Жердің жасанды серіктері

Ұзақ мерзімді жоспар бөлімі:

Мектеп: НЗМ Орал қ.

9.2 А бөлім Динамика: деформация, күштер және Ньютонның қозғалыс заңдары

Мұғалімнің аты-жөні: Сатова Ж.М

Сынып: 9

Қатысқандар саны:10

Қатыспағандар саны:

Сабақ тақырыбы

Жасанды серіктер қозғалысы. Планеталардың табиғи және жасанды серіктері. Дөңгелек орбиталар және ғарыштық жылдамдықтар.

Осы сабақта қол жеткізілетін оқу мақсаттары (оқу бағдарламасына сілтеме)

гравитациялық өрістің физикалық мағынасын түсіну және гравитациялық өрістің кернеулігін масса бірлігіне әсер ететін күш ретінде анықтау; дене салмағын дене массасына гравитациялық өрістің әсері ретінде түсіну;

дене салмағын дене массасына гравитациялық өрістің әсері ретінде түсіну;

Жер бетіне жақын арақашықтарда гравитациялық өрістің тұрақтысы тұрақты шама екендігін және ол еркін түсу үдеуі деп аталатындығын түсіну; бүкіләлемдік тартылыс заңын білу және пайдалану;

бүкіләлемдік тартылыс заңынан гравитациялық өрістің тұрақтысының g=GM/r2 формуласын шығару және оны есепті шығару кезінде пайдалану; Бүкіләлемдік тартылыс және Ньютонның екінші заңынан шеңберлік орбиталарды және ғарыштық жылдамдықтарды есептеу (осы кезеңде бағаламауға ұсынылады);

Сабақ мақсаттары

а) Жасанды серіктер туралы түсінік беру. 
б) Жасанды серіктер туралы алған теориялық білімін пайдалана отырып әлемдегі қозғалысты көз алдына елестетіп, өз бетінше қорытынды жасауын қалыптастыру.

Жетістік крите йте рийлері

Тілдік мақсат

Пәнге тән лексика мен терминология: Жылдамдық, векторлық жылдамдық, үдеу, тартылыс өрісіндегі бөлшектер, бұрыш, диапазон

Диалог пен жазу үшін пайдалы сөздер мен тіркестер:

Не әсер етеді ……

Сіздің пікіріңізше, егер …..

…….болатын өзгерісті болжамдауға болады ма?

….. болатын гипотезаны болжамдаңыз?

Сіз нені тұрақты сақтауыңыз қажет?

Құндылықты

дарыту

• Топта жұмыс істей білуге, сондай-ақ рольдік ойындарды жүргізе білуге көмектесетін дағдыларды дамыту. Сынды құрметпен және байсалды қабылдай отырып, басқалардың жұмысын сынай білу қабілеті.: Ойлау қабілетін дамытып, еңбекке, ұқыптылыққа, байқағыштық бейімдеу

• Физиканың тарихын, әртүрлі физикалық теориялардың дамуын бағалау.

Пәнаралық

байланыстар

Химия, физика

АКТ қолдану

дағдылары

Презентациямен, электронды оқулықпен және сайттармен жұмыстану

Бастапқы білім

Ауырлық күші; серпімділік күші.

Сабақ барысы

Сабақтың жоспарланған кезеңдері

Сабақтағы жоспарланған іс-әрекет

Ресурстар

Сабақтың басы

Ұйымдастыру кезеңі

Сабақ мақсатымен таныстыру

Сабақта күтілетін нәтижемен таныстыру

Сабақтың ортасы

Жасанды серіктердің қозғалысы - Бүгінгі таңда бірнеше мыңдаған жасанды серіктер Жерді айналуда. Зымырандардың көмегімен белгілі бір орбитаға шығарылған серіктер сол алған жылдамдығы есебінен орбиталар бойымен қозғалады. Жасанды серіктердің қозғалысы денелердің ауырлық күші әрекетінен қозғалуының маңызды әрі ерекше жағдайы болып табылады.

Денелердің ауырлық күшінің әрекетінен қозғалуының қарапайым түрі — денелердің Жер бетіне вертикаль бағытта нөлге тең бастапқы жылдамдыкпен еркін түсуі. Бұл кезде дене Жердің центріне қарай g еркін түсу үдеуіменқозғалады.

Егер дененің бастапқы жылдамдығы нөлден үлкен болса және Жер бетіне жанама бойымен бағытталса, онда дене қисық траектория бойымен қозғалады. Бастапқы жылдамдықтың белгілі бір мәнінде Жер бетіне жанама бойымен лақтырылған дене (атмосфера болмаған жағдайда), ауырлық күшінің әрекетінен Жерді айнала дөңгелек орбита бойымен қозғала алады.

Бүкіләлемдік тартылыс күші әрекетінен дененің дөңгелек орбита бойымен қозғалысы жүзеге асатын жылдамдық бірінші ғарыштық жылдамдық деп аталады.

Жерден ұшатын дене үшін бірінші ғарыштық жылдамдықты аныктайық. Ауырлық күшінің әрекетінен дене Жер айналасында радиусы R шеңбер бойымен қозғалсын. Бұл кездегі еркін түсу үдеуі центрге тартқыш үдеу болады, яғни {\displaystyle g={\frac {v^{2}}{R}}} . Ал бұдан {\displaystyle v^{2}=g\cdot R}  немесе {\displaystyle v={\sqrt {g\cdot R}}}

Бұл — бірінші ғарыштық жылдамдықтың формуласы. Жердің радиусын 6400 км, ал g = 9,8 м/c² деп алып, осы жылдамдықты есептейік: {\displaystyle v={\sqrt {9,8\cdot 6,4\cdot 10^{6}}}=7,9\cdot 10^{3}}

Жердің жасанды серіктеріне мұндай жылдамдықты тек қуатты ғарыш зымырандары ғана бере алады.

Егер Жердің жасанды серігінің Жерден һ биіктігін ескермеуге болмаса, һ биіктіктегі еркін түсу үдеуі {\displaystyle g_{h}=G\cdot {\frac {M}{(R+h)_{2}}}}  формуласымен анықталады.

Бұл жағдайда бірінші ғарыштық жылдамдықты есептеуге арналған {\displaystyle v={\sqrt {g\cdot R}}}  формула {\displaystyle v={\sqrt {G\cdot {\frac {M}{(R+h)_{2}}}\cdot (R+h)}}}  немесе {\displaystyle v={\sqrt {G\cdot {\frac {M}{(R+h)}}}}}  түріне ие болады.

{\displaystyle v={\sqrt {G\cdot {\frac {M}{(R+h)}}}}}  формула бойынша кез келген планета серігінің бірінші ғарыштың жылдамдығын есептеуге болады. Мұнда Жер радиусы мен массасы мәндерінің орнына берілген планетаның сәйкес шамаларының мәндері қойылады.

Параболалық траекторияға сәйкес келетін жылдамдық екінші ғарыштық жылдамдық деп аталады.

Жерден ұшатын дене үшін екінші ғарыштық жылдамдықтың мәнін қорытып шығармай аламыз: {\displaystyle v_{2}={\sqrt {2\cdot v_{1}}}} Серік мұндай жылдамдықпен парабола бойымен қозғала отырып, Күннің немесе басқа планетаның жасанды серігіне айналады.

{\displaystyle v_{1}}  мен {\displaystyle v_{2}}  арасындағы аралық жылдамдық ( {\displaystyle v_{1}<v<v_{2}}  ) кезінде серік Жерді созылыңқы эллипс бойымен айнала қозғалады.

Жердің алғашқы жасанды серігі 1957 жылдың 4 қарашасында ұшырылған болатын. Ол жұлдыздардың арасында жылдам қозғалып бара жатқан кішкене жұлдыз сияқты еді. Бүгінгі таңда жасанды серіктердің көмегімен көптеген пайдалы жұмыстар атқарылады, мысалы, Жер төңірегі кеңістігіндегі ғылыми зерттеулер, астрономиялықбақылаулар, байланыс (радио, теледидар), ауа райын болжау, Жердің табиғи қорларын зерттеу және т.б.

Планетааралық станциялар Марс пен Шолпанды, Меркурий мен Юпитерді зерттеді. Қазіргі кезде бір станцияның көмегімен бірнеше планеталарды зерттеу жүзеге асырыла бастады.

Қазіргі кезде Жерден 36000 км қашықтықтағы экваторлық орбитаға жаңа байланыс серіктері ұшырылады. Мұндай серіктердің Жерді айналу периоды 24 сағатка тең, яғни серік әр уақытта Жер бетінің белгілі бір нүктесінің үстінде болады. Мұндай серіктер телекоммуникацияда (телефондық байланыс, теледидар), дөл уақытты анықтау қызметінде кеңінен қолданылып отыр.^[1]

Жаңа сабақты бекіту. 
Тест жұмысы. 5 минут. 
1.Серіктің дөңгелек орбита бойымен Жерді айнала қозғалуы кезіндегі жылдамдығы мен үдеуі қалай бағытталған. 
а) үдеуі мен жылдамдығы центрге қарай 
б) үдеуі жанама бойымен, ал жылдамдығы центрге қарай 
в) үдеуі центрге, ал жылдамдығы жанама бойымен 
г) үдеуі де, жылдамдығыда жанама бойымен 
2. Бірінші ғарыштық жылдамдық берілген серік қалай қозғалады? 
а) дөңгелек орбита бойымен б) парабола бойымен в) шексіз ұзын соленоид бойымен г) түзу сызық бойымен 
3. Жердің жасанды серігінің айналу периоды 24 сағатқа тең болуы үшін ол Жерден қандай қашықтықта болуы керек? 
а) 28000 км б) 30000 км в) 36000 м г) 36000 км 
4. Орбита бойымен айналатын Жер серігіне қандай күш әрекет етеді? 
а) ауырлық күші б) бүкіләлемдік тартылыс күші в) серпімділік күші г) үйкеліс күші 
5. Айналу периоды 24 сағатқа тең серіктер қандай мақсаттарда қолданылады? 
а) басқа планеталарды анықтау үшін б) телекоммуникацияда, дәл уақытты анықтау үшін в) пайдалы қазбаларды анықтау үшін г) ауа –райын болжау үшін 

Есептер шығару. 14-жаттығу.

1 – топ «Жасанды серіктердің қозғалысы» тобына 14 – жаттығу 1- есеп, шығарып түсіндіру.
2 – топ «Салмақсыздық» тобына 14 – жаттығу 4- есеп, шығарып түсіндіру.
3 – топ «Ғарыштық жылдамдық» тобына 14 – жаттығу 5- есеп, шығарып түсіндіру.
Әр топқа 3 минут уақыт беру.
14 – жаттығу №1 
Бер:R=1738 км 1,738м υ= 
g = 1,6м/с2
υ= 1,68 м/с

υ-? Жауабы: υ=1,68 м/с

14 – жаттығу №4

Бер:R=3,39*106 м υ= υ= 3,57м/с
g = 3,76 м/с2


υ-? Жауабы: υ=3,57м м/с


14 – жаттығу №5

Бер: h=200км 0,2м T=2 T=2* 
R= 6,4*106
T-? 

Жауабы: T=5000 c

Геостационарлы серік бойынша видео:

http://www.bbc.co.uk/programmes/p00q85bw

немесе

http://www.youtube.com/watch?v=yxYzjHBKNcA

Ньютон зеңбірегін модельдеу:

http://spaceplace.nasa.gov/how-orbits-work/

Барлық денелер бірдей үдеумен құлайтындығын көрсететін видео:

http://www.youtube.com/watch?v=5C5_dOEyAfk&safe=active

немесе

http://www.youtube.com/watch?v=z_sJ15feNGw&safe=active

немесе

http://www.wfu.edu/physics/demolabs/demos/avimov/mechanics/person_trashcan_drop/trashcan-jump.MPG

немесе

http://www.youtube.com/watch?v=AYz_K3mwq6A&safe=active

Гравитациялық өрісті модельдеу:

http://phet.colorado.edu/en/simulation/gravity-force-lab

1 жұмыс парағы:

http://phet.colorado.edu/files/activities/3515/Gravity%20Force%20Lab.docx

G анықтау үшін пайдаланылатын 2 жұмыс парағы:

http://phet.colorado.edu/files/activities/zip/3165-Universal_Gravitation_Lab.zip

Электронды оқулық 9 класс

Экспресс подготовка к экзамену 9-11 класс электронный учебник

Сабақтың соңы

Тест тапсырмаларын оқушылар өздері тексеріп, бағалайды.

VI. Қорытындылау.  Сонымен оқушылар бүгінгі сабағымызды қорытындылайтын болсақ, Жасанды жер серіктерінің қозғалыс орбиталары бесеу: Төменгі Жер орбитасы, Ортаңғы Жер орбитасы, Полярлы орбита, Геостационарлық орбита және Жерлеу орбитасы. Әрине, Жер серіктерінің әр орбитада атқаратын қызметтері әртүрлі. Бірақ барлығы да телекоммуникация, ауа райын болжау, ғылыми зерттеу, астрономиялық бақылау, ғаламдық коммуникация, навигация, метеорология, телеарналар хабарларын тарату тәрізді алуан түрлі шаруаларды орбитаның ерекшеліктері мен өз тапсырмаларына қарай бөлісіп атқарады.

Бүкіләлемдік тартылыс күші әрекетінен дененің дөңгелек орбита бойымен қозғалысы жүзеге асатын жылдамдық бірінші ғарыштық жылдамдық деп аталады. Оның мәні тұрақты =7,9 км/с. Параболалық траекторияға сәйкес келетін жылдамдық екінші ғарыштық жылдамдық деп аталады.
Ол =11,2 км/с тең. Осы мәндерді біздер жатқа білуіміз керек.
VII. Үй тапсырмасын беру: §17, 18 14-жаттығу 2,3 есеп.

Саралау – оқушыларға қалай көбірек қолдау көрсетуді жоспарлайсыз? Қабілеті жоғары оқушыларға қандай міндет қоюды жоспарлап отырсыз?

Денсаулық және қауіпсіздік техникасының сақталуы

Саралау іріктелген тапсырмалар, нақты бір оқушыдан күтілетін нәтижелер, оқушыға дербес қолдау көрсету, оқу материалдары мен ресурстарын оқушылардың жеке қабілеттерін есепке ала отырып іріктеу (Гарднердің жиындық зият теориясы) түрінде болуы мүмкін.

Саралау уақытты ұтымды пайдалануды есепке ала отырып, сабақтың кез-келген кезеңінде қолданыла алады

Оқушылра жұмысын бақылау

Рефлексия

 = қауіпсіздікті сақтау бойынша кеңес

Термометрмен және шыны ыдыстамен жұмыс істеу қаупісіздігі

Сабақ бойынша рефлексия

Сабақ мақсаттары/оқу мақсаттары дұрыс қойылған ба? Оқушылардың барлығы ОМ қол жеткізді ме?

Жеткізбесе, неліктен?

Сабақта саралау дұрыс жүргізілді ме?

Сабақтың уақыттық кезеңдері сақталды ма?

Сабақ жоспарынан қандай ауытқулар болды, неліктен?

Бұл бөлімді сабақ туралы өз пікіріңізді білдіру үшін пайдаланыңыз. Өз сабағыңыз туралы сол жақ бағанда берілген сұрақтарға жауап беріңіз.

Жалпы баға

Сабақтың жақсы өткен екі аспектісі (оқыту туралы да, оқу туралы да ойланыңыз)?

1:

2:

Сабақты жақсартуға не ықпал ете алады (оқыту туралы да, оқу туралы да ойланыңыз)?

1:

2:

Сабақ барысында сынып туралы немесе жекелеген оқушылардың жетістік/қиындықтары туралы нені білдім, келесі сабақтарда неге көңіл бөлу қажет?