Конспект урока по физике Решение задач «Закон всемирного тяготения. Искусственные спутники Земли» (физика, 10 класс)

Урок Решение задач «Закон всемирного тяготения. Искусственные спутники Земли»                           10 класс                                                             Учитель Смирнова С.Г.                                                              г. Саранск, МОУ «Луховский лицей» Тип урока: Урок­практикум. Цель урока: Привить умение применять закон всемирного тяготения при  решении расчетных и качественных задач.  Задачи урока: Образовательные: повторить закон всемирного тяготения, формулы для  первой и второй космической скорости, скорости, ускорения и периода  обращения при движении тела по окружности. Привить умение применять  данные формулы при решении задач. Развивающие: развивать внимание и речь, совершенствовать навыки  самостоятельной работы. Воспитательные  формировать целостное представление обучающихся о  мире (природе, обществе и самом себе), о роли и месте физики в системе  наук. Оборудование:  компьютер учителя, мультимедийный проектор, Физика 7­11  Библиотека электронных наглядных пособий. “Кирилл и Мефодий”. 1. Орг.момент Ход урока 2. Организация внимания учащихся Тема нашего урока: Решение задач «Закон всемирного тяготения.  Искусственные спутники Земли» Сегодня мы повторим закон всемирного тяготения, формулы для первой и  второй космической скорости, для движения тела по окружности и научимся  применять эти формулы при решении задач 3. Актуализация опорных знаний Прежде чем перейти к решению задач, предлагаю проверить как вы к этому  готовы. Фронтальный опрос: 1. Сформулируйте и запишите закон всемирного тяготения 2. Запишите формулу для центростремительного ускорения тела 3. Запишите формулу для первой космической скорости 4. Запишите формулу, связывающую первую и вторую космическую скорость 5. Запишите формулу для длины окружности 6. Какой физический смысл имеет гравитационная постоянная? Решение задач Задача 1. В результате перехода искусственного спутника Земли с одной  круговой орбиты на другую его центростремительное ускорение уменьшается.  Как изменяются в результате этого перехода радиус орбиты спутника и его  скорость движения по орбите вокруг Земли? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения: 1) увеличивается 2) уменьшается 3) не изменяется Решение. На спутник действует только сила притяжения земли где M ­ масса земли; m ­ масса спутника; R ­ радиус орбиты. В соответствии со  вторым законом Ньютона, можем записать: , где a – играет роль центростремительного ускорения. Отсюда видно, что при  уменьшении ускорения, радиус орбиты должен увеличиваться. , Теперь рассмотрим , как изменится скорость движения спутника в зависимости  от радиуса орбиты. Подставим вместо ускорения  , получим: То есть, при увеличении R, скорость спутника уменьшается. Ответ: 12. . Задача 2. Две планеты с одинаковыми массами обращаются по круговым  орбитам вокруг звезды. Для первой из них сила притяжения к звезде в 4 раза  больше, чем для второй. Каково отношение радиусов орбит R1/R2 первой и  второй планет? Решение. Сила гравитационного притяжения двух тел (в том числе двух планет)  определяется формулой , где G – гравитационная постоянная; m, M – массы тел; R – радиус орбиты.  Примем массу звезды за M, а массы планет за m, тогда силы притяжения будут  записаны в виде: Отсюда находим отношение квадратов радиусов: или в виде Так как сила  , имеем: . Ответ: 0,5. Задача 3. В результате перехода с одной круговой орбиты на другую скорость  движения искусственного спутника Земли уменьшается. Как изменяются в  результате этого перехода центростремительное ускорение спутника и период  его обращения вокруг Земли? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения: 1) увеличивается 2) уменьшается 3) не изменяется Решение. Период обращения спутника вокруг Земли (при равноускоренном движении по  окружности) определяется формулой , где R ­ радиус орбиты; v ­ скорость спутника. В соответствии с этой формулой,  при уменьшении скорости спутника период его обращения вокруг Земли  увеличивается. Центростремительное ускорение равно  скорости, ускорение спутника также уменьшается. , и при уменьшении  Ответ: 21. На дом Задача 1. В результате торможения в верхних слоях атмосферы высота полёта  искусственного спутника над Землёй уменьшилась с 400 до 300 км. Как  изменились в результате этого кинетическая энергия спутника и период его  обращения? Для каждой величины определите соответствующий характер  изменения: 1) увеличилась 2) уменьшилась 3) не изменилась Решение. Согласно закону всемирного тяготения, спутник будет притягиваться к Земле с  силой где m – масса спутника; M – масса Земли; R – радиус орбиты спутника. По  второму закону Ньютона можно записать, что , , где  выражения, имеем:  ­ центростремительное ускорение спутника. Объединяя эти два  . Из этой формулы видно, что при уменьшении радиуса орбиты R скорость  спутника v возрастает. Период обращения спутника – это время, затрачиваемое на преодоление одного  обращения вокруг Земли. Так как радиус R уменьшился, а скорость движения v – увеличилась, то время одного оборота вокруг Земли уменьшается,  следовательно, уменьшается и период обращения спутника. Кинетическая энергия спутника равна  также увеличивается.  и при увеличении скорости v она  Ответ: 12.