Урок по теме "Искусственные спутники Земли"

Искусственные спутники Земли (ИСЗ).

Тип урока: комбинированный

Цели урока:

• Закрепление и применение полученных знаний для вывода первой космической скорости.

• Изложение материала, расширяющего кругозор учащихся.

• Обсуждение вопросов и решение задач, требующих творческой инициативы и активности учащихся.

• Воспитание чувства патриотизма по отношению к городу и стране, побуждение к творческой деятельности, направленной на изучение истории города и градообразующего предприятия.

• Выработка работоспособности, внимательности учащихся, умения излагать и воспринимать новый материал.

Технические средства:

- персональный компьютер

- мультимедиапроектор

- фото- и видеоматериалы на магнитных и оптических носителях информации

- демонстрационный экран

1. Организация работы.

Преодолев земное притяженье,
Ракета от Земли оторвалась…
И не было счастливее мгновенья –
Здесь новая эпоха началась.

Ступень… вторая… Третья отделилась,
Сгорая в атмосфере без следа…
А над Землей внезапно появилась
Стремительно летящая звезда.

И Человечество застыло в изумленье:
Летящий в небе серебристый шар -
Рук человеческих великое творенье -
Был послан от Земли Вселенной в дар.

Объявление темы урока, порядка работы на уроке

2. Повторение изученного (актуализация знаний)

• Что называют свободным падением тел?

• Притягивается ли человек, сидящий за партой, к Луне, Солнцу, другим небесным телам?

• Назовите три вида взаимодействий, для которых можно использовать расчетную формулу закона всемирного тяготения.

• От каких величин зависит ускорение свободного падения? от каких не зависит?

• «У лукоморья дуб зеленый,

Златая цепь на дубе том;

И днем и ночью кот ученый

Все ходит по цепи кругом…»

Как называется такое движение кота?

• Почему при движении тела по окружности с постоянной по модулю скоростью мы говорим, что тело движется с ускорением?

• Как направлено ускорение при равномерном движении по окружности? Чему равно это ускорение?

3. Изложение нового материала.

Человечество не останется вечно на Земле, но, в погоне за светом и пространством, сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет себе всё околосолнечное пространство.

К.Э.Циолковский.

КонстантинЭдуардович Циолковский, выдающийся русский ученый, впервые в истории человечества разработал научно обоснованную, математически выверенную теорию проникновения в космическое пространство, освоения и заселения землянами безграничных просторов космоса. Через всю свою долгую жизнь Циолковский пронес веру в то, что человек полетит к звездам. В 1903 году он опубликовал работу, название которой многим казалось скорее забавным, чем серьезным: «Исследование мировых пространств реактивными приборами». Но это была не фантастика, не умозрительные догадки…

Великое счастье и честь претворить в жизнь мечты К. Э. Циолковского выпали на долю большой группы советских ученых и специалистов ракетной техники во главе с Сергеем Павловичем Королевым, который стал родоначальником практической космонавтики. Большой вклад в развитие советской космонавтики внес академик, Мстислав Всеволодович Келдыш.

Искусственный спутник Земли (ИСЗ) — беспилотный космический аппарат, вращающийся вокруг Земли по геоцентрической орбите.

А что нужно сделать, чтобы тело стало искусственным спутником Земли?

Писатели-фантасты уже несколько веков рисуют нам картины создания искусственных спутников Земли. И один из таких проектов вовсе не кажется безнадежным. Вообразите себе пушку, стоящую на высокой башне. Если из пушки выстрелить, то ядро, описав дугу, упадет на землю. Если же в пушку положить побольше пороху, то ядро получит бoльшую скорость и упадет дальше. При этом Земля вследствие вращения как бы “убегает” от ядра. Если продолжать увеличивать начальную скорость, ядро будет падать все дальше и дальше.

Наконец, можно выстрелить так, что ядро никогда не упадет. Оно будет кружить вокруг нашей планеты, то есть превратится в искусственный спутник Земли. Для этого нужно подобрать такую начальную горизонтальную скорость, чтобы поверхность Земли из-за ее шарообразности удалялась от тела как раз на столько, на сколько тело приближается к Земле благодаря притяжению к ней.

Рассчитаем, с какой скоростью должно вылететь ядро, чтобы стать искусственным спутником Земли, то есть обращаться вблизи Земли по круговой орбите.

Гравитационная сила, действующая на спутник

М – масса Земли

m – масса спутника

R – радиус Земли

h – высота спутника над поверхностью Земли.

Сила тяготения сообщает спутнику центростремительное ускорение

но по II закону Ньютона

Отсюда получаем равенство:

или:

то есть имеем выражение для скорости:

Выводы:

1. Скорость спутника зависит от его высоты над поверхностью Земли

2. Скорость не зависит от массы спутника

Если принять h = 0, то вблизи поверхности Земли

и

и тогда

Вычисляя, получаем, что скорость равна приблизительно 8000 м/с

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.

• 4 октября 1957 года в 22 часа 28 минут 4 секунды со стартового комплекса космодрома Байконур в зенит ушел первый в мире искусственный спутник Земли (Спутник-1) весом 83, 6 килограмма.

• Первый искусственный спутник Земли был запущен 4 октября 1957 года, а этот памятник установили в честь 50-летия этого события на проспекте Космонавтов в городе Королеве.

• Это была не только научно-техническая, но и мировоззренческая победа. И победа политическая, поскольку запуск первого спутника показал, каких высот достигла в своем развитии наша Родина.

• 3 ноября 1957 года состоялся старт второго искусственного спутника Земли — весом 508, 3 килограмма. Опять-таки впервые в истории на орбите вокруг земного шара вращалось живое существо — собака Лайка. Этот полет имел очень важное значение для будущего космонавтики: была доказана принципиальная возможность нормального существования живого организма в условиях космического полета, прежде всего в невесомости, которую нельзя было создать на Земле на столь длительное время.

3 ноября 1957 года обычная, подобранная на улице дворняга Лайка стала первым животным, совершившим космический полет, который открыл путь в космос человеку. Лайка выступала в роли камикадзе. Космический корабль, на котором она летала, не имел спускаемого аппарата, и собака была обречена сгореть вместе со спутником в верхних слоях атмосферы. 40 лет спустя в память о первой собаке-космонавте была открыта мемориальная доска на здании лаборатории института авиационной и космической медицины, где ее готовили к полету. Ее полет готовился почти десять лет под руководством одного из основоположников отечественной биологии академика Газенко. После Лайки специалисты еще 4 года отрабатывали космические полеты животных. В таких экспедициях, называвшихся «Ноевым ковчегом», попарно участвовали не только собаки, но и мыши, кролики, насекомые. Успех был закреплен удачными полетами Белки и Стрелки, что позволило принять окончательное решение о первом пилотируемом человеком космическом полете, который совершил Юрий Гагарин.

• Контейнер являлся частью катапультируемого кресла испытательного корабля-спутника, который был выведен 19 августа 1960 г. на орбиту искусственного спутника Земли. В одном из герметичных отсеков контейнера находились собачки Белка и Стрелка, в другом - растения, мыши, насекомые, грибковые культуры, семена и другие биологические объекты.

• Королев

• Гагарин

• Дежуров Владимир. Летчику-космонавту Владимиру Дежурову 30 июля исполнилось 50 лет. Уроженец поселка Яваса первым прославил Мордовию в космосе. Он стартовал 14 марта 1995 года с космодрома Байконур на корабле «Союз ТМ-21» в составе международного экипажа. Дежуров проработал на орбитальной станции «Мир» 79 суток и за это время трижды выходил в открытый космос. Спустя 6 лет наш земляк совершил второй полет, на этот раз он поднялся на орбиту на американском шаттле «Дискавери» и провел на Международной космической станции 128 суток. Мордовия видна из космоса?

— Видна, правда, на короткий срок — от силы 2—3 секунды. Я не только разглядывал Мордовию из иллюминатора, но и сделал несколько снимков.

Во второй полет вы взяли с собой мордовский флаг. Это ваше личное решение?

— Да, это был искренний порыв. Я взял его как символ родины, но не знал, что придется применить в космосе. Когда был юбилей Мордовского университета, мы передали поздравление с борта корабля. В сеансах связи, которые транслировались на весь мир, я специально вешал позади этот флаг, рекламируя свою республику. Малая родина всегда была рядом со мной.

Типы спутников

• Астрономические спутники — это спутники предназначенные для исследования планет, галактик и других космических объектов.

• Биоспутники — это спутники, предназначенные для проведения научных экспериментов над живыми организмами, в условиях космоса.

• Дистанционного зондирования Земли

• Космические корабли - пилотируемые космические аппараты

• Космические станции - долговременные космические корабли

• Метеорологические спутники — это спутники предназначенные для передачи данных в целях предсказания погоды, а также для наблюдения климата Земли.

• Навигационные спутники

• Разведывательные спутники

• Спутники связи

• Телекоммуникационные спутники

• Экспериментальные спутники

• Космонавтика играет всe большую роль в нашей жизни. В первые годы освоения космоса полеты носили чаще всего поисковый, экспериментальный характер. Сегодня они приносят ощутимый экономический эффект, используются для решения многих народнохозяйственных задач.

• Уже сегодня речь может идти о создании всемирной системы связи, связывающей любые точки земного шара. В 1967 году а нашей страны начала действовать и а течение всех последующих лет успешно развивалась система наземных станций «Орбита» с помощью спутников связи «Молния», «Радуга», «Экран», «Горизонт». Она ускорила и удешевила телефонную, телеграфно-радиотрансляционную, в также телевизионную системы связи, позволила пользоваться ими в самых отдаленных районах нашей страны.

• Более точный прогноз погоды возможен лишь при получении информации о состоянии атмосферных потоков над всей планетой, и не надо забывать, что 71 процент ее поверхности покрыт водой. Только метеорологические спутники способны собрать такие сведения. Экономический эффект от их работы оценивается в миллиарды рублей

• Искусственные спутники Земли и работа космонавтов позволили no-новому взглянуть на нашу планету, открыли эру космической геодезии и геологии, во много раз ускорили и облегчили поиск полезных ископаемых на обширных территориях нашей страны

• Большую помощь морякам и летчикам оказывают навигационные спутники. Свободные от капризов погоды, они дают точные координаты судам и самолетам, обеспечивая безопасность на море и в небе

• Космические системы играют заметную роль в лесном хозяйстве, быстро сообщая о возникновении пожаров, распространении болот, выявляя участки больного леса.

• В сельском хозяйстве спутники контролируют режим снеготаяния, уровень паводковых вод, степень созревания злаков

• Другим важным событием в летописи космонавтики стал запуск орбитальной исследовательской станции «Мир». Она стала космической станцией нового поколения. Шесть стыковочных узлов позволяли доставлять на станцию гораздо больше оборудования и приборов, что дало возможность значительно расширить исследования

4. Закрепление новых знаний

1. По группам решаются задачи. Карточки с названиями планет раздаются заранее. Ученики до получения задания не знают об их назначении. Данные о планетах содержатся на карточках.

Ваш космический корабль произвел вынужденную посадку на одну из планет Солнечной системы. Определить скорость космического корабля для запуска его на круговую орбиту планеты. Атмосферы планет разреженные (можно пренебречь силами сопротивления).

После решения задачи заполняется таблица, куда вносятся вычисленные значения 1-й космической скорости

5. Итоги

Каким образом вы сталкиваетесь с плодами космической деятельностиу себя дома?

Мы должны гордится нашими соотечественниками и их достижениями!!!!

6. Домашнее заданее

G=6.67×10^-11 Н×м²/кг²

G=6.67×10^-11 Н×м²/кг²

G=6.67×10^-11 Н×м²/кг²

Искусственные спутники Земли

ПОВТОРИМ!

• «У лукоморья дуб зеленый,

Златая цепь на дубе том;

И днем и ночью кот ученый

Все ходит по цепи кругом…»

Как называется такое движение кота?

• Как направлена скорость при движении по окружности?

ПОВТОРИМ!

• Почему при движении тела по окружности с постоянной по модулю скоростью мы говорим, что тело движется с ускорением?
• Как направлено ускорение при равномерном движении по окружности? Чему равно это ускорение?

Искусственные спутники Земли

Человечество не останется вечно на Земле, но, в погоне за светом и пространством, сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет себе всё околосолнечное пространство.

К.Э.Циолковский

ИСЗ

• Искусственный спутник Земли ( ИСЗ ) — беспилотный космический аппарат , вращающийся вокруг Земли по геоцентрической орбите .

А что нужно сделать, чтобы тело стало искусственным спутником Земли?

Выводы:

• Скорость спутника зависит от его высоты над поверхностью Земли

• Скорость не зависит от массы спутника

Если h=0, то

→

+

Немножечко истории…

4 октября 1957 года в 22 часа 28 минут 4 секунды со стартового комплекса космодрома Байконур в зенит ушел первый в мире искусственный спутник Земли (Спутник-1) весом 83, 6 килограмма.

Королев: памятник первому спутнику Земли

• Первый искусственный спутник Земли был запущен 4 октября 1957 года, а этот памятник установили в честь 50-летия этого события на проспекте Космонавтов в городе Королеве.

Запуск первого ИСЗ стал не только научно-технической, но и мировоззренческой победой. И победа политическая, поскольку запуск первого спутника показал, каких высот достигла в своем развитии наша Родина.

3 ноября 1957 года состоялся старт второго искусственного спутника Земли — весом 508, 3 килограмма.

• Контейнер являлся частью катапультируемого кресла испытательного корабля-спутника, который был выведен 19 августа 1960 г. на орбиту искусственного спутника Земли. В одном из герметичных отсеков контейнера находились собачки Белка и Стрелка, в другом - растения, мыши, насекомые, грибковые культуры, семена и другие биологические объекты.

• Летчику-космонавту Владимиру Дежурову 30 июля исполнился 51 год. Уроженец поселка Яваса первым прославил Мордовию в космосе. Он стартовал 14 марта 1995 года с космодрома Байконур на корабле «Союз ТМ-21» в составе международного экипажа. Дежуров проработал на орбитальной станции «Мир» 79 суток и за это время трижды выходил в открытый космос. Спустя 6 лет наш земляк совершил второй полет, на этот раз он поднялся на орбиту на американском шаттле «Дискавери» и провел на Международной космической станции 128 суток .

• Мордовия видна из космоса?
• — Видна, правда, на короткий срок — от силы 2—3 секунды. Я не только разглядывал Мордовию из иллюминатора, но и сделал несколько снимков.
• Во второй полет вы взяли с собой мордовский флаг. Это ваше личное решение?
• — Да, это был искренний порыв. Я взял его как символ родины, но не знал, что придется применить в космосе. Когда был юбилей Мордовского университета, мы передали поздравление с борта корабля. В сеансах связи, которые транслировались на весь мир, я специально вешал позади этот флаг, рекламируя свою республику. Малая родина всегда была рядом со мной.

Где используют ИСЗ?

Космос – народному хозяйству

Космонавтика играет всe большую роль в нашей жизни. В первые годы освоения космоса полеты носили чаще всего поисковый, экспериментальный характер. Сегодня они приносят ощутимый экономический эффект, используются для решения многих народнохозяйственных задач.

На фото: Центр дальней космической связи.

Космонавтика произвела революцию в области связи

Уже сегодня речь может идти о создании всемирной системы связи, связывающей любые точки земного шара. В 1967 году в нашей стране начала действовать и в течение всех последующих лет успешно развивалась система наземных станций «Орбита» с помощью спутников связи «Молния», «Радуга», «Экран», «Горизонт». Она ускорила и удешевила телефонную, телеграфно-радиотрансляционную, в также телевизионную системы связи, позволила пользоваться ими в самых отдаленных районах нашей страны.

Прогноз погоды

Более точный прогноз погоды возможен лишь при получении информации о состоянии атмосферных потоков над всей планетой, и не надо забывать, что 71 процент ее поверхности покрыт водой. Только метеорологические спутники способны собрать такие сведения. Экономический эффект от их работы оценивается в миллиарды рублей.

На фото: ИЗС «Молния-1».

Многозональные космические фотографии.

Геология

Искусственные спутники Земли и работа космонавтов позволили no новому взглянуть на нашу планету, открыли эру космической геодезии и геологии, во много раз ускорили и облегчили поиск полезных ископаемых на обширных территориях нашей страны.

На фото: ИЗС «Молния-1».

Многозональные космические фотографии.

Навигационные спутники

Большую помощь морякам и летчикам оказывают навигационные спутники. Свободные от капризов погоды, они дают точные координаты судам и самолетам, обеспечивая безопасность на море и в небе.

В лесном хозяйстве

Космические системы играют заметную роль в лесном хозяйстве, быстро сообщая о возникновении пожаров, распространении болот, выявляя участки больного леса.

На фото: Шлейф дыма из очагов пожара.

В сельском хозяйстве

В сельском хозяйстве спутники контролируют режим снеготаяния, уровень паводковых вод, степень созревания злаков.

Орбитальная станция

Другим важным событием в летописи космонавтики стал запуск орбитальной исследовательской станции «Мир». Она стала космической станцией нового поколения. Шесть стыковочных узлов позволяли доставлять на станцию гораздо больше оборудования и приборов, что дало возможность значительно расширить исследования во внеземной лаборатории.

Закрепим!

1.Что называют ИСЗ?

2. По каким траекториям может двигаться тело, запущенное с поверхности Земли?

3. Чему равна первая космическая скорость?

4.Когда был запущен первый искусственный спутник Земли? В какой стране произошел запуск?

ПОРЕШАЕМ!

Ваш космический корабль произвел вынужденную посадку на одну из планет Солнечной системы. Определить скорость космического корабля для запуска его на круговую орбиту планеты. Атмосферы планет разреженные ( можно пренебречь силами сопротивления ).

Планета

Масса планеты

Земля

Меркурий

Радиус планеты, км

Мз = 5,976·10 24 кг

1-я космическая скорость

Марс

6 370

0,056 Мз

Плутон

0,11 Мз

2 435

3 395

0,18·Мз

3000