Урок по астрономии в 11 классе «Космические скорости. Межпланетные перелеты"
методическая разработка по астрономии (11 класс) на тему

Рязанцева Л. А                                                                 11 кл астрономия 16.01.19

Урок № 9«Космические скорости.  Межпланетные перелеты»

Цели урока:

• продолжить формирование знаний учащихся о движении тел под действием силы притяжения;
• рассчитать значение 1 космической скорости и показать ее значение для искусственных спутников;
• применить физические законы для изучения небесных тел, например планет солнечной системы;
• воспитание патриотических чувств и гордости учащихся на примере истории развития космонавтики в России;
• на примерах продемонстрировать познаваемость мира, в котором живет человечество.

Ход урока

Организационный момент.

Актуализация знаний.

 На уроках физики вы изучали законы динамики. Давайте их вспомним. (Учащиеся отвечают законы Ньютона). Помимо 3-х законов движения, которые мы повторили, Ньютоном был открыт еще один важный закон - закон всемирного тяготения. Как формулируется этот закон? (Два любых тела притягиваются друг к другу с силой, модуль которой прямо пропорционален произведению их масс и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними.). А что можно сказать о силе всемирного тяготения, если одним из тел будет Земля? Эту силу мы называем силой тяжести.

Мотивация учебной деятельности.

Нам известно, что тело, брошенное с горизонтально направленной начальной скоростью,  всегда должно упасть на поверхность Земли, то есть мысленно мы предполагали, что поверхность Земли плоская и что ускорение свободного падения постоянно и равно g= 9,8 м/с2. Но всегда ли так будет? (выслушиваются ответы учащихся).

Но ведь на самом деле Земля – шар и при определенных начальных скоростях, тело за счет притяжения к Земле будет к ней приближаться, а Земля, наоборот, будет “уходить” от него за счет кривизны своей поверхности. Тогда тело никогда не упадет на поверхность Земли, а станет искусственным спутником.

Как сделать так, чтобы тело стало искусственным спутником Земли? (выслушиваются предположения учащихся).

Изучение нового материала.

Действительно, это должна быть очень большая скорость, позволяющая преодолевать не только земное притяжение, но и позволять телу перемещаться в космическом пространстве.

Итак, как вы думаете, какова тема нашего урока? (учащиеся называют тему, записывают в инструктивных карточках дату и тему урока).

Для чего нам необходимо изучать эту тему? Эти знания могут быть полезными? (ответы учащихся).

План урока:

1. Космические скорости
2. История космонавтики
3. Современная космонавтика

1.Космические скорости.

Итак, давайте рассчитаем скорость, которая позволит телу стать искусственным спутником Земли.

 Данная скорость имеет название: космическая скорость — это минимальная начальная скорость, которую необходимо придать объекту (например, космическому аппарату) на поверхности небесного тела, чтобы:

• v1 — объект стал искусственным спутником центрального тела, то есть стал вращаться по круговой орбите вокруг него на нулевой или пренебрежимо малой высоте относительно поверхности,
• v2 — объект преодолел гравитационное притяжение центрального тела и начал двигаться по параболической орбите, получив тем самым возможность удалиться на бесконечно большое расстояние от него,
• v3 — при запуске с планеты объект покинул планетную систему, преодолев притяжение звезды; учебник, с.44.

Отсюда:

• Первая космическая скорость= 7,9 км/с,  такую скорость необходимо сообщить телу, чтобы оно стало искусственным спутником Земли, эта скорость имеет другое название – (ищут в учебнике)  - круговая скорость.
• Кроме первой космической скорости существует и вторая . Если сообщить телу такую скорость, то оно сможет преодолеть силу земного притяжения и навсегда уйти от Земли.
• Рассчитана и третья космическая скорость, которую необходимо сообщить телу, чтобы оно покинуло пределы Солнечной системы. Значение этой скорости .

Давайте попробуем вычислить первую космическую скорость для некоторых небесных тел (используя формулу для 1ой скорости, вычисляют): 

1. для Марса (R=3400 км, g=3, 6 м/с2)
2.  для Луны (R= 1760 км, g=1, 7 м/с2)
3.  для Венеры (R=6000км, g= 8, 4 м/с2)

Решение задачи №1:

; ; ; 

1) 3400000м*3,6м/с==3, 5 км/с

2) км/с

3) 7,1 км/с

Чем больше масса и чем меньше радиус небесного тела, тем больше его космические скорости (сравнить Венеру и Землю).

2. История космонавтики.

Видео1.

Какой вид движения служит для взлета ракет с поверхности Земли? (ответы учащихся).

Реактивное движение — это движение, которое возникает при отделении от тела некоторой его части с определенной скоростью. (записывают в карты)

До 1957 года комические полеты были только теоретическими проектами, над которыми трудились такие ученые как Константин Эдуардович Циолковский, Сергей Павлович Королев, и многие другие. (Далее идут сообщения учащихся по заранее подготовленным темам).

Историческая справка:

Первый искусственный спутник Земли был запущен 4 октября 1957 года. Спутник был сферической формы (диаметром 58 см) и весил 83,6 кг. Он просуществовал 92 дня, совершив 1400 оборотов вокруг Земли.

Впервые в мире вторая космическая скорость была достигнута при полете советского космического аппарата “Луна-1”. Он был запущен 2 января 1959 года и стал первым искусственным спутником Солнца.

12 апреля 1961 года на космическом корабле “Восток” Ю. А. Гагарин совершил первый полет в космос.

16-19 июня 1963 года космический полет совершила первая в мире женщина-космонавт В.В. Терешкова.

18 марта 1965 года Алексей Архипович Леонов совершает первый выход в открытое космическое пространство.

3 февраля 1966 года советская АМС “Луна-9” совершила мягкую посадку на Луну и передала на Землю изображение с панорамой лунного ландшафта.

1 марта 1966 года советская АМС “Венера-3”, позднее, 16 мая 1969 года, «Венера-5» достигла поверхности Венеры, осуществив полет на другую планету.

Видео2.

Информация, которую получают с помощью искусственных спутников, позволяет изучить планеты Солнечной системы, объяснить ее происхождение и ответить на многие важные вопросы. Очень долго на орбите работала космическая станция “Мир”. За годы ее работы проделано огромное количество различных экспериментов и в том числе для ребят были сняты специальные фильмы о том, как происходят физические явления в космосе.

Скажите, пожалуйста, что произойдет с искусственным спутником Земли, если сообщить ему скорость чуть меньше первой космической скорости? (Упадет на Землю). Таким образом была затоплена станция «Мир». 

Физминутка.

3. Современная космонавтика.

А) космические телескопы.

Самый дорогостоящий космический телескоп –«Хаббл». Когда срок службы его подойдет к концу, сменит его телескоп имени Дж. Уэбба. Произойдет это в 2018 году. «Хаббл» находится на орбите Земли с 1990 года, уже прошел 5 млрд. км и сделал 1,2 млн. наблюдений за небесными телами – это самый эффективный и продуктивный из аппаратов, сделанных человеком. Он помог вычислить возраст вселенной, обнаружить присутствие темной материи, найти новые планеты, звезды и галактики.

Одним из самых интересных наблюдений телескопа «Хаббл» стали его снимки кометы Шумейкеров-Леви 9, которая в июле 1994 года столкнулась с Юпитером. Примерно за год до падения при наблюдении за этим объектом орбитальная обсерватория зафиксировала его разделение на несколько десятков частей, которые затем и падали в течение недели на поверхность планеты-гиганта. 

Б) МКС

Междунаро́дная косми́ческая ста́нция  — пилотируемая орбитальная станция, используемая как многоцелевой космический исследовательский комплекс

В каждом из 14 модулей находятся исследовательские лаборатории, хозяйственные помещения, склады, спальные места, тренажеры.

Наружная обшивка космической станции оснащена солнечными батареями. Там же проходят научные исследования, которые требуют невесомости и вакуума. Для этого космонавт надевает специальный защитный костюм, за спиной которого находится баллон с кислородом.  Вся Космическая станция весит более 417 тонн. МКС по орбите пролетает с огромной скоростью – 27700 км/час. Полет вокруг Земли у станции занимает 92 минуты. За сутки она успевает сделать почти 16 таких полетов. Это значит, что космонавты могут наблюдать за 24 часа 16 закатов и восходов, столько же дней и ночей. 

МКС стала пристанищем для первых космических туристов. 8 человек на коммерческой основе успели побывать на ней.

Видео3.

В) межпланетный полет

Юнона (англ. Juno, также Jupiter Polar Orbiter) — автоматическая межпланетная станция НАСА, запущенная 5августа 2011 года для исследования Юпитера. Это второй проект в рамках программы New Frontiers. Цельюмиссии является выход аппарата на полярную орбиту газового гиганта в 2016 году, изучение магнитного поляпланеты, а также проверка гипотезы о наличии у Юпитера твёрдого ядра. Кроме того, аппарат должензаняться исследованием атмосферы планеты - определением содержания в ней воды и аммиака, а такжепостроением карты ветров. 

Г) планируемые проекты

«Роскосмос» анонсировал создание совместной с США окололунной станции.
Россия обсуждает с NASA совместный проект полета на орбиту Луны. Первые модули станции Deep Space Gateway могут быть выведены на орбиту в 2024–2026 годах.
Еще один будущий проект Роскосмоса — «Венера-Д». Это российская автоматическая межпланетная станция (АМС) для изучения Венеры, которая планируется к запуску не ранее 2024 года. АМС будет изучать планету Венера по аналогии с американским аппаратом «Магеллан». «Венера-Д» будет первым венерианским зондом, запущенным Российской Федерацией после распада СССР.
«Фобос-Грунт-2» — планируемая российская автоматическая межпланетная станция (АМС), предназначенная для доставки образцов грунта с естественного спутника Марса — Фобоса на Землю. Также станция будет определять физико-химические характеристики грунта Фобоса, исследовать происхождение спутников Марса, процессов взаимодействия его атмосферы и поверхности, взаимодействия малых тел Солнечной системы с солнечным ветром. Роскосмос задумал запустить проект в 2018 году.
Закрепление изученного материала.

  (Работа в группах, лидер оценивает работу группы). 

Решение задачи №9, с.44.

Ответить на вопросы викторины:

1. Летательный аппарат с реактивным двигателем (ракета)
2. Путь, по которому движется планета или спутник (орбита)
3. Место запуска космических аппаратов (космодром)
4. Межзвёздное, межпланетное пространство со всеми находящимися в нём объектами (космос)
5. Состояние, при котором тела и предметы теряют вес (невесомость)
6. Пилотируемый летательный аппарат большой мощности с системой жизнеобеспечения для космонавтов - это космический (корабль)
7. Человек, совершающий космический полёт (космонавт)
8. Название космического корабля, на котором Ю. А. Гагарин совершил первый полет в космос (“Восток”)
9. Самый дорогостоящий космический телескоп (Хаббл)
10. Фамилия первой в мире женщины-космонавта (В.В. Терешкова)

Рефлексия.

Слайды.

Домашнее задание. Выполнить задания, оценив свои способности (на бланках домашнего задания).

Домашнее задание.

На отметку «3»:

1. Виртуально посетить МКС, перейдя по ссылке http://mks-onlain.ru/# или http://a-russia.ru/earth-online-web-cam-iss-online/ , видео с веб-камер. Отметить место нахождения станции на момент просмотра на данной карте.

На отметку «4»:

2.Создать презентацию (5-7 слайдов) о космонавтах – крымчанах.

На отметку «5»:

3.Написать небольшую статью о проектах РОСКОСМОСа на ближайшие годы (с иллюстрациями).