Урок по теме 'Искусственные спутники Земли. Первая космическая скорость'.

Тема: Искусственные спутники Земли. Первая космическая скорость.

Цель урока: Рассмотреть траекторию движения тела в гравитационном поле, вычислить 1, 2 и 3 космическую скорость. Дать определение стационарному спутнику Земли.

Задачи:

Образовательная: знать условия, при которых тело может стать искусственным спутником Земли; уметь рассчитывать первую, а также вторую и третью космическую скорость.

Развивающая: развивать речь, мышление, способность выделять существенные признаки, находить межпредметные связи.

Воспитательная: формировать уважение к труду учёных, гордость за российских изобретателей космической техники.

Тип урока: урок изучения нового материала

Вид урока: урок лекция

Методы обучения: репродуктивный, объяснительно-иллюстративный

Оборудование: учебники, доска, мел.

План урока:

1. Организационный момент

2. Актуализация опорных знаний

3. Изложение нового материала

4. Решение задач

5. Домашнее задание

Ход урока

Структурный элемент урока

Деятельность учителя и учащихся

Организационный момент

Приветствие, проверка отсутствующих. Настрой учащихся на работу.

Актуализация опорных знаний

На прошлом уроке мы с вами сформулировали закон всемирного тяготения.

К доске вызывается один из учеников, который пишет формулу для закона всемирного тяготения. Вопрос классу: Сформулируйте закон всемирного тяготения.

Изучение нового материала

Под действием силы гравитационного притяжения происходит вращение Земли вокруг Солнца, движение спутников планет.

Попробуем разобраться с какими скоростями двигаются спутники.

Пусть тело находится на какой-то высоте H, на него со стороны Земли действует сила тяжести, направленная к центру Земли. Если начальная скорость равна нулю, то тело свободно падает на Землю по прямой, вдоль силы тяжести. При наличии горизонтальной компоненты тело движется почти по параболистической траектории.

Начиная с некоторой скорости тело, удаляется так быстро, что не падает на Землю. И становится искусственным спутником Земли, и движется вокруг нее по
круговой орбите - эта скорость получила название первой космической скорости. |
Если тело запущено по круговой орбите с поверхности Земли (Н = 0), то

Первая космическая скорость равна = 7,9 км/с, если g≈9,8 м/с² , а R≈6, 4 * 10⁶ м. Тело, скорость которого равна 7,9 км/с и направлена горизонтально относительно поверхности Земли, становится искусственным спутником,

движущимся по круговой орбите на небольшой высоте над Землей

Если скорость тела будет выше первой космической, то сила гравитации Земли удержит ее, но спутник будет двигаться по эллиптической орбите. При даль­нейшем увеличении скорости запуска, тело все дальше удаляется от Земли, при этом эллиптическая орбита существенно вытягивается.

Наконец найдется такая скорость, начиная с которой тело способно вырваться в космическое пространство, преодолев притяжение Земли, т. е. оно удалится ОТ Земли на бесконечное большое расстояние. (Траектория параболистическая.).

При скорости V₀ > V_III ≈ 16,7 км/с - тело покидает пределы Солнечной Системы. Эта скорость называется третьей космической скоростью. Стационарным искусственным спутником Земли называется спутник, находящийся постоянно над одной и той же точкой экватора. Чтобы спутник «завис» над данной точкой экватора, он должен иметь тот же самый период обращения, что и Земля, т.е. 24 ч.

Для нашей страны есть две знаменательные даты. 4 октября 1957 г. В Советском Союзе запущен первый ИСЗ. Спутник имел вид шара диаметром 58 см и массой 83,6 кг. 12 апреля 1961 года первый в мире лётчик-космонавт, наш соотечественник Юрий Алексеевич Гагарин совершил на корабле-спутнике «Восток».

Решение задач

Решить задачи на закрепление.

Задача №1

Вычислить первую космическую скорость для Луны, если радиус Луны 1700 км, а ускорение свободного падения тел на Луне - 1,6 м/с².

Задача № 2

Какую скорость должен иметь искусственный спутник, чтобы обращаться по круговой орбите на высоте 600 км над поверхностью Земли?

Задача № 3

Какую скорость имеет искусственный спутник, движущийся на высоте 300 км над поверхностью Земли?

Постановка домашнего задания

Новый учебник Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н.Сотский § 32

Старый учебник Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н.Сотский § 34