Развитие физики в годы Великой Отечественной войны
Урок — семинар для учащихся 8 – 9 классов
Сабирзянова Финя Магруфовна, учитель физики и информатики МБОУ «Мичанская ООШ», с. Старый Мичан, Республика Татарстан
Цель урока: знакомство с учёными-физиками и техникой времён ВОВ.
Задачи:
Образовательные: знакомство с именами учёных-физиков и характеристиками техники того времени; возможность представить, какими были для нашего народа годы великой битвы;
Воспитательные: воспитание чувства гордости за вклад физики в исход войны, развитие культуры поведения на уроке, повышение культуры общения, воспитание любви к предмету;
Развивающие: развитие познавательной деятельности учащихся при самостоятельном изучении материала о вкладе физики как науки в исход победы нашей страны в Великой Отечественной войне, вырабатывание исследовательских умений учащихся; совершенствование умения слушать, делать выводы.
Методы: беседа, исследовательские, наглядные.
Ход урока:
1. Организационный момент
Сообщение темы и цели урока-семинара. Беседа с учащимися (вопросы были вывешены заранее):
1. Сколько лет, дней шла ВОВ? (На планете — 6 лет, на нашей земле — 4 года, или 1418 дней)
2. Дата начала и дата окончания ВОВ. (22 июня 1941 года, 4 часа утра; в ночь с 30 апреля на 1 мая над куполом рейхстага заалело Знамя Победы, 2 мая прекратилось сопротивление, 8 мая 1945 года в Берлине подписали Акт о безоговорочной капитуляции фашистской Германии)
3. Сколько гигантских битв и наступательных мероприятий было проведено в ходе ВОВ? (6 гигантских битв и 40 наступательных мероприятий)
4. После какой битвы был развеян миф о непобедимости немецкой армии? (Битва под Москвой)
Учитель: Мужеством исполнены страницы истории нашей Родины. И высочайшей вершиной этого мужества была Великая Отечественная война. Эта война самая народная и поистине самая священная из всех войн на Земле. Тема истории войны неисчерпаема; очень хочется, чтобы вы знали её с разных сторон. Поэтому сегодня на уроке мы услышим и увидим, какой вклад в Победу внесли учёные-физики, узнаем их имена, увидим технику того времени и познакомимся с её характеристиками. Мы будем перелистывать страницы истории, и в этом нам помогут учащиеся, подготовившие сообщения.
2. Сообщения учащихся
Страница первая. «Вставай, страна огромная…»
(Звучит музыка песни «Священная война»)
1-й учащийся: В первые же дни войны прозвучала по радио песня «Священная война», в которой содержался суровый призыв к гражданам:
Вставай, страна огромная,
Вставай на смертный бой…
И народ в едином порыве встал по велению сердца, движимый своей любовью к Родине. Ведущие научные работники приняли обращение «К учёным всех стран». Его подписали и физики. В обращении говорилось: «В этот час решительного боя советские учёные идут со своим народом, отдавая все силы борьбе с фашистскими поджигателями во имя защиты своей Родины, свободы, мировой науки и спасения культуры…».
Предстояла сложнейшая организаторская работа, которую, к тому же, требовалось выполнить в кратчайшие сроки. Нужно было:
* переместить все крупные научные центры в отдаленные (и поэтому безопасные) районы страны (физические и физико-технические — в Казань);
* сохранить научный потенциал страны — людей и важнейшее оборудование, создаваемое годами;
* развернуть на новых местах научную работу, подчинив её нуждам фронта.
Для того чтобы хорошо себе представить сложность этой задачи, вспомните поговорку: «Переехать — всё равно, что погореть». Люди понимали не только важность стоящей задачи, ими владело желание как можно скорее своим трудом помочь фронту. И результат не заставил себя ждать: уже через 2-3 месяца научные центры начали свою работу на новых местах, вдали от линии фронта. Итак, часть учёных поехала в эвакуацию, чтобы в лабораториях и на исследовательских установках, опираясь на свои знания, создавать разработки, нужные фронту. Лозунг «Всё для фронта, всё для Победы!» был в те годы не только приказом, но естественной потребностью почти каждого человека.
2-й учащийся: Вторая часть людей науки пошла в действующую армию или Народное ополчение, чтобы сражаться с оружием в руках. Вот что рассказывали участники тех событий.
Вице-президент (в 70-е гг. XX в.) Академии педагогических наук Виктор Геннадьевич Зубов: «Когда в 1941 году фашисты напали на нашу страну, я был аспирантом физфака МГУ. Почти все, не призванные в армию, уходили в Народное ополчение… Я пришёл в ополчение рядовым… вскоре был уже инструктором политотдела дивизии. Мы строили оборонительные сооружения под Можайском, Вязьмой, деревней Семлево, что на старой Смоленской дороге…»
Не счесть учителей физиков, которые, оставив классы, пошли воевать.
Бывший учитель, а впоследствии член-корреспондент Академии педагогических наук, известный специалист в области школьного физического эксперимента Б.С. Зворыкин в 1975 году вспоминал: «Когда началась Великая Отечественная война, я работал учителем физики в 175-й московской школе. Так как я был радиолюбителем, имевшим довольно большой практический опыт, меня послали на специальные курсы и через 3 месяца, весной 1942 года, я стал командиром радиовзвода… Мы обеспечивали бесперебойную радиосвязь штаба батальона с ротами, находящимися на переднем крае. Одновременно вели постоянную и очень напряжённую учёбу… Мы стояли под Волоколамском, затем прошли всю Белоруссию и вышли на север Латвии».
Работали на победу не только взрослые, но и подростки. Вот что вспоминал преподаватель МГУ, автор школьных учебников физики для 9-11 классов, по которым занималось не одно поколение советских и российских школьников, Б.Б. Буховцев: «В июне 1941 года, сдав экзамены за восьмой класс, я перешёл в девятый. А через несколько дней мирная жизнь всех советских людей была прервана. Нападение фашистской Германии на нашу Родину изменило и мою судьбу. О продолжении учебы нечего было и думать: стране нужны были рабочие. Я пошёл на завод. Почти полтора года работал токарем. В 1943 году, когда мне исполнилось 18 лет, был призван в ряды Советской Армии. Попал в гвардейские минометные части, на вооружении которых находились орудия, зашифрованные загадочными буквами РС (ракетные системы) и оказавшиеся грозными катюшами… Полк, с которым я выехал потом на фронт, сражался на Курской дуге…».
Страница вторая. О технике, которая во многом определила Победу
3-й учащийся: Война была не только битвой армий, но и длительным, изнуряющим сражением техники, битвой умов. К началу войны с СССР гитлеровская Германия обладала мощным военным потенциалом. У неё были совершенные танки, самолёты… Она превосходила нашу страну не только по качеству, но и по количеству единиц военной техники. Вот несколько цифр: промышленная база Германии превышала советскую в 1,5-2 раза, а в 1942 году в связи с захватом богатейших районов нашей страны — в 3-4 раза.
Командование, конструкторы, учёные понимали, как сильно исход войны зависит от технического оснащения нашей армии! Нужно было в кратчайшие сроки не только организовать выпуск нужного количества военных машин разного назначения, но и создать новые, превосходящие аналоги противника. С первых дней войны начался величайший в истории поединок воздушных армий, битва конструкторских умов. Небывало быстрыми темпами совершенствовались наши воздушные корабли. Нам нужно было иметь лучшие, чем у врага, самолёты, а для этого требовалось увеличить высоту их полёта, скорости подъёма и движения, улучшить маневренность машин, их огневую мощь. Стояло много технических задач, и все они были сложные. Авиаконструкторы использовали результаты исследований, выполненных в предвоенные годы нашими учёными, в частности Мстиславом Всеволодовичем Келдышем, который проанализировал причины и теории сильного самовозбуждения колебаний крыльев и хвостового оперения самолёта, приводящих к разрушению машины в полёте.
Широко известны слова нашего знаменитого авиаконструктора Семёна Алексеевича Лавочкина, сказанные в лихие военные годы: «Я не вижу моего врага — немца-конструктора, который сидит над своими чертежами… в глубоком убежище. Но, не видя его, я воюю с ним… Я знаю, что бы там ни придумал немец, я обязан придумать лучше. Я собираю всю мою волю и фантазию, все мои знания и опыт… чтобы в день, когда два новых самолёта — наш и вражеский — столкнутся в военном небе, наш оказался победителем». Так думали и такую мысль считали главной многие создатели отечественной военной техники.
4-й учащийся: В суровых условиях военного времени наши авиаконструкторы сумели создать и запустить в серийное производство 25 новых и модернизированных типов военных самолётов. В их числе:
истребитель Ла-5 конструкции С.А. Лавочкина, обладавший мощным двигателем, большой скоростью подъёма, маневренностью, огневой мощью, значительной высотой полёта (более 11 км), простотой в управлении. Стремительность и «живучесть» машине придавал новый мощный, надёжный двигатель с воздушным охлаждением (первые полки истребителей Ла-5 участвовали в сражениях уже через год после начала войны).
самый лёгкий и маневренный истребитель Як-3, сконструированный в 1943 году в конструкторском бюро Александра Сергеевича Яковлева. Его взлётная масса составляла 2650 кг, высота полёта — до 12 км, для подъёма на 5 км требовалось всего 4,1 мин; он обладал высокими аэродинамическими качествами.
пикирующий бомбардировщик ТУ-2, созданный в конструкторском бюро Андрея Николаевича Туполева. Он мог летать на высотах до 9,5 км при дальности полёта 2100 км и развивал скорость до 570 км/ч. Специальное оборудование позволяло прицельно сбрасывать бомбы при разных режимах полёта.
штурмовик Ил-10 конструкции Сергея Владимировича Ильюшина, созданный в 1944 году, обладал мощным двигателем и вооружением, усиленной бронёй; он был прозван фашистами «летающим танком», «чёрной смертью».
5-й учащийся: Опыт боевых действий показал, что сконструированные в годы войны многие наши самолёты обладали преимуществом перед вражескими машинами аналогичного назначения. Творческий союз учёных и авиаконструкторов дал хорошие результаты: скорость наших истребителей возросла на 25%, дальность полёта — на 300%, скорость подъёма в воздух — более чем на 200 %, а калибр используемого стрелково-пушечного оружия возрос более чем в 2 раза. В конце войны превосходство в небе нашей авиации было явным: в полёте уничтожали почти любой самолёт врага!
В конструкторских бюро танкостроения тоже полным ходом шла напряжённая творческая работа. В 1943 году, в очень короткие сроки, был создан новый тяжёлый танк ИС-2 массой 45 тонн. Технические характеристики танка в лучшую сторону отличались от параметров предшествующих моделей: толщина брони была 90-120 мм, развиваемая скорость — до 52 км/ч (на 30 % больше, чем у отечественных машин этого класса; раньше так быстро могли передвигаться лишь лёгкие и средние танки). Для машины был сконструирован ряд новых компактных узлов: планетарный механизм поворота башни, более совершенная силовая передача.
Танк ИС-2 был оснащён мощным вооружением: пушкой 122-мм калибра и четырьмя пулемётами. Создание ИС-2 считалось выдающимся научно- техническим достижением. Эта машина была признана одной из самых удачных и совершенных в истории военной техники тех лет. На базе танка ИС-2 в 1944 году было создано несколько тяжёлых самоходных артиллерийских установок, в том числе на гусеничном ходу — ИСУ-152, оснащённая гаубицей-пушкой 152-мм калибра. Эта машина совмещала в себе мощь полевого орудия, подвижность и надёжную броневую защиту. Её прозвали «царь-пушка». Она вступила в строй в конце войны. Появление на полях сражений наших ИС-2 и ИСУ-152 нанесло сокрушительный удар по представлениям фашистов о техническом превосходстве их танков — «пантер», «тигров», «Фердинандов» — над нашими.
6-й учащийся: Перед войной группа наших учёных создала новую артиллерийскую установку — реактивную, которая обеспечивала мощный массированный огонь; её любовно называли «катюша». Установке не требовался длинный орудийный ствол из высококачественной стали; она была экономичной, малогабаритной и монтировалась на автомобиле, что обеспечивало её высокую маневренность. Ни в одной из армий капиталистических государств в то время не было реактивных снарядов и пусковых установок, подобных «катюшам».
Снаряд этого орудия представлял собой пороховой реактивный двигатель, масса снаряда составляла 42,5 кг, длина — 1,5 м, дальность полёта — около 8 км. Полк таких реактивных установок за 8-10 секунд обрушивал на врага 384 снаряда, уничтожая живую силу и технику на площади свыше 100 гектаров. В создании этого реактивного оружия участвовал ряд учёных и конструкторов, в частности Николай Иванович Тихомиров и Владимир Андреевич Артемьев.
К началу войны были разработаны не только боевые ракеты, но и пороха к ним, а также пусковые системы. Новое оружие впервые было применено в бою 14 июля 1941 года вблизи белорусской железнодорожной станции Орша. Снаряды, выпущенные из установки, рвались с оглушительным рёвом, свистом и раскатистым скрежетом, всё вокруг окутывали огромные клубы красно-чёрного дыма. Горели не только танки и машины противника, горела и земля; врага охватили ужас и паника. Наши очевидцы рассказывали, что сердце переполняли радость и гордость за творцов этого грозного оружия!
Но души многих наших соотечественников сжимались от горя, когда они узнавали или вспоминали, что в ноябре 1937 года одни из создателей знаменитой «катюши» — Георгий Эрихович Лангемак и Иван Терентьевич Клейменов — были арестованы и через два месяца приговорены к расстрелу. Работы по ракетной технике затормозились. В результате реактивная артиллерия смогла выступать в военных операциях как мощное и широкомасштабное средство подавления врага лишь с лета 1944 года. Раскрывая эту тему, нельзя не сказать о том, какая лавина страшных карательных мер обрушилась на наших ведущих военных специалистов: с мая 1937 года по сентябрь 1938 года 40 тысяч человек командного состава были репрессированы, из 85 крупных военачальников на свободе остались только 7!
Страница третья. Как отечественные физики спасали флот
7-й учащийся: Фашисты понимали, какую ценность для государства представляет его флот. Он нужен для охраны границ, торговли. Потому один из первых и жесточайших ударов врага был обрушен именно на Военно-Морской Флот нашей страны. Уже 24 июня 1941 года в устье Финского залива на минах магнитного действия подорвались эсминец «Гневный» и крейсер «Максим Горький».
Фашисты рассчитывали уничтожить основную часть нашего флота неожиданным мощным ударом, а другую — запереть на морских базах, перекрыв выход с них с помощью мин разной конструкции (в том числе новейшей), а затем ликвидировать. Фашисты приступили к установке мин и минных заграждений всюду, где это было возможно. Тем самым угроза уничтожения нашего флота стала реальностью. Возник вопрос: что делать, как быть?
Удалось обнаружить, что новые мины магнитные: они приводились в действие магнитным полем проходящего вблизи корабля. Конструкция мин была засекречена рядом технических мер, не позволявших ей попасть в руки противника и вскрыть устройство. Потом удалось выяснить, что магнитное поле проходящего корабля улавливал специальный прибор; он же управлял её взрывателем. Стало ясно, что помочь флоту могут только высококвалифицированные научные специалисты.
Ещё до войны в Ленинградском физико-техническом институте под руководством профессора Анатолия Петровича Александрова группа учёных начала исследования, направленные на уменьшение возможности поражения кораблей магнитными минами. В процессе был создан обмоточный метод размагничивания кораблей. Заключался он в следующем: из специального кабеля делали большую петлю, которую клали на палубу или подвешивали с наружной стороны бортов. По петле пропускали электрический ток, который создавал вокруг корабля искусственное магнитное поле. Замысел учёных заключался в том, чтобы это поле было противоположно по направлению собственному магнитному полю корабля. После сложения обоих полей результирующее магнитное поле корабля становилось незначительным и не вызывало срабатывания магнитной мины. Через 5 дней после начала военных действий (27 июня 1941 года) пришёл приказ об организации бригад по срочной установке размагничивающих устройств на всех кораблях флота. В одну из бригад добровольцем пошел физик, профессор Игорь Васильевич Курчатов. Уже к августу 1941 года специалисты защитили от магнитных мин врага основную часть боевых кораблей на всех флотах и флотилиях. Позднее был разработан другой вариант методики: безобмоточный метод размагничивания кораблей. Предложила его группа учёных, среди которых был В. М. Тучкевич. Научный подход и знания помогли сохранить для Родины сотни кораблей и многие тысячи человеческих жизней. В апреле 1942 года группе сотрудников Ленинградского физтеха и военных моряков за эту работу была присуждена Госпремия 1-й степени. В Севастополе для увековечивания памяти о подвиге учёных по спасению в годы войны наших кораблей от мин установлен памятник. В центре памятника надпись: «Здесь в 1941 году в сражающемся Севастополе группой учёных под руководством А. П. Александрова и И. В. Курчатова были проведены первые в стране успешные опыты размагничивания кораблей Черноморского флота».
Страница четвертая. «Этот день все приближали, как могли…»
8-й учащийся: Будем вести речь прежде всего о работах учёных, деятелей техники, рядовых научных сотрудниках.
Осажденный врагом город на Неве — Ленинград (ныне Санкт-Петербург). Жестокие бомбежки, разрывы снарядов, отсутствие продовольствия, нормы хлеба сокращены до 250 грамм рабочим и 125 грамм служащим. Вдумайтесь в эти числа! Ощутите весь ужас того, что стоит за ними: голод, смерть… А судьба посылала жителям города новое тяжкое испытание: ударили морозы, в начале января 1942 года они доходили до -35 °С. Полностью замёрз водопровод, вышла из строя канализация, не работало центральное отопление; подача электроэнергии была строго лимитирована, остановился городской транспорт. Но город жил, трудился! И всё это совершалось усилием воли! Моральный дух ленинградцев, людей науки, был необычайно крепок. Научное дерзание, смелая инициатива — вот что было характерно для них.
В истории обороны Ленинграда и деятельности ленинградских учёных есть много достойных восхищения эпизодов. Остановимся только на одном, который связан с Дорогой жизни. По льду замерзшего Ладожского озера была проложена автотрасса, связавшая окружённый врагом город с Большой землей. От неё зависела жизнь осажденного Ленинграда: она давала возможность эвакуировать из города больных и раненых, завезти продовольствие, оружие, боеприпасы. Вскоре выявилось странное обстоятельство: когда нагруженные грузовики ехали в Ленинград, лёд выдерживал, а на обратном пути более лёгкие машины с больными, голодными, почти невесомыми людьми проваливались под лёд. Перед учёными была поставлена задача выяснить, в чём дело, и дать рекомендации, избавляющие от аварий.
Научный сотрудник Ленинградского физико-технического института Павел Павлович Кобеко попросил поручить ему изучение этого вопроса. Он разработал методику регистрации колебаний льда в разных условиях. Надо было создать аппаратуру, которая могла бы фиксировать всё то, что происходит со льдом в разную погоду. Учёный быстро создал проект такой аппаратуры. Всё это выявило ряд закономерностей:
* степень деформации льда зависит от скорости движения транспорта — это был главный вывод;
* критической оказалась скорость, близкая к 35 км/ч;
* большое значение имела интерференция волн сотрясения, возникающая при встрече двух машин или при обгоне;
* сложение амплитуд колебаний вызывало разрушение льда;
* особенно опасной становилась ситуация, когда транспорт шёл со скоростью, близкой к скорости распространения ледовой волны. В этом случае даже одна машина могла вызвать резонанс и разрушение ледяного покрова.
На основе полученных результатов учёные выработали правила безопасного движения по ладожской трассе; составили таблицы и формулы для расчёта допустимой скорости передвижения с разными грузами. Эти таблицы и правила были напечатаны, размножены и строго соблюдались на всем фронте. Ледовые аварии прекратились, Дорога жизни функционировала.
9-й учащийся: Расширить выпуск самолётов, танков, боеприпасов, для изготовления которых требовалось много жидкого кислорода, помогли работы академика Петра Леонидовича Капицы. Взяв за основу холодильный цикл низкого давления, он создал кислородную установку, в которой сжатый воздух разделялся на составляющие его компоненты (азот и кислород), а потом кислород путём расширения в турбодетандере охлаждался. Для действия этой установки требовалось в сотни раз меньшее сжатие воздуха, чем обычно. Её производительность в 4-6 раз превышала производительность существовавших установок.
Яков Исидорович Перельман во время ВОВ обучал молодых солдат ориентироваться на местности. Как бросать гранаты, снаряды, мины, бутылки с зажигательной смесью. Скончался от голода 16 марта 1942 года.
Труды академика Леонида Федоровича Верещагина позволили создать первую в мире установку по упрочению стволов минометов и других артиллерийских систем, в которых был использован принцип действия сверхвысоких давлений на кристаллическую структуру металла. Эта установка дала возможность увеличить срок службы орудий, их дальнобойность, а также применять для их изготовления менее качественные сорта стали.
В годы Великой Отечественной войны специально для партизанских отрядов под руководством академика Абрама Фёдоровича Иоффе был разработан термогенератор. Он служил источником электропитания для радиоприёмников и радиопередатчиков.
Термогенератор состоял из нескольких термоэлементов, крепившихся ко дну солдатского котелка. В котелок наливалась вода, и он ставился на костёр.
Вода определяла температуру одних спаев, а температуру других «задавало» пламя костра, нагревающее дно котелка. Перепада температур в таком случае в 250-300 градусов хватало для надёжного обеспечения питания переносной радиоаппаратуры партизан.
Установка, созданная в лаборатории Юрия Борисовича Кобзарева, позволяла обнаруживать технику противника на значительных расстояниях. Радиолокационные установки охраняли и воздушное пространство на подступах к столице нашей Родины.
10-й учащийся: Астрономический институт Академии наук, находившийся в окруженном врагом городе на Неве, по заказу главного штурмана Военно-Воздушных Сил составлял «Большой астрономический ежегодник» на 1943, 1944, 1945 годы, который нужен был авиации для прокладки курсов самолётов и штурманских расчётов. Ежегодник создавался под руководством профессора И.Д. Жонгловича. Они вели расчёты координат Солнца и Луны на моменты их восхода и захода применительно к каждому дню года. В блокадном Ленинграде не было электроэнергии, поэтому все сложнейшие расчёты были сделаны вручную! И очень точно, быстро! Рассказ о вкладе наших научно-технических работников в дело Победы над фашизмом можно продолжать ещё долго.
Хотя наша страна располагала значительно меньшей военно-промышленной базой, чем противник, она во второй половине войны превзошла врага в производстве военной техники:
— по орудиям более чем в 2 раза;
— по танкам и самоходным артиллерийским установкам (САУ) почти в 2 раза;
— по самолётам в 1,7 раза;
— по автоматам и минометам в 5 раз!
Наша промышленность выпустила за годы войны 137 тысяч самолётов, 104 тысячи танков, 488 тысяч орудий. В январе 1945 года мы имели в 2,8 раза больше танков, чем гитлеровцы, в 7,4 раза больше самолётов! В ходе войны было проведено не просто оснащение техникой нашей армии, но и её полное перевооружение. Таких фактов история до этого не знала!
Жаль, бесконечно жаль, что это произошло с большим опозданием. За этот мир платили мы в боях ценой немалою, большой ценою… Поэтому День Победы — «праздник со слезами на глазах».
3. Итог урока. Оценивание докладчиков
Учитель: Сейчас, по прошествии более семи десятилетий с момента окончания войны, это событие и сама война лучше видятся с далёкого расстояния, о них много написано, многое осмыслено. Думается, справедливо считать, что салют Победы, состоявшийся 9 мая 1945 года, славил подвиг всех людей страны — тех, кто с оружием в руках в смертельной схватке с врагом отстоял свободу и независимость нашей Отчизны; кто варил сталь, изготавливал снаряды, строил танки и самолёты; кто делал оружие Победы; кто, не жалея сил, день и ночь трудился в тылу на благо фронта; кто создавал вооружение — учёных, конструкторов, исследователей, деятелей техники. Это благодаря их труду, знаниям, практическому опыту и полёту творческой мысли рождались в небывало короткие сроки проекты новой боевой техники, призванной громить врага, и совершенствовалась техника, уже имевшаяся. Страна салютовала всем своим гражданам: ведь это их неимоверными усилиями была завоевана великая Победа. Она салютовала нравственному подвигу народа, выстоявшего в жесточайшей длительной борьбе и вышедшего из неё победителем.
(Звучит музыка песни «День Победы»)
— Хочу услышать ваше мнение, ребята, по материалу урока. Что для вас было интересно, что ещё нового по этим вопросам вам бы хотелось узнать? (Обмен мнениями)
4. Домашнее задание
Написать сочинение на тему «Вклад физики как науки в исход Великой Отечественной войны».