Баллистическое движение

Тема урока

Баллистическое движение.

Тип урока:

Изучение и первичное закрепление новых знаний.

Вид урока:

Урок с использованием компьютера и практическая работа.

Цели работы:

• знакомство учащихся с компьютерной моделью движения тела под
  действием силы тяжести;

• изучение движения тела под действием силы тяжести в случае, когда
  начальная скорость направлена под углом к горизонту;

• выяснение зависимостей дальности полёта и максимальной высоты
  подъёма от величины начальной скорости и её направления.

• усвоение теоретических знаний с помощью наглядно-образных
  представлений о движении тела под действием силы тяжести;

• на практике проверить правильность результатов, полученных
  теоретическими расчетами

Задачи:

• Образовательные:

К концу урока учащиеся должны: о знать

• понятие баллистического движения;

• особенности баллистического движения;

• график баллистического движения;

• закон баллистического движения
  о уметь:

   

  * Развивающие:
   

  Способствовать развитию

  о речи;

  о интеллектуальных и творческих способностей в процессе приобретения

  знаний и умений по физике с использованием современных

  информационных технологий о Развитие исследовательской, творческой, познавательной деятельности

  учащихся

  • Воспитательные:
  Способствовать формированию:

  о познавательного интереса к предмету; о мировоззрения учащихся

  Методы обучения:

  наглядный, исследовательский, практический.

  индивидуальная, групповая и коллективная Опорные знания:

  Оборудование и демонстрации:

  • компьютер

  •  

  • мультимедийный проектор

  •  

     

  • Баллистический пистолет

  •  

  •  

  • Штатив с кольцом

  •  

     

  • Измерительная линейка (метр)

  •  

  Программное обеспечение:

   

  • М

   

  • модель

   

   

  • формулы

   

   

  • ссылки в электронной таблице

   

   

  • диаграмма, объекты диаграммы

   

  • iсrоsoft Ехсеl из пакета Мiсrоsoft 0ffiсе.

  •  

     

  • пакет программ «Открытая физика 2.5»

  •  

  План урока:

  I

  . Организационный момент. II. Изучение движения тела в поле сил тяготения.

  III

  . Практическая работа. Исследование движения тела движущегося под углом
  к горизонту.

  IV

  . Анализ выполнения работы.
  V. Подведение итогов урока.

  Создание настроя учащихся

  Урок с показа видео Ольга Зайцева - чемпионка биатлону. Блестящая победа! Анализ, (закрученный гол) Вывод общий. Что влияет на движение этих тел?

  Анализ. Какие факторы следует им учитывать для точного попадания в мишень?

  Наш земляк Магазеев (Канада) молодежная сборная России. Видео Гол с углового

  удара.

  Нужно обязательно знать траекторию движения, а в конечном итоге попадания в цель. В первом случае - это мишень, а во втором - ворота.

  Особенно важно знать траекторию движения снарядов, ракет, пули при стрельбе из всех видов оружий. ЦЕЛЬЮ ЛЮБОЙ СТРЕЛЬБЫ ЯВЛЯЕТСЯ ТОЧНОЕ ПОПАДАНИЕ В ОБЬЕКТ ПРОТИВНИКА.. Сегодняшние ученики - завтра солдаты Российской армии. Пример. Он мне очень знаком, поскольку служил в КВТККУ в Казани. Наш танк и танк условного противника на поле боя. Кто кого? От чего зависит? Чтобы выжит нужно выстрелить первым и главное точно в цель. Куда в цель? В танк .А на что броня? Значит, недостаточно попадания только в танк, а нужно попасть в так называемые уязвимые (слабозащищенные ) места танка. Какие это места? ( ведущее колесо, трансмиссия, двигатель, приделы, смотровые приборы топливной бак ит.д.) Как целиться, если оба они движутся с разными скоростями, от тяжести проваливаются в грунт, амортизаторы, ветер, сопротивление окружающей среды, дождь, при этом учитывать износ и нагар ствола, тепловое расширение ствола. В общей сложности около 15 факторов нудно учитывать для точного попадания в цель. Поэтому в военных вузах изучают баллистику. Баллистика -наука о движении тел брошенных в пространстве, основанная на физике и математике. Изучение движения тела в поле силы тяжести Земли принадлежит физику Галилео Галилею, исследования которого стимулировали появление баллистики (от греческого слова Ь

allо - бросаю). Баллистика - раздел механики, изучающий движение тел з ноле силы тяжести Земли.

Баллистика занимается исследованием движения снарядов, выпущенных из оружия, реактивных и баллистических ракет Видео 1 снаряд из танка и 2 поражение объекта

Сегодня мы не учитывая эти факторы изучим движение тела, в поле силы тяготения,

считая движение в идеализированной среде.

Цель урока - изучить движение тела под действием силы тяжести. И используя полученные знания мы выступим в качестве боевого расчета и производя необходимые вычисления должны поразить условные цели противника.. Урок достигнет своей цели, если сумеем уничтожить эти условные цели как можно за маленькое время.. Наша судьба в ваших умах в точного попадания в цель.

Боевой расчет, выполнивший задание точно и быстрее других, получит 5. На это вам отводится мах 6 выстрелов. Ии них 3 пробные для прицеливания 3 зачетные.

Изучение нового материала

Опыты с баллистическим пистолетом.

1.как движется пуля? Вертикали как называется такая стрельба? зенитная

2.какие силы действуют на пулю? Тяжести

З.по какой линии движется пуля? Прямая

4.под каким углом движется пуля?

5.  

6. пуля движется под любив углом какие силы действуют на пулю тяжести

    

    

7. что является причиной искривления траектории пули? Изменение угла, под которым
   движется пуля + сила тяжести

    

    

8. как найти траекторию движения пули - -найти аналитическое уравнение кривой, по
   которой движется пуля слайд (рис)+ формулы

   Для начала рассмотрим Компьютерный эксперимент: «Баллистическое движение», цель: изучить баллистическое движение, исследуя экспериментально его особенности.

   Заслугой Галилео Галилея стало то, что он впервые предложил рассматривать баллистическое движение как сумму простых, в частности, он предложил данное движение представить как результат сложения двух прямолинейных движений: равномерного движения по оси Ох и равнопеременного движения по оси Оу,

   Для описания баллистического движения в качестве первого приближения удобнее всего ввести идеализированную компьютерную модель, в данном случае модель «Движение тела, брошенного под углом к горизонту» на компьютере.

   

   В условиях данной модели тело будем рассматривать как материальную точку, движущуюся с постоянным ускорением свободного падения, при этом пренебрегая изменением высоты подъема тела, сопротивлением воздуха, кривизной поверхности Земли, ее вращением вокруг собственной оси.

   Это приближение существенно облегчает расчет траектории тел. Однако такое рассмотрение имеет определенные границы применимости. Например, при полете межконтинентальной баллистической ракеты нельзя пренебрегать кривизной поверхност! Земли. При свободном падении тел нельзя не учитывать сопротивление воздуха. Но для достижения поставленной цели в условиях данной модели мы можем пренебречь вышеуказанными величинами.

   Слово учителя:

   Модель позволяет изменять: • во-первых, начальную скорость;

   •  

   • во-вторых, начальную высоту;

   •  

      

   • в-третьих, угол направления движения тела.

   •  

   С помощью данной модели мы постараемся решить экспериментально первую задачу, которую ставил перед собой Галилео Галилей, т. е. попытаемся выяснить, какова форма траектории баллистического движения. Для этого зададим первоначальные значения параметров модели: скорость, равную 25 м/с; угол, равный 30°. Выберем точку вылета снаряда в начале отсчета, для этого выставим значение высоты равное нулю. Теперь посмотрим эксперимент. Что представляет собой траектория баллистического движения?

   Ответ учащихся;

   Слово учителя:

   Ответ учащихся:

   Слово учителя:

   Ответ учащихся:

   Слово учителя:

   (Ставит эксперимент.)

   Ответ учащихся:

   Слово учителя:

   Ответ учащихся:

   Слово учителя:

   Ответ учащихся:

   Ответ учащихся:

   ВЫВОД Слово учителя:

   Таким образом, первая задача нами решена. Гипотеза Галилео
   Галилея оказалась верной - формой траектории баллистического движении является
   парабола.

   Но Галилей также предложил баллистическое движение рассматривать как результат сложения двух прямолинейных движений; равномерного по оси Ох и равнопеременного по оси ау.

   Поэтому второй нашей с вами задачей будет: доказать экспериментально справедливость гипотезы Галилея, т. е. убедится в том, что движение по оси Ох является действительно равномерным. Если движение является равномерным, то какой, по вашему мнению, параметр должен оставаться неизменным?

   Ответ учащихся:

   Слово учителя:

   

   имеющимся на модели, так как именно в этом режиме на траектории через равные промежутки времени указывается направление вектора скорости выпущенного снаряда и его проекции на горизонтальную и вертикальную оси:

   Верно! Это означает, что проекция скорости на ось Ох Скорость, так как равномерное движение - это движение с постоянной скоростью.Изменив все параметры, мы доказали экспериментально, что при любых значениях угла, высоты, скорости движения снаряда форма траектории остается неизменной.Форма траектории не изменяется.А сейчас уменьшим значение скорости движения до 15 м/с, оставив значение угла и высоты прежними. Пронаблюдаем, изменится ли при этом форма траектории?Нет. Форма траектории не меняется.Давайте посмотрим, измениться ли ее форма, если мы будем уменьшать или увеличивать другие параметры модели. Например, увеличим скорость движения снаряда до 40 м/с, оставив угол и высоту прежними, и пронаблюдаем за движением снаряда. Изменилась ли траектория баллистического движения?Форма траектории остается прежней.Теперь попробуем увеличить значение угла до 40°,оставив остальные параметры. Посмотрим, что происходит с формой траектории?Нет, форма траектории осталась прежней.Хорошо! Давайте вначале изменим угол направления движения снаряда. Для этого изменим, данный параметр на модели, т. е. вместо 30°, выставим 20°" А остальные величины оставим неизмененными. Рассмотрим эксперимент. Изменилась ли форма траектории баллистического движения?Нет. Необходимо проверить правильность высказанной Галилеем гипотезы, произведя несколько экспериментов, изменяя каждый раз параметры модели.правильно! Но можем ли мы сделать окончательный вывод о том, что форма баллистической траектории является парабола?Траекторией баллистического движения является парабола.

Ответ учащихся:

Слоев учителя:

V_Х

Ответ учащихся:

Слово учителя:

Ответ учащихся:

Ответ учащихся:

ВЫВОД Слово учителя:

Третья задача

Ответ учащихся:

Слово учителя:

Ответ учащихся:

Слово учителя:

• описывать, объяснять наблюдения и фундаментальные опыты,
  оказавшие существенное влияние на развитие физики;

• иллюстрировать роль физики в создании важнейших технических
  объектов.

^y

^{_{Уо = 0,}}

^{_{(Далее учащиеся работают в группах (4 человека) по выводу формул для расчета времени полета, дальности полета, высоты подъема. Учитель оказывает посильную помощь). Затем осуществляется проверка полученных результатов.}}

^{_{Слово учителя:}}

^{_{Первичная проверка усвоения знаний}}

• ^{_{Что изучает баллистика?}}

• ^{_{Какая идеализированная модель используется для описания баллистического
  движения?}}

• ^{_{Каков характер движения тела при баллистическом движении по горизонтали?}}

• ^{_{Каков характер движения тела при баллистическом движении по вертикали?}}

• ^{_{Что является баллистической траекторией?}}

Но хочу вам напомнить, что все полученные нами результаты справедливы лишь для идеализированной модели, когда можно пренебречь сопротивлением воздуха. Реальное движение тел в земной атмосфере происходит по баллистической траектории, существенно отличающейся от параболической из-за сопротивления воздуха. Чем больше скорость тела, тем больше сила сопротивления воздуха и тем существенней отличие баллистической траектории от параболы. При движении снарядов и пуль в воздухе максимальная дальность полета достигается при угле вылета 30° - 40°. Расхождение простейшей теории баллистики с экспериментом не означает, что она не верна в принципе. В вакууме или на Луне, где практически нет атмосферы, эта теория дает правильные результаты. При описании движения тел в атмосфере учет сопротивления воздуха требует математического расчета, которых мы не будем приводить из-за громоздкости. Отметим лишь, что расчет баллистической траектории запуска и выведения на требуемую орбиту спутников Земли и их посадки в заданном районе осуществляют с большой точностью мощные компьютерные станции.Vo_{уV0sin α, ау = -}

_t

Слово учителя:

Ответ учащихся:

Эти значения равны между собой.

Слово учителя:

Правильно. А сейчас еще раз внимательно посмотрите эксперимент и ответьте на вопрос: как изменяется вертикальная составляющая вектора скорости 1>у до точки, показывающей максимальную высоту подъема тела, и после того, как тело прошло через эту точку?

Ответ учащихся:

Вначале движения до точки Ьмах, значение проекции скорости на ось Оу

ВЫВОД Слово учителя:

Итак, мы убедились в том, что в результате баллистического движения, значение проекции вектора скорости на ось Оу изменяется через равные промежутки времени на одинаковую величину. Таким образом, мы можем сделать вывод, что движение тела вдоль оси Оу является равнопеременным. Но можем ли мы считать сформулированный нами вывод окончательным?

Ответ учащихся:

Нет. Необходимо проверить правильность высказанной Галилеем гипотезы, произведя несколько исследований, изменяя каждый раз параметры модели.

Слово учителя:

Давайте увеличим угол вылета снаряда до 30°, а остальные параметры оставим прежними. Посмотрим, что будет происходить с величиной вектора скорости?

(Проводятся аналогичные рассуждения и подсчеты, приведенные выше пучащимся предлагается сделать вывод.)

Ответ учащихся;

Слово учителя:

(Проводятся аналогичные рассуждения и подсчеты, приведенные выше и учащимся предлагается сделать вывод.)

Ответ учащихся мет.

Слово учителя:

Изменяя все параметры, убедились ли мы в справедливости гипотезы Галилео Галилея?

ВЫВОД Ответ учащихся:

Да, мы убедились в справедливости высказанной Галилеем гипотезы и доказали экспериментально, что движение тела вдоль оси Оу, в условиях баллистического движения является равнопеременным.

« так как ускорение свободного падения с течение времени не меняется, то движение тела, как и любое движение с постоянным ускорением, будет описываться уравнениями:

х = х₀ +

• для движения вдоль оси ОХ имеем следующие условия:

Хо

а для движения вдоль оси О

Слово учителя:

• для кинематического описания движения тела удобно одну из осей системы координат (ось ОУ) направить вертикально вверх, а другую (ось ОХ) -расположить горизонтально. Тогда движение тела по криволинейной траектории, как мы уже выяснили, можно представить как сумму двух движений, протекающих независимо друг от друга - движения с ускорением свободного падения вдоль оси ОУ и равномерного прямолинейного движения вдоль оси ОХ. На рисунке

изображен вектор начальной скорости ° тела и его проекции на координатные оси.