Конспект урока 'Искусственные спутники Земли' (9 класс)

Тема урока: Искусственные спутники Земли (ИСЗ).

Цели:

• дать представление об ИСЗ, раскрыть понятие и значение первой, второй и третьей скоростей; сформировать умение рассчитывать первую космическую скорость;

• развитие вычислительных навыков при решении физических задач;

• формирование мировоззрения в процессе изучения физики, воспитание чувства патриотизма.

Тип урока: комбинированный.

Оборудование:

• учебник «Физика. 9 класс» под ред. А.В. Перышкина

• раздаточный материал

• компьютер с выходом в Интернет

• экран

• мультимедийный проектор

ХОД УРОКА

1. Организационный момент - 1 мин.

2. Актуализация знаний (фронтальный опрос - 3 мин.)

Мы знаем, что движение тела по окружности всегда происходит с ускорением.
Куда же направлено ускорение тела при его движении по окружности с постоянной по модулю скоростью?
(Ускорение направлено по радиусу окружности к ее центру.)
Как называется это ускорение? Что это за ускорение?
(Центростремительное ускорение - ускорение, с которым тело движется по окружности с постоянной по модулю скоростью.)
По какой формуле можно вычислить модуль вектора центростремительного ускорения?

3. Самостоятельная работа - 5 мин

I вариант

1. Укажите на рисунке направление вектора ускорения в точке А при равномерном движении тела по окружности.

2. Скорость некоторой точки на грампластинке 0,3 м/с, а центростремительное ускорение 0,9 м/с2. Найдите расстояние этой точки от оси вращения.

II вариант

1. Укажите на рисунке направление вектора скорости в точке А при равномерном движении тела по окружности.

2. Конькобежец движется со скоростью 10 м/с по окружности радиусом 20 м. Определите его центростремительное ускорение.

4. Изучение нового материала -12 мин.

Сегодня тема нашего урока сегодня «ИСЗ». Что же означает эта аббревиатура? Ваши предположения?

Верно, это искусственные спутники Земли. Антоним слову искусственный - естественный. А сколько у Земли естественных спутников? А почему всего 1? А у Юпитера по сведениям ВИКИПЕДИИ 67 естественных спутников. В чём же тут дело? ()

На уроке мы рассмотрим вопрос о запуске и движении ИСЗ, раскроем понятие и значение первой, второй и третьей космических скоростей и научимся рассчитывать первую космическую скорость.

Вспомним одну из любимых нами забав: качели. Если качели раскачать, а затем предоставить самим себе, то они опишут некоторую дугу и остановятся. Почему? Что является причиной остановки качелей? Действие на него силы трения и силы сопротивления, препятствующих и уменьшающих их скорость. Если уменьшить действие этих сил, то качели могут описать вокруг центра одну или несколько окружностей, прежде чем остановиться. Если бы нам удалось устранить все силы сопротивления движению, то качели бесконечно двигались бы вокруг центра. Примером подобного движения служит обращение планет вокруг Солнца и спутников вокруг планет.
Рассмотрим более детально вопрос о запуске и движении ИСЗ. Чтобы понять при каких условиях тело может стать ИСЗ, обратимся к слайду 3. Это копия рисунка, сделанного Ньютоном. Здесь изображен земной шар, а на нем показана высокая гора, с вершины которой бросают камни, придавая им различные скорости. В подписи к рисунку говорится: «Брошенный камень отклонится под действием силы тяжести от прямолинейного пути и, описав кривую траекторию, упадет, наконец, на Землю. Если его бросить с большей скоростью, то он упадет дальше». Продолжая эти рассуждения, Ньютон приходит к выводу, что при отсутствии сопротивления воздуха и при достаточно большой скорости тело вообще может не упасть на Землю, а будет описывать круговые траектории, оставаясь на одной и той же высоте над Землей. Такое тело становится искусственным спутником Земли. (Слайд 4)

ИСЗ - тело, которое вращается по круговой орбите с постоянной скоростью вокруг Земли. (Запись в тетрадях)

Движение спутника является примером свободного падения, так как происходит только под действием силы тяжести. Но спутник не падает на Землю благодаря тому, что обладает достаточно большой скоростью. Значит, для того чтобы некоторое тело стало ИСЗ, его нужно вывести за пределы атмосферы и придать ему определенную скорость. Рассчитаем эту скорость, которую называют первой космической скоростью. (слайд 5) Вывод формулы запишем в тетрадь.

Вывод:

• Скорость спутника зависит от его высоты над поверхностью Земли.

• Скорость не зависит от массы спутника. (Запись в тетрадях)

По формуле можно рассчитать скорость спутника любой планеты, если вместо массы и радиуса Земли подставить соответственно массу и радиус данной планеты. Минимальная скорость, которую надо сообщить телу у поверхности планеты, чтобы оно стало искусственным спутником, называют первой космической скоростью. (Запись в тетрадях)
Рассчитаем эту скорость для Земли (слайд 6)
Если скорость тела, запускаемого на высоте h над Землей, превышает первую космическую, то его орбита представляет собой эллипс. Чем больше скорость, тем более вытянутой будет эллиптическая орбита. При скорости, равной 11,2 км/с, которая называется второй космической, тело преодолевает притяжение к Земле и уходит в космическое пространство. При такой скорости тело становится спутником Солнца. (слайд 7)
Вторая космическая скорость - это минимальная скорость, которую надо сообщить телу у поверхности Земли, чтобы оно преодолело гравитационное притяжение Земли и стало искусственной планетой - искусственным спутником Солнца. (Запись в тетрадях)
Минимальная скорость, которую надо сообщить телу, чтобы оно преодолело гравитационное притяжение Солнца и покинуло пределы Солнечной системы называется третьей космической скоростью. (Запись в тетрадях)
Третья космическая скорость равна 16,7 км/с.
(Слайды 8, 9)

5. Физминутка - психологическая разгрузка - 2 мин.

6. Первичное закрепление материала - 13 мин.

6.1. Ответы на вопросы на листах раздаточного материала

6.2.Решение задач

1. Какую скорость должен иметь спутник, чтобы двигаться вокруг Земли по круговой орбите на высоте 3600 км над ее поверхностью? Радиус Земли 6400 км, масса Земли 6.10²⁴ кг. (Учитель объясняет у доски)

Ответ: 6,3 . 10³ м/с

2. Работа в группах.

Определить первую космическую скорость для спутников, вращающихся вокруг Земли на различных высотах (обратиться к доске). Rз = 6400 км, Мз = 6.10²⁴ кг

I ряд: h = 940 км (Ответ: 7,4 км/с)
II ряд: h = 1650 км (Ответ: 7 км/с)
III ряд: h = 1880 км (Ответ: 6,9 км/с)

3. Определить первую космическую скорость для запуска спутника с поверхностей планет

6. Подведение итогов - 4 мин

ИСЗ. Зачем они нужны?

Сейчас вокруг Земли вращается примерно тринадцать тысяч действующих спутников. Они делают всякие полезные вещи. Спутниковые телефоны работают в любой точке земли. Спутниковые навигационные системы помогают людям не заблудиться, а кораблям - точно прийти в порт. Мы смотрим спутниковое телевидение. Зайдя на Яндекс.карты или Google.maps и выбрав режим «спутник», можно увидеть сделанную с огромной высоты фотографию любой точки планеты, например - вашего собственного дома. https://www.google.ru/maps/place/Ковдор,+Мурманская+обл./@67.56767,30.4763255,3314m/data=!3m2!1e3!4b1!4m2!3m1!1s0x442df63b0ff21597:0x4e72a34fcf1bfbc3

Рефлексия урока - 1 мин.

- Выполнили ли мы поставленные задачи?
- Знания каких предметов вам пригодились на этом уроке?
- Что с урока запомниться надолго?

7. Домашнее задание: §20, упр. 19.

Подготовить сообщение по теме (для желающих): «Первый искусственный спутник Земли»

Источники:

1. А.В. Перышкин, Е.М. Гутник «Физика. 9 класс», М, «Дрофа».