Движение планет и спутников Земли

Урок разработан учителем физики МОУ лицей « МОК № 2»

Харьковой И.В.2009 год

Цели урока• Повторить знания полученные при изучении

темы: «Движение искусственных спутников Земли»

• Вспомнить по каким траекториям движется тело, если ему сообщить первую, вторую и третью космические скорости;

• Изучить законы Кеплера и их применение• Познакомиться с некоторыми

характеристиками планет Солнечной системы;

• Сформулируйте закон Всемирного тяготения;

• Как может двигаться тело в поле тяжести Земли?

• Как будет двигаться тело, если бросить его в горизонтальном направлении?

Траектория движения

тела брошенного

горизонтально

Какой моделью мы пользуемся, когда рассматриваем движение тела, брошенного горизонтально?

плоская Земля однородное поле тяжести Земли

Что нужно сделать, чтобы тело стало искусственным спутником Земли?

Какой моделью можно пользоваться, если рассматривать движение тела вокруг Земли?

Модель:Модель:

1. Земля является однородным шаром с радиусом 6400 км.

2. На тело не действуют никакие силы, кроме силы тяготения, направленной к центру Земли.

3. Спутник будем считать материальной точкой.

Какая сила вызывает вращение тела вокруг Земли?

2)hR(

MmGF

hR

vа

2

ц hR

MGv

М – масса Землиm – масса спутникаR – радиус Землиh – высота спутника над поверхностью Земли

Выводы:

• Скорость спутника зависит от его высоты над поверхностью Земли

• Скорость не зависит от массы спутника

Орбиты в поле тяготения

Космическая скорость

Значение

км/с

Вид траектории

Движение тела

Первая 7,9

Первая 11,2 >V>7,9

Вторая 11,2

Третья 16,7

Любое тело в поле тяготения будет двигаться по коническому сечению

• В 1679 году Исаак Ньютон показал, что любое тело в поле тяготения будет двигаться по коническому сечению Конические сечения образуются при пересечении прямого кругового конуса с плоскостью. К коническим сечениям относятся кривые второго порядка: эллипс, парабола и гипербола,

Как нарисовать эллипс?

Межпланетный перелет

4 октября 1957 г.был выведен на околоземную орбиту Первый в мире ИСЗ.

Этот старт открыл космическую эру в истории человечества!

Спутники Земли• 4 октября 1957 г.• Выведен на орбиту 1-й искусственный спутник

Земли• 3 ноября 1957 года • запущен 2-й ИСЗ с собакой Лайкой на борту• 15 мая 1958 года запущен 3-й ИСЗ с научной

аппаратурой• 2 января 1959 года запуск космической станции

«Луна». Достигнута вторая космическая скорость• 12 февраля 1961 года вышла за пределы земного

притяжения автоматическая межпланетная станция «Венера-1»

Зонд серии «Пионер»

1978 г. исследования

Венеры.

«Пионер-10»На фонеЮпитера

Иоганн Кеплер

• (1571–1630)

• Немецкий астроном.

• Гелиоцентрическая система.

• Тяготение и движение тел.

Первый закон Кеплера

• Каждая планета Солнечной системы обращается по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.

Второй закон Кеплера• Каждая планета движется в плоскости,

проходящей через центр Солнца, причём за равные времени радиус-вектор, соединяющий Солнце и планету, заметает сектора равной площади.

Третий закон Кеплера • Квадраты периодов обращения планет

вокруг Солнца относятся, как кубы больших полуосей орбит планет.

Некоторые характеристики планет

Меркурий

• Масса: 3,3*1023кг (0,055 массы Земли)• Диаметр: 4870 км (0,38 диаметра Земли) • Длина суток: 58,65 земных суток • Расстояние от Cолнца : 58 млн. км• Период обращения по орбите: 88 земных

суток • Скорость вращения по орбите: 47,9 км/c • Ускорение свободного падения: 3,7 м/с2

Венера

• Масса: 4,87*1024 кг (0,815 массы Земли) • Диаметр: 12100 км (0,949 диаметра Земли) • Длина суток: 243 земных суток • Расстояние от Солнца: 108 млн.км• Период обращения по орбите: 224,7 земных

суток • Скорость вращения по орбите: 35 км/c • Ускорение свободного падения: 8,9 м/c2

Земля

• Масса: 5,976*1024кг• Диаметр: 12756 км• Длина суток: 23 часа 56 минут 4,1 секунды • Расстояние от Солнца: 150 млн.км• Период обращения по орбите: 365,24219

суток • Скорость вращения по орбите: 29,8 км/c • Ускорение свободного падения: 9,8 м/с2

Марс

• Масса: 6,4*1023кг (0,107 массы Земли) • Диаметр: 6670 км (0,53 диаметра Земли) • Длина суток: 24,6229 часа • Расстояние от Солнца: 228 млн.км• Период обращения по орбите: 687 земных

суток • Скорость вращения по орбите: 24,1 км/c • Ускорение свободного падения: 3,7 м/c2

Юпитер

• Масса: 1,9*1027кг (в 318 раз больше массы Земли)

• Диаметр: 143760 км (в 11,2 раза больше диаметра Земли)

• Длина суток: 9,93 часа• Расстояние от Солнца: 778 млн.км• Период обращения по орбите: 11,86 лет • Скорость вращения по орбите: 13,1 км/c • Ускорение свободного падения: 25,8 м/c2

Спутники ЮпитераКрупнейшие спутники и их поверхности

Сатурн

• Масса: 5,68*1026кг (в 95 раз больше массы Земли)

• Диаметр: 120420 км (в 9,46 раза больше диаметра Земли)

• Длина суток: 10,54 часа• Расстояние от Солнца: 1427 млн. км• Период обращения по орбите: 29,46 года• Скорость вращения по орбите: 9,6 км/с• Ускорение свободного падения: 11,3 м/с2

Уран

• Масса: 8,7*1025кг. (в 14,5 раз больше массы Земли)

• Диаметр: 51300 км (в 4 раза больше диаметра Земли)

• Длина суток: 17,23 часа• Расстояние от Солнца: 2,86 млрд. км• Период обращения по орбите: 84 года• Скорость вращения по орбите: 6,8 км/с• Ускорение свободного падения: 9 м/с2

Нептун

• Масса: 1*1026кг. (в 17,2 раз больше массы Земли)

• Диаметр: 49500 км (в 3,9 раза больше диаметра Земли)

• Длина суток: 17,87 часа• Расстояние от Солнца: 4,5 млрд. км• Период вращения по орбите: 165 лет• Скорость вращения по орбите: 5,4 км/с• Ускорение свободного падения: 11,6 м/с2

Уран, Нептун, Сириус, Земля, Венера

Марс, Меркурий, Луна, Плутон, Хаумеа

Карликовые планеты

• Плутон

• Макемаке

• Хаумеа(я)

• Эрида

• Церера

Помимо обращения вокруг Солнца каждая планета

вращается вокруг своей оси.

Планета Масса планеты

Радиус планеты, км

1-я космическая

скорость

Земля Мз =

24

5,976·10 кг

6 370

Меркурий 0,056 Мз 2 435

Плутон 0,18·Мз 3000

Марс 0,11 Мз 3 395

Планеты земной группы Планеты-гиганты

Марс

Юпитер

Нептун

Уран

Венера

Сатурн

Меркурий

Подумайте и решите!

• Во сколько раз период обращения спутника, движущегося на расстоянии 21600 км от поверхности Земли, больше периода обращения спутника, движущегося на расстоянии 600 км от её поверхности? Радиус Земли 6400 км.

• Во сколько раз увеличиться радиус круговой орбиты искусственного спутника Земли, если период его обращения увеличить в 27 раз?

Домашнее задание:

• Параграф 12

• № 7,14

• № 7,18.