Автор конспекта:
Автор(ы): — Неретина И.В.
Регион: — Воронежская область
Характеристики урока (занятия) Уровень образования: — основное общее образование
Уровень образования: — среднее (полное) общее образование
Целевая аудитория: — Учащийся (студент)
Целевая аудитория: — Учитель (преподаватель)
Класс(ы): — 9 класс
Класс(ы): — 10 класс
Класс(ы): — 11 класс
Предмет(ы): — Физика
Тип урока: — Комбинированный урок
Краткое описание: — Предполагается изучить этапы развития транспорта: наземного, воздушного, водного. Каждый ученик делает проект по одному из видов транспорта, в котором рассказывает о истории открытия, принципе работы, разновидностях, экологических и энергетических проблемах.
Ресурс для профильной школы: — Ресурс для профильной школы
Наш сегодняшний урок «От кареты до ракеты» мне хотелось бы начать с одноименного стихотворения Сергея Михалкова:
Люди ездили по свету, усадив себя в карету.
Но пришёл двадцатый век-сел в машину человек.
А теперь под стук колес нас везет электровоз.
Не успел двух слов сказать- смотришь: надо вылезать!
Корабли такими были, как игрушечные, плыли.
А сегодня в океаны выплывают великаны.
Удивляет белый свет быстрота морских ракет.
Лишь одним ветрам послушный, поднимался шар воздушный.
Человек умел мечтать, человек хотел летать!
Миновал за годом год… Появился самолет!
В кресло сел, завтрак съел. Что такое? Прилетел!
Ну а это, ну а это- кругосветная ракета!
От кареты до ракеты! Это чудо или нет?
Это стихотворение знакомо и любимо каждому из нас с раннего детства. Оно не случайно стало эпиграфом нашего урока, в нем прослеживаются этапы развития транспорта, который помогал человеку перемещаться в пространстве.
Все виды транспорта мы условно можем разделить на три вида:
1. наземный,
2. водный,
3. воздушный.
Представителями наземного транспорта являются:
автомобили, велосипеды, мотоциклы, повозки, городской рельсовый электротранспорт, гусеничный транспорт, болиды.
К водным видам транспорта можно отнести:
корабли, парусные суда, подводные лодки, судна на воздушной подушке и на подводных крыльях, аквабайки и автомобили –амфибии.
В качестве примера воздушных видов транспорта можно назвать:
самолеты и вертолеты, планеры , воздушные шары, ракеты и транспорт на солнечной энергии.
Про виды воздушных шаров мы попросим рассказать одного из учеников.
Воздушные шары бывают: шарльеры, стратостаты, дирижабли и монгольфьеры
Шарльер- аэростата, внутреннее наполнение которого отличается от монгольфьера применением более лёгких газов, таких как водород, или популярный в настоящее время гелий. Изобретателем такого аэростата, что неудивительно, стал француз Жак Александр Сезар Шарль.Первый полёт шарльера был в 1783 году, примерно три месяца спустя после запуска первого монгольфьера. Жак Шарль ввёл очень практичную систему транспортировки людей: корзина, в которой находились «пассажиры», была подвешена на стропах, которые отходили от сетки, обтягивающей верхнюю часть шара. Наличие балласта и специальная система управление значительно облегчали маневрирование шарльера и регулировку высоты.
Стратостат- стратосферный аэростат)— свободный аэростат, предназначенный для полётов в стратосферу, то есть на высоту более 11км. Стратостаты, предназначенные для подъёма только до нижних слоёв стратосферы, называются субстратостатами.
Дирижабль- (от франц. dirigeable — управляемый) — управляемый аэростат с двигателем. Имеет обтекаемый корпус, одну или несколько гондол, оперение.Первый полет на управляемом аэростате с паровым двигателем совершил А.Жиффар(1852г, Франция)
Дирижабль-управляемый аэростат с двигателем.Изобретателем дирижабля считается Жан Батист Мари Шарль Менье. Дирижабль конструкции Анри Жиффара,который позаимствовал идеи у Менье, первый полёт в 1852 году. Такая разница между изобретением аэростата(1783) и первым полётом дирижабля объясняется отсутствием в то время двигателей для аэростатического летательного аппарата.Следующий технологический прорыв был совершен в 1884 году, когда французский военный дирижабль совершил полностью управляемый полёт на электрическом двигателе.Позднее для полётов стали использовать ДВС и инертные газы.
Монгольфьер- (фр.Montgolfière)— аэростат с оболочкой, наполненной горячим воздухом. Название получил по фамилии изобретателей братьев Монгольфье— Жозеф-Мишеля и Жак-Этьенна. Первый полет совершил в городе Аннонэ (Annonay, Франция) 5 июня 1783 года.
Подробнее о истории изобретения и устройстве монгольфьера нам расскажет один из учеников .
А случилось это в 1783 году в небольшом французском городе Анноне. Братья Монгольфье, старший Жозеф и младший Этьен, были очень уважаемыми и довольно зажиточными людьми в городе. Они владели бумажной фабрикой. Наблюдая за плавающими в небе облаками, братья изготовили из холста большой шар и начали наполнять его горячим паром. Но не тут-то было. Пар моментально остывал, осаждался на материи водяными каплями, шар делался тяжелым, и никакой подъемной силы у него не было.
И тут Жозеф вспомнил, что не так давно, в 1766 году, знаменитый английский ученый Генри Кавендиш открыл очень легкий газ, который он получил при воздействии серной кислотой на железные опилки. Кавендиш назвал его «горючий воздух», ибо газ был не только в четырнадцать с половиной раз легче обычного воздуха, но и хорошо горел. Это был водород.
Если водород такой легкий, то, может, он поднимет в воздух шар?
Раздобыв довольно дорогой в то время водород, братья опять потерпели неудачу: легкий газ моментально улетучивался сквозь ткань шара. Тогда Жозеф и Этьен Монгольфье попытались делать шары из бумаги, но и они не удерживали слишком прыткий газ. Опять неудача…
И тут неунывающий и изобретательный Жозеф вспомнил о горячем воздухе костров и сказал Этьену:
– А что, если не водородом, а горячим дымом?
Попробовали. Получилось!
Братья назначили первый публичный полет шара на 5 июня 1783 года. К этому дню они готовились основательно и построили огромный шар из материи, проклеенной для плотности бумагой. Посредине шар был укреплен еще и матерчатым поясом, от которого отходили веревки, чтобы за них можно было удерживать шар при наполнении дымом. А внизу, возле горловины, в которую должен был заходить горячий воздух, была приделана деревянная рама. Шар получился с трехэтажный дом высотой и весил свыше 200 килограммов.
Однако, как ни странно, принцип работы монгольфьера был открыт ещё до Этьена и Жохефа Монгольфье. В самом начале 18 века, бразилец Лоренцо Бартоломео сделал первый шаг к настоящему воздухоплаванию, создав первый прототип аэростата Монгольфье, который мог взмыть в воздух на высоту до 5 метров. Эта запись стала единственной дошедшей до нас, судьба дальнейших исследований так и останется для нас и наших потомков тайной.
Известно, что российские изобретатели, выражаясь современным языком — для саморекламы, пустили слухи, что первый летательный аппарат в 1731 году изобрели именно они. Однако уже доказано, что эта информация является не более, чем уткой.
В последующие 10 лет после даты официального изобретения, монгольфьер непрерывно совершенствовался. Изменялся как материал, из которого изготовлялась оболочка шара, так и газовый наполнитель, которым уже к концу 70-х годов являлся постепенно вытеснивший воздух водород.
В 1783-1785 годах произошёл гигантский рывок в мире монгольфьеров. Именно в этот период, над землёй поднялись первые животные, затем в воздухе оказался первый человек. Однако эйфория, настигшая первых воздухоплавателей, была серьёзно притуплена смертью одного из самых выдающихся изобретателей того времени: Жана Пилатра де Розье.
Уже после этого, появились аэростаты нового типа – так называемые «шарльеры», отличающиеся от монголь фьеров водородным наполнением и лучшими аэродинамическими характеристиками.
За счет чего воздушный шар поднимается?
Все воздухоплавание основано на законе Архимеда.
В оболочке воздушного шара находится горячий воздух, который (как известно) обладает меньшей плотностью чем холодный и собственно поэтому способен подниматься вверх. Регулируя при помощи тепловой установки температуру воздуха в оболочке, можно изменять высоту полета.
Современный воздушный шар (тепловой аэростат) со времен братьев Монгольфье не претерпел принципиальных изменений и состоит из:
- оболочки;
— гондолы;
— тепловой установки.
В то же время все элементы имеют принципиальные отличия в конструкции и применяемых материалах.
На рисунке показана наиболее распространенная конструкция аэростата.
1 — Оболочка аэростата. Шьется из специальных прочных тканей. На оболочке нашиты вертикальные и горизонтальные силовые ленты, которые создают силовой каркасс и предотвращают возможные разрывы оболочки.
2 - Парашютный клапан. Рассположен в верхней части оболочки. Служит для выпуска теплого воздуха. К оболочке клапан поджимается за счет внутреннего давления в оболочке. Над клапаном на купольном кольце замыкаются вертикальные силовые ленты. За кольцо закреплен купольный фал (топ), который используется в момент наполнения и гашения оболочки.
3 - Блок фала управления. Один расположен на внутренней части оболочки на вертикальной силовой ленте. На втором блоке сходятся стропы парашютного клапана. Через блоки пропущен фал управления клапаном.
4 — Фал управления парашютным клапаном. Представляет собой гибкий шнур (веревку) из прочного термостойкого материала. Предназначен для открытия парашютного клапана.
5 — Горелка или блок горелок. Является составной частью тепловой установки аэростата. При помощи горелки сжигается газ (пропан-бутан) и тем самым нагревается воздух, находящийся внутри оболочки.
6 — Гондола (корзина) изготавливается из лозы и тросника. Такая конструкция и материалы позволяют выдерживать удары при жестких посадках.
7- Газовые баллоны. Размещаются по углам внутри корзины. В баллонах содержится газ (пропан — бутан), который по шлангам подается на горелку. Баллоны бывают разные по объему и в среднем около 40-50 литров.
8 — Воздухозаборник. Применение воздухозаборника уменьшает вероятность образования "ложек " на оболочке.
9 — Место крепления фала управления. Это петля внутри оболочки, надежно пришитая к вертикальной силовой ленте, к которой привязывается конец фала управления парашютным клапаном.
А что ученые физики думают о полете моегольфьера?
Ответ дает один из учеников:
Я составил и решил задачу о движении воздушного шара
ma=FA-FТ
Оу: (mгр+mг+mоб)a=FA-FТ
mг = pVTат/ Tш
(pVTат/Tш +mгр+mоб)a=pgV-( pVTат/Tш + mгр +mоб)g
a= pgVTш /( pVTат +Tш (mгр+mоб) )-g
В этой формуле видна зависимость ускорения ,с которым поднимается воздушный шар ,от
-температуры газа внутри шара и температуры атмосферы;
-плотности воздуха ;
-массы груза и оболочки;
-объема шара.
Программист в лице одного из наших учеников составил программу, которая помогла бы нам рассчитать и графически показать все эти зависимости. Эта программа установлена на компьютерах, которые стоят у каждого ученика на столе. В интернете нашли таблицы зависимости плотности и температуры атмосфера от высоты.
Весь класс был разделен на три команды, каждая из которых получила задание сделать своими руками монгольфьер.
Сейчас представители этих команд продемонстрируют нам результаты своей работы, выполнят необходимые для проведения расчетов измерения массы и размера шара, а также температуры нагретого воздуха от фена.
Ученики после замеров запускают монгольфьеры и передают данные своей команде.
Члены команды выполняют расчеты и сравнивают свои результата с реально существующими воздушными шарами. В это время звучит песня
«Мы летим на монгольфьере.»
Г.Безуглый,В.Сауткин
Стартовали мы на Монгольфьере,
Сбросив груз обид и суеты
И в полете, лишь в себя поверив,
Мы познали радость высоты.
Мы команду набирали сами,
Оттого удачен наш круиз
Никаких раздоров между нами
Только высь.
На планете, как на Монгольфьере,
Человек жить в мире научись.
Только так, в нормальной атмосфере,
Шар земной продолжит свой круиз.
По окончанию расчетов представитель каждой команды с помощью интерактивной доски показывает результаты работы и делает вывод.
Когда отчет окончен, ученикам предлагается выполнить тест по материалу, с которым все познакомились на сегодняшнем уроке.
1.Когда был произведен первый полет шарльера?
А. 20 ноября 1780 года
В. 27 августа 1783 года
С. 27 января 1928 года
Д. 15 мая 1770 года
2.В качестве чего использовалась шелковая ткань при постройке шарльера?
А. Оболочка
В. Материал корзины
С. Рули для изменения высоты полета монгольфьера
Д. Веревочная лестница
3.Что нужно для того, чтобы шарльер поднялся в воздух?
А. Высокая грузоподъемность шара
В. Легкий пилот
С. Большая корзина
Д. Газ, который легче воздуха
4.Каков должен быть молекулярный вес газа, используемого в шарльере?
А. Больше 50
В. Меньше 28,7
С. Не менее 100
Д. 99,9
5.Какие газы пригодны для полетов на шарльерах?
А. Неон и метан
В. Водяной пар и светильный газ
С. Водород и гелий
Д. Ацетилен
6.Каков минимальный объем шара стратостата?
А. 14000 куб.м
В. 365 куб.м
С. 27000 куб.м
Д. 6870 куб.м
7.Чем наполняется баллон стратостата?
А. Водородом
В. Гелием
С. Горячим кислородом
Д. Метаном
8.Из чего изготавливается оболочка стратостата?
А. Хлопок
В. Шелковая ткань
С. Полиэтилен
Д. Очень тонкий и прочный пластик
9.Для чего баллон стратостата оборудуется клапаном для стравливания газа?
А. Обеспечение снижения и уменьшение скорости подъема
В. Ускорение стратостата
С. Увеличение максимальной дальности полета
Д. Увеличение максимальной высоты полета
10.Из чего изготавливается гондола стратостата?
А. Медь
В. Дерево
С. Сталь
Д. Алюминий
11.Кто считается изобретателем дирижабля?
А. Исаак Ньютон
В. Жан Батист Мари Шарль Меньё
С. Альберт Дюрер
Д. Константин Циоковский
12.В каком году был совершен первый полет дирижабля?
А. 1993
В. 1784
С. 1567
Д. 1852
13.Когда был совершен первый полет дирижабля Цеппелина?
А. 2 июля 1900 года
В. 10 июля 1900 года
С. 2 августа 1902 года
Д. 6 июня 1902 года
14.Какова максимальная скорость полета дирижабля?
А. 100-120 км/ч
В. Менее 100 км/ч
С. Около 160 км/ч
Д. Более 200 км/ч
15.Чем наполняется дирижабль?
А. Водородом
В. Инертным гелием
С. Горячим воздухом
Д. Водяным паром
Текст теста высвечивается на интерактивной доске,
а для ответа ученик пользуется пультом, который передает сигнал на доску. После каждого вопроса на доске показывается процент верных и неверных ответов. По окончанию работы на доске появляется сводная таблица по ответам всех учеников на каждый вопрос и итог всего теста. Эти оценки наглядно видны всем, они комментируются и переставляются в журнал.
Ответы к тесту:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
В а д в с а в д а д в д а с в
В качестве домашнего задания выбирается следующий вид транспорта.
А в заключения демонстрируется видео материал о современных соревнованиях по полетам на воздушных шарах.
Файлы: Урок-Объяснение. Архимедова сила..docx
Размер файла: 1359035 байт.