Metodika prepodavaniya astronomii| << Predydushaya |
OSNOVY NEBESNO'
MEHANIKI
(5 + 1 ch.)
Nebesnaya mehanika – razdel astronomii, izuchayushii dvizhenie kosmicheskih tel v ih obshem gravitacionnom pole s uchetom deistviya davleniya izlucheniya, soprotivleniya sredy, izmeneniya massy i drugih faktorov. Issledovanie dvizheniya nebesnyh ob'ektov predusmatrivaet ustanovlenie obshih zakonomernostei dvizheniya i opredelenie dlya proizvol'nogo momenta vremeni polozheniya i skorosti izuchaemogo ob'ekta po otnosheniyu k izbrannoi sisteme koordinat. Opirayas' na dannye astrometrii, zakony klassicheskoi mehaniki i matematicheskie metody issledovaniya, nebesnaya mehanika opredelyaet traektorii i harakteristiki dvizheniya kosmicheskih tel, znachenie ryada astronomicheskih postoyannyh, sostavlenie efemerid, sluzhit teoreticheskoi osnovoi kosmonavtiki.
Nebesnaya mehanika kak astronomicheskaya nauka osnovana na fizicheskoi teoriyah Vsemirnogo tyagoteniya. Pochti vse rassmatrivaemye nebesnoi mehanikoi kosmicheskie yavleniya mogut ob'yasnyat'sya v ramkah treh razdelov mehaniki: kinematiki, dinamiki i statiki. V nebesnoi mehanike kak i v klassicheskoi mehanike – razdele fiziki osnovnoi zadachei yavlyaetsya opredelenie polozheniya material'noi tochki pri izvestnyh nachal'nyh koordinatah i skorosti v lyuboi posleduyushii moment vremeni. Poskol'ku rasstoyaniya mezhdu kosmicheskimi ob'ektami vo mnogo raz bol'she ih razmerov, ponyatie "kosmicheskogo tela" v nebesnoi mehanike chasto zamenyaetsya ponyatiem "nebesnogo tela" – astronomicheskim analogom ponyatiya "material'naya tochka" v fizike.
Metodika prepodavaniya osnov nebesnoi mehaniki podrobno razrabatyvalas' na protyazhenie polutora stoletii. Celi i zadachi ee prepodavaniya na protyazhenii HH veka neodnokratno izmenyalis'. V nachale veka osnovy nebesnoi mehaniki byli vtorym po znachimosti (posle astrometrii) razdelom astronomii, izuchavshemsya v srednih uchebnyh zavedeniyah Rossii; na ego izuchenie otvodilos' do 30-40% uchebnogo vremeni kursa kosmografii. V ramkah dannogo razdela ucheniki poluchali ponyatie o nauchnyh metodah issledovaniya kosmicheskih ob'ektov, ih fizicheskoi prirode, stroenii, strukture i svoistvah Vselennoi. V sovremennoi shkole dannuyu "ekologicheskuyu nishu" zanimaet material po astrofizike. Osnovnoi akcent delalsya na uglublennoe izuchenie kak teoreticheskih, tak i prakticheskih osnov nauki; material izlagalsya podrobno i matematizirovano.
V pervye gody Sovetskoi vlasti, v Sovetskom Soyuze 20-30-h godov ob'em izuchaemogo materiala po nebesnoi mehanike neskol'ko umen'shilsya i stal menee matematizirovannym, no bolee "ideologichnym", imeyushim osoboe znachenie dlya formirovaniya materialisticheskogo mirovozzreniya i antireligioznoi propagandy.
V 50-80-e gody burnoe razvitie astrofiziki, kosmogonii i kosmologii privelo k dal'neishemu sokrasheniyu ob'ema materiala po nebesnoi mehanike – do 20% kursa astronomii srednei shkoly. Odnako ego struktura i metodika izlozheniya ne preterpeli sushestvennyh izmenenii; na eto ne povliyalo dazhe nachalo ery kosmicheskih issledovanii. Osnovnye trebovaniya k kachestvu ego usvoeniya uchashimisya snizilis', no ne stol' znachitel'no, kak eto proizoshlo s astrometriei.
Cel' soobsheniya znanii po nebesnoi mehanike v kurse astronomii sovremennyh srednih uchebnyh zavedenii: ob'yasnenie gravitacionno-obuslovlennyh kosmicheskih yavlenii, svyazannyh s dvizheniem kosmicheskih tel, na osnove svedenii po astrometrii, zakonov fiziki (kinematiki, dinamiki, statiki), teorii Vsemirnogo tyagoteniya s oporoi na sistemu osnovnyh ponyatii nebesnoi mehaniki (nebesnoe telo; orbita; zakony Keplera; vozmusheniya) s generalizaciei uchebnogo materiala vokrug ponyatiya "kosmicheskoe yavlenie".
Zadachi obucheniya:
Obsheobrazovatel'nye: formirovanie ponyatii:
- o nebesnoi mehanike (o predmete,
metodah i instrumentah nebesnoi mehaniki,
ee svyazi s drugimi naukami i osnovnyh
etapah razvitiya);
- o gravitacionno-obuslovlennyh kosmicheskih
processah: sushestvovanii gravitacionno-svyazannyh
zvezdnyh i planetnyh kosmicheskih sistem,
dvizhenii kosmicheskih tel vokrug centra
mass sistemy, sushestvovanii sputnikov,
sferichnosti formy i sushestvovanie atmosfer
u massivnyh kosmicheskih tel;
- o kosmicheskih yavleniyah, porozhdennyh
gravitacionnym vzaimodeistviem
kosmicheskih tel: dvizhenii kosmicheskih tel v
central'nom pole tyagoteniya, vozmusheniyah i
ih sledstviyah (izmenenii harakteristik
orbital'nogo dvizheniya, akkrecii, zahvate);
- o nevozmushennom i vozmushennom dvizhenii
kosmicheskih tel i zadachah 2-h, 3-h i n–tel;
- o masshtabah i osnovnyh fizicheskih
harakteristikah (masse, razmerah, srednei
plotnosti) ob'ektov Solnechnoi sistemy.
- ob yavleniyah, porozhdennyh gravitacionnym
vozdeistviem kosmicheskih tel na Zemlyu (prilivah
i otlivah, precessii i nutaciyah, izmenenii
skorosti vrasheniya Zemli);
- o zakonah dvizheniya kosmicheskih tel v
central'nyh polyah tyagoteniya (zakonah
Keplera);
- o svyazi mezhdu formoi orbity i skorost'yu
dvizheniya kosmicheskih tel i o kosmicheskih
skorostyah;
- ob astronomicheskih edinicah izmereniya
mezhplanetnyh i mezhzvezdnyh rasstoyanii (astronomicheskoi
edinice, svetovom gode, parseke);
- ob osnovnyh sposobah opredeleniya osnovnyh
fizicheskih harakteristik kosmicheskih tel:
rasstoyaniya i razmerov (parallakticheskim i
radiolokacionnym metodami), massy i
plotnosti (na osnove utochnennogo III zakona
Keplera) i sootvetstvuyushie formulah;
- o teoreticheskih i prakticheskih
predposylkah, zadachah i metodah
kosmicheskih issledovanii i svyazi
kosmonavtiki s estestvenno-matematicheskimi
naukami i s tehnikoi;
- o prakticheskom primenenii sredstv
kosmonavtiki v nauke, tehnike, kul'ture,
promyshlennosti i sel'skom hozyaistve;
- o sredstvah kosmonavtiki - kosmicheskih
letatel'nyh apparatah (KLA),
raketonositelyah (RN), iskusstvennyh
sputnikah Zemli (ISZ); kosmicheskih korablyah
(KK), orbital'nyh stanciyah (OS),
avtomaticheskih mezhplanetnyh stanciyah (AMS)
i osnovnyh tipah raketnyh dvigatelei (RDTT,
ZhRD, ERD, YaRD);
- o traektoriyah, skorostyah i osobennostyah
dvizheniya KLA, osobennostyah mezhplanetnoi i
mezhzvezdnoi navigacii.
- ob istorii kosmicheskih issledovanii v
Rossii i za rubezhom.
Vospitatel'nye:
1) Formirovanie nauchnogo mirovozzreniya v hode znakomstva s istoriei chelovecheskogo poznaniya (sozdaniya i proverki teorii Vsemirnogo tyagoteniya i zakonov klassicheskoi mehaniki, otkrytii planet Neptuna i Plutona, issledovaniya osnovnyh harakteristik ob'ektov Solnechnoi sistemy i ee struktury), masshtabami kosmicheskih rasstoyanii, osnovnymi fizicheskimi harakteristikami kosmicheskih tel i prichinami kosmicheskih i nebesnyh yavlenii, obuslovlennyh dvizheniem kosmicheskih tel, ob'yasneniya prichin yavlenii, obuslovlennyh gravitacionnym vozdeistviem kosmicheskih ob'ektov na Zemlyu i o roli gravitacionno-obuslovlennyh kosmicheskih processov vo Vselennoi.
2) Patrioticheskoe vospitanie pri oznakomlenii s vydayusheisya rol'yu rossiiskoi nauki i tehniki v razvitii kosmonavtiki.
3) Politehnicheskoe i trudovoe vospitanie v hode izlozheniya materiala o prakticheskih sposobah primeneniya znanii nebesnoi mehaniki i kosmonavtiki.
Razvivayushie: formirovanie umenii:
1) analizirovat' i sistematizirovat' izuchaemyi material, klassificirovat' ponyatiya, delat' obobsheniya i vyvody, otstaivat' svoyu tochku zreniya,
2) reshat' zadachi na primenenie: zakonov dvizheniya kosmicheskih tel Keplera; formul kosmicheskih skorostei; formuly Ciolkovskogo dlya rascheta kosmicheskih rasstoyanii, razmerov, mass i plotnostei kosmicheskih tel i opisaniya dvizheniya KLA.
3) gotovit' doklady i soobsheniya, vystupat' pered auditoriei i otstaivat' svoyu tochku zreniya.
Shkol'niki dolzhny usvoit', chto v izuchenii imi kursa astronomii nastupaet novyi etap, svyazannyi s perehodom ot opisaniya vidimyh nebesnyh yavlenii i ih prichin – kosmicheskih yavlenii k podrobnomu rassmotreniyu fizicheskoi prirody i osnovnyh harakteristik samih kosmicheskih yavlenii i, otchasti, svyazannyh s nimi kosmicheskih ob'ektov i processov. Pri etom proishodit ne tol'ko rasshirenie, no i znachitel'noe uglublenie astronomicheskih znanii uchashihsya.
V razdele "Nebesnaya mehanika" ucheniki znakomyatsya s gravitacionno-obuslovlennymi kosmicheskimi processami sushestvovanii gravitacionno-svyazannyh zvezdnyh i planetnyh kosmicheskih sistem, dvizhenii kosmicheskih tel vokrug centra mass sistemy, sushestvovanii sputnikov, sferichnosti formy i sushestvovanie atmosfer u massivnyh kosmicheskih tel. Izuchenie dannogo materiala mozhet osushestvlyat'sya soglasno obobshennomu planu:
1. Opredelenie kosmicheskogo processa.
2. Kachestvennye i kolichestvennye harakteristiki i usloviya protekaniya.3. Fizicheskaya sushnost' kosmicheskogo processa (kakie fizicheskie yavleniya i processy obuslovili ego vozniknovenie i protekanie).
4. Sledstviya kosmicheskogo processa (vliyanie na vozniknovenie i evolyuciyu kosmicheskih ob'ektov i ih sistem i na vozniknovenie i protekanie kosmicheskih yavlenii).
5. Vliyanie kosmicheskogo processa na osnovnye geosfernye processy, vozniknovenie i evolyuciyu zhizni i razuma na Zemle i vo Vselennoi.
Zhelatel'no oznakomit' uchenikov s obobshennym planom izucheniya kosmicheskih processov, no trebovat' ot nih raboty po etomu planu eshe rano.
Formirovanie sistemy osnovnyh ponyatii nebesnoi mehaniki mozhet osushestvlyat'sya razlichnymi putyami, v zavisimosti ot interesov uchashihsya i urovnya ih fiziko-matematicheskoi podgotovki, s generalizaciei vsego uchebnogo materiala vokrug zakona Vsemirnogo tyagoteniya.
V klassah so slaboi fiziko-matematicheskoi podgotovkoi, gumanitarnym ili himiko-biologicheskim uklonom material izlagaetsya uproshenno, s minimal'noi matematizaciei, pochti bez formul. Osnovnoi upor delaetsya na opisanie fizicheskoi prirody kosmicheskih yavlenii.
V sil'nyh i fiziko-matematicheskih klassah material izlagaetsya na bolee glubokom nauchnom urovne: osnovnoi upor delaetsya na rassmotrenie fizicheskih harakteristik i prichin kosmicheskih yavlenii.
Formirovanie ponyatii o kosmicheskih yavleniyah osushestvlyaetsya na osnove obobshennogo plana ih izucheniya s primeneniem prosteishih geometricheskih shem.
Odnim iz osnovnyh nedostatkov sovremennyh uchebnikov astronomii srednih uchebnyh zavedenii yavlyaetsya pochti polnoe otsutstvie materiala o teoreticheskih i prakticheskih osnovah kosmonavtiki i dostizheniyah Sovetskogo Soyuza (Rossii) v oblasti issledovaniya i osvoeniya kosmicheskogo prostranstva. Ni v odnom iz otechestvennyh uchebnikov astronomii net ni odnogo otdel'nogo paragrafa po kosmonavtike (v uchebnikah GDR oni byli!), hotya astronomicheskaya obshestvennost' i uchenye-astronomy i pedagogi obrashayut vnimanie na eto 40 let podryad! Uchitelyu sleduet otvesti na izuchenie osnov kosmonavtiki ne menee odnogo uroka.
Pri izlozhenii svedenii po nebesnoi mehanike sleduet pomnit', chto postoyannoe razvitie tehnicheskih vozmozhnostei nablyudatel'noi astronomii s kazhdym godom uvelichivaet chislo ee ob'ektov issledovanii: ezhegodno otkryvayutsya novye asteroidy, komety i ob'ekty poyasa Koipera; bol'shoi interes vyzyvaet izuchenie struktury i harakteristik kolec planet-gigantov. V budushem ob'ektami nebesnoi mehaniki stanut komponenty dvoinyh i kratnyh zvezdnyh sistem i planetnyh sistem u drugih zvezd i problemy zvezdnoi i galakticheskoi dinamiki.
Ucheniki dolzhny znat':
- o nebesnoi mehanike (predmete ee issledovanii, svyazi s drugimi naukami, osnovnyh etapah istorii i uchenyh, vnesshih naibol'shii vklad v razvitie nebesnoi mehaniki);- osnovnye ponyatiya nebesnoi mehaniki: nebesnoe telo; orbita i osnovnye parametry orbity; kosmicheskie skorosti; zakony Keplera; vozmusheniya; zadachi 2-h, 3-h i n–tel; sputniki; zahvat; akkreciya; prilivy (prilivnoe uskorenie); precessiya i nutacii.
- o roli gravitacii v kosmicheskih processah sushestvovaniya kosmicheskih sistem, zvezd i planet;
- kosmicheskie yavleniya, porozhdennye gravitacionnym vzaimodeistviem kosmicheskih tel: dvizhenie kosmicheskih tel v central'nom pole tyagoteniya, vozmusheniya i ih sledstviya (izmenenii harakteristik orbital'nogo dvizheniya, akkrecii, zahvate);
- ob'yasnenie yavlenii, obuslovlennyh gravitacionnym vozdeistviem kosmicheskih tel na Zemlyu (prilivy, precessiya, izmenenie skorosti vrasheniya Zemli);
- osnovnye sposoby opredeleniya osnovnyh fizicheskih harakteristik kosmicheskih tel (rasstoyaniya, razmerov, massy, plotnosti) i sootvetstvuyushie formuly;
- osnovnye astronomicheskie velichiny, izuchavshiesya v teme "Osnovy nebesnoi mehaniki": formy orbit kosmicheskih tel; znacheniya I, II, III kosmicheskih skorostei (dlya Zemli); znachenie edinic izmereniya kosmicheskih rasstoyanii (astronomicheskoi edinicy, svetovogo goda i parseka) i formuly, vyrazhayushie svyaz' mezhdu etimi velichinami;
- teoreticheskie i prakticheskie osnovy kosmonavtiki (o ee predmete, zadache i metodah issledovanii, svyazi s drugimi naukami, osnovnyh etapah istorii kosmonavtiki i uchenyh, vnesshih naibol'shii vklad v ee razvitie i o prakticheskom primenenii kosmonavtiki; o sredstvah kosmonavtiki: osnovnyh tipah KLA i RD, ih ustroistve i harakteristikah; osnovnyh tipah, formule Ciolkovskogo, traektoriyah poleta KLA i osobennostyah mezhplanetnoi i mezhzvezdnoi navigacii).
Ucheniki dolzhny umet':
- analizirovat' i
sistematizirovat' izuchaemyi material,
klassificirovat' ponyatiya,
- ispol'zovat' obobshennye plany izucheniya
kosmicheskih i nebesnyh yavlenii;
- vypolnyat' uprazhneniya na primenenie
osnovnyh formul nebesnoi mehaniki,
astrometrii i kosmonavtiki pri reshenii
raschetnyh zadach (opredeleniya harakteristik
dvizheniya (orbit i skorostei) kosmicheskih
tel i KLA v central'nyh polyah tyagoteniya (v
ramkah zadachi 2-h tel), kosmicheskih
rasstoyanii, razmerov, mass i plotnostei
kosmicheskih ob'ektov);
- gotovit' doklady i soobsheniya, vystupat'
pered auditoriei i otstaivat' svoyu tochku
zreniya.
Osnovy nebesnoi mehaniki ob'edinyayut v sebe material razdelov naibolee rasprostranennyh v sovremennoi rossiiskoi shkole shkol'nyh uchebnikov astronomii:
1. Temu "Dvizhenie nebesnyh tel"
uchebnika B.A. Voroncova-Vel'yaminova.
2. Temu "Stroenie Solnechnoi sistemy"
uchebnika E.P. Levitana.
3. Temu "Zakony dvizheniya nebesnyh tel"
uchebnika A.V. Zasova, E.V. Kononovicha.
Plan izucheniya temy i kratkoe soderzhanie kazhdogo uroka:
1. Zakony dvizheniya kosmicheskih tel (nebesnaya mehanika; dvizhenie kosmicheskih tel v central'nom pole tyagoteniya; kosmicheskie skorosti; zakony Keplera).
2. Opredelenie fizicheskih harakteristik kosmicheskih tel (sposoby opredeleniya kosmicheskih rasstoyanii, razmerov i mass kosmicheskih tel; edinicy izmereniya kosmicheskih rasstoyanii).
3. Kosmicheskie sledstviya zakona Vsemirnogo tyagoteniya (kosmicheskie yavleniya: vozmusheniya, akkreciya, zahvat, sushestvovanie sputnikov, sferichnost' kosmicheskih tel; zadachi 2-h, 3-h i n–tel; kosmicheskie processy sushestvovaniya kosmicheskih sistem, zvezd i planet; yavleniya, porozhdennyh gravitacionnym vozdeistviem kosmicheskih tel na Zemlyu: prilivy, precessiya, izmenenie skorosti vrasheniya Zemli).
4. Osnovy kosmonavtiki (teoreticheskie i prakticheskie predposylki; sredstva kosmonavtiki (osnovnye tipy KLA i RD); osobennosti mezhplanetnoi i mezhzvezdnoi navigacii).
5. Vneklassnoe meropriyatie "Istoriya kosmonavtiki" (osnovnye etapy kosmicheskih issledovanii v Rossii i za rubezhom; prakticheskoe primenenie kosmonavtiki).
6. Povtorenie materiala razdela "Osnovy nebesnoi mehaniki". Reshenie zadach. Kontrol'naya rabota.
Al'ternativnye varianty pourochnogo planirovaniya, razrabotannye drugimi rossiiskimi astronomami-metodistami, privodyatsya na s. .
Po mneniyu E.K. Strauta, Yu.P. Sergienko [281] dannyi razdel uchebnika astronomii dolzhen imet' strukturu, orientirovannuyu na raskrytie vzaimosvyazi otdel'nyh storon issledovaniya Solnechnoi sistemy i demonstraciyu logiki nauchnogo poznaniya. Vyvod o znachenii bor'by storonnikov geliocentricheskoi teorii za nauchnoe mirovozzrenie otkryvaet bol'shie vozmozhnosti v hode izucheniya materiala ob izuchenii struktury i masshtabov Solnechnoi sistemy, zakonov dvizheniya planet i otkrytiya zakona Vsemirnogo tyagoteniya pokazat', chto vse eti dostizheniya stali pryamym sledstviem "revolyucionnogo perevorota, nachatogo Kopernikom".
Dopolnitel'nye svedeniya po istorii nebesnoi mehaniki uchitel' mozhet pocherpnut' iz paragrafa "Istoriya astronomii" (s. 88).
Rekomenduemaya literatura:
1. Astronomicheskii kalendar'.
Postoyannaya chast' / Pod red. V.K. Abalakina. - M.:
Nauka: Gl. red. fiz.-mat. lit., 1984. – 704 s.
2. Bakulin P.I., Kononovich E.V., Moroz V.I. Kurs
obshei astronomii: Uchebnik dlya ped. vuzov. - M.:
Nauka, 1986.
3. Grebennikov E.A., Ryabov Yu.A. Poiski i
otkrytiya planet. - M.: Nauka: Gl. red. fiz.-mat.
lit., 1984. – 224 s.
4. Glushko V.P. Razvitie raketostroeniya i
kosmonavtiki v SSSR. – M.: Mashinostroenie,
1987. – 304 s.
5. Gurshtein A.A. Izvechnye tainy neba. M.:
Prosveshenie, 1990. – 272 s.
6. Eremeeva A.I. Astronomicheskaya kartina
mira i ee tvorcy. - M.: Nauka: Gl. red. fiz.-mat.
lit., 1984. – 224 s.
7. Kosmonavtika: Malen'kaya enciklopediya.
– M.: "Sovetskaya enciklopediya", 1968.
– 528 s.
8. Kosmos – Zemle. M.: Nauka, 1981. – 152 s.
9. Levantovskii V.I. Mehanika kosmicheskogo
poleta v elementarnom izlozhenii. - M.: Nauka:
Gl. red. fiz.-mat. lit., 1980. – 512 s.
10. Kulikov K.A. Astronomiya v narodnom
hozyaistve. - M.: Nauka, 1981. –168 s.
11. Fizika kosmosa: Malen'kaya enciklopediya /
Redkol.: R.A. Syunyaev i dr. – M.: Sov.
Enciklopediya, 1986. – 783 s.
| << Predydushaya |
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
metodika prepodavaniya - prepodavanie astronomii - nablyudeniya - laboratornye raboty - prakticheskie raboty - uchebnaya programma - uchebnye posobiya - lekcii - pedagogicheskii eksperiment - didaktika - kontrol'nye raboty - zadacha
Publikacii so slovami: metodika prepodavaniya - prepodavanie astronomii - nablyudeniya - laboratornye raboty - prakticheskie raboty - uchebnaya programma - uchebnye posobiya - lekcii - pedagogicheskii eksperiment - didaktika - kontrol'nye raboty - zadacha | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
