wody

Napęd odrzutowy w technologii
Z HISTORII NAPĘDU ODRZUTOWEGO Pierwsze fajerwerki prochowe i flary sygnałowe zastosowano w Chinach już w X wieku. W XVIII wieku rakiety bojowe były używane podczas działań wojennych między Indiami a Anglią, a także w wojnach rosyjsko-tureckich. Napęd odrzutowy jest obecnie stosowany w samolotach, rakietach i statkach kosmicznych
Wyrzutnia rakiet

Rakieta
Ćwiczenia. Otwórz podręcznik s. 84 „Budowa i zasada działania rakiety nośnej”
Przykłady napędu odrzutowego w technologii
Znaleźliśmy więc drogę w kosmos - to jest napęd odrzutowy

wielki rosyjski naukowiec i wynalazca odkrył zasadę napędu odrzutowego, który słusznie uważany jest za twórcę technologii rakietowej
Konstantin Eduardowicz Ciołkowski (1857-1935)
Założyciele astronautyki:

Siergiej Pawłowicz Korolew (1907-1966)
projektant statków kosmicznych
Założyciele astronautyki:

Jurij Aleksiejewicz Gagarin1934-1968
Pierwszy kosmonauta w historii ludzkości odbył pierwszy załogowy lot kosmiczny 12 kwietnia 1961 roku na statku kosmicznym Wostok.
Założyciele astronautyki.

Slajd 2

Fakty z historii

Slajd 3

Silnik odrzutowy

Silnik odrzutowy to silnik, który wytwarza siłę trakcyjną niezbędną do ruchu, przekształcając energię początkową w energię kinetyczną strumienia płynu roboczego. Silnik odrzutowy wytwarza siłę trakcyjną jedynie poprzez interakcję z płynem roboczym, bez podparcia i kontaktu z innymi ciałami. Z tego powodu najczęściej wykorzystuje się go do napędzania samolotów, rakiet i statków kosmicznych. Płyn roboczy wypływa z silnika z dużą prędkością i zgodnie z zasadą zachowania pędu generowana jest siła reakcji, popychająca silnik w przeciwnym kierunku. Aby przyspieszyć płyn roboczy, można go zastosować jako rozprężenie gazu podgrzanego w taki czy inny sposób do wysokiej temperatury

Slajd 4

Rakieta kosmiczna

Rakieta to statek powietrzny, który porusza się pod wpływem siły reakcji, która pojawia się, gdy część jego własnej masy zostaje odrzucona. Lot rakiety niekoniecznie wymaga obecności otaczającego środowiska powietrznego lub gazowego i jest możliwy nie tylko w atmosferze, ale także w próżni. Rakieta to pojazd, który może wystrzelić statek kosmiczny w przestrzeń kosmiczną. Alternatywne sposoby wyniesienia statku kosmicznego na orbitę, takie jak „winda kosmiczna”, są wciąż na etapie projektowania. Rakiety wykorzystywane na potrzeby astronautyki nazywane są pojazdami nośnymi, ponieważ przenoszą ładunek. Najczęściej jako rakiety nośne wykorzystuje się wielostopniowe rakiety balistyczne. Rakieta startuje z Ziemi lub w przypadku długiego lotu z orbity sztucznego satelity Ziemi. Obecnie agencje kosmiczne w różnych krajach korzystają z rakiet nośnych Atlas V, Ariane 5, Proton, Delta IV, Sojuz-2 i wielu innych.

Slajd 5

Prom kosmiczny

Shuttle to amerykański statek kosmiczny wielokrotnego użytku. Prom zostaje wystrzelony w przestrzeń kosmiczną za pomocą rakiet nośnych, manewruje na orbicie jak statek kosmiczny i wraca na Ziemię jak samolot. Założono, że promy będą przemieszczać się niczym promy pomiędzy niską orbitą okołoziemską a Ziemią, dostarczając ładunki w obu kierunkach. Podczas opracowywania przewidywano, że każdy z wahadłowców zostanie wystrzelony w przestrzeń kosmiczną maksymalnie 100 razy. W praktyce używa się ich znacznie rzadziej. Do września 2009 r. najwięcej lotów – 37 – wykonał prom Discovery. W latach 1975–1991 zbudowano łącznie pięć promów: Columbia (spalił się podczas lądowania w 2003 r.), Challenger (eksplodował podczas startu w 1986 r.), Discovery, Atlantis i Endeavour. Pod koniec 2010 roku wahadłowiec kosmiczny wykona swój ostatni lot.

Slajd 6

Kałamarnica

Kałamarnica jest największym bezkręgowcem zamieszkującym głębiny oceanu. Porusza się na zasadzie napędu odrzutowego, pochłaniając wodę, a następnie przepychając ją z ogromną siłą przez specjalny otwór – „lejek”, a przy dużej prędkości (ok. 70 km/h) pcha do tyłu. W tym samym czasie wszystkie dziesięć macek kałamarnicy zwija się w węzeł nad jej głową i przybiera opływowy kształt.

Slajd 7

Konstanty Eduardowicz Ciołkowski

Konstantin Eduardowicz Ciołkowski (1857-1935) – rosyjski i radziecki samouk naukowiec, badacz, nauczyciel szkolny. Twórca współczesnej astronautyki. Uzasadnił wyprowadzenie równania napędu odrzutowego i doszedł do wniosku o konieczności stosowania „pociągów rakietowych” – prototypów rakiet wielostopniowych. Autor prac z zakresu aerodynamiki, aeronautyki i innych. Przedstawiciel rosyjskiego kosmizmu, członek Rosyjskiego Towarzystwa Miłośników Światoznawstwa. Autor dzieł science fiction, zwolennik i propagator idei eksploracji kosmosu. Ciołkowski zaproponował zaludnienie przestrzeni kosmicznej za pomocą stacji orbitalnych, przedstawił pomysły kosmicznej windy i poduszkowca. Wierzył, że rozwój życia na jednej z planet Wszechświata osiągnie taką moc i doskonałość, że umożliwi to pokonanie sił grawitacji i rozprzestrzenienie życia po całym Wszechświecie.

Slajd 8

Płyn roboczy

Ciało robocze to ciało materialne, które rozszerza się pod wpływem ciepła i kurczy się po ochłodzeniu i wykonuje pracę polegającą na poruszaniu ciałem roboczym silnika cieplnego. W opracowaniach teoretycznych płyn roboczy ma zwykle właściwości gazu doskonałego.

W praktyce płynem roboczym silników odrzutowych są produkty spalania paliw węglowodorowych (benzyna, olej napędowy itp.)