Искусственные спутники Земли

Муниципальное общеобразовательное учреждение гимназия №1
Урок изучения нового материала
«Искусственные спутники Земли»
(ИСЗ)
Физика
9А класс, физико-математический.
Комарова Татьяна Николаевна, гимназия №1.
Программа:
 профильный уровень, авторы программы: Е.М. Гутник, Е.В.
Шаронина, Э.И. Доронина
 учебник А.В. Пёрышкин, Е.М. Гутник
Цели.
1) Объяснить значение I космической скорости, научить её
находить.
2) Формировать умения анализировать, устанавливать связи
между элементами ранее изученного материала по основам
механики.
3) Вызвать желание постоянно пополнять свои знания,
показывая применение физических явлений на практике.
Оборудование: шарик, тележка, таблицы.
Ход урока.
1) Повторение основных вопросов механики.
(законы Ньютона, закон всемирного тяготения, сила тяжести,
движение тела по окружности)
2) Изучение нового материала.
Вы могли наблюдать, что любе тело, брошенное горизонтально
с некоторой высоты над поверхностью Земли, через некоторое
время падает на Землю. Чем больше скорость, с которой тело
бросают, тем дальше оно упадёт. Если постепенно увеличивать
скорость бросания, то при её некотором значением тело не упадёт
на Землю, а будет двигаться вокруг неё по окружности.
Причиной этого является то, что
брошенное тело притягивается к Земле и
падает на неё. С другой стороны, Земля
из-за того, что она имеет шарообразную
форму и вращается вокруг оси, будет как
бы удаляться от тела, уходить из-под
него. В результате тело будет двигаться
вокруг Земли на расстоянии h от её
поверхности по окружности с радиусом
r = Rз + h.
Возникает вопрос, какую скорость следует сообщить телу в
горизонтальном направление для того, чтобы оно вращалось вокруг
Земли, т.е. стало ИСЗ?
Скорость, которую нужно сообщить телу для того, чтобы оно
стояло ИСЗ, называют I космической скоростью.
Выведем формулу для расчёта I космической скорости. Тело
движется по окружности с постоянной по модулю скоростью ,
поэтому его центростремительное ускорение равно:
Это ускорение телу сообщает сила тяжести:
По II закону Ньютона
Т.к. F=Fтяж.,
Если спутник запускается вблизи поверхности Земли, то высота
h = (300-500км) R3= 6400 км→
Поскольку вблизи поверхности Земли ускорение
, то
vI ≈7,9 км/с
Получив такую скорость, тело становится ИСЗ (круговая орбита).
При такой скорости тело покидает область земного притяжения и
становится спутником Солнца.
При такой скорости тело покидает солнечную систему.
Первый в мире ИСЗ был запущен в СССР 4 октября 1957 г. под
руководством С.П. Королёва. Он имел форму шара с диаметром 58
см, его масса составляла 83,6 кг. Этот спутник совершил около
1400 оборотов вокруг Земли, пролетев в общей сложности 60 млн.
км. Запуск ИСЗ явился огромным достижением нашей страны в
области ракетной техники, электроники, вычислительной техники и
небесной механики.
Запускаемое в разных странах спутники могут быть разделены
по своему назначению:
1) Научно-исследовательские спутники – они предназначены
для изучения Земли как планеты, её верхней атмосферы,
околоземного космического пространства, Солнца, звёзд.
2) Прикладные спутники – они служат удовлетворению
земных нужд в теле- и радиосвязи, навигации, прогноза
погоды.
Закрепление
- Как должна быть направлена скорость тела в момент его
выхода на круговую орбиту, чтобы оно стало ИСЗ?
- Что такое I космическая скорость? Чему она равна для
Земли?
- Как изменяется скорость движения спутника по орбите с
увеличением высоты?
- Зависит ли скорость спутника от его массы?
- Как направлены скорость и ускорение спутника,
движущегося по круговой орбите?
Чему должна быть равна первая космическая скорость для
того, чтобы запустить с поверхности Марса его
искусственный спутник? Радиус Марса составляет 0,53
радиуса Земли, масса Марса – 0,11 массы Земли.
Д/з §20 Упр. 19