سرعت ماهواره به دور زمین. سرعت ماهواره به دور زمین ماهواره مصنوعی ماه چه سرعتی باید داشته باشد؟

اهداف درس:

آموزشی:

شکل گیری مهارت ها برای به دست آوردن مستقل دانش؛

شکل گیری مهارت برای محاسبه دقیق و بدون خطا اولین و دومین سرعت کیهانی زمین و سایر سیارات، شتاب سقوط آزاد.

شکل گیری مهارت ها و توانایی ها برای یافتن راه های منطقی برای حل مسائل برای محاسبه دوره انقلاب سیارات، چگالی سیارات.

شکل گیری مهارت برای به کارگیری فرمول های لازم؛

در حال توسعه:

توسعه مهارت های کار مستقل؛

تمرین روش های حل مشکلات؛

توسعه توانایی تفکر منطقی؛

توانایی نتیجه گیری در هنگام حل مشکلات را توسعه دهید.

آموزشی:

تشکیل ارزیابی انتقادی نتایج؛

ایجاد حس غرور در وطن.

نوع درس: درس به کارگیری دانش، مهارت و توانایی.

تجهیزات: کامپیوتر، کنسول چند رسانه ای، دیسک با یک برنامه آموزشی فیزیک با موضوع: "مکانیک"، سخنرانی های دانش آموز، فرم ارزیابی، برگه های تکالیف.

طرح درس:

1. لحظه سازمانی.

3. به روز رسانی دانش پایه لازم برای شکل گیری مهارت ها.

4. تحکیم مهارت ها و توانایی های اولیه

5. تمرین در به کارگیری دانش و مهارت در شرایط تغییر یافته

6. کاربرد خلاقانه دانش و مهارت.

7. خلاصه درس.

8. تکالیف.

در طول کلاس ها

1. لحظه سازمانی.

2. بیان موضوع درس و اهداف آن.

روی صفحه یک قطعه ویدیویی از پرتاب اولین ماهواره زمین مصنوعی است

اکنون او نامرئی شده است.
غلبه بر نیروی جاذبه ...
یک ماهواره در مه خاکستری ناپدید می شود
و زمین با صدای آوازی سیگنال می دهد،
در آسمان پر ستاره نیمه شب
او مانند یک ستاره جدید شناور خواهد شد،
برای بدست آوردن یک جادوی دیگر
یک "کلید طلایی" از کیهان وجود دارد.
M. Romanova

3. به روز رسانی دانش پایه.

1) پیشانی

• برای تبدیل شدن بدن به ماهواره مصنوعی چه باید کرد؟ (به بدن بگویید با چه سرعتی می توانید بر نیروی گرانش غلبه کنید).
• چرا ماهواره هایی که تحت تأثیر گرانش به دور زمین می چرخند، به زمین نمی افتند؟ (زیرا سرعت نسبتاً بالایی دارند که به طور مماس به دایره ای که در امتداد آن حرکت می کند هدایت می شود)
• آیا حرکت ماهواره به دور زمین را می توان سقوط آزاد دانست؟ (بله، ممکن است، زیرا شتاب مرکزگرا هنگام حرکت ماهواره به دور زمین برابر با شتاب گرانش است).
• جهت بردار سرعت هنگام حرکت به دور دایره چیست؟ (مماس بر دایره)؛
• جهت شتاب جسمی که به صورت دایره ای حرکت می کند چیست؟ (به سمت مرکز دایره)؛
• اجازه دهید مقادیر سرعت ها را مطابق با مسیر حرکت بدن مرتب کنیم

7.9 کیلومتر بر ثانیه؛ دایره

بیش از 7.9 کیلومتر بر ثانیه؛ بیضی

11.2 کیلومتر بر ثانیه; سهمی

بیش از 11.2 کیلومتر بر ثانیه هذلولی

• اجازه دهید واحدهای اندازه گیری کمیت های فیزیکی زیر را تکرار کنیم و بین کمیت های فیزیکی و واحدهای اندازه گیری آنها مطابقت ایجاد کنیم:

وزن؛ - نیوتن؛

زور؛ - متر؛

شتاب؛ - متر در ثانیه؛

تراکم؛ - کیلوگرم؛

جلد؛ - متر بر ثانیه مربع؛

سرعت؛ - متر مربع؛

• بیایید فرمول های ریاضی را به خاطر بسپاریم:

2) بررسی کنید مشق شب.

حالا بیایید بررسی کنیم که چگونه خروجی 1 سرعت فرار را یاد گرفتید.

در صورت تمایل، به تابلو بروید و نتیجه اولین سرعت کیهانی را برای زمین بنویسید (بچه ها نتیجه گیری سرعت کیهانی را روی بال های تخته ها در سمت عقب می نویسند).

3) وظیفه مربوط به مطابقت فرمول ها و نام آنها.

در حالی که بچه ها در هیئت مدیره کار می کنند، ما روی دانش فرمول ها کار خواهیم کرد.

1 گزینه

1) F T = m g A) فرمول اولین سرعت کیهانی.

2) T = B) فرمول شتاب مرکزگرا.

3) F = B) فرمول محاسبه گرانش.

4) a c = G) فرمول نیروی گرانش جهانی.

5) د) فرمول محاسبه دوره زمانی که در یک دایره حرکت می کنید.

گزینه 2

1) الف) شتاب سقوط آزاد.

2) ب) فرمول چگالی ماده.

3) ب) فرمول حجم یک کره.

4) د) فرمول سرعت فرار در ارتفاع بالای زمین.

5) د) فرمول سرعت خطی هنگام حرکت در دایره.

کار را بررسی خواهیم کرد تایید متقابلبا همسایه میز خود

4. شکل گیری، تثبیت مهارت ها و توانایی های اولیه و به کارگیری آنها در موقعیت های استاندارد - به قیاس.

تصور کنید که سفینه های فضایی شما بر روی سیارات منظومه شمسی فرود آمده اند: عطارد، زهره، مریخ، مشتری. کشتی های شما برای غلبه بر گرانش سیارات باید چه سرعتی داشته باشند؟

وظیفه شما محاسبه اولین سرعت فرار و شتاب سقوط آزاد سیاره ای است که در آن قرار دارید. خدمه ردیف 1 از عطارد شروع می شود، ردیف دوم - از زهره، و سوم - از مریخ. داده های محاسبه سرعت و شتاب را از جدول می گیریم و جواب ها را در جدول می نویسیم و در دفترچه ای مشکل را حل می کنیم.

شما 5 دقیقه فرصت دارید تا تصمیم بگیرید. علاقه مندان می توانند روی تخته کار کنند و شتاب گرانش و اولین سرعت فرار مشتری را بیابند.

	وزن (کیلوگرم	شعاع، کیلومتر
سیاره تیر

بنابراین، راه حل را تمام کردیم و پاسخ ها را وارد جدول کردیم. ما چه چیزی را مشاهده می کنیم؟

چه چیزی شتاب سقوط آزاد و اولین سرعت های کیهانی را تعیین می کند؟ (هرچه جرم سیاره بیشتر باشد، شتاب گرانش و اولین سرعت فرار بیشتر است)

5. تمرین در به کارگیری دانش و مهارت در شرایط تغییر یافته.

حال اجازه دهید شتاب گرانش و اولین سرعت فرار در ارتفاعات مختلف را محاسبه کنیم.

ردیف اول ارتفاعی برابر با شعاع زمین محاسبه می کند.

ردیف دوم برای ارتفاعی برابر با دو شعاع زمین است.

ردیف سوم برای ارتفاعی برابر با سه شعاع زمین است.

نتایج را در جدول می گذاریم و در یک دفترچه حل می کنیم و خودتان کار را دوتایی تقسیم می کنیم.

ارتفاع h در Rz
اولین سرعت فرار، کیلومتر بر ثانیه
شتاب گرانش، m/s 2

پس از حل و ثبت نتایج، نحوه تغییر شتاب گرانش و اولین سرعت فرار را تعیین می کنیم.

ما مشکلات پیچیده تری را حل می کنیم.

بیایید به اسلاید از دیسک آموزشی چند رسانه ای نگاه کنیم "مکانیک".

6. کاربرد خلاقانه دانش و مهارت.

حل مسئله متمایز

سطح اول

1. یک ماهواره مصنوعی در مداری دایره ای به دور زمین حرکت می کند. عبارت صحیح را انتخاب کنید.

الف- ماهواره با شتاب ثابت حرکت می کند.

ب- سرعت ماهواره به مرکز زمین اصلاح می شود.

ب- ماهواره با نیروی کمتری نسبت به نیرویی که زمین ماهواره را جذب می کند، زمین را جذب می کند.

2. شتاب گرانش را در ارتفاعی معادل دو شعاع زمین محاسبه کنید.

A. 1.1 m/s 2. B. 5 m/s 2 . V. 4.4 m/s 2.

3. چه چیزی ماهواره مصنوعی زمین را در مدار نگه می دارد؟

سطح کافی

1. ماه در مداری دایره ای با سرعت 1 کیلومتر بر ثانیه و شعاع مداری آن 384000 کیلومتر به دور زمین حرکت می کند. جرم زمین چقدر است؟
2. آیا ماهواره می تواند در مداری دایره ای با سرعت 1 کیلومتر بر ثانیه به دور زمین بچرخد؟ در چه شرایطی این امکان وجود دارد؟

سطح بالا

1. این فضاپیما وارد مداری دایره ای با شعاع 10 میلیون کیلومتری به دور ستاره ای که کشف کرده بود، شد. اگر دوره مداری فضاپیما 628000 ثانیه باشد، جرم ستاره چقدر است؟
2. این ماهواره در مداری دایره ای در ارتفاع کم از سیاره می چرخد. دوره مداری ماهواره 6 ساعتبا فرض اینکه سیاره یک کره همگن است، چگالی آن را پیدا کنید.

سطح اول

1. اگر ماهواره مصنوعی زمین با سرعت کمی کمتر از اولین سرعت فرار به مدار پرتاب شود، چه اتفاقی می افتد؟ عبارت صحیح را انتخاب کنید.

الف. به زمین بازخواهد گشت.

ب- در مداری دورتر حرکت خواهد کرد.

ب- به سمت خورشید حرکت خواهد کرد.

2. شتاب گرانش در ارتفاعی معادل نصف شعاع زمین چقدر است؟ شعاع زمین 6400 کیلومتر در نظر گرفته شده است.

الف. 4.4. m/s 2 V. 9.8 m/s 2 . V. 16.4 m/s 2.

3. چرا ماهواره های زمین مصنوعی از زمین در جهت شرق پرتاب می شوند؟

سطح کافی

1. یک ماهواره مصنوعی ماه باید چه سرعتی داشته باشد تا بتواند در مداری دایره ای در ارتفاع 40 کیلومتری به دور خود بچرخد؟ شتاب گرانشی ماه در این ارتفاع 1.6 متر بر ثانیه و شعاع ماه 1.760 کیلومتر است.
2. شتاب سقوط آزاد جسمی در ارتفاع 600 کیلومتری از سطح زمین را تعیین کنید. شعاع زمین 6400 کیلومتر است.

سطح بالا

1. دوره مداری ماهواره 1 ساعت و 40 دقیقه و 47 ثانیه است. ماهواره در چه ارتفاعی از سطح زمین حرکت می کند؟ شعاع زمین R = 6400 کیلومتر، جرم زمین M = 6 10 24 کیلوگرم است.
2. یک ماهواره مصنوعی با سرعت 6 کیلومتر بر ثانیه به دور زمین می چرخد. پس از انجام مانور در مدار دیگری با سرعت 5 کیلومتر بر ثانیه حرکت می کند. شعاع مداری و دوره مداری در نتیجه مانور چند بار تغییر کرد؟

7. خلاصه درس.

جمع بندی درس.

دانش آموزان برای کار خود در درس در جدول زیر نمره می دهند:

عنوان شغلی	مقطع تحصیلی (میانگین امتیاز)
حل یک کار تطبیق فرمول
حل مسئله به صورت زوجی
خروجی اولین سرعت فرار
حل مشکلات در هیئت مدیره
حل مسائل متمایز
پاسخ های شفاهی

8. تکالیف.

	وزن (کیلوگرم	شعاع، کیلومتر	شتاب گرانش، m/s 2	اولین سرعت فرار، کیلومتر بر ثانیه
نپتون

موضوع:ماهواره های زمین مصنوعی اولین سرعت فرار

هدف از درس:مسیر جسمی را در میدان گرانشی در نظر بگیرید، سرعت فرار 1، 2 و 3 را محاسبه کنید. ماهواره ثابت زمین را تعریف کنید.

وظایف:

آموزشی:دانستن شرایطی که تحت آن یک جسم می تواند به ماهواره مصنوعی زمین تبدیل شود. بتواند سرعت فرار اول و دوم و سوم را محاسبه کند.

رشدی:توسعه گفتار، تفکر، توانایی برجسته کردن ویژگی های ضروری، ارتباطات بین رشته ای را پیدا کنید.

آموزشی:برای ایجاد احترام به کار دانشمندان و افتخار به مخترعان روسی فناوری فضایی.

نوع درس:درس یادگیری مطالب جدید

نوع درس:سخنرانی درسی

روش های تدریس: تولید مثلی، توضیحی و گویا

تجهیزات : کتاب های درسی، تخته سیاه، گچ.

طرح درس:

زمان سازماندهی

به روز رسانی دانش مرجع

ارائه مطالب جدید

حل مسئله

مشق شب

در طول کلاس ها

عنصر ساختاری درس

فعالیت های معلم و دانش آموزان

زمان سازماندهی

سلام، بررسی غایبین. ایجاد روحیه دانش آموزان برای کار.

به روز رسانی دانش مرجع

در درس آخر قانون گرانش جهانی را فرموله کردیم.

یکی از دانش آموزان به تخته فراخوانده می شود و فرمولی برای قانون گرانش جهانی می نویسد. سوال برای کلاس: قانون گرانش جهانی را فرموله کنید.

یادگیری مطالب جدید

تحت تاثیر نیروی گرانشگرانش باعث چرخش زمین به دور خورشید و حرکت ماهواره های سیارات می شود.

بیایید سعی کنیم بفهمیم ماهواره ها با چه سرعتی حرکت می کنند.

بگذارید بدن در ارتفاعی باشداچ، نیروی گرانش از سمت زمین به سمت مرکز زمین بر روی آن وارد می شود. اگر سرعت اولیه صفر باشد، آنگاه جسم آزادانه در امتداد نیروی گرانش در یک خط مستقیم به زمین می افتد.در حضور یک جزء افقی، بدن تقریباً در امتداد یک مسیر سهموی حرکت می کند.

با مقداری سرعت شروع می شودبدن آنقدر سریع دور می شود که به زمین نمی افتد. و تبدیل به یک ماهواره مصنوعی زمین می شود و به دور آن حرکت می کندمدار دایره ای - این سرعت را اولین سرعت کیهانی می نامند. |
اگر جسمی در مداری دایره ای از سطح زمین پرتاب شود (H = 0)، پس

اولین کیهانیسرعت واقعی = 7.9 کیلومتر بر ثانیه،اگر گرم ≈9.8 متر/ با 2 ، آآر ≈6, 4 * 10 6 متر جسمی که سرعت آن 7.9 کیلومتر بر ثانیه است و نسبت به سطح زمین به صورت افقی جهت گیری می شود به یک ماهواره مصنوعی تبدیل می شود.

در یک مدار دایره ای در ارتفاع کم از زمین حرکت می کند

اگر سرعت بدن باشدبالاتر از اولین کیهانی، نیروی گرانشی زمین آن را نگه می دارد، اما ماهواره در مداری بیضوی حرکت می کند. با افزایش بیشتر سرعت پرتاب، بدن بیشتر و بیشتر از زمین حرکت می کند، در حالی که مدار بیضی شکل به طور قابل توجهی کشیده می شود.

ن
در نهایت، سرعتی وجود خواهد داشت که در آن بدن قادر به پاره شدن استشیابه فضای بیرونی، غلبه بر گرانش زمین، یعنی دور خواهد شداز جانبزمین تا بی نهایت مسافت طولانی. (مسیر سهموی است.).

با سرعت V 0 > V III ≈ 16.7 کیلومتر بر ثانیه، بدن منظومه شمسی را ترک می کند. این سرعت را سومین سرعت فرار می نامند. ماهواره مصنوعی زمین ثابت ماهواره ای است که به طور مداوم در بالای یک نقطه از خط استوا قرار دارد. برای اینکه ماهواره بر روی یک نقطه معین از استوا شناور شود، باید همان دوره چرخش زمین را داشته باشد، یعنی. 24 ساعت

دو تاریخ مهم برای کشور ما وجود دارد. 4 اکتبر 1957 اولین ماهواره در اتحاد جماهیر شوروی پرتاب شد. این ماهواره شبیه توپی به قطر 58 سانتی متر و جرم 83.6 کیلوگرم بود. 12 آوریل 1961، اولین فضانورد جهان، هموطن مایوری الکسیویچ گاگارین متعهد شد در کشتی ماهواره ای "وستوک".

حل مسئله

مشکلات تجمیع را حل کنید.

وظیفه شماره 1

اگر شعاع ماه 1700 کیلومتر باشد و شتاب سقوط آزاد اجسام روی ماه 1.6 m/s 2 باشد، اولین سرعت فرار ماه را محاسبه کنید.

مشکل شماره 2

یک ماهواره مصنوعی باید چه سرعتی داشته باشد تا در مداری دایره ای در ارتفاع 600 کیلومتری از سطح زمین بچرخد؟

مشکل شماره 3

سرعت حرکت یک ماهواره مصنوعی در ارتفاع 300 کیلومتری از سطح زمین چقدر است؟

تنظیم تکالیف

کتاب درسی جدید G.Ya. میاکیشف، بی.بی. بوخوفتسف، N.N. سوتسکی § 32

کتاب درسی قدیمی G.Ya. میاکیشف، بی.بی. بوخوفتسف، N.N. سوتسکی § 34

در فضا، گرانش نیرویی را فراهم می کند که باعث می شود ماهواره ها (مانند ماه) به دور اجسام بزرگتر (مانند زمین) بچرخند. این مدارها در مورد کلیشکل بیضی دارند، اما اغلب، این بیضی با دایره تفاوت چندانی ندارد. بنابراین، با یک تقریب اول، مدار ماهواره ها را می توان دایره ای در نظر گرفت. با دانستن جرم سیاره و ارتفاع مدار ماهواره بر بالای زمین، می توانیم محاسبه کنیم که چقدر باید باشد. سرعت ماهواره در اطراف زمین.

محاسبه سرعت یک ماهواره در اطراف زمین

با چرخش در مداری دایره‌ای به دور زمین، یک ماهواره در هر نقطه از مسیر خود فقط می‌تواند با سرعت مطلق ثابت حرکت کند، اگرچه جهت این سرعت دائما تغییر خواهد کرد. قدر این سرعت چقدر است؟ می توان آن را با استفاده از قانون دوم نیوتن و قانون گرانش محاسبه کرد.

برای حفظ مدار دایره ای یک ماهواره جرمی مطابق با قانون دوم نیوتن، نیروی مرکزگرا مورد نیاز است: , شتاب مرکزگرا کجاست.

همانطور که مشخص است، شتاب مرکز با فرمول تعیین می شود:

سرعت ماهواره کجاست، شعاع مدار دایره ای است که ماهواره در امتداد آن حرکت می کند.

نیروی مرکزگرا توسط گرانش ایجاد می شود، بنابراین، مطابق با قانون گرانش:

که در آن kg جرم زمین است، m 3 ⋅kg -1 ⋅s -2 ثابت گرانش است.

با جایگزین کردن همه چیز به فرمول اصلی، دریافت می کنیم:

با بیان سرعت مورد نیاز، متوجه می شویم که سرعت ماهواره به دور زمین برابر است با:

این فرمولی برای سرعتی است که یک ماهواره زمین باید در یک شعاع معین (یعنی فاصله از مرکز سیاره) برای حفظ مدار دایره ای داشته باشد. تا زمانی که ماهواره شعاع مداری ثابتی داشته باشد، یعنی تا زمانی که در یک مسیر دایره ای به دور سیاره می چرخد، سرعت نمی تواند تغییر کند.

هنگام استفاده از فرمول به دست آمده، باید چندین جزئیات را در نظر گرفت:

ماهواره های مصنوعی زمین معمولاً در ارتفاع 500 تا 2000 کیلومتری از سطح سیاره به دور سیاره می چرخند. بیایید محاسبه کنیم که چنین ماهواره ای با چه سرعتی باید در ارتفاع 1000 کیلومتری از سطح زمین حرکت کند. در این مورد کیلومتر. با جایگزینی اعداد، دریافت می کنیم:

مواد تهیه شده توسط سرگئی والریویچ