Е.В.Ермакова, ИГПИ им. П.П.Ершова, г. Ишим

Физика, армия, авиация и флот

Урок в форме игры «Счастливый случай»
9–10-й классы. Базовый курс

Цели: повторение учебного материала по физике, лежащего в основе современной военной техники; повышение познавательной активности; развитие культуры общения и культуры ответа на вопросы; патриотическое воспитание.

Материалы: плакаты с изображением военной техники, карточки, портреты ученых.

Ход урока

Игра состоит из семи геймов, результаты оцениваются жюри. Участвуют две команды по семь-восемь человек. Остальные учащиеся делятся на две группы поддержки и тоже участвуют в игре.

Вступление

Какой бы новый вид вооружения ни создавался, он неминуемо опирается на физические законы: рождалось первое артиллерийское оружие – приходилось учитывать законы движения тел (снаряда), сопротивление воздуха, расширение газов и деформацию металла; создавались подводные лодки – и на первое место выступали законы движения тел в жидкостях, учет архимедовой силы; ставилась задача обнаружения воздушных целей ночью, за облаками – приходилось обращаться к закономерностям распространения и отражения радиоволн; увеличение скорости полета самолетов требовало не только повышения мощности двигателей, но и изучения выбора оптимального профиля фюзеляжа и крыльев; проблемы бомбометания привели к необходимости составления таблиц, позволяющих находить оптимальное время для сброса бомб на цель.

Гейм 1. Разминка

Каждой команде предлагается ответить на как можно больше вопросов ведущего. (2 мин, за каждый ответ начисляется
1 балл.)

Вопросы первой команде

Вопросы второй команде

 Гейм 2. В мире формул

Командам предлагается одновременно дать математическую запись физических величин (законов, условий), описанных на карточках. (2 мин, за верный ответ – 1 балл.)

1. Закон сохранения импульса для системы из двух тел массами m1 и m2 при упругом ударе.

2. Давление жидкости на любой глубине.

3. Условие плавания тел.

4. Давление, производимое телом на поверхности площадью S.

5. Перемещение тела при равноускоренном движении.

6. Скорость тела в любой точке траектории.

7. Кинетическая энергия тела, выраженная через модуль центростремительного ускорения. (Ответ. maR/2.)

8. Период обращения тела через время движения t, пройденный путь s и радиус окружности R. (Ответ. 2pRt/s.)

9. Уравнение движения при равнопеременном вращении тела по окружности.

10. Скорость при равноускоренном движении.

11. Дальность полета для тела, брошенного под углом a к горизонту.

12. Максимальная высота подъема тела, брошенного под углом a к горизонту.

Гейм 3. Ты – мне, я – тебе

Команды задают друг другу заранее приготовленные вопросы, связанные с историей развития военной техники. (3 мин, за верный ответ – 1 балл.)

Гейм 4. «Заморочки» из бочки

Гейм 5. Выполни и узнаешь!

Командам даются карточки, на которых написаны технические характеристики военной техники, общие сведения. Представлены вопросы и задания, выполнив которые, команды получат новые для них сведения. (5 мин, за каждый правильный ответ – 1 балл.)

Общие сведения

Истребители Як-3, созданные в конструкторском бюро А.Яковлева в 1943 г., появились на фронтах Великой Отечественной войны в разгар летних сражений этого же года. Як-3 – самый легкий истребитель Второй мировой войны. Плавность наружных очертаний корпуса, переход на дюралюминиевые лонжероны (балки, воспринимающие деформации изгиба или кручения), тщательная отделка поверхностей, новый авиамотор конструкции В.Климова – все это позволило увеличить скорость новой машины на 70 км/ч по сравнению с моделью Як-1. Достоинство Як-3 – сочетание простоты пилотирования с мощным вооружением.

Вопросы и задания

1. Вычислите силу давления на крыло самолета при нормальном атмосферном давлении.
2. Напишите уравнение движения самолета, совершавшего взлет, полет и посадку. Постройте график этого движения.
3. За какое время самолет пролетал расстояние, равное максимальной дальности полета?
4. Найдите силу тяги, развиваемую двигателем при максимальной и посадочной скоростях полета.
5. Какова кинетическая, потенциальная и полная энергия самолета при заданном потолке и максимальной скорости полета?
6. Вычислите работу, совершаемую двигателем за время горизонтального полета. Скорость и дальность полета выберите сами, исходя из технических характеристик.

Общие сведения

Подводная лодка типа М («Малютка») – однокорпусная, с цистернами главного балласта, расположенными внутри корпуса, имела двигатель – дизель мощностью 588,8 кВт (800 л.с.). Наибольшего успеха добились «Малютки», входившие в состав Северного флота и действовавшие в районе захваченного немцами Варангер-фьорда. На них были установлены бортовые балластные цистерны с шахтами, где размещалось 18 мин. Мины можно было выставлять при подводном положении лодки, что и использовалось для минирования узких охраняемых фьордов.

Вопросы и задания

1. Напишите уравнение движения лодки и постройте его график для какого-либо движения.
2. Найдите расстояние, пройденное лодкой за 5 ч хода, для одного из движений.
3. Какой кинетической энергией обладает судно при этом движении?
4. Найдите архимедову силу, действующую на лодку.
5. Рассчитайте, какой массы вооружение она могла принять.
6. Найдите гидростатическое давление на максимальной глубине погружения.

Гейм 6. Темная лошадка

Обеим командам задается вопрос, допускаются четыре подсказки. (За ответ без подсказки – 4 балла, за ответ после первой подсказки – 3 балла и т.д.)

1. Назовите ученого, который в годы Великой Отечественной войны работал над вопросами противоминной защиты кораблей и над укреплением танковой брони.

Подсказки:

а) 26 декабря 1946 г. им была осуществлена цепная ядерная реакция в первом советском ядерном реакторе;
б) 12 августа 1953 г. им и А.Д.Сахаровым была испытана первая водородная бомба;
в) 27 июня 1954 г. этот человек участвовал в открытии первой в мире атомной электростанции в г. Обнинске.

(Ответ. Игорь Васильевич Курчатов, 1913–1960 гг.)

2. Назовите ученого, который в конце 30-х гг. ХХ в. решает проблему создания машины для сжижения воздуха с использованием только цикла низкого давления.

Подсказки:

а) в 1937 г. он открыл свойство сверхтекучести жидкого гелия при температуре 2,19 К (вязкость равна нулю);
б) в апреле 1945 г. «за успешную научную разработку нового турбинного метода получения кислорода и за создание мощной турбинно-кислородной установки для производства жидкого кислорода» ему было присвоено звание Героя Социалистического Труда.

(Ответ. Петр Леонидович Капица, 1894–1984 гг.)

Гейм 7. Гонка за лидером

Каждой команде нужно ответить на возможно большее число вопросов ведущего. (2 мин, за правильный ответ – 1 балл.)

Вопросы первой команде:

Вопросы второй команде:

Вопросы болельщикам (могут быть заданы во время перерыва в игре):

TopList