Второй этап развития космонавтики
Ход урока
Первый этап развития космонавтики.
Как осуществить движение тела без опоры?
Здравствуйте ребята. Давайте с вами полетим в космос. Для этого нам нужна ракета. Ракетой будет воздушный шарик. Надуем шарик и отпустим!!! Ура, летим, а почему?
Ответ ученика: Воздух в шарике по закону Паскаля создает давление по всем направлениям одинаково, отверстие в шарике не завязано, из него выходит воздух, при этом оболочка и воздух будут двигаться в противоположное направление. Это следует из закона сохранения импульса: Импульс шара до взаимодействия равен нулю, после взаимодействия – геометрической сумме воздуха и оболочки, поэтому импульс оболочки и импульс воздуха должны быть равны по модулю и противоположны по направлению. Поэтому воздух и оболочка воздушного шарика движутся в разные стороны, и мы можем наблюдать полет.
Посмотрим еще один опыт, показывающий движение тела без опоры. Движение «Сегнерово колесо». Демонстрация ребятам.
Ответ ученика: При вытекании воды из отверстий, возникает реактивная сила, которая вращает тело.
Итак , мы провели опыты, показывающее реактивное движение. Отдача дает возможность, осуществлять движение без отталкивания от какой-либо опоры.
Под реактивным движением понимают движение тела, возникающее при отделении некоторой его части с определенной скоростью относительно тела.
Рассчитаем, с какой скоростью движется оболочка ракеты. Запишем закон сохранения импульса для замкнутой системы двух тел: газа и оболочки.
сумма импульса тел до полета равна нулю, после полета разности импульса оболочки и импульса газа. Выразим скорость газа и выясним от чего зависит скорость газа.
Таким образом скорость оболочки зависит от импульса газа и массы оболочки.
Задача 1. Ракета массой 1 кг. содержащая заряд пороха 200г, поднялась на высоту 500м. Определить скорость выхода газов, считая, что сгорание пороха происходит мгновенно. Сопротивление воздуха не учитывать.
| Дано: | Решение: |
| М = 1 кг m = 0.2 кг h = 500 м | Применим закон сохранения импульса и энергии. mгvг = Mобvоб; vг=Mобvоб/mг. Выясним чему равна скорость оболочки из закона сохранения энергии. Mобgh =Mобvоб2/2, vоб =  = 100 м/с ; vг =1*100/0,2 = 500 м/с. |
| vг – ? |
Второй этап развития космонавтики
Полет человека в космос. При полете в космос человек попадает в непривычные для него условия. При взлете, пока не преодолено земное притяжение, космонавт испытывает сильную вибрацию: весь корабль дрожит. Его оглушает рев могучих моторов. Вес его тела увеличивается в несколько раз.
«Я почувствовал, – вспоминал Гагарин, – какая-то непреоборимая сила все больше и больше вдавливает меня в кресло. И хотя оно было расположено так, чтобы до предела сократить влияние огромной тяжести, наваливающейся на мое тело, было трудно пошевелить и рукой, и ногой…»
Задача 2. Космическая ракета при старте с поверхности Земли движется вертикально с ускорением 20 м/с2. Чему равен вес летчика-космонавта в кабине, если его масса 80 кг? Какую перегрузку испытывает космонавт?
| Дано: | Решение: |
| а = 20 м/с2 m = 80кг | При перегрузках вес находят по формуле P = mg+ma. Р = 80кг*(10+20)м/с2 = 2400 Н. Перегрузка равна отношению (mg+ma)/mg = 1+a/g = 3. |
| Р – ? |
Задача 3. Ю.А. Гагарин на космическом корабле «Восток-1» пролетел вокруг Земли расстояние 50400 км со средней скоростью 28000 км/ч. Сколько витков вокруг Земли было совершено? Сколько времени длился полет? (радиус орбиты примерно 8000 км)
| Дано: | Решение: |
| s = 50400 км v = 28000 км/ч | Время полета t = s/v t = 50400 км / 28000 км/ч = 1,8 ч = 108 мин. Длина орбиты C = 2πR = 6,28*8000 км = 50240 км. Значит, совершен один виток. |
| t – ? |
Новый этап развития в космонавтике – выход космонавта в открытый космос
Задача 4.Белку с лапками, полными орехов, посадили на гладкий стол и толкнули вдоль него. Приблизившись к краю стола, белка почувствовала опасность. Посоветуйте, как белке не упасть на пол?
Ответ ученика: Белке нужно выбросить орехи вперед. При выходе в космос, космонавт, должен держать какой-то груз в руках.
Первый космонавт, вышедший в открытый космос – Алексе́й Архи́пович Лео́нов. В ходе этого полета Леонов совершил первый в истории космонавтики выход в открытый космос продолжительностью 12 минут 9 секунд. Во время выхода проявил исключительное мужество, особенно внештатной ситуации, когда разбухший космический скафандр препятствовал возвращению космонавта в космический корабль. Войти в шлюз Леонову удалось, только стравив из скафандра излишнее давление, при этом он залез в люк корабля не ногами, а головой вперед, что запрещалось инструкцией.
Задача 5. При входе в шлюз Леонов А. А. стравил давление в скафандре до 0,4 ат. Сколько это Паскалей? Чем грозило данное давление космонавту?
0,4*101300= 40520 Па. Или 304 мм. рт. ст.
Сообщение ученика о первом выходе космонавта в открытый космос. С сопровождением фильма.
Следующий великий прорыв в космонавтике – полет на Луну.
Сообщение учеников о первом полете человека на Луну.
Задача 6. Наблюдая у себя дома по телевизору высадку космонавтов на Луну, профессор заметил, что у одного из отсеков корабля свисал, качаясь, рядом с фигурой космонавта канат длиной примерно с рост космонавта. Посмотрев на часы, профессор сумел определить ускорение свободного падения на этой планете. Как он это сделал?
Ответ: Оценить длину каната- примерно 1м. За t секунд канат совершил N колебаний. Отсюда определим период колебаний: T = t/N. Пользуясь формулой маятника T = 2π√L/g, находим ускорение свободного падения.
Следующий прорыв в развитии космонавтики. Создание общего космического дома.
Сообщение учеников.
Единственная станция в космосе – станция МКС.
Вклад г. Иркутска в развитие космоса.
Наш земляк Дмитрий Кондратьев. Сообщение.
Итоги урока:
1.Назовите первого космонавта?
2.Кто первый вышел в открытый космос?
3.Перечислите великие открытия в космонавтике?
Литература:
1.Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский Физика 10 – М.: Просвещение, 2007.
2.Я.И. Перельман Занимательная физика – М.: Наука, 1982.
3.А.С. Иванов, А.Т. Проказа Мир механики и техники. – М.: Просвещение, 1993.