Урок физики по теме Движение тел в гравитационном поле


Цели урока:

Образовательные:

  • изучить движение тел в гравитационном поле;
  • выработать умения воспринимать и излагать
    новый материал;
  • научить использовать знания, полученные на
    уроках информатики при решении задач по физике;
  • показать практическую значимость изученного
    материала.
  • Развивающие:

  • развивать умения выделять главное,
    анализировать, делать выводы;
  • развивать внимание, память, творческие
    способности учащихся;
  • развивать познавательную,
    информационно-коммуникативную компетенции.
  • Воспитательные:

  • формировать интерес учащихся к изучению физики;
  • воспитывать чувство патриотизма и гордости за
    свою Родину.
  • Формы и методы обучения:

    рассказ учителя с
    элементами беседы, самостоятельная работа,
    практическая работа, компьютерная презентация.

    Оборудование:

    компьютерный класс,
    мультимедийный проектор, презентация урока,
    презентации учащихся, табличный процессор Excel,
    диск Microsoft Office в школе.

    План урока.

    1.Организационный момент. Объявление темы
    урока, порядка работы на уроке. – 1мин.

    2.Проверка домашнего задания: компьютерный
    тест. – 6мин.

    3.Обьяснение нового материала. Вывод первой
    космической скорости. – 12мин.

    Вывод второй космической скорости. Работа с
    учебником. – 6мин.

    4. Презентации учащихся — 10мин.

    5.Закрепление изученного материала. Решение
    задачи.- 8мин.

    6.Подведение итогов. Домашнее задание. – 2мин.

    “Мы — дети Галактики,
    Но самое главное –
    Мы дети твои, дорогая Земля!”

    Р. Рождественский.


    I.Организационный момент.

    Объявление темы урока, порядка работы на уроке.


    II.Учащиеся выполняют компьютерный тест.

    Тест составлен с помощью диска Microsoft Office в
    школе, создание тестов.


    III.Объяснение нового материала.

    Слайд №1

    Сегодня на уроке мы выясним, как двигается тело,
    находящееся в гравитационном поле. Выведем
    формулу первой и второй космической скорости.

    Рассмотрим, для чего используются
    искусственные спутники Земли.

    Внимание на экран. Слайд №2

    Траектория тел движущихся с малой скоростью.

    У нас имеется тело, которое находится в
    гравитационном поле Земли на высоте Н над
    поверхностью.

    Скажите, какая сила действует на это тело?

    Как будет двигаться тело под действием силы
    тяжести, если его скорость равна 0?

    Что представляет собой траектория движения
    тела?

    Если этому телу сообщить небольшую скорость направленную
    горизонтально, как в этом случае будет двигаться
    тело? По какой траектории?

    С увеличением скорости увеличивается
    дальность полета. Слайд №3

    При определенной скорости тело будет настолько
    приближаться к поверхности Земли, насколько
    поверхность будет удаляться из-за кривизны
    Земли. Оно не упадет, а будет двигаться вокруг
    Земли по круговой орбите. Такая скорость
    называется первой космической. Тело становится
    искусственным спутником Земли. Слайд №4

    Минимальная скорость, которую надо сообщить
    телу у поверхности Земли (или небесного тела),
    чтобы тело могло двигаться вокруг Земли (или
    небесного тела) по круговой орбите – называется
    первой космической скоростью.

    Вывод формулы первой космической скорости.

    Как направлена скорость тела в любой точке
    круговой траектории?

    Как направлено ускорение этого тела?

    На тело действует только сила тяжести. Запишем
    формулу закона всемирного тяготения для тела и
    Земли. Слайд №5

    F= G

    ускорение тела найдем по формуле а=

    По II закону Ньютона F= ma

    Приравниваем выражения m= G

    Выразим скорость =

    При H0 = .

    Проанализируем формулу. От каких величин
    зависит ?

    Учитывая, что g = G

    Получим =

    Рассчитаем численное значение первой
    космической скорости. Слайд №6

    Обладая такой скоростью, спутник будет
    двигаться сколь угодно долго по орбите, не падая
    на Землю при условии отсутствия помех его
    движению. В противном случае он пойдет по спирали
    с убывающим радиусом, войдет в атмосферу и
    сгорит.

    С такой скоростью в нашей стране впервые был
    запущен I искусственный спутник Земли.


    IV. Презентация 1 учащегося

    о первом ИСЗ,
    полете Ю.А. Гагарина. Слайд №7,8

    (Первый искусственный спутник Земли запущен 4
    октября 1957 года в СССР. Масса 83,6 кг. Период
    обращения 96 мин. На орбите находился 3 месяца).

    Если > то тело будет двигаться по эллипсу.
    Чем больше скорость, тем более вытянутый будет
    эллипс. Слайд №9. Слайд №10

    Минимальная скорость, которую надо сообщить
    телу у поверхности Земли (или небесного тела) для
    того чтобы, оно преодолело гравитационное
    притяжение Земли (или небесного тела), называется
    второй космической скоростью .



    можно вывести из
    закона сохранения механической энергии.

    Учащиеся работают с учебником. Выводят формулу
    второй космической скорости.

    При запуске потенциальная энергия тела E = — mgR, а кинетическая E =

    При удалении от Земли на бесконечно большое
    расстояние E p = 0 и E k = 0. Запишем закон сохранения
    механической энергии — mgR= 0 отсюда =

    Сравнить с = = 11,2 км/с

    При такой скорости тело становится
    искусственным спутником Солнца.

    Что представляет собой траектория движения
    такого тела? (парабола)

    Если учитывать и направление движения Земли, то
    корабль лучше запускать с запада на восток, тогда
    к скорости корабля добавится линейная скорость
    точек поверхности Земли.

    Впервые вторая космическая скорость была
    достигнута тоже в нашей стране. Это произошло 2
    января 1959 года.

    Если скорость тела будет 16,7 км/с, то траектория движения тела станет
    гиперболической. Слайд №11

    Минимальная скорость, которую надо сообщить
    телу у поверхности Земли для того, чтобы оно
    преодолело гравитационное притяжение Солнца,
    называется третьей космической скоростью.

    = 16,7 км/с.

    Автоматические станции, запущенные с такой
    скоростью покидают пределы Солнечной системы.
    Величина третьей космической скорости зависит
    от направления запуска космического корабля. При
    запуске в направлении орбитального движения
    Земли вокруг Солнца она равна = 16,7 км/с.

    Если же запускать корабль в сторону,
    противоположную движению Земли вокруг Солнца, то
    третья космическая скорость возрастет до 73 км/с.

    Презентация 2 учащегося о космическом аппарате
    Вояджер-2 с посланием к другим цивилизациям. Слайд
    №12, 13, 14.

    (Космический аппарат Вояджер-2 в1977году, пройдя
    мимо всех больших планет, аппарат вышел в 1989 году
    за пределы Солнечной системы. Сейчас он
    двигается к галактике “Туманность Андромеды” с
    посланием к другим цивилизациям. На борту
    находится видиодиск с важнейшими научными
    данными, виды Земли, изображение человека, звуки:
    шепот, плач ребенка, голоса птиц и зверей, шум
    ветра, речь человека.)

    Изучение движения тела в гравитационном поле
    имеет большое практическое значение для запуска
    спутников связи, научно-исследовательских
    спутников в геодезии, метеоспутников. Для
    изучения других планет космического
    пространства на орбите сейчас находятся целые
    научно-исследовательские лаборатории.

    Сделаем вывод.

    Как меняется траектория движения тела
    находящегося в гравитационном поле с
    увеличением скорости? Слайд №15

    При =0 прямая линия;

    < парабола;

    = окружность;

    >> эллипс;

    парабола;

    гипербола.


    V. Закрепление.

    Слайд №16

    Учащиеся выполняют практическую работу,
    используя программу MS Excel.

    На экране дана таблица. Выбрав свой вариант,
    учащийся должен рассчитать первую космическую
    скорость для данной планеты.

    1.Занести данные в таблицу MS Excel.

    2.Ввести формулу первой космической скорости.

    3.Расчитать первую космическую скорость.

    4.Вывести отчет на печать.

    Название планеты R м M кг G
    м/с
    Меркурий 2,4Е6 3,3Е23 6,67Е-11

    ?

    Венера 6,05Е6 4,87Е24 6,67Е-11

    ?

    Земля 6,4Е6 6Е24 6,67Е-11 7,9Е3
    Марс 3,4Е6 6,4Е23 6,67Е-11

    ?

    Юпитер 6,99Е7 1,9Е27 6,67Е-11

    ?

    Сатурн 6Е7 5,7Е26 6,67Е-11

    ?


    VI. Итоги урока.

    Домашнее задание-§37 стр. 168 зад.№4 подготовить
    сообщение об использовании ИСЗ.

    Литература:

    1. В.А. Касьянов “Физика 10 класс” М. Дрофа. 2003.
    2. Энциклопедия для детей. Т.8. Астрономия /
      глав.ред.М.Д. Аксенова.– М. Аванта 97
    3. И.Л. Касаткина “ Репетитор по физике”
      Ростов-на-Дону. Феникс.2003.

    Презентация

    Приложение




    Следующий: