Ученые- физики в годы великой отечественной войны
Цели и задачи урока:
Образовательные:
Обобщить знания учащихся о вкладе ученых-физиков в дело Великой Победы.
Установить физические основы разработок ученых времен Великой Отечественной войны.
Описать примеры научных открытий в годы Великой Отечественной войны.
Развивающие:
Продолжить развитие мотивации к изучению физики на основе раскрытия практической значимости рассматриваемой темы.
Продолжить формирование умения анализировать информацию, сравнивать, обобщать и систематизировать материал в виде таблиц и схем.
Продолжить развитие исследовательской культуры.
Продолжить развитие коммуникативной культуры.
Продолжить развитие эмоциональной сферы учащихся.
Воспитательные:
Продолжить формирование гражданского чувства гордости и ответственности за судьбу своей страны
Продолжить работу по воспитанию у учащихся уважения к истории и традициям своего государства.
Продолжить знакомство с героическими страницами истории нашей страны.
План урока:
Вступление.
Вклад ученых-физиков в дело победы в ВОВ.
Развитие науки в годы войны.
Описание нескольких научных открытий.
Заключение.
Ход урока
Наша страна отпраздновала 81год Великой Победы. И как бы ни менялись за последние годы оценки и даже факты нашей истории, победа в Великой Отечественной войне - подвиг и слава всего нашего народа. Подвиг выдающихся Советских полководцев и военачальников, подвиг простых солдат, сражавшихся на передовой, подвиг партизан и тружеников тыла.
Но сегодня на уроке мы вспомним об ученых-физиках, талантливых конструкторах, исследователях, деятелях техники. Ведь благодаря их труду, знаниям, практическому опыту и полету творческой мысли рождались в небывало короткие сроки проекты новой боевой техники, призванной громить врага, создавались новые образцы вооружения. Итак, тема нашего урока "Вклад ученых-физиков в дело Великой Победы".
А начать наш сегодняшний урок я хочу словами Президента Академии наук в годы войны Владимира Леонтьевича Комарова: "Участие в разгроме фашизма - самая благородная и великая задача, которая когда-либо стояла перед наукой …".
И с этой задачей советские ученые достойно справились. Ведь если к началу Великой Отечественной войны промышленная база фашистской Германии вместе с базой её союзников и порабощённых стран превышала советскую в 3 - 4 раза, то уже к концу 1943 г. была одержана экономическая победа над Германией. Военная промышленность в 1943 г. дала фронту 29,9 тыс. самолетов, 24,1 тыс. танков, 130,3 тыс. орудий всех видов. Советский Союз в 1943 г. превосходил Германию по производству основных видов боевой техники, оружия.
В ходе войны было проведено не просто оснащение техникой нашей многомиллионной армии, но и её полное перевооружение. Таких фактов история до этого не знала! В годы Великой Отечественной войны советские учёные-физики внесли значительный вклад в обеспечение победы над врагом, решая прикладные задачи, связанные с обороной, совершенствованием вооружения и техники. Их работы помогли улучшить эффективность военной техники, защитить корабли от магнитных мин, разработать новые технологии и материалы и многое другое.
Некоторые выдающиеся учёные-физики и их достижения:
Игорь Васильевич Курчатов. Под его руководством группа учёных занималась разработкой устройства для размагничивания советских кораблей — для их защиты от немецких магнитных мин. В годы второй мировой войны исключительно активное и широкое применение нашло минное оружие. Фашистская Германия использовала на морских театрах около 247 тысяч мин. В одном Финском заливе и на подходах к нему лишь за 1941-1942 гг. гитлеровцы поставили свыше 20 тысяч мин и минных защитников. В ходе войны минное оружие постоянно совершенствовалось, повышалась его боевая эффективность. Появились магнитные, акустические и магнитно-акустические мины. Траление магнитных мин сначала проводилось деревянными катерами-тральщиками. Для уничтожения акустических и магнитно-акустических мин применялись катера-охотники, которые, маневрируя на средних ходах, сбрасывали глубинные бомбы. Однако эти методы борьбы с минной опасностью были примитивными и недостаточно эффективными. Дело в том, что на деревянных катерах было немало металлических предметов. Корпуса катеров-тральщиков и морских охотников нуждались в размагничивании. В начале августа 1941 группа ученых в составе А. П. Александрова, И. В. Курчатова, Ю. С. Лазуркина, С. Е. Лысенко, П. Г. Степанова, К. К. Щербо предложили эффективные методы и средства борьбы с вражеским минным оружием. Был осуществлен разработанный ранее советскими учеными способ защиты кораблей от магнитных мин путем нейтрализации магнитного поля, создаваемого корабельными корпусами. Прежде всего размагничиванию подверглись подводные лодки, а после них - тральщики. Размагничивание корабля позволило плавать куда увереннее.
Анатолий Петрович Александров. Возглавил работы по размагничиванию кораблей в Ленинградском физико-техническом институте. К августу 1941 года учёным удалось защитить от магнитных мин основную часть боевых кораблей на всех действующих флотах и флотилиях. Этот подвиг учёных увековечен памятником в Севастополе.
Сергей Алексеевич Христианович. Академик, который вместе с сотрудниками изучил причины разброса снарядов при сходе с направляющей рамы и предложил решение — сверление боковых отверстий в корпусе снаряда для отвода части пороховых газов. Это повысило кучность полёта и точность попадания. Также учёные разработали новую рецептуру топлива для реактивных снарядов и теорию его горения, что позволило применять более тяжёлые снаряды массой 72 кг. Христианович также предложил теоретическое решение основных закономерностей изменения аэродинамических характеристик крыла самолёта при полёте на больших скоростях.
В первые месяцы войны Качугин А.Т. придумал "партизанскую мастику" - тол. Обезвредить его было невозможно. Внешне он напоминал кусок мыла. Партизаны крепили его под вагонами. Немецкий эшелон набирал скорость, и "мастика" под воздействием встречного ветра взрывалась. Тысячи фашистских вагонов с войсками и техникой пошли под откос благодаря качугинскому изобретению. Качугин А.Т. предложил методы изготовления дешёвых (бесцериевые кремни) зажигалок, что решало проблему дефицита спичек, разработал одну из модификаций "зажигательных бутылок", которая использовалась против немецких танков зимой 1941 при обороне Москвы. Бутылка с самовоспламеняющейся жидкостью КС, падая на твердое тело, разбивалась. Жидкость разливалась и горела ярким пламенем до 3 минут, достигая температуры 1000°С. При этом она прилипала к броне или залепляла смотровые щели, стекла, приборы наблюдения, ослепляла дымом экипаж, выкуривая его из танка и сжигая все внутри танка. Попадая на тело, капля горящей жидкости вызывала сильные, трудно заживаемые ожоги.
Абрам Фёдорович Иоффе. В годы войны он прервал фундаментальные исследования и занялся прикладными разработками. Под его руководством для партизанских отрядов был создантермоэлектрогенератор («партизанский котелок»). Он крепился к дну солдатского котелка: перепада температур (около 250–300 градусов) хватало, чтобы питать переносные радиостанции и обеспечивать связь отрядов с «Большой землёй». Подобный термогенератор был прост по конструкторскому оформлению, удобен в эксплуатации, а главное - готов к действию в любое время. Также Иоффе внёс вклад в развитие радиотехнических средств и установок военного назначения.
Павел Петрович Кобеко. Член-корреспондент АН СССР, физик и физико-химик. Во главе группы учёных Физико-технического института АН СССР участвовал в прокладке Дороги Жизни по льду Ладожского озера. Учёные изучили механические свойства ледового покрова и разработали правила движения автоколонн по льду, что позволило обеспечить работу дороги без аварий. 8 сентября 1941г Гитлеровцы захватили Шлиссельбург, окружив Ленинград с суши. Началась 900-дневная оборона города. Единственным путем, по которому могло осуществиться снабжение Ленинграда, являлось Ладожское озеро. Летом продовольствие доставляли баржами. Зимой спасение Ленинграда заключалось в строительстве зимней дороги, по льду Ладожского озера. Сколько подготовительных работ было проведено, прежде чем она начала действовать! Прежде всего, надо было выяснить свойства льда озера, условия его замерзания (состав воды, направления движения воды, льда, силу ветра и т.п.). Пригодились опыт исследовательской работы гидрохимиков, изучение физико-химических свойств различных материалов, режимов замерзания озёрной воды. Исследованием свойств льда занималась группа учёных Физико-технического института АН СССР под руководства член-корреспондента П.П. Кобеко, а в лаборатории холодильных машин Ленинградского холодильного института занимались изучением условий смерзания льда и металла (важно было выяснить, как "ремонтировать" дорогу при нарушении ледяного покрова). И вот в конце ноября 1941г. сначала на лед опустился конно-санный обоз, а затем 350 саней. В Кобону за продовольствием ушла колонна из 60 автомашин ГАЗ-АА. Всего за зиму 1941/42гг. по ледовой трассе было доставлено Ленинграду 361 109 тонн различных грузов, в том числе 262 419 тонн продовольствия. За этот же период было эвакуировано более 550 тысяч ленинградцев. И город выдержал блокаду.
Сотрудники Физического института имени П. Н. Лебедева (ФИАН). Даже в тяжёлые годы войны учёные института продолжали исследования. В лаборатории люминесценции разработали светящиеся составы для авиационных приборов, что сделало возможными ночные бомбардировки, и инфракрасные бинокли для использования в тёмное время суток. В лаборатории атомного ядра предложили рентгеноскопические приборы для контроля клапанов авиационных двигателей и гамма-толщиномеры для проверки качества орудийных стволов. Также были разработаны электродинамическая теория слоистых магнитных антенных сердечников, теория распространения радиоволн вдоль реальной земной поверхности, корреляционная теория распознавания акустического сигнала в присутствии сильных помех и радикально усовершенствован метод пеленгации подводных лодок.
Евгений Константинович Завойский. В 1944 году сделал фундаментальное открытие — явление электронного парамагнитного резонанса (ЭПР).
В целом физики работали в тесной связке с конструкторами и инженерами: теория быстро переводилась в практику, а результаты сразу внедрялись в производство. Благодаря этому на фронте появлялась техника, которая давала советским войскам ощутимое преимущество.
В начале 1942 года вооружение нашей армии пополнилось новым мощным орудием - 76-миллиметровой пушкой, созданной конструкторским бюро под руководством В.Г. Грабина и ставшей самой массовой пушкой Великой Отечественной войны. Это орудие оказалось маневренным, удобным в эксплуатации, приспособленным для ведения более эффективного огня по танкам и признано одним из самых гениальных конструкций в истории ствольной артиллерии. Заслуга Грабина в том, что он 76-мм пушку ЗИС-3 со скоростью снаряда 680 м/с сумел сделать весом всего 1180 кг.
В 1943 г. для борьбы с живой силой и огневыми средствами пехоты противника была разработана 76-мм полковая пушка, стрелявшая снарядом, имевшим начальную скорость 262 м/с и летевшим на 4,2 км. Но с появлением у немцев тяжелых танков потребовалось создание более мощных и маневренных артиллерийских систем. Непревзойденной оказалась 57-миллиметровая противотанковая пушка, ствол которой почти на метр длиннее, чем у 76-мм пушки. Вследствие большой длины ствола и большого относительного веса заряда снаряд 57-мм пушки вылетал со скоростью 700 м/с и пробивал броню до 120-150 мм. Работы над ней начались в КБ В.Г. Грабина в мае 1940 года. Задание предусматривало создание противотанкового орудия, способного противостоять тяжелым танкам с противоснарядным бронированием. В начале 1941 года пушка была принята на вооружение, а затем выпуск ЗИС-2 неожиданно прекратился. Главная причина - отсутствие достойных целей на поле боя. Даже на дистанции 1,5 км бронебойный снаряд пушки легко прошивал насквозь немецкие танки того времени. Только с появлением "Тигров" и "Пантер" в войсках вермахта в 1942 году ЗИС-2 вновь была запущена в производство.
С 1943 г. в войска начали поступать 152-мм гаубицы и, ставшие незаменимым средством прорыва вpaжеской обороны и борьбы с авиацией. Создание новой 152-мм гаубицы было поручено конструкторскому бюро во главе с Ф.Ф. Петровым. Интересно, что на проектирование, изготовление пяти опытных образцов и испытание их стрельбой было затрачено всего 18 дней.
На протяжении всей войны для борьбы со штурмовиками, истребителями-бомбардировщиками и пикирующими бомбардировщиками использовались 37-мм автоматическая зенитная пушка (61-К), 85-мм автоматическая зенитная пушка (52-К) и др., разработанные под непосредственным руководством конструктора, лауреата Сталинской премии М. Н. Логинова
В 1938-41 группой ученых (И. Гвай, В. Н. Галковский, А. П. Павленко, А. С. Попов и др.) была создана многозарядная пусковая установка, смонтированная на грузовом автомобиле - реактивный миномёт БМ-13(Катюша)
Оружие это было относительно простое, состоящее из направляющих рельсов и устройства их наведения. Ракета представляла собой сварной цилиндр, поделённый на три отсека - боевую часть, топливную и реактивное сопло. Вес боеголовки - 22 кг. Дальнобойность - 8,5 км.
Оружие было неточным, но очень эффективным при массированном применении. Немаловажен был и эмоциональный эффект: во время залпа все ракеты выпускались практически одновременно - за несколько секунд территорию в районе цели буквально перепахивали реактивные снаряды.
Учёные внесли большой вклад в создание и совершенствование реактивных установок залпового огня, известных как «Катюша» (БМ-13). Физики и конструкторы решали целый комплекс задач: увеличивали дальность полёта, искали причины разброса снарядов («девиации») и работали над формой снарядов и оперения. Например, было предложено делать небольшое отверстие в утолщённой части снаряда: вытекающие пороховые газы создавали реактивную силу, которая заставляла снаряд медленно вращаться в полёте. Это значительно повысило кучность огня.
Новые материалы и защита техники
Бронестекло. Под руководством И. И. Китайгородского разработали специальное бронестекло для кабин боевых самолётов. Его прочность превосходила обычное в
Сварка и броня. Академик Е. О. Патон создал технологию автоматической сварки под флюсом. Это позволило получать более качественные сварные швы между бронеплитами танков (например, Т-34 и ИС-2), усилив их защиту, и одновременно резко ускорить производство.
Упрочнение стволов. Академик Л. Ф. Верещагин разработал установку, которая с помощью сверхвысоких давлений изменяла кристаллическую структуру металла. Это увеличило срок службы артиллерийских систем, их дальнобойность и позволило использовать менее качественные сорта стали.
Гидроакустика. Специалисты ФИАН создали гидроакустический трал, способный обнаруживать и обезвреживать акустические морские мины.
Светящиеся составы. Учёные разработали специальные составы для авиационных приборов и инфракрасные бинокли (БИ-6 и БИ-8).
Заключение.
В рамках урока невозможно назвать все имена ученых, инженеров, специалистов в области науки, техники, физики, но вклад ученых в дело Победы в ВОВ оценен по достоинству. За научные исследования, способствующие укреплению военной и хозяйственной мощи нашей Родины, выполненные в период Великой Отечественной войны, свыше 500 ученых награждены Государственными премиями.
Завершим наш сегодняшний урок словами академика С.И. Вавилова: "Советская техническая физика ... с честью выдержала суровые испытания войны. Следы этой физики всюду: на самолете, танке, на подводной лодке и линкоре, в артиллерии, в руках нашего радиста, дальномерщика, в ухищрениях маскировки. Дальновидное объединение теоретических высот с конкретными техническими заданиями, неуклонно проводившееся в советских физических институтах, в полной мере оправдало себя в пережитые грозные годы".
