Metodika prepodavaniya astronomii| << Predydushaya |
§ 54. Zakon vsemirnogo tyagoteniya.
Izlozhenie zakona vsemirnogo tyagoteniya yavlyaetsya odnim iz vazhneishih otdelov kursa astronomii. Deistvitel'no, otkrytie zakona tyagoteniya zakonchilo issledovanie planetnyh dvizhenii nahozhdeniem prichiny sushestvovaniya zamknutyh orbit, privelo k vyvodu o vozmozhnosti sushestvovaniya giperbolicheskih i parabolicheskih orbit i etim sovershenno pokonchilo s aristotelevskimi predstavleniyami o "sovershennyh" dvizheniyah i "sovershennyh" traektoriyah-okruzhnostyah.
Pri izlozhenii sushestvenno pokazat' uchashimsya na primere dvizheniya Luny vokrug Zemli, chto tyagotenie - ne kakaya-nibud' nezemnaya sila. Hotya eto zaklyuchenie i daetsya v kurse fiziki IX klassa, no ego polezno povtorit' i pritom obyazatel'no na istoricheskom fone, ukazav, chto mysl' o sushestvovanii zakona obratnoi proporcional'nosti kvadratam rasstoyanii uzhe byla vyskazana do N'yutona1.
Bol'shoe znachenie vyvoda N'yutona zaklyuchaetsya imenno v dokazatel'stve, chto central'naya sila, dvizhushaya Lunu, est' ta zhe, kotoraya deistvuet i na poverhnost' Zemli v vide "sily tyazhesti". Izvestno, chto eta chast' obshei raboty N'yutona byla predmetom nedovol'stva cerkovnyh krugov, videvshih v etom svedenie vnezemnogo, "nebesnogo", k samomu obyknovennomu material'nomu yavleniyu.
Sushnost' vyvoda, kak izvestno, zaklyuchaetsya v tom, chto iz uskoreniya sily tyazhesti vychislyaetsya uskorenie, sushestvuyushee v tochke, udalennoi ot Zemli na rasstoyanie Luny, v predpolozhenii o sushestvovanii takogo zakona, i sravnivaetsya s rezul'tatom, poluchennym putem vychisleniya centrostremitel'nogo uskoreniya pri krugovom dvizhenii, kak eto izvestno uchashimsya iz kursa fiziki. Sovpadenie (dostatochno blizkoe) i yavilos' pokazatelem pravil'nosti prinyatoi zakonomernosti. Uchitel' dolzhen obratit' vnimanie uchashihsya na znachenie tochnogo opredeleniya radiusa zemnogo shara dlya proverki pravil'nosti vyvoda.
Nachertiv na doske orbitu Luny s
Zemlei v centre, uchitel' provodit ot Luny
kasatel'nuyu k orbite i namechaet na nei tu
tochku, gde dolzhna by nahodit'sya Luna
soglasno pervomu zakonu dvizheniya mehaniki.
Uchitel' pokazyvaet, chto Luna v
deistvitel'nosti nahoditsya na orbite.
Otsyuda delaetsya vyvod, chto sushestvuet
centrostremitel'noe uskorenie,
napravlennoe k Zemle, vsledstvie kotorogo (esli
brat' malye promezhutki vremeni) Luna iz
pervogo polozheniya prihodit vo vtoroe po
diagonali, i dalee vse povtoryaetsya tak zhe.
Vyvod ob identichnosti etogo uskoreniya s
uskoreniem sily tyazhesti na Zemle nado dat'
v toi forme, kak eto dano N'yutonom2.
V uchebnike astronomii dlya H klassa etot
vyvod izlozhen v sovremennyh formulah
uskoreniya. Uchitel' pri etom pokazyvaet,
napisav centrostremitel'noe uskorenie v
forme 
(D -
rasstoyanie, T - period obrasheniya), chto iz
nablyudenii mozhno ego vychislit' po D i T.
Zatem, ukazav na predpolozhenie, chto eto ta zhe tyazhest', chto deistvuet na Zemle, no umen'shennaya v D2 raz (prinimaya za edinicu radius Zemli), zapisyvaet predpolozhitel'noe uskorenie:
Posle etogo, ne proizvodya tut zhe vychislenii, a predlagaya uchashimsya v vide domashnego zadaniya sdelat' raschet; govorit, chto vychislenie po nablyudeniyam i po predpolozheniyu daet odinakovyi rezul'tat, chto podtverzhdaet odinakovost' "nebesnogo" i zemnogo prityazhenii.
Polezno pri etom ukazat', chto na tochnost' vyvoda vliyaet tochnost' opredeleniya razmera Zemli geodezistami i chto N'yuton tol'ko togda poluchil uverennoe dokazatel'stvo, kogda uznal o novom, v to vremya bolee tochnom izmerenii Zemli.
Pri izlozhenii nado predupredit' vozmozhnost' poyavleniya u uchashihsya n'yutonianskogo predstavleniya o nachal'nom tolchke. Dlya etogo nuzhno ukazat' na vechnost' dvizheniya materii i vytekayushuyu otsyuda nenuzhnost' kakih-libo nachal'nyh tolchkov.
Neobhodimo pri etom rasskazat' ob otkrytii Lomonosovym zakona sohraneniya veshestva i dvizheniya i takim obrazom protivopostavit' deisticheskomu mirovozzreniyu N'yutona podlinno materialisticheskie vzglyady Lomonosova: N'yuton ne smog oboitis' bez "pervogo tolchka", Lomonosov zhe ne nuzhdalsya v nem dlya ob'yasneniya yavlenii prirody.
Obobshenie N'yutona ob orbitah giperbolicheskih i parabolicheskih neobhodimo proillyustrirovat' pokazom etih krivyh i ukazaniem na orbity komet.
Uchashimsya sleduem dat' predstavlenie ob elementah nebesnoi mehaniki. Vvedeniem k etomu voprosu uchitel' dolzhen sdelat' izlozhenie istorii otkrytiya Neptuna. Izlozhenie sleduet nachat' s ukazaniya na sootnoshenie mass Solnca i planet, vsledstvie kotorogo dlya planety vozmozhno vychislenie efemeridy ee snachala bez ucheta vliyaniya drugih planet. Dalee uchitel' mozhet dat' obshee ponyatie o vozmusheniyah i privesti fakticheskii material ob otkrytii Neptuna i Plutona.
Ponyatie o vozmusheniyah mozhno dat', izobraziv orbity dvuh planet s posledovatel'nymi ih polozheniyami, razdelennymi odinakovymi promezhutkami vremeni. Posle etogo, provedya dlya dvuh odnovremennyh polozhenii planet vektory vzaimnogo prityazheniya, uchitel' raz'yasnyaet, chto obe planety dolzhny izmenit' svoe dvizhenie. Zatem, ishodya iz tret'ego zakona mehaniki, vyvodit, chto men'shaya po masse planeta sdvinetsya bol'she. Eto kratkoe rassuzhdenie sluzhit dlya ob'yasneniya, chto nablyudavsheesya vozmushenie Urana posluzhilo materialom dlya otkrytiya putem vychisleniya Neptuna. Nado ukazat', chto vse tela vo vselennoi vzaimosvyazany: vsyakoe dvizhenie odnogo tela vlechet za soboi izmenenie dvizheniya drugogo.
Izlozhenie teorii prilivov dolzhno byt' kratkim i postavleno tak, chtoby uchashiesya yasno ponyali neobhodimost' vozniknoveniya prilivnoi volny i na storone zemnogo shara, protivopolozhnoi toi, gde nahoditsya Luna. Pri etom ne sleduet zabyvat', chto prilivy obuslovleny ne tol'ko Lunoi, no i Solncem. Naglyadnoe poyasnenie priliva mozhno dat' s pomosh'yu opisannoi vyshe modeli.
Pri izlozhenii voprosa o prilivah ne nado zabyvat' rasskazat' uchashimsya o prakticheskom znachenii etogo voprosa dlya moreplavaniya i privesti primery ucheta prilivov i otlivov v okeanskih portah SSSR. V etom sluchae poluchaetsya vozmozhnost' pokazat', kak teoriya tyagoteniya, na pervyi vzglyad dalekaya ot praktiki, sluzhit vmeste s geofizikoi dlya predvychisleniya prilivov. Takoe zhe ukazanie nado sdelat' i o znachenii gravimetrii dlya otyskaniya poleznyh iskopaemyh.
1 Ne sleduet
rasskazyvat' o yabloke, yakoby privedshem
N'yutona k otkrytiyu zakona, o kotorom on "postoyanno
dumal", po ego sobstvennym slovam. Takoi
rasskaz vreden tem, chto on mozhet sozdat' v
umah uchashihsya lozhnoe predstavlenie o
sluchainosti otkrytiya ("A esli by yabloko
ne upalo?"). Mozhet yavit'sya vopros u
uchashihsya i o legkosti ego otkrytiya ("dostatochno
posmotret' na padayushee yabloko").
2 I. N'yuton.
Matematicheskie nachala natural'noi
filosofii, perevod A. N. Krylova, Izd. AN SSSR,
str. 510 i 511.
| << Predydushaya |
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
metodika prepodavaniya - prepodavanie astronomii - uchebnye posobiya - demonstracii - zvezdnoe nebo - shkol'nyi atlas - zvezdnaya karta - zvezdnye karty - model' - chislennoe modelirovanie - nablyudeniya - solnechnye chasy - planetarii - planirovanie zanyatii - naglyadnye posobiya
Publikacii so slovami: metodika prepodavaniya - prepodavanie astronomii - uchebnye posobiya - demonstracii - zvezdnoe nebo - shkol'nyi atlas - zvezdnaya karta - zvezdnye karty - model' - chislennoe modelirovanie - nablyudeniya - solnechnye chasy - planetarii - planirovanie zanyatii - naglyadnye posobiya | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
