Конспект урока по физике на тему 'Воздухоплавание' (7 класс)

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

Оборудование6

-воздушные шарики, наполненные гелием и водородом,

- презентация по теме «Воздухоплавание»,

-листки самоконтроля,

- кроссворд по теме.

Ход урока.

1.Оргмомент: настраивание на урок, раздача листков самоконтроля.

2.Проверка домашнего задания

Фронтальный опрос:

1. Какую тему изучали на прошлом уроке? (плавание судов)

2. Благодаря чему судно держится на воде? (вес воды, вытесняемой подводной частью судна, равен весу судна с грузом в воздухе )

3. Что называют осадкой судна? (глубину, на которую судно погружается)

4. Что называют ватерлинией? (наибольшая допустимая осадка судна)

5. Что называют водоизмещением судна? (вес воды, вытесняемой судном, при погружении до ватерлинии).

Часто физические явления бывают описаны в литературе.

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".

6) О какой силе идет речь в этом отрывке?

7) 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".

8) 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).

9) 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.

Итак, тема сегодняшнего урока «Воздухоплавание».

Слайды 1,2

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

-Сегодня мы будем рассматривать особенности поведения тел, погруженных в газ.

-Fa действует не только в жидкостях, но и в газах. Тогда, по аналогии с водным транспортом можно, используя Fa, сконструировать воздушный транспорт, например воздушный шар, для того, чтобы «плавать», «парить в воздухе».

- Опыт 1. (из 2-х шариков, надутый воздухом падает вниз, а гелием взлетает). Вопрос учащимся: -Почему шарик взлетел? (Ответы-предположения учащихся)

-Давайте вспомним, как может вести себя тело, погруженное в жидкость?

(на доске заранее написана первая половина записей:

Fa Fm, ( р_ж р _{т )} -тонет

Fa = Fm, ( р_{ж =} р _т ) -плавает

Fa Fm, , ( р_ж р _т) -всплывает,

учащиеся дописывают вторую половину, до знака тире).

-Дляя того, чтобы шар поднялся в воздух, так же необходимо, чтобы Fa Fm, , р_в р _т

Слайд 3

- Fa Fm, различаются только плотностью, значит, чтобы шар взлетел, надо, чтобы р_в р _т

-Откройте учебник и сравните плотности гелия и воздуха, запишите на доске. Итак, плотность гелия меньше плотности воздуха, сила тяжести шарика с гелием меньше силы Архимеда и шарик, наполненный гелием поднимается вверх.

Опыт2: -Проделаем еще эксперимент: (к шарику прикрепляют небольшой груз, шарик поднимается вверх с грузом.) Значит, по аналогии с водным транспортом, можно сконструировать воздушный транспорт.

Слайд 4(подъемная сила)

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.

F_п = F_а - F_т; F_т = Р_{оболочки} +F_газа

-Немного истории.

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

Слайд 5.

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 6.

Эта демонстрация была подготовлена изобретателями братьями Монгольфье.

Слайд 7.

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 8.

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

Слайд 9.

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 10.

В период ВОВ и внастоящее время используют привязные воздушные шары Слайд 11. (типы воздушных шаров)

Слайд 12, 13. (Условия воздухоплавания)

- 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.

Для шаров, наполненных горячим воздухом регулируют величину пламени горелки.

Слайд 14.

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 15, 16.

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

Слайд 17-26. Другие применения воздушных шаров.

3.Закрепление учебного материала

Слайд 27.

Задача. Предположим, в воздух запущен шар объемом 50 м, заполнен водородом. Рассчитать подъемную силу шара.

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.

Слайд 28.

Домашнее задание. & 52, задача: Совершите путешествие на воздушном шаре с вашим другом. Рассчитайте объем шара, на котором вы будете путешествовать. Шар наполнен гелием.

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

Слайд 29.

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

Дополнительно, при наличии резерва времени.

В заключении 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).

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