Сила тяжести на других планетах - ГРАВИТАЦИОННЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Цель урока:

Дать учащимся понятие об ускорении свободного падения и силе тяжести на других планетах Солнечной системы.

Ход урока

I. Повторение. Проверка домашнего задания

- Ракета стартует с поверхности Земли. Какое состояние испытывает космонавт в ракете?

- Будет ли космонавт, находящийся в ракете, движущейся по круговой орбите при включенных двигателях, испытывать состояние невесомости? Если ракета движется при выключенных двигателях?

- Как создать «искусственную тяжесть» на космическом корабле?

- Действует ли Архимедова (выталкивающая) сила в условиях искусственного спутника Земли?

- Как измерять время в космическом корабле в условиях невесомости: маятниковыми, пружинными или песочными часами?

Двое учащихся выписывают на доске решения домашних задач 175 и 176.

II. Новый материал

С 30-х годов XX века, когда была открыта планета Плутон, известно, что вокруг Солнца обращается 9 больших планет. Назовем их в порядке удаления от Солнца и укажем их среднее расстояние до Солнца в астрономических единицах (1 а.е. ≈ 149,6 млн.км.):

1. Меркурий (0,387 а.е.);

2. Венера (0, 72 а.е.);

3. Земля (1 а.е.);

4. Марс (1,52 а.е.);

5. Юпитер (5,2 а.е.);

6. Сатурн (9,54 а.е.);

7. Уран (19,18 а.е.);

8. Нептун (30,06 а.е.);

9. Плутон (39,4 а.е.).

Последние две планеты - Нептун и Плутон - были открыты «на кончике пера», т. е. в результате расчетов их траекторий. Только после этого их увидели в телескопы.

Используя формулу для нахождения ускорения свободного падения мы можем рассчитать значения g на поверхности любой планеты. Масса планет М и их радиус R известны благодаря астрономическим наблюдениям и сложным расчетам.

В учебнике приведены значения ускорений свободного падения на различных планетах в относительных единицах: g/g₃ (см. Табл. 7). Наибольшее отношение g/g₃ для Юпитера (2,55). Т. е. ускорение свободного падения на Юпитере g_ю = 25 м/с². Наименьшее - для Плутона: g_п/g₃ = 0,01, т. е. на Плутоне сила тяжести в 100 раз меньше, чем на Земле.

Кроме больших планет, вокруг Солнца вращается более трех тысяч малых планет - астероидов. Они образуют поле астероидов - неиссякаемый источник вдохновения для писателей-фантастов. Самый крупный из астероидов - Церера. Для него отношение g₃/g_ц = 32, т. е. вес груза на Церере в 32 раза меньше, чем на Земле.

Самое близкое к нам небесное тело - Луна. Люди там уже побывали и убедились в том, что действительно ускорение свободного падения на Луне в 6 раз меньше земного.

III. Вопросы для закрепления

- Какая планета ближе находится к Солнцу: Юпитер или Уран?

- Каково расстояние между Меркурием и Нептуном (в а.е. и в метрах)?

- На какой планете ускорение свободного падения наиболее близко к земному?

- На сколько отличается вес неподвижного груза массой 1 кг на Марсе и на Земле?

- Почему походка астронавтов на Луне напоминала скорее прыжки, чем обычную ходьбу?

IV. Решение задач

1. Радиус планеты Марс составляет 0,53 радиуса Земли, а масса - 0,11 массы Земли. Вычислите, чему равно ускорение свободного падения на Марсе?

2. Вычислите первую и вторую космические скорости для Венеры, если радиус Венеры R = 6100 км, а ее масса М = 4,9 · 10²⁴ кг. Сравните с аналогичными скоростями для Земли. (Ответ:v₁ = 7,3 км/с, v₂ = 10,2 км/с.)

3. Тело бросили на Земле вертикально вверх со скоростью v₀, а на Луне - со скоростью v₀/3. Во сколько раз будут отличаться максимальные высоты подъема тела, если ускорение свободного падения на Луне в 6 раз меньше земного? Сопротивлением воздуха на Земле пренебречь. (Ответ: h₃/h_л = 1,5.)

Домашнее задание

1. Выучить § 47;

2. Задачи 178, 179, 182.