Воздухоплавоние

Тема урока: «Воздухоплавание»

Цель урока: рассмотреть условия воздухоплавания,
ознакомить учащихся с историей развития воздухоплавания, понятиями аэростат, стратостат, подъемная сила; научиться применять закон Архимеда.

Задачи:

- обучающие: учить различать типы аэростатов, рассчитывать подъемную силу

- развивающие: развивать умение применять закон Архимеда, интерес к предмету

- трудолюбие, стремление к достижению результата.

Тип урока: комбинированный - изучение нового материала и закрепление знаний

Формы работы: беседа, комментированное решение задач, решение кроссворда

УМК: учебник « Физика» 7 класс под редакцией А.В.Перышкина

Оборудование:

- презентация по теме «Воздухоплавание»

- кроссворд по теме

Ход урока.

1.Проверка домашнего задания

Фронтальный опрос:

Послушайте внимательно отрывок из рассказа А. П. Чехова "Степь".

"Егорушка… разбежался и полетел с полуторасаженной вышины. Описав в воздухе дугу, он упал в воду, глубоко погрузился, но дна не достал; какая-то сила , холодная, и приятная на ощупь, подхватила его и понесла обратно наверх. Он нырнул и … опять нырнул… Опять та же сила, не давая ему коснуться дна и побыть в прохладе, понесла его на вверх".

О какой силе идет речь в этом отрывке?

Сформулируйте закон Архимеда.

Б.С. Житков. Под водой

Подводная лодка не может всплыть со дна залива. "Лейтенант вздрогнул. Минер вопросительно на него взглянул.

- Сели на мель? Так ведь ?- спросил он лейтенанта.

Рули были поставлены на подъем, винт работал, приборы показывали, что лодка на той же глубине. Лейтенант вспомнил, что в порту глинистое, липкое дно".

Почему подводной лодке иногда бывает трудно оторваться от глинистого дна? Всегда ли на тело, погруженное в жидкость, действует Архимедова сила?

(Между дном и лодкой нет воды, поэтому в этом случае Архимедова сила не действует).

А.Р.Беляев. Мертвая голова.

Для своего спасения во время наводнения герой рассказа решил сделать плот из железного дерева.(Железное дерево-вид южного дерева с твердой и прочной древесиной).

"…Плот по- прежнему покоился на дне.

- Но в чем же дело, черт возьми - раздраженно крикнул Морель. Он взял валявшийся на берегу кусок железного дерева, из которого был сделан плот, бросил в воду и тотчас воскликнул:

- Есть ли еще на свете такой осел, как я?…

Тяжелый урок! Опустив голову, Морель смотрел на кипевшую реку, в водах которой было погребено столько усилий и труда".

Почему плот не всплыл?

(Железное дерево имеет плотность больше, чем вода)

2.Изучение нового материала

Чтение отрывка из романа Жюля Верна «Пять недель на воздушном шаре»

« Воздух был чист, ветер умерен, и «Виктория» поднялась почти вертикально на высоту тысячи пятисот футов, что было отмечено падением барометра… На этой высоте быстрое воздушное течение понесло шар к юго-западу. Какая чудная картина развернулась перед глазами наших воздухоплавателей! Остров Занзибар был весь как на ладони. Расстилались зеленые поля всевозможных оттенков, кудрявились рощи и леса… Жители острова казались какими-то насекомыми.»

Итак, какова же тема урока. Ответы учащихся.

Слайд 1.

Воздухоплавание - управляемые или неуправляемые полеты в атмосфере Земли на летательных аппаратах легче воздуха.

С давних времен люди мечтали о возможности летать над облаками, плавать в воздушном океане, как они плавали по морю.

Слайд 2.

5 июня 1783 года на базарной площади французского города Анноне состоялась демонстрация воздушного шара в присутствии большого числа зрителей. Воздушный шар, наполненный дымом, устремился вверх, поднялся на высоту до 500 метров и продержался в воздухе около 10 минут, пролетев при этом 2 километра. Специальный протокол, скрепленный подписями должностных лиц, засвидетельствовал все подробности опыта. Так впервые официально было заверено изобретение, открывшее путь воздухоплаванию.

Слайд 3.

Эта демонстрация была подготовлена изобретателями братьями Монгольфье.

Слайд 4.

21 ноября 1783 г. в Париже был осуществлен первый полет людей (Пилатр де Розье и Д'Арланд). Баллон имел диаметр 15 м, вес 675 кг и пробыл в воздухе с двумя пассажирами 20 мин, покрыв расстояние около 9 км.

Слайд 5.

В горизонтальном направлении воздушный шар перемещается только под действием ветра, поэтому он называется аэростатом (от греч.аэр - воздух , стато - стоящий).

Слайд 6.

Для перевозки по воздуху пассажиров и грузов применяют управляемые аэростаты - дирижабли. Они имеют удлиненную форму, под корпусом подвешивается гондола для пассажиров и гондола с двигателем, который приводит в движение пропеллер.

Слайд 7.

Для исследования верхних слоев атмосферы, стратосферы применяют огромные воздушные шары - стратостаты. Подъемная сила стратостатов должна быть достаточно велика. Поэтому их наполняют водородом, у которого она максимальна.

Слайд 8.

Для того чтобы шар поднялся в воздух, необходимо чтобы архимедова сила (выталкивающая), действующая на шар, была больше силы тяжести.

По мере поднятия шара вверх архимедова сила, действующая на него, уменьшается, так как плотность верхних слоев атмосферы меньше, чем у поверхности Земли. Чтобы подняться выше, с шара сбрасывают специально взятый для этой цели груз (балласт) и этим облегчают шар. Для спуска шара из его оболочки при помощи специального клапана выпускают часть газа.

Слайд 9.

Воздушные шары наполняют: гелием, водородом, неоном, нагретым воздухом, аммиаком. Чаще используют гелий, так как он не горит и поэтому безопаснее. Водород же горючий газ.

Слайд 10.

Воздушный шар не только сам поднимается вверх, но может поднять и некоторый груз: кабину, людей, приборы. Поэтому, для того чтобы узнать, какой груз может поднять воздушный шар, необходимо определить его подъемную силу.

Задача. Предположим, в воздух запущен шар объемом 50 м, заполнен водородом.

Как рассчитать вес такого шара?

P= mg=p V g; т.е. P=0,09 кг\м³ * 50 м³*9,8 Н\кг = 44,1 Н.

А как рассчитать выталкивающую силу?

Правильно, выталкивающая сила действующая на этот шар в воздухе, равна весу воздуха объемом 50м³, т.е.:

F= p g V, F= 9,8 Н\кг * 50 м³ * 1,3 кг\м³ = 637 Н

Значение какой силы больше? О чем это говорит?

Так вот, разность значений выталкивающей силы и веса покажет вес груза, который может поднять шар. Это и есть его подъемная сила. В нашем случае ее значение равно: F=637 Н-44,1 Н=592,9 Н.

Несмотря на то, что водород самый легкий газ, чаще всего используют гелий, так как он не горит, в отличие от водорода, а следовательно безопаснее.

Записывают данный пример в тетрадь.

Слайд 11.

Воздушные шары применяют в: метеорологии, военном деле, системах видеонаблюдения, для подъема публики.

Слайд

3.Закрепление учебного материала

Решение кроссворда в парах (приложение 1). Проверка ответов.

Слайд 12.

А теперь я вам прочитаю отрывок из литературного произведения:

Л.Н.Толстой. Рассказ аэронавта.

Герой рассказа поднялся в воздух на воздушном шаре.

"Я посмотрел на барометр. Теперь я уже был на пять верст над землею и чувствовал, что мне воздуха мало, и я стал часто дышать. Я потянул за веревку, чтобы выпустить газ и спускаться, но ослабел ли я, или сломалось что - нибудь, - клапан не открывался…"Если я не остановлю шар,- подумал я,-то он лопнет, и я пропал". …Я изо всех сил ухватился за веревку и потянул. Слава Богу, - клапан открылся, засвистало что-то".

Вопросы:

1. Что измеряют барометром? (Атмосферное давление)
2. Почему герою стало трудно мало воздуха?(Плотность воздуха с высотой уменьшается, т.к. чем выше от поверхности Земли слой воздуха, тем слабее он сжат).
3. Почему воздушный шар , поднявшись высоко, может лопнуть?(На каждые 12 метров подъема давление уменьшается в среднем на 1 мм.рт.ст.или 133 гПа, внутри шара давление остается прежним, получается, что давление газа изнутри может сильно превысить атмосферное давление, и шар лопнет).

Каждый из нас смотрел различные приключенческие фильмы и видел, что воздушный шар в определенный момент может терять высоту, и герои для того, чтобы шар поднялся выше, сбрасывают специально для этой цели балласт(высыпают песок из мешков).

Почему шар может терять высоту?(По мере поднятия шара из-за уменьшения плотности воздуха, уменьшается и Архимедова сила, для уменьшения силы тяжести сбрасывают груз).

Учитель: Совершенно верно, в конце концов, шар достигает своей предельной высоты, и при помощи специального клапана выпускают воздух, как наш герой из предыдущего рассказа.

Слайд 20

С воздушного шара, неподвижно висящего в воздухе,

свободно свешивается лестница.
По ней начал взбираться человек.

Куда при этом подвинется шар: вверх или вниз?

(Шар в покое не останется.

Пока человек взбирается по лестнице,

аэростат будет опускаться.
Лестница, отталкиваемая вниз ногами,

будет увлекать шар к земле.
Перемещение шара во столько же раз

меньше высоты поднятия человека,
во сколько раз шар тяжелее человека)

4.Задание на дом

§52

Совершите путешествие на воздушном шаре с вашим другом. Рассчитайте объем шара, на котором вы будете путешествовать. Шар наполнен гелием.

5.Подводятся итоги урока, выставляются оценки за работу на уроке.