Metodika prepodavaniya astronomii

---

<< Predydushaya

Soderzhanie

Sleduyushaya >>

Metodika provedeniya 2 uroka
"Opredelenie fizicheskih harakteristik kosmicheskih tel"

Cel' uroka: formirovanie ponyatiya ob astronomicheskih sposobah opredeleniya fizicheskih harakteristik kosmicheskih tel.

Zadachi obucheniya:

Obsheobrazovatel'nye: formirovanie ponyatii:

- o kosmicheskom yavlenii – dvizhenii kosmicheskih tel v central'nom pole tyagoteniya;
- ob izmerenii kosmicheskih rasstoyanii i razmerov kosmicheskih tel parallakticheskim i radiolokacionnym metodami;
- ob edinicah izmereniya mezhzvezdnyh rasstoyanii – svetovom gode i parseke;
- ob opredelenii mass kosmicheskih tel i kosmicheskih sistem po III zakonu Keplera;
- o masshtabah i osnovnyh fizicheskih harakteristikah (masse, razmerah, srednei plotnosti) ob'ektov Solnechnoi sistemy.

Vospitatel'nye: formirovanie nauchnogo mirovozzreniya v hode znakomstva s istoriei chelovecheskogo poznaniya, masshtabami kosmicheskih rasstoyanii i osnovnymi fizicheskimi harakteristikami kosmicheskih tel; politehnicheskoe i trudovoe vospitanie v hode izlozheniya materiala o prakticheskih sposobah primeneniya znanii nebesnoi mehaniki i fiziki v kosmonavtike.

Razvivayushie: formirovanie umenii reshat' zadachi na primenenie zakonov Keplera i raschet kosmicheskih rasstoyanii, razmerov, mass i plotnostei kosmicheskih tel.

Ucheniki dolzhny znat':

- o sposobah opredeleniya kosmicheskih rasstoyanii, razmerov i mass kosmicheskih tel i kosmicheskih sistem;
- o masshtabah i osnovnyh fizicheskih harakteristikah (masse, razmerah, srednei plotnosti) ob'ektov Solnechnoi sistemy.
- formuly dlya rascheta kosmicheskih rasstoyanii i razmerov kosmicheskih tel po znacheniyam ih parallaksa i formulu III zakona Keplera dlya vychisleniya mass kosmicheskih tel;
- astronomicheskie velichiny: svetovoi god, parsek.

Ucheniki dolzhny umet': reshat' zadachi na primenenie zakonov dvizheniya kosmicheskih tel dlya rascheta ih orbit, kosmicheskih rasstoyanii i skorostei, razmerov, mass i plotnostei.

Naglyadnye posobiya i demonstracii:

Fragmenty diafil'mov: "Opredelenie rasstoyanii do nebesnyh tel"; "Elementy mehaniki kosmicheskih poletov".

Fragmenty kinofil'mov: "Prakticheskie primeneniya astronomii"; "Vsemirnoe tyagotenie"; "Kosmicheskie polety"; "Radiolokaciya"; "Planetnaya sistema".

Zadanie na dom:

1) Izuchit' materiala uchebnikov:
- B.A. Voroncov-Vel'yaminova: §§ 12, 13 (5, 6); uprazhneniya 10, 11, 12, 13 (1).
- E.P. Levitana: §§ 10, 11; voprosy-zadaniya.
- A.V. Zasova, E.V. Kononovicha: § 8(5), 15; uprazhneniya 8.7 (4), 15.3.

2) Vypolnit' zadaniya iz sbornika zadach Voroncova-Vel'yaminova B.A. [28]: 217; 229; 166.

Plan uroka

Etapy uroka	Soderzhanie	Metody izlozheniya	Vremya, min
1	Povtorenie materiala, aktualizaciya temy zanyatiya	Frontal'nyi opros, beseda	5-7
2	Formirovanie ponyatii o sposobah izmereniya kosmicheskih rasstoyanii, razmerov i mass kosmicheskih tel	Lekciya	12-15
3	Reshenie zadach	Rabota u doski, samostoyatel'noe reshenie zadach v tetradi	20-22
4	Obobshenie proidennogo materiala, podvedenie itogov uroka, domashnee zadanie		3

Metodika izlozheniya materiala

V nachale uroka sleduet provesti proverku znanii, priobretennyh na proshlom uroke, aktualiziruya prednaznachennyi k izucheniyu material voprosami:

1. Chto takoe nebesnaya mehanika? Kak ona voznikla i razvivalas'? Kakie uchenye vnesli naibol'shii vklad v ee razvitie?
2. Kak primenyayutsya lyud'mi znaniya po nebesnoi mehanike?
3. Kakie kosmicheskie yavleniya izuchayutsya nebesnoi mehanikoi? Kakie nebesnye yavleniya oni porozhdayut?
4. Kakie zakony dvizheniya kosmicheskih tel vy znaete? (V "sil'nyh" i fiziko-matematicheskih klassah mozhno poprosit' uchenikov vyvesti eti zakony u doski).
5. Kak oni byli otkryty? Pochemu ih nazyvayut zakonami Keplera? Pochemu i kak N'yuton i drugie uchenye utochnili zakony Keplera?
6. Kakie kosmicheskie skorosti vy znaete? Kakov ih fizicheskii smysl? Kakovy ih znacheniya dlya Zemli?

Chast' uchashihsya vypolnyaet sootvetstvuyushie programmiruemye zadaniya:

1. Sbornik zadach G.P. Subbotina [287], zadaniya NN137.
2. Sbornik zadach E.P. Razbitnoi [244], zadaniya NN 7-1; 7-2; 7-3; 7-4; 7-5.
3. Straut E.K. [276]: proverochnaya rabota N 1 temy "Stroenie Solnechnoi sistemy" (varianty 1-5).

Zatem uchitel' v forme lekcii izlagaet novyi material. Zhelatel'no obratit' vnimanie na to, chto tochnost' izmereniya kosmicheskih rasstoyanii, razmerov i mass kosmicheskih tel zavisit ot tochnosti dannyh o sootvetstvuyushih fizicheskih harakteristikah (razmerah, masse, bol'shoi poluosi orbity) Zemli.

Opredelenie kosmicheskih rasstoyanii, razmerov i mass kosmicheskih tel

Geometricheskii metod opredeleniya kosmicheskih rasstoyanii osnovan na yavlenii parallakticheskogo smesheniya.

Dlya izmereniya rasstoyanii do tel Solnechnoi sistemy za bazis beretsya rasstoyanie mezhdu dvumya observatoriyami ili radius Zemli R_Å (ris. 65); do blizhaishih zvezd - radius zemnoi orbity a (ris. 66).

Ris. 65

Ris. 66

Ugol, pod kotorym so svetila viden radius Zemli ili radius zemnoi orbity, perpendikulyarnyi k luchu zreniya, nazyvaetsya sutochnym ili godichnym gorizontal'nym parallaksom. Parallaks Solnca - 8,8" ; parallaks Luny - 57¢ ; parallaks Proksimy Centavra - 0,75" (rasstoyanie 270000 a.e.).

Rasstoyanie do zvezd vyrazhaetsya v svetovyh godah (sv. god) ili v parsekah (pk).

Svetovoi god – rasstoyanie, kotoroe luch sveta v vakuume preodolevaet za 1 god.

1 sv. god = 9,463 × 10¹⁵ m = 63240 a.e.

Parsek - rasstoyanie, s kotorogo bol'shaya poluos' zemnoi orbity, perpendikulyarnaya luchu zreniya, vidna pod uglom v 1" . Rasstoyanie v parsekah obratno velichine godichnogo parallaksa v sekundah dugi. 1 pk = 3,26 svetovyh goda = 3,086× 10¹⁶ m = 206265 a.e.

Do poslednego vremeni parallakticheskii metod izmereniya mezhzvezdnyh rasstoyanii byl primenim lish' dlya zvezd, udalennyh ot Solnechnoi sistemy na otnositel'no nebol'shie rasstoyaniya (do 100 sv. let); rasstoyanie do bolee dalekih kosmicheskih ob'ektov opredelyalos' inymi sposobami. V poslednie gody ryad uchenyh pytaetsya pri pomoshi kosmicheskoi sistemy radioteleskopov opredelyat' mezhgalakticheskie rasstoyaniya, izmeryaya nichtozhno malyi parallaks kosmicheskih mazerov – tochechnyh istochnikov radioizlucheniya v blizhaishih galaktikah.

Razmery kosmicheskih tel opredelyayutsya po formulam:

Ris. 67

gde r - vidimye uglovye razmery svetila, p - gorizontal'nyi parallaks. Etot metod primenyaetsya lish' pri vozmozhnosti izmereniya diska svetila, t.e. v osnovnom dlya ob'ektov Solnechnoi sistemy. Razmery zvezd opredelyayutsya drugimi sposobami (ris. 67).

V nastoyashee vremya rasstoyanie i razmery tel vnutri Solnechnoi sistemy opredelyayutsya v osnovnom posredstvom radiolokacii. Dlya utochneniya teorii dvizheniya Luny rasstoyanie do nee izmeryaetsya pri pomoshi ugolkovyh otrazhatelei lazernyh luchei, ustanovlennyh na ee poverhnosti amerikanskimi astronavtami.

Massy planet, Solnca, sputnikov planet, asteroidov, dvoinyh i kratnyh zvezd i drugih kosmicheskih tel – komponentov kosmicheskih sistem – mozhno opredelyat' po formule III zakona Keplera, utochnennogo N'yutonom.

Massu Solnca mozhno opredelit' po formule: , gde – massa Solnca, - sootvetstvuyushie harakteristiki Luny.

Massy sputnikov opredelyayutsya po formule: .

Mozhno vyvesti formuly, pozvolyayushie vychislit' srednie rasstoyaniya sputnikov ot central'nyh tel (naprimer, planet ot Solnca i t. d.) i srednie skorosti ih dvizheniya po orbitam: pri.

Izuchennyi material zakreplyaetsya v hode resheniya zadach. Sleduet poyasnit' uchenikam, chto poskol'ku massy sputnikov kosmicheskih tel namnogo men'she massy central'nogo tela, pri nestrogom reshenii zadachi imi mozhno prenebrech'.

Uprazhnenie 8:

1. Opredelite rasstoyanie ot Zemli do Solnca i istinnye razmery Solnca, esli parallaks Solnca 8,8" , uglovye razmery 30', a radius Zemli 6370 km.
2. Opredelite rasstoyanie ot Zemli do Luny i istinnye razmery Luny, esli ee vidimye razmery 30', a gorizontal'nyi parallaks 57'.
3. Opredelite rasstoyanie do zvezdy Proksima Centavra, esli ee godichnyi parallaks 0,75" .
4. Opredelite rasstoyanie do zvezdy Vega, a Liry, esli ee godichnyi parallaks 0,125".
5. Kakie vidimye razmery imeet Solnce pri nablyudeniyah s Plutona? Pravda li, chto s Plutona Solnce vyglyadit prosto yarkoi zvezdoi? Razreshayushaya sposobnost' chelovecheskogo glaza okolo 1'.
6. Opredelite parallaks i vidimye razmery Merkuriya, esli ego diametr 4900 km, srednee rasstoyanie ot Zemli, a v nizhnem soedinenii 91000000 km.
7. V Drevnei Grecii astronomy schitali, chto komety - eto zemnye ispareniya, samovozgorayushiesya v verhnih sloyah zemnoi atmosfery. S pomosh'yu kakih nablyudeniya Tiho Brage dokazal, chto komety yavlyayutsya kosmicheskimi telami?
8. Opredelite massu i srednyuyu plotnost' Luny i I kosmicheskuyu skorost' u ee poverhnosti (R_¦ = 1737 km).
9. Opredelite massu i srednyuyu plotnost' Solnca, esli ego razmery v 109 raz prevyshayut razmery Zemli.
10. Opredelite massu i srednyuyu plotnost' Marsa, esli ego sputnik Fobos vrashaetsya vokrug Marsa na rasstoyanii 9300 km s periodom vrasheniya 0,32^d.
11. Opredelite massu planety v planetnoi sisteme zvezdy 51 Pegasa, esli massa samoi zvezdy ravna masse Solnca, bol'shaya poluos' orbity planety 0,051 a.e., a period ee obrasheniya 4,23^d.
12. Opredelite lineinoe rasstoyanie mezhdu zolotistoi i sapfirno-goluboi zvezdami dvoinoi sistemy Al'bireo, b Lebedya, esli do nee 125 pk, a uglovoe rasstoyanie mezhdu komponentami 34,6�.
13. Zadacha, predlozhennaya O.M. Lebedevoi [118]:

Otnoshenie mass Siriusa (M₁) i ego sputnika (M₂) ravno 2,5. Summa mass etih zvezd 3,2 M_¤ . Opredelite massy Siriusa i ego sputnika v otdel'nosti.

(Reshenie: , M₁ = 2,3 M_¤ ; M₂ = 0,9 M_¤ ).

14. Yu.N. Klevenskii [90]: Naskol'ko daleki drug ot druga 2 zvezdy, esli ih godichnye parallaksy sostavlyayut 0,2� i 0,05� ?

Zamechaniya, rekomendacii i dopolneniya k metodike provedeniya uroka: 

E.K. Straut, Yu.P. Sergienko [281] schitayut, chto ideya vozmozhnosti opredeleniya razmerov Zemli i drugih tel Solnechnoi sistemy i rasstoyanii mezhdu nimi na osnove uglovyh izmerenii polozhenii svetil mozhet razvivat'sya na primere zadachi na vychislenie poludennoi vysoty Solnca v 2 gorodah na raznyh geograficheskih shirotah (vosproizvodyashie issledovaniya Eratosfena), svyazannoi s materialom predydushego razdela.

A.N. Shirokov rekomenduet provedenie prosteishei laboratornoi raboty "Opredelenie razmerov Luny" [317]:

Ris. 68

V polnolunie pri pomoshi lineiki opredelyayutsya vidimye razmery lunnogo diska: poskol'ku treugol'niki KCD i KAV podobny, iz teoremy o podobii treugol'nikov sleduet, chto:. Diametr Luny AV raven: . Rasstoyanie ot Zemli do Luny ucheniki uznayut iz spravochnyh tablic (no luchshe, esli oni sumeyut vychislit' ego sami).

V stat'e A.I. Zubareva, U.S. Ahmadova [72] opisana konstrukciya i metodika ispol'zovaniya samodel'nogo pribora dlya demonstracii opredeleniya gorizontal'nogo parallaksa svetil, sdelannogo na osnove shkol'noi astrolyabii.

<< Predydushaya

Soderzhanie

Sleduyushaya >>

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: Illyuziya odinakovyh cvetov Ochnye kursy dopolnitel'nogo obrazovaniya "Astronomiya v sovremennoi shkole" Zagadochnye zelenye pyatna v oblakah Asteroidno-kometnaya opasnost' – grozit li nam "Armageddon" ? Lektorii Planetariya otkryvaet dveri Syfy Poehali Party v Politehnicheskom muzee Issledovanie komety 2010 goda po nablyudeniyam s kosmicheskoi orbital'noi observatorii SOHO. Vse publikacii na tu zhe temu >>