Конспект урока по физике " Искусственные спутники Земли. Первая космическая скорость"

                     Конспект урока физики в 9 классе

Тема: « Искусственные спутники Земли. Первая космическая скорость».

Цели  урока:  изучить движение тел в гравитационном поле Земли. Углубить понимание  закона Всемирного тяготения и движения по окружности путем их применения для вывода формулы первой космической скорости. Познакомить учащихся с историей запусков ИСЗ, с успехами и трудностями, которые пришлось преодолеть нашим ученым, физикам, конструкторам первых космических аппаратов.

Задачи:

Образовательные:

·         изучить движение тел в гравитационном поле Земли. Углубить понимание  закона Всемирного тяготения и движения по окружности путем их применения для вывода формулы первой космической скорости;

·         выработать умения воспринимать и излагать новый материал;

·         показать практическую значимость изучаемого материала;

·         познакомить учащихся с успехами в освоении космического пространства.

Воспитательные:

• сформировать интерес учащихся к изучаемому материалу. Рассмотреть примеры из истории космической техники, показать роль ученых, физиков, конструкторов ;
• воспитывать чувство патриотизма и гордости за свою Родину.

Развивающие:

• продолжить обучение умению выделять главное, существенное в изучаемом материале на основе сравнения скоростей, сообщаемым телам  в горизонтальном направлении у  поверхности Земли, с траекториями движения в поле тяготения Земли, анализировать , проводить сравнения, находить общие и отличительные черты , делать выводы;
• развивать внимание, память, устную речь;
• развивать познавательную, информационно-коммуникативную компетенции.

Формы и методы обучения:

• изложение материала учителем, использование межпредметных связей (истории, литературы);
•  самостоятельная работа, заполнение таблицы во время проверке домашнего задания;
• самостоятельная работа при выполнении теста во время закреплении материала;
•  компьютерная презентация;
•  демонстрация  видеофрагментов запуска первого ИСЗ, запуска ракеты и отделение1-2 ступеней до выхода на орбиту;
• прослушивание позывных первого ИСЗ, запущенного 4 октября 1957 года;

Оборудование урока:

• Мультимедийный проектор, компьютер, фотографии и иллюстрации о космосе

• Видеоресурсы : (Запуски  ИСЗ, космических ракет, документальные кадры запуска первого в мире ИСЗ 4 октября 1957 года)

• Учебник: А.В. Перышкин,  Физика- 9 класс

• Презентация  учителя      Магомедовой Р.М.

                                     План урока.

• Организационный момент.  Приветствие учащихся, проверка готовности к уроку.
• Постановка цели урока.
• Актуализация ранее изученного материала. Проверка знаний учащихся на начальном этапе урока
• Основной этап урока.   Изучение нового материала. Использование фрагмента текста при объяснении.
• Закрепление материала.  Проведение теста с взаимопроверкой.
• Итоговый этап.   Оценивание знаний учащихся. Домашнее задание.
• Рефлексия.

     Здравствуйте! Я приветствую вас и всех гостей, которые присутствуют сегодня на уроке.

В начале урока хотелось бы узнать ваше настроение. Выразите, пожалуйста, его

с помощью одного прилагательного. Очень хорошо. Перейдем к уроку.

Опрос:

• Какую тему  мы изучали на прошлом уроке?
• Приведите примеры движения по окружности. (Стрелки часов, колеса автомобиля, планеты вращаются вокруг Солнца и др.)
• Как направлен вектор скорости?
• Как направлен вектор ускорения?
• Какой угол между скоростью и ускорением?
• По какой формуле рассчитывается ускорение?
•  Какие параметры описывают движение?

А теперь заполним таблицу на доске, опишем параметры, характеризующие криволинейное движение.

 По каким траекториям могут двигаться тела, брошенные с разными скоростями?

Ответ: Во всех случаях Земля притягивает тела, но при этом тела двигаются по-разному.

• А можно бросить тело так, чтобы оно не упало на Землю?
• Как вы думаете, может ли служить примером движения по окружности – движение спутников вокруг планет Солнечной системы?

У планет  Солнечной системы естественные спутники, они созданы природой, значит можно создать и искусственные. Что значит «искусственный»?   (созданный человеком, запущенный  человеком). И сегодня наша задача рассмотреть искусственные спутники Земли.

Запишем в тетрадях число и тему урока «Искусственные спутники Земли»

Эпиграфом к нашему уроку я взяла слова А.Семенова:

Людей всегда манили дали,

Их вечно океаны звали.

И космос жил не торопясь,

Он был загадочен и страшен.

Сегодня на уроке мы с вами попробуем ненадолго попасть в космос и рассмотреть хотя бы часть всего удивительного, что находится в нем.  Мы попытаемся с вами рассмотреть детально вопрос о запуске и движении ИСЗ, раскрыть понятие и значение первой, второй и третьей космических скоростей и научимся рассчитывать первую космическую скорость.

Начнем с опыта.  Вспомним одну из любимых нами забав: качели.

 Если качели раскачать, а затем предоставить самим себе, то они опишут некоторую дугу и остановятся. 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.  Он представляет собой копию 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.    

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

Откройте учебник на странице 75, прочитаем фрагмент параграфа №20 (читаем текст по учебнику).

Итак, какие выводы мы можем сделать из прочитанного текста:

·       Движение спутника происходит только под действием одной силы тяжести;

·       Ускорение свободного падения в данном случае выполняет роль центростремительного ускорения;

·       Мы можем вывести формулу для определения скорости, с которой тело движется по окружности радиусом r;

·       Учащийся выводит к доске и выводит формулу.

Давайте рассчитаем первую космическую скорость для земли:

Рассмотрим случай, когда высотой спутника над землей пренебречь нельзя, то расстояние    от центра Земли до спутника и ускорение свободного падения  на высоте    определяется по формуле:

В этом случае формула для расчета первой космической скорости примет вид:

Как мы видим с увеличением высоты на которую нужно запустить спутник первая космическая скорость уменьшается:

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)

 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. 

 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. Третья космическая скорость равна 16,7 км/с.

Для запуска спутников применяются ракет. Двигатели ракеты должны совершить работу против сил тяжести и сил сопротивления воздуха, а также сообщить спутникам соответствующую скорость.

5. Физминутка – психологическая разгрузка

Предлагаю вам  прослушать исторические сведения о различных спутниках,  испытать гордость за наших соотечественников, чей вклад в достижение изучения вселенной неоспорим. Просмотр видеофильма (3мин).

6. Первичное закрепление материала: Выполнение теста (4 минуты) , затем взаимопроверка и выставление оценок. Ключ к тесту вывести на экран.

Рефлексия урока:

– Что было объектом изучения на нашем урока?

 – Что нового мы узнали на уроке?

 – Выполнили ли мы поставленные задачи?

 – Знания каких предметов вам пригодились на этом уроке

 – интересна ли была для тебя дополнительная информация из истории космонавтики?

7. Домашнее задание:  §20, упр. 19 (задача №2)..

Литература:

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

 2. Ю.В.Колесников; Ю.Н. Глазков “На орбите космический корабль” М.”Педагогика”, 1980.

 3. С.П.Уманский “Космонавтика сегодня и завтра” М. “Просвещение”, 1986.

 4. http://www.class-fizika.ru/9