Конспект урока "Законы Кеплера"
план-конспект урока по физике (9 класс) на тему

Тема урока:               Законы движения планет – законы Кеплера .

Основная воспитательная идея:  человек,  изучая явления (видимое движение планет на фоне звездного неба), постигает их сущность (гелиоцентрическая система Коперника) и открывает законы природы (законы Кеплера и их уточнение Ньютоном).  Эти законы человек использует не только для более глубокого познания природы (например, для определения масс небесных тел), но и для решения практических задач (космонавтика).

Цели урока:

1.  Продолжить формирование основных законов движения тел;

2. Создать условия для того, чтобы обучающие учились

1.  самостоятельному поиску информации;
2.  формулировать эмпирические закономерности;
3.  делать обобщения.

3.  Продолжить работу по овладению методами научного исследования. Показать, что открытие законов Кеплера и их уточнение Ньютоном – пример познаваемости мира и его закономерностей.

4.  Продолжить развитие функции общения на уроке как условия обеспечения взаимопонимания, побуждения к действию, ощущения эмоционального удовлетворения.

Задачи урока:

1. Обучающая: ввести новые понятия:  небесная механика (о предмете, методах и инструментах небесной механики, ее связи с другими науками и основных этапах развития); о космическом явлении – движении космических тел в центральном поле тяготения и их траекториях; использовать решение задач для продолжения формирования расчетных навыков о небесной механике и космических скоростях.
2. Воспитывающая: Показать, что открытие законов Кеплера и их уточнение Ньютоном – пример познаваемости мира и его закономерностей. Акцентировать внимание учащихся на том, что открытые законы природы (законы Кеплера и их уточнение Ньютоном) используются не только для более глубокого познания природы (например, для определения масс небесных тел), но и для решения практических задач (космонавтика). Формирование научного мировоззрения в ходе знакомства с историей человеческого познания и объяснения причин небесных явлений, обусловленных движением космических тел; политехническое и трудовое воспитание в ходе изложения материала о практических способах применения знаний небесной механики в космонавтике.
3. Развивающая: законы Кеплера, как и закон всемирного тяготения, действуют и за пределами Солнечной системы, являясь новым шагом в познании Вселенной. Формирование умений решать задачи на применение законов движения космических тел и формул космических скоростей.

Знать:

 (стандарт) – о небесной механике, законе Всемирного тяготения, формы орбит космических тел. 

Уметь:

 (стандарт) – применять формулы закона всемирного тяготения и уточненного третьего закона Кеплера в решении простых задач на применение законов движения космических тел для расчета их орбит и космических скоростей.

Методы  урока: проблемно – поисковый

Форма работы:   фронтальная, индивидуальная, групповая.

Межпредметные связи: физика (закон всемирного тяготения), черчение, математика (расчеты по формулам, которые содержат квадраты или кубы неизвестных величин, использование микрокалькуляторов для сокращения затрат времени на вычисления), обществоведение (понятие о законах природы), астрономия.

Методические указания. Данный урок проводится после изучения учащимися темы «Закон всемирного тяготения». Большое количество вводимых понятий и новые формулы делают данный урок достаточно сложным. На таких уроках особое значение приобретает четкое изложение нового материала, его логическая последовательность, которая задается планом урока. По существу на данном уроке продолжается рассмотрение вопроса о развитии представлений о строении Солнечной системы. Важно подчеркнуть, что Кеплер открыл свои законы эмпирическим путем, а Ньютон аналитическим путем вывел эти законы (и в более общей форме!) из своего закона всемирного тяготения. В дальнейшем учащиеся будут иметь возможность убедиться в том, что законы Кеплера и закон тяготения Ньютона имеют всемирный характер, причем закон всемирного тяготения не только является основным законом небесной механики, но и играет решающую роль в анализе различных космогонических и космологических процессов.  Для большой наглядности необходимо использовать презентационные слайды.

Этапы урока:

Ход урока.

1. Организация начала урока ( слово учителя)

После открытия Коперником гелиоцентрической системы мира начались поиски закономерностей, которым подчиняется движение планет вокруг Солнца. Датский астроном Тихо Браге, многие годы, наблюдая за движением планет, накопил многочисленные данные, но не сумел их обработать. Это сделал его ученик Иоганн Кеплер. Им были открыты три закона движения планет вокруг Солнца. (Проводится работа с учебником астрономии для знакомства с этими законами). Но причину, определяющую эти общие для всех планет закономерности, Кеплеру найти не удалось. Существует легенда, что, постоянно думая над этим вопросом и наблюдая за падением яблока с ветки дерева, Ньютон выдвинул гипотезу о том, что движение планет по орбитам вокруг Солнца и падение тел на Землю вызваны одной и той же причиной – тяготением, которое существует между всеми телами. Теперь исследования историков показывают, что такая догадка высказывалась учеными и до Ньютона. Однако именно он из этой гипотезы сделал частный, но очень важный вывод: между центростремительным ускорением Луны и ускорением свободного падения на Земле должна существовать связь. Эту связь нужно было установить численно и проверить. Именно этим соображения Ньютона отличались от догадок других ученых, например от догадок Гука, который тоже считал, что между телами действуют силы тяготения.

Итак, начнём с того, что знаем. На последнем уроке физики мы познакомились с законом всемирного тяготения, который вместе с законами Кеплера и лежит в основе «небесной механики».

2. Актуализация опорных знаний «Закон всемирного тяготения» состоит из двух частей: теоретической и практической. Теоретическую часть учащиеся выполняют в группах из двух человек, практическую – со слайдов.

Вставьте пропущенные слова.

Силы всемирного тяготения – это силы, с которыми все тела _______________друг к другу. Закон всемирного тяготения гласит, что сила всемирного приближения двух тел прямо пропорциональна_____________________этих тел и обратно пропорциональна_______________ между ними, и записывается формулой____________. Коэффициент пропорциональности G называется_________________, он равен_____________, был измерен английским физиком______________, с помощью прибора, называемого________________. Удивительное свойство гравитационных сил состоит в том, что они сообщают всем телам независимо от их масс одинаковое____________. При перемещении тела от полюса к экватору ускорение свободного падения______________, что объясняется изменением расстояния от центра Земли до поверхности Земли. Первая космическая скорость искусственного спутника Земли равна_______________.

1. Как изменится сила притяжения между телами с увеличением расстояния между ними в 3 раза?
   A. Увеличится в 3 раза.  

      B. Уменьшится в 3 раза.  

       C. Уменьшится в 9 раз.

2.    Как изменится сила притяжения между телами с уменьшением массы каждого из тел в 3     раза?
      A. Увеличится в 3 раза.  

       B. Уменьшится в 3 раза.

       C. Уменьшится в 9 раз.

3.   Как изменится сила притяжения между телами с увеличением расстояния между ними в 2 раза?
      A. Увеличится в 2 раза.  

       B. Уменьшится в 4 раза.   

       C. Уменьшится в 2 раза.

4.   Как изменится сила притяжения между телами с увеличением массы каждого из тел в 2 раза?
    A. Увеличится в 2 раза.   

     B. Уменьшится в 2 раза.   

     C. Увеличится в 4 раза.

5. Два тела равной массы (по 1 кг) взаимодействуют с силой 6,67•10-11 Н.  На каком расстоянии находятся тела?

Ответ:  1 м.  

3.   Сообщения учащихся.

Сообщение 1.

Еще тысячи лет назад было замечено, что по расположению небесных светил можно предсказать разливы рек, а значит, и урожаи, составлять календари. По звездам – находить правильный путь для морских кораблей. Люди научились вычислять сроки затмений Солнца и Луны. Так родилась наука астрономия. Название ее произошло от двух греческих слов: “астрон”, что значит звезда, и “номос”, что по-русски значит закон. То есть наука о звездных законах. Чтобы объяснить движение планет, высказывались различные предположения. Знаменитый греческий астроном Птолемей во II веке до нашей эры считал, что центром Вселенной является Земля, вокруг которой вращаются Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн.Развитие торговли между Западом и Востоком в XV веке предъявило повышенные требования к мореплаванию, дало толчок к дальнейшему изучению движения небесных тел, астрономии.В 1515 году великий польский ученый Николай Коперник (1473 – 1543), очень смелый человек, опровергнул учение о неподвижности Земли. По учению Коперника, в центре мира находится Солнце. Вокруг Солнца обращается пять известных к тому времени планет и Земля, которая также является планетой, и ничем не отличается от других планет. Коперник утверждал, что вращение Земли вокруг Солнца совершается за год, а вращение Земли вокруг своей оси происходит за сутки. Идеи Николая Коперника продолжали развивать итальянский мыслитель Джордано Бруно, великий ученый Галилео Галилей, датский астроном Тихо Браге, немецкий астроном Иоганн Кеплер. Высказаны первые догадки, что не только Земля притягивает к себе тела, но и Солнце притягивает к себе планеты.

Сообщение 2 ( биография Кеплера).

4.Новый материал. Работа в группах.

Чтобы достичь поставленных целей, нужно рационально организовать нашу работу. Мы будем работать в группах....  Итак, у нас получилось 6 групп.

Сейчас я раздаю задание-инструкцию каждой группе.  Не забудьте потом обсудить найденное и представить отчет о работе. На работу отводится 8 мин.

                             Интересные факты    

1. Меркурий — самая быстрая планета в Солнечной системе, она движется по орбите вокруг Солнца со средней скоростью 47,87 км/с, что почти в 2 раза больше скорости движения Земли. Такая скорость и тот факт, что Меркурий расположен ближе к Солнцу, чем Земля, приводят к тому, что один год на Меркурии (время его полного оборота вокруг Солнца) составляет всего 87,99 дней, или примерно 3 месяца.
2. Меркурий — довольно сложный объект для наблюдения в высоких широтах Земли из-за того, что он всегда наблюдается в заре — утренней или вечерней — на фоне сумеречного неба, и довольно низко над горизонтом (особенно в северных широтах). Период его наилучшей видимости (элонгация) наступает несколько раз в году (продолжаясь около 10 дней). Даже в эти периоды увидеть Меркурий невооружённым глазом непросто (относительно неяркая звёздочка на довольно светлом фоне неба). Существует история о том, что Николай Коперник, наблюдавший астрономические объекты в условиях северных широт и туманного климата Прибалтики, сожалел, что за всю жизнь так и не увидел Меркурий. В низких же широтах Меркурий виден хорошо.[источник?] 
3. На Меркурии не существует времён года в том смысле, который мы вкладываем в это понятие на Земле. Это происходит из-за того, что ось вращения планеты находится под прямым углом к плоскости орбиты. Как следствие, рядом с полюсами есть области, до которых солнечные лучи не доходят никогда. Обследование, проведённое радиотелескопом Аресибо, позволяет предположить, что в этой студёной и тёмной зоне есть ледники. Ледниковый слой может достигать 2 м и покрыт слоем пыли.[11] 
4. Из всех планет, видных невооружённым глазом, только Меркурий не имеет собственного искусственного спутника. Выход АМС MESSENGER на орбиту Меркурия запланирован на 2011 год.
5. Телескоп Хаббл никогда не использовался и не будет использован для наблюдения Меркурия. Конструкция телескопа не допускает наблюдения объектов, близких к Солнцу, при попытке сделать это аппаратура будет необратимо повреждена.[12] 

Меркурий - происхождение названия

Меркурий — первая от Солнца планета Солнечной системы. Самые древние свидетельства наблюдения планеты Меркурий можно найти ещё в шумерских клинописных текстах, датируемых третьим тысячелетием до н. э. Планета названа в честь бога римского пантеона под названием Меркурий, аналог греческого Гермеса, покровителя торговцев.

Меркурий - факты

1. Меркурий делает полный оборот вокруг Солнца за 88 земных суток, а вокруг своей оси за 58,65 суток, то есть за 2/3 меркурианского года — уникальное явление соразмерности периодов вращения и обращения планеты в Солнечной системе. Объясняется приливным воздействием на Меркурий Солнца.

2. Температура на поверхности планеты Меркурий сильно колеблется: от + 430 ºС на подсолнечной стороне и до – 180 ºС на ночной стороне. Это самые резкие перепады в Солнечной системе.

3. Меркурий обладает таким нетривиальным явлением как, так называемый, эффект Иисуса Навина. В результате того, что на участке орбиты вблизи перигелия в течение примерно 8 суток скорость орбитального движения превышает скорость вращательного — Солнце на небе планеты Меркурий останавливается и начинает двигаться в обратном направлении (с запада на восток).

4. Хотя ближайшими по расположению орбит к Земле есть Марс и Венера, однако, Меркурий находится ближе к Земле на протяжении большего времени, чем любая другая планета.

5. Меркурий — самая маленькая планета земной группы. Она уступает по размерам Ганимеду и Титану — самым крупным спутникам Юпитера и Сатурна соответственно.

6. Меркурий имеет поверхность во многом напоминающую Лунную — она усеяна множеством кратеров. Важным различием между этими телами есть присуцтвие на планете Меркурий многочисленных зубчатых откосов — эскарпов, простирающихся на сотни километров. Они образовались при сжатии, сопровождавшем остывание планеты.

7. Одна из самых заметных деталей поверхности планеты Меркурий — Равнина Жары — кратер, получивший название от расположения вблизи одной из «горячих долгот». Его поперечник составляет около 1300 км. Вероятно тело, ударившееся об поверхность планеты Меркурий в незапамятные времена, имело диаметр не меньше ста километров.

8. Меркурий своей гравитацией захватывает частицы солнечного ветра, и те создают очень разреженную атмосферу вокруг планеты, заменяясь, в среднем, каждые 200 суток.

9. Меркурий — самая быстрая планета Солнечной системы. Она вращается вокруг Солнца со среднейскоростью — 47,87 км/с, что почти в 2 раза больше скорости Земли.

10. Меркурий обладает магнитным полем, напряженность которого в 300 ра меньше напряженности магнитного поля Земли. Магнитная ось планеты Меркурий наклонена к оси вращения на 12º. 

Интересные сведения: в то время как остальные планеты Солнечной системы движутся по эллиптической орбите (орбите в форме эллипса), орбита Венеры - почти идеальная окружность. Кроме того, это единственная планета Солнечной системы, на которой год (225 земных дней) длится меньше, чем день (241 земной день).
Со школьной скамьи всем нам известно, что в Солнечной системе существует девять планет, включая нашу матушку Землю. В учебниках по астрономии и на лекциях в планетарии подробно рассказывается об этих относительно хорошо изученных небесных телах, на которых отсутствуют - за исключением нашей Голубой планеты - привычные нам формы органической жизни. Эти планеты были известны людям тысячи лет назад. О них знали древние шумеры и персы, египтяне и ассирийцы, инки и китайцы. Сказания и легенды о девяти небесных богах бытуют даже у первобытных племен Африки, Австралии, а также у коренных народов Крайнего Севера, Сибири, Камчатки и Северной Америки. Однако практически в каждой древней культуре также сохранились упоминания о некоем небесном теле, сыгравшем в жизни ее представителей особую роль.
Божественная Нибиру
У народов Северного Китая сохранились предания о том, как однажды высоко в небе появилась большая золотая ладья, с которой на землю спустился бог по имени Энлиль. Этот бог построил город мудрости и дал посвященным людям тайные знания.
Схожие по содержанию, но гораздо более древние легенды бытовали и у шумеров, наделявших десятую планету, которую они называли Нибиру, божественными свойствами. Подробная информация об этом содержится в клинописных надписях на глиняных табличках, которые в большом количестве были найдены на территории современного Ирака.
Возле греческого острова Антикитера были найдены и подняты с затонувшего древнеримского корабля изъеденные коррозией детали какого-то металлического устройства, которые после их очистки оказались сложной системой циферблатов и шестерёнок. Было установлено, что возраст находки - 80-65 гг. до н.э.
Сначала его просто не заметили. Только после кропотливой расчистки и рентгеновского просвечивания стало ясно, насколько сложен этот механизм. Более 20 шестерней, червячная передача, дифференциал, шкалы.
Назначение его было разгадано в 1959 году, когда Дерек де Солла Прайс из расположенного в Принстоне, штат Нью-Джерси, доказал, что это - разновидность аналогового компьютера, использовавшегося для облегчения астрономических расчётов. Средневековая астролябия по сравнению с ним - детская игрушка.
Новые исследования механизма, похожего на часовой и состоящего из 37 бронзовых шестерен разного размера, семь из которых не сохранились, показали, что, фактически, это механический «компьютер», позволявший вычислять фазы Луны, дни солнечных затмений, а также положение по отношению к Зодиаку Солнца, Луны и пяти планет, известных в то время астрономам. Удивительная точность предсказаний обеспечивалась, по меньшей мере, на 15-20 лет, пишет Live Science.
МАУНТИН-ВЬЮ, КАЛИФОРНИЯ – представители Google и X PRIZE сообщили о девяти новых командах, финансирующихся из частных источников, которые примут участие в соревновании Google Lunar X PRIZE. Призовой фонд составляет 30 миллионов долларов...
«Это не просто новая миссия, – сказал Питер Диамандис (Peter Diamandis), председатель и исполнительный директор фонда X PRIZE, во время своего выступления в главном офисе компании Google. – Это новый способ ведения бизнеса».
Aeronautics and Cosmonautics Romanian Association's (ACRA) "European Lunar Explorer" на Луне. Источник: ACRA/Google Lunar X PRIZ
Новые команды присоединятся к самому первому зарегистрировавшемуся проекту Odyssey Moon, расположенном на острове Мэн, близ Великобритании.Сооснователь Google, Сергей Брин (Sergey Brin), сказал, что он поражён тем, как быстро после объявления о конкурсе набралось такое количество участников.«Я был крайне изумлён этим», – сказал Брин членам команд и репортёрам, посетившим конференцию.
Брин высоко оценил участие Google в переговорах с Диамандисом и их общим другом, Элоном Маском (Elon Musk), основателем Space X. Как сказал Брин, крупные компании часто инвестируют средства в рискованные начинания или спонсируют соревнования и участников в таких мероприятиях, как, например, лодочные гонки. «Нам следуют по-другому вести политику, если мы хотим спонсировать какие-либо исследовательские проекты», – сказал Брин.
Японские ученые верят, что бумажные оригами-самолетики могут вернуться с орбиты на Землю, не сгорев в атмосфере. Самая серьезная проблема в возвращении космических кораблей в земную атмосферу связана с перегревом и трением. Потому одной из главнейших забот для пилотов космических челноков — следить за целостностью жаростойкого покрытия, чтобы не допустить повторения трагедии, уничтожившей «Колумбию».
Японских ученых озарила сумасшедшая идея, вдохновленная оригами — древним искусством изготовления фигурок складыванием бумажных листов. Модель шатла, сложенная из бумаги, смогла пройти испытания на прочность в аэродинамической трубе факультета аэронавтики и астронавтики Токийского университета. Бумага была изготовлена из волокон сахарного тростника и обработана специальным составом. Исследователи ставят перед собой задачу запустить самолетик из космоса, чтобы проверить, сможет ли он выжить в плотных слоях атмосферы.
Руководитель проекта Шинджи Сузуки признался в интервью Boston.com, что «сама идея выглядела невозможной, безумной — как может самолетик оригами преодолеть атмосферу? Я думал над этим и пришел к выводу, что мысль не такая уж и смешная и самолетик вполне может уцелеть, если будет спускаться очень медленно».
К сожалению, сейчас в космической отрасли практически утрачен дух первопроходцев, практически исчезло выдвижение и разработка проектов на дальнюю перспективу.
В космонавтике огромное, непропорционально большое место занял «извоз», то есть вывод на орбиту коммерческих грузов. Запуск ракет-носителей со спутниками и кораблями стал считаться прибыльным бизнесом.
Такой подход нельзя признать правильным, ибо он разрушает сами основы развития и процветания космонавтики. Все выдающиеся успехи космонавтики в ХХ веке были достигнуты за счет опережающей постановки и решения проблем. Вопросы пилотируемых полетов, обитаемых орбитальных станций и высадки на другие планеты обсуждались и разрабатывались задолго до появления возможности осуществления этих программ. Полученные в результате решения этих перспективных программ разработки быстро находили свое практическое применение, в том числе в областях космонавтики, весьма далеких от первоначальных замыслов.
Потому не только можно, но и нужно, чтобы обсуждались различные космические проекты, в том числе и такие, которые не могут быть реализованы ни сейчас, ни в ближайшей перспективе. Опыт великих предшественников, которые обсуждали не менее фантастические для своего времени идеи полетов в космос, пилотируемых полетов, обитаемых орбитальных станций и полетов к другим планетам, показывает, что подобные обсуждения и выдвижения перспективных, пусть даже и фантастических, проектов имеет огромное значение. Они рисуют линию, вдоль которой идут специалисты, разрабатывающие свои частные и конкретные технические вопросы.
Ученые создали источник света, который можно увидеть с края Вселенной.
Силу лазера, запущенного в работу американскими физиками из Университета штата Техас в Остине, даже сравнить не с чем. Он ярче любого известного во Вселенной объекта. Ярче любой звезды, не говоря уже о нашем Солнце. Мощность лазера измеряется чудовищными единицами - петаваттами. Это миллион миллиардов ватт. Или десять тысяч миллиардов лампочек, которые горят у нас в квартирах. Правда, светить «суперфонарик» будет непостоянно. А короткими импульсами-вспышками, испуская фокусированный луч в десять раз тоньше человеческого волоса.
С помощью этого небывало яркого лазера ученые собираются моделировать процессы, идущие во Вселенной. Например, если столь мощный луч направить в облако газа, то, как предполагается, будут созданы условия, схожие с теми, которые предшествовали появлению звезд. А еще с помощью «Петавата» - так назвали лазерную установку - ученым, возможно, удастся впервые добыть антивещество.
Зато все миролюбивые земляне могут успокаивать себя тем, что в качестве оружия новую установку использовать нельзя - слишком уж громоздкая и энергоемкая получится «пушка». Для земных войн - непригодная.
На Луне когда-то была внеземная цивилизация. И в НАСА этот факт скрывают со времен первого полета к спутнику Земли. С такими сенсационными разоблачениями в США выступает один из бывших сотрудников агентства. Научный мир к таким утверждениям, конечно же, относится скептически. Но с высадкой человека на Луну связано немало загадок.
Нас водят за нос, твердит Ричард Хогланд. Он утверждает, что НАСА уже сорок лет скрывает сенсационные открытия лунной экспедиции. К этим громким разоблачениям американская пресса, знакомая с биографией писателя, равнодушна. Бывший консультант НАСА сегодня пытался убедить иностранных журналистов, что анализ фотоснимков Луны дает повод думать, что лунная поверхность освоена, застроена, и об этом известно давно.
"Как НАСА, так и советская космическая программа по отдельности обнаружили, что мы не одни во Вселенной. На Луне существуют руины, наследие культуры, которая была значительно более просвещенная, чем мы сейчас", - заявил писатель Ричард Хогланд. Лунные небоскребы американец разглядел на фотоснимках, пропустив через фильтр. Величественные постройки обветшали, но устояли. "Это башня высотой несколько километров, совершенно потрясающей формы. Мы попытались представить структуру этой постройки", - рассказал он.
Несмотря на свою полную непохожесть, ледяные холодные луны Сатурна имеют общие черты. Некоторые из них в следах от многочисленных столкновений, другие кажутся грязными, а третьи, наоборот, абсолютно чистыми, какие-то еще проявляют вулканическую активность, а еще одни как-будто захвачены где-то за пределами Солнечной системы. Но большинство из них покрыто той самой, таинственной, темной, субстанцией.
Ученые, расшифровывающие данные с зонда Кассини, выдвинули интересное предположение, что в системе Сатурна, его спутники каким-то образом взаимодействуют и обмениваются этим темным материалом. Возможно, он имеет обычное кометное происхождение, но астрономов очень заинтриговал тот факт, что состав этой субстанции очень похож на разных спутниках, например, на Гиперионе и Япете или на Фебе и Япете.
Спектральный анализ показывает, что на всех спутниках Сатурна, имеющих покрытие из черного материала, оно практически идентично, имеет мелкозернистую структуру и покрывает тонким слоем оборотную сторону лун.
Причем анализ данных визуального и инфракрасного спектрометров с зонда Кассини о покрытии на спутнике Дионисе выявил, что эта темная субстанция "неродная" для него, то есть привнесена извне. Похожие данные получены еще с Феба, Япета, Гипериона, Эпиметея и кольца F Сатурна. Происхождение этого темного материала пока остается загадкой. Астрономы отмечают, что этот материал присутствует только в системе Сатурна, тогда как в остальной Солнечной системе его вообще нет. Пока же, получив новые данные, ученые смогли определить наличие в нем связанной воды и аммиака.
Астрономы обнаружили, что четыре космических аппарата при пролете около Земли демонстрировали аномальное изменение скорости (подобное аномалии "Пионера"), сообщает портал Space.com со ссылкой на статью, которая появится в одном из следующих номеров журнала Physical Review Letters.
Аномалия "Пионера" была впервые обнаружена около десяти лет назад, когда оказалось, что аппараты "Пионер-10" и "Пионер-11", оказавшись во внешней части Солнечной системы, получали не предсказанное расчетами ускорение, направленное в сторону Солнца. Для объяснения этого явление было предложено множество причин: от утечки горючего из топливных баков до необходимости изменить теорию гравитации, но ни одно пока не получило широкое признание.
Астроном Джон Андерсон (один из первооткрывателей аномалии "Пионера") и его коллеги из Лаборатории реактивного движения NASA занялись подробным изучением другой недавно обнаруженной ими аномалии: при выполнении гравитационных маневров вблизи планет космические аппараты также получают небольшую дополнительную кинетическую энергию по сравнению с расчетной.
Группа Андерсона проанализировала данные о движении пяти космических аппаратов: "Галилео" (миссия к Юпитеру; Space.com пишет о двух аппаратах: "Галилео-1" и "Галилео-2", однако о существовании "Галилео-2" нет данных), NEAR (к астероиду Эрос), "Розетты" (к комете Чурюмова-Герасименко), "Кассини" (к Сатурну), "Мессенджер" (к Меркурию). Все эти аппараты в разное время выполняли около Земли маневр, используя ее гравитационное поле либо для того, чтобы получить энергию и ускориться, либо чтобы отдать ее и притормозить.
Угол наклона одного из крупнейших спутников Юпитера Европы постоянно меняется. К таким данным пришли американские ученые из Института Карнеги Мелон и Университета штата Калифорнии во время анализа снимков Европы, сделанных наземными станциями наблюдения, а также космическими аппаратам Voyager, Galileo и New Horizons (все эти аппараты в разное время пролетали мимо Юпитера и Европы и производили съемку спутника в разные моменты).
Вывод о различных углах наклона Европы был сделан на том основании, что отчетливо просматриваемые красные и коричневые полосы, которыми усеяна Европа, в каждый момент съемки находились под разным углом. Радиус Европы составляет около 1 500 км, что значительно меньше Луны, однако именно данный спутник, как полагают специалисты, является одним из кандидатов на наличие внеземной примитивной жизни.

                          ГРУППА 3,4,5, 6                                Законы Кеплера

 Исследование движения планет показало, что это движение вызвано силой притяжения к Солнцу. Используя тщательные многолетние наблюдения датского астронома Тихо Браге, немецкий ученый Иоганн Кеплер в начале XVII в. установил кинематические законы движения планет — так называемые загоны Кеплера.

Первый закон Кеплера

Все планеты движутся по эллипсам, в одном из фокусов которых находится Солнце.

Эллипсом (рис. 3.3) называется плоская замкнутая кривая, сумма расстояний от любой точки которой до двух фиксированных точек, называемых фокусами, постоянна. Эта сумма расстояний равна длине большой оси АВ эллипса, т. е.

FtP + F2P = 2b,

где F1 и F2 – фокусы эллипса, а b — его большая полуось; О — центр эллипса. Ближайшая к Солнцу точка орбиты называется перигелием, а самая далекая от него точка —

Рис. 3.3

афелием. Если Солнце находится в фокусе Fx (см. рис. 3.3). то точка А — перигелий, а точка В — афелий.

Второй закон Кеплера

Радиус-вектор планеты за одинаковые промежутки времени описывает равные площади. Так, если заштрихованные секторы (рис. 3.4) имеют одинаковые площади, то пути sv s2, s3 будут пройдены планетой за равные промежутки времени. Из рисунка видно, что st > s2. Следовательно, линейная скорость движения планеты в различных точках ее орбиты неодинакова. В перигелии скорость планеты наибольшая, в афелии — наименьшая.

Третий закон Кеплера

Квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы больших полуосей их орбит. Обозначив большую полуось орбиты и период обращения одной из планет через b1 и T1 а другой — через b2 и Т2, третий закон Кеплера можно записать так:

                                                                            T12/T22=b13/b13.

5. Отчёт о работе групп 1,2,3,4.

6. Физкультминутка «Звездочёт».

7. Отчёт о работе групп 5,6.

8. Подведение итогов.

Итак, мы с вами эффективно поработали. Давайте подведём итог. Каждый из вас на этом уроке может получить оценку, которая будет складываться из двух: первая – ваша самооценка, вторая – работа за тестовое задание, которым мы закончим наш урок.

А теперь запишем домашнее задание.

П.16, задачи.

9. Тест ( оставшееся время).

      CПИCOK ЛИTEPATУPЫ: 

1. Воронцов-Вельяминов Б.А. Астрономия. – М.: Просвещение, 1994.
2. Гонтарук Т.И. Я познаю мир. Космос. – М.: АСТ, 1995.
3. Громов С.В. Физика – 9. М.: Просвещение, 2002.
4. Громов С.В. Физика – 9. Механика. М.: Просвещение, 1997.
5. Кирин Л.А., Дик Ю.И. Физика – 10. сборник заданий и самостоятельных работ. М.: ИЛЕКСА, 2005.
6. Климишин И.А. Элементарная астрономия. – М.: Наука, 1991.
7. Кочнев С.А. 300 вопросов и ответов о Земле и Вселенной. – Ярославль: “Академия развития”, 1997.
8. Левитан Е.П. Астрономия. – М.: Просвещение, 1999.
9. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика – 10. М.: Просвещение, 2003.
10. Субботин Г.П. Сборник задач по астрономии. – М.: “Аквариум”, 1997.
11. Энциклопедия для детей. Том 8. Астрономия. – М.: “Аванта +”, 1997.
12. Энциклопедия для детей. Дополнительный том. Космонавтика. – М.: “Аванта +”, 2004.
13. Юркина Г.А. (составитель). Из школы во вселенную. М.: “Молодая гвардия”, 1976.