«Искусственные спутники Земли»

Урок №3 (физика).

Тема: «Искусственные спутники Земли»

Цель: объяснить значение первой космической скорости, научить ее находить, познакомить ребят со второй и третьей космической скоростью

Тип урока: комбинированный.

№ п/п.

Этап урока

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

1

Приветствие

(2 мин.)

Учитель заходит в класс, приветствует учеников.

Приветствуют, садятся.

2

Проверка домашнего задания

(5-10 мин.)

1. Что называется центростремительным ускорением?

2. Что называется периодом и частотой обращения.

3. Как эти величины связаны между собой?

4. Как направлено ускорение тела, движущегося по окружности с посто­янной по модулю скоростью?

Ускорение, с которым тело движется по окружности с постоянной по модулю скоростью, называется центростремительное.

Периодом обращения Т называется промежуток времени, за который тело совершает один полный оборот.

Частота обра­щения - число оборотов в единицу времени.

направлено по радиусу окружности к ее центру.

3

Объяснение нового материала

(15-20 мин.)

Прежде чем приступить к изучению нового материала, ответьте на не­сколько вопросов:

- Какая планета называется «Голубой»?

- Когда был запущен первый искусственный спутник?

- Кто первый космонавт Земли

- Кто первым ступил на Луну?

Для того чтобы появились эти вопросы, нужно задать главный вопрос: «Что нужно сделать, чтобы тело стало искусственным спутником Земли?».

Если бросить тело с некоторой высоты, сообщив телу скорость в горизонтальном направлении, то тело упадет, двигаясь по траектории, вид кото­рой парабола. Это в том случае, если поверхность Земли плоская, что допустимо при небольших скоростях тела и сравнительно небольших расстояниях.

В действительности же Земля - шар, и с продвижением тела по его траектории поверхность Земле несколько удаляется от него. Можно подобрать такое значение скорости тела , при котором поверхность Земли (из-за ее кривизны) будет удаляться от тела как раз на столько, на сколько тело приблизится к Земли, благодаря притяжению к ней. В этом случае тело будет двигаться на постоянном расстоянии h от поверхности Земли, т.е. по окружности радиуса (R_з + h).

Вычислим, какой скоростью должен обладать искусственный спутник Земли, чтобы он двигался по круговой орбите на высоте h над поверхностью Земли. На больших высотах воздух сильно разряжен и оказывает незначи­тельное сопротивление движущимся телам. Будем считать, что на спутник действует только гравитационная сила, направленная к центру Земли.

где М- масса Земли, m - масса спутника.

Эта сила сообщает спутнику центростремительное ускорение .

Но по второму закону Ньютона: .

Отсюда: , то есть .

Из формулы видно, что:

а) скорость спутника зависит от его высоты над поверхностью Земли;

б) скорость не зависит от массы спутника.

Спутником может стать любое тело, если ему сообщить на данной высоте необходимую скорость, направленную перпендикулярно радиусу Земли.

Скорость, которую необходимо сообщить телу, чтобы оно стало спутни­ком планеты, называется первой космической скоростью.

У поверхности Земли при h = 0 тогда . Т.к. на поверхности Земли ускорение свободного падения, то .

Такую огромную скорость могут развить только мощные космические ракеты.

При скорости, равной 11,2 км/с, которая называется второй космической, тело преодолевает притяжение к Земле и уходит в космическое пространство и становиться спутником Солнца.

При скорости, равной 16,7 км/с, которая называется третьей космической, тело преодолевает притяжение к Солнцу и в последующем уйдет за пределы нашей солнечной системы.

В настоящее время вокруг Земли обращаются тысячи искусственных спутников. Руками человека за последние годы создавались и искусственные спутники Луны, планет Венера и Марс, а также Солнца.

Земля.

4 октября 1957г.

Ю.А. Гагарин, 12 апреля 1961 г.

Нил Армстронг, США.

где М- масса Земли, m - масса спутника.

Эта сила сообщает спутнику центростремительное ускорение .

Но по второму закону Ньютона: .

Отсюда: , то есть .

Скорость, которую необходимо сообщить телу, чтобы оно стало спутни­ком планеты, называется первой космической скоростью.

4

Закрепление пройденного материала

(5-10 мин.)

- Как должна быть направлена скорость тела в момент его выхода на круговую орбиту, чтобы оно стало искусственным спутником Земли?

- Что такое первая космическая скорость? Чему она равна для Земли?




- чему равны вторая и третья космические скорости?

- что произойдет с телом, если ему сообщить первую космическую скорость?
если ему сообщить вторую космическую скорость?



если ему сообщить третью космическую скорость?

Решение задач

1. Вычислите период обращения спутника Земли на высоте 300 км. (От­вет: Т=90 мин.)

2. На какой высоте над поверхностью Земли должен быть запущен спутник, чтобы период его обращения по орбите был равен 24 ч? (Ответ: 36000 км.)

3. Вычислите первую космическую скорость для высоты над Землей, рав­ной радиусу Земли. (Ответ: 5,59 км/с.)

Скорость тела должна быть направлена по касательной к окружности, по которой оно будет двигаться.

Скорость, которую необходимо сообщить телу, чтобы оно стало спутни­ком планеты, называется первой космической скоростью.

Вторая равна 11,2 км/с, третья равна приблизительно 16,7 км/с.

Тело станет искусственным спутником нашей планеты.

Тело уйдет в космическое пространство и станет спутником Солнца.

Тело преодолеет притяжение к Солнцу и в последующем уйдет за пределы нашей солнечной системы.

5

Домашнее задание

(2 мин.)

§20, выполнить задания из упражнения 19.

Записывают домашнее задание.