Урок у 10 класі. Тема: Штучні супутники Землі. Перша космічна швидкість. Внесок українських вчених у розвиток космонавтики.

Урок №21                                                                                                    

Тема: Штучні супутники Землі. Перша космічна швидкість. Внесок українських

            вчених у розвиток космонавтики.

Мета:

дидактична: формувати в учнів знання про штучний супутник, першу космічну швидкість; навчити застосовувати ці знання на практиці;

розвивальна: пробудити в учнів бажання пізнавати та досліджувати; розвивати в учнів вміння самостійно, грамотно висловлювати свої думки; розвивати пам’ять, логічне, абстрактне та фізичне мислення, увагу;

• виховна: розкрити учням велику роль закону всесвітнього тяжіння та необхідність його знати; довести, що навколишній світ може бути пізнаним; виховувати увагу, працелюбність учнів, вміння раціонально використовувати робочий час; формувати науковий світогляд учнів;  виховувати почуття патріотизму і гордості за свою країну.

 

 

Обладнання: мультимедійний проектор; ноутбук; програмні педагогічні засоби навчання: «Фізика 10» та «Бібліотека електронних наочностей. Фізика10»,кулька, кулькапривʼязана до нитки, підручник «Фізика 10» Є.В. Коршак, Київ, «Генеза» 2010.

Тип уроку: комбінований.

 

«Земля — колиска людства, але неможливо вічнозалишатися в колисці»

К. Е. Циолковський

 

ХІД УРОКУ

І. Організаційний момент

Підготовка класного приміщення; перевірка відсутніх; підготовка необхідного обладнання; включення учнів у діловий ритм уроку.

ІІ. Перевірка знань

На попередніх уроках ми познайомилися з різними видами сил, та розв’язували задачі пов’язані з цими поняттями. Сьогодні ви маєте змогу перевірити свої знання під час проведення «Міні – тестів».

Чергові  роздають  учням карточки для заповнення, на яких потрібно написати клас, призвіще  та ім’я учня, варіант завдання. Завдання експрес-тесту проектується на екран    (слайди 1-4).

 

 

 

 

Клас___________                                   Варіант______

Призвіще, ім’я_________________________________

 

1	2	3				4				Всього
		А	Б	В	Г	А	Б	В	Г

 

 

Після закінчення розв’язування тестів учні обмінюються карточками і перевіряють тести. Правильні відповіді проектуються на екран. Чергові збирають карточки.

Варіант 1

1.Якщо векторна сума всіх сил, що діють на тіло, дорівнює нулю, то…

А. напрям руху тіла змінюється

Б. швидкість руху тіла залишається незмінною

В. швидкість руху тіла з часом зростає

Г. швидкість руху тіла з часом спадає

2.Кількісну міру дії одного тіла на інше, внаслідок якої тіла набувають прискорення, називають…

А. масою

Б. силою

В. роботою

Г. тиском

3.Установіть відповідність між законами та їх математичним записом…

А. Закон Гука

Б. ІІ закон Ньютона

В. ІІІ закон Ньютона

Г. Закон всесвітнього тяжіння

 

 

 

4.Установіть відповідність між  фізичними величинами та їх буквеними позначеннями

А. Модуль Юнга

Б. Механічна напруга

В. Абсолютне видовження

Г. Жорсткість тіла

 

 

Варіант 2

1. Який фізичний закон стверджує, що дія одного тіла на інше завжди супроводжується “протидією”?

А. І закон Ньютона

Б. ІІ закон Ньютона

В. ІІІ закон Ньютона

Г. Закон Гука

2.Якщо тіло кинути під кутом до горизонту, то траєкторія руху буде…

А. парабола

Б. спіраль

В. пряма лінія

Г. гіпербола

3.Установіть відповідність між  фізичною величиною  і математичним записом…

А. Вага тіла

Б. Механічна напруга

В. Сила тертя

Г. Відносне видовження

 

 

 

4.Установіть відповідність між  фізичними величинами та їх одиницями вимірювання

А. Вага

Б. Механічна напруга

В. Жорсткість пружини

Г. Відносне видовження

 

 

ІІІ. Мотивація навчання

Зовсім недавно наша країна и весь світ відмітили три славних ювілея: 155-річчя основоположника космонавтики, автора перших проектів ракет Костянтина Едуардовича Циолковського і 105-річчя Сергія Павловича Корольова – генерального конструктора перших Штучних супутників Землі (ШСЗ) та пілотованих космічних кораблів. 4 жовтня 2015року виповнилось 58роківз дня запуска першого штучного супутника Землі (ШСЗ). Ця подія, стала можливою завдяки праці і таланту вчених українського походження, яку назвали початком космічноїери людства. Сьогодні на уроцівидізнаєтесь, при яких умовах тіломожестатиШСЗ, для чого и як їх запускають. Ви навчитесьобчислювати першу космічнушвидкістьтамоделюватирух тіл в гравітаційному полі, дізнаєтесь про внесок українських вчених у розвиток космонавтики.

ІV.Проблемна ситуація

Проведемо експеримент. Кулька привʼязана до одного з кінців шнура, а другий кінець закріплений. Якщо кульку підштовхнути, а потім залишити, то він опише деяку дугу та зупиниться.Що є причиною зупинки кульки? Дія на нього сили тертя і сили опору, які зменшують його швидкість. Якщо зменшити дію гальмівних сил, то кулька може описати навколо центра одне або декілька кіл, перед тим як зупинитися. Якби нам вдалося вилучити всі сили опору руху, то кулька нескінченно рухався б навколо центра. Прикладом подібного руху є обертання планет навколо Сонця та супутників навколо планет.

 

V. Вивчення нового матеріалу

Серед праць І.Ньютона, присвячених закону всесвітнього тяжіння, можна знайти такий рисунок (слайд). Що він означає? Уявіть, що ви стоїте на краю прямовисної скелі, біля вас – гармата й кілька ядер. Якщо просто зіштовхнути ядро зі скелі, воно падатиме вниз по прямій, а якщо випустити ядро з гармати в напрямку горизонту, то воно падатиме по параболі. А як буде рухатись ядро, якщо весь час збільшувати його початкову швидкість?

Сьогодні ми з вами на уроці це і з’ясуємо.

Учні записують тему уроку (слайд).

Отже, сьогодні на уроці ми з’ясуємо як рухатиметься тіло в залежності від швидкості, що таке перша космічна швидкість.

Запуски штучних супутників Землі й космічних кораблів зараз стало звичайним явищем. За допомогою супутників розв’язується безліч наукових і народногосподарських задач.

Як же здійснюється запуск штучних супутників і космічних кораблів?

Уявимо, що ми стріляємо з гармати ядрами в горизонтальному напрямку, з кожним пострілом збільшуючи швидкість. Відповідно щоразу ядро падатиме все далі і далі. Якщо уявити, що Земля є плоскою, то на цьому наш експеримент можна закінчити: більше нічого цікавого не буде.

Але Земля має форму кулі, тому з кожним пострілом вона все більше і більше відходить від ядра (слайд). І якщо швидкість снаряда буде достатньо великою, то він облетить всю Землю по коловій орбіті, тобто стане штучним супутником Землі. Снаряди А і В падають на Землю. Снаряд С виходить на колову орбіту, D – на еліптичну. Снаряд Е летить у відкритий космос.

Швидкість, яку потрібно надати тілу, щоб воно стало штучним супутником планети називають першою космічною швидкістю (слайд ).

Обчислимо цю швидкість. Штучний супутник планети рухається по колу, отже, він рухається з доцентровим прискоренням, яке можна обчислити за формулою (слайд)

,

де - лінійна швидкість; - відстань від супутника до центра планети.

Доцентрового прискорення супутнику надає сила тяжіння

 

, де

 

- гравітаційна стала; - маса супутника; - маса планети.

Згідно з другим законом Ньютона таким чином: отже, звідки: .

Визначимо значення першої космічної швидкості поблизу поверхні Землі. Оскільки h=0, то . Цю формулу можна скоротити, якщо згадати, що поблизу Землі   , , .

- перша космічна швидкість поблизу поверхні Землі (слайд).

Щоб тіло змогло залишити Землю і перетворитися на супутник Сонця, йому потрібно надати так звану другу космічну швидкість. Вона дорівнює: . Другу космічну швидкість уперше було досягнуто під час запуску першої ракети в бік Місяця 2 січня 1959 року.

Третя космічна швидкість – це швидкість, необхідна для того, щоб тіло могло залишити межі Сонячної системи й вилетіти в Галактику.

Під час старту космічної ракети, що виводить супутник на орбіту, ми бачимо, що швидкість ракети спрямована вертикально (слайд). У чому ж тут справа? Виявляється, найбільш економічно спочатку запустити ракету у вертикальному напрямку, а потім змінювати напрямок руху, щоб на розрахунковій висоті вектор швидкості спрямовувався перпендикулярно радіусу кола, по якому має обертатися супутник.

Про перший супутник Землі та роль українських учених в освоєнні космічного простору ми дізнаємося з коротенької презентації яку підготувала Проценко Анастасія

 

(слайди )

VІ. Закріплення вивченого матеріалу

1. Інтерактивна вправа «Мікрофон»: (слайд )

• Сьогодні на уроці ми вивчили…
• Для того, щоб тіло стало супутником планети необхідно…
• Перша космічна швидкість поблизу Землі дорівнює…
• Якщо тілу надати другої космічної швидкості, то…
• Якщо тілу надати третьої космічної швидкості, то…

2.Учимося розв’язувати задачі.(слайд)

• Чи може супутник обертатися навколо Землі коловою орбітою зі швидкістю 1км/с? За якої умови це можливо? (Відповідь: за h=4^.10²км.)
• Оцініть масу Сонця, уважаючи, що відстань між Сонцем і Землею дорівнює 150млн.км. Земля рухається навколо Сонця зі швидкістю 30км/с. (Відповідь:2^.10³⁰кг.)
• На якій висоті над поверхнею Землі сила тяжіння зменшується на 10%?  (Відповідь:350км)

VІІ. Домашнє завдання

Повторити §19, Письмово №228, 230-Р (слайд ).