Тема. Строение Солнечной системы.
Задачи урока: ввести понятия о мегамире и об астрономии — науке, его описывающей; определить и рассмотреть основные объекты мегамира; определить кинематическое описание движения планет и звёзд; ввести новые понятия — небесный экватор, астрономическая единица, парсек, параллакс; познакомить с законами Кеплера.
I. Введение.
II. Логика структурирования содержания урока может быть представлена так:
1. Типичные объекты и явления, изучаемые астрономией (табл. 52). Задаётся объектный мир этой науки.
Таблица 52
Типичные объекты и явления астрономии | |
Виды объектов | Типичные явления |
1. Малые тела Солнечной системы 2. Планеты 3. Звёзды 4. Галактики 5. Туманности 6. Системы галактик 7. Вселенная как система всех известных материальных объектов | Механическое движение, поглощение и отражение света, гравитационное взаимодействие Механическое движение, гравитационное взаимодействие, поглощение, отражение и излучение радиоволн Образование звёзд, ядерные реакции и излучение электромагнитных волн разных диапазонов, излучение космических лучей (потоков частиц), взаимодействие звёзд, механическое движение и др. Взаимодействие и движение звёзд, взаимодействие галактик, излучение электромагнитных волн Поглощение и излучение электромагнитных волн, образование электрических и магнитных полей, механическое движение частиц туманности и др. Механическое движение, взаимодействие галактик Разбегание галактик, существование электромагнитного излучения и потоков частиц |
2. Рассматриваем экваториальную (сферическую) систему координат для описания видимого движения небесных тел: центр отсчёта связан с Землёй, вводим две координаты — прямое восхождение и склонение (рис. 14.1 учебника). По рисунку учебника разбираем, как они определяются.
Обсуждаем историческое значение геоцентрической и гелиоцентрической систем координат (мира) для описания движения небесных тел. Следует подчеркнуть, что практика позволила выбрать наиболее эффективную систему отсчёта и правильно объяснить движение Солнца (не Солнце движется, а Земля...) и странное петлеобразное движение планет (рис. 14.3 учебника).
3. Метод измерения расстояний до звёзд на основе годового движения Земли вокруг Солнца. Рисунок 14.4 учебника выполняется в тетрадях.
4. Природа взаимодействия Солнца и планет. Законы Кеплера.
III. Изученный новый материал сразу же частично отрабатывается при обсуждении рисунков учебника: изображена ли эклиптика на рисунке системы координат (рис. 14.1)? Движение какого небесного объекта изображено на звёздной карте петлёй (рис. 14.2)? Можно ли говорить о видимом движении планеты (рис. 14.3) как о проекции движения объекта на поверхность звёздного неба? Определите с помощью учебника, что за величина обозначена на рисунке 14.4 через a0? В чём не согласуются рисунки 14.4 и 14.6? (Ответ. Земля движется по эллипсу, но при определении параллакса довольно точно можно считать это движение круговым.) Почему возможен рисунок 14.4 при определении параллакса звёзд? Изображён ли на рисунке 14.7 радиусвектор? (Ответ. Радиус-вектор по второму закону Кеплера — это вектор, проведённый, например, из точки S в точку В.)
Коллективно решают типичную задачу.
1. Период обращения Марса вокруг Солнца составляет примерно 687 сут. Как на основе законов Кеплера определить расстояние от Марса до Солнца?
Краткое решение. Связь между средним расстоянием планеты от Солнца и периодом её вращения устанавливает третий закон Кеплера: Удобнее воспользоваться иной формой закона для связи характеристик двух планет:
В качестве второй планеты рационально взять Землю: её расстояние до Солнца 1 а. е., период обращения 365 сут. В итоге получаем простое соотношение Расчёт даёт для среднего расстояния от Марса до Солнца значение, равное 1,52 а. е., или 228 млн км.
Ученики самостоятельно решают задачу.
2. Определите период обращения искусственного спутника вокруг Земли, если он находится на высоте 1200 км.
Указание. Данные о движении Луны взять из таблиц.
IV.Домашнее задание: § 99*; упр. на с. 407 (1); двум школьникам можно предложить темы для выступлений на следующем уроке
ТЕМА. Система Земля-Луна
Задачи урока: повторить знания о закономерностях механического движения планет и звёзд; охарактеризовать Землю и Луну как систему; объяснить фазы Луны; повторить и конкретизировать понятие о затмениях; ввести и объяснить приливные явления.
ХОД УРОКА
I. После краткого введения организуется с использованием учебника повторение по вопросам: наблюдается ли движение звёзд на небесной сфере? Движение каких объектов экспериментально наблюдают на небесной сфере (рис. 14.2, 14.3 учебника)? Какое расстояние больше: один парсек или одна астрономическая единица? Можно ли с Земли измерить угол π (рис. 14.4 учебника)? В какой системе отсчёта Земля движется по эллипсу? Чему будет равен радиус-вектор Земли в афелии (рис. 14.6 учебника)?
II. Новый материал можно изучать по следующемуплану.
1. Учитель определяет систему небесных тел Земля—Луна. После этого два школьника выступают со следующими краткими сообщениями: 1) физические характеристики Земли; 2) физические характеристики Луны (на доске последовательно заполняют и комментируют таблицу 53). Общий вывод: Земля и Луна довольно разные астрономические объекты; траектория движения (эллипс) Луны сильнее вытянута, чем у Земли; скорости движения тоже существенно различаются.
Таблица 53
Свойства | Характеристики | |
Земля | Луна | |
Форма — приближённо шар, твёрдое тело Инертные и гравитационные свойства Средняя плотность вещества Форма орбиты — эллипс Движение по орбите Ускорение свободного падения на поверхности | Радиус 6400 км Масса 5,98 ∙ 1024 кг 5500 кг/м3 Эксцентриситет 0,017 Скорость 1 км/с 9,8 м/с2 | Радиус 1700 км Масса 7,35 ∙ 1022 кг 3300 кг/м3 Эксцентриситет 0,055 Скорость 1 км/с 1,6 м/с2 |
2. Учитель рассказывает о явлениях, обусловленных существованием системы Земля—Луна, описывает видимое с Земли положение Луны (рис. 14.8 учебника). Далее выполняют рисунки затмений, затем обсуждают рисунок 14.9 учебника при объяснении приливов.
III. Из истории исследований Луны: а) методы исследований постоянно развиваются (визуальные наблюдения, локация, фотографирование, изучение проб грунта, спектральный анализ, изучение магнитных полей, исследование сейсмических волн приборами и др.); б) фотографирование обратной стороны Луны (советская станция «Луна—3», 1959 г.) и построение карты Луны; «Луноход—1» (СССР, 1970 г.); в) американская программа «Аполлон» (с 1969 г.).
Выбор материала для рассказа об исследовании Луны возможен в широком диапазоне: показ видеоматериалов учителем, рассказ ученика о фотографировании Луны, о загадках Луны (происхождение Луны, вулканы, ядро и др.).
IV. Вопросы для подведения итогов: почему можно говорить о системе Земля—Луна? Почему иногда систему Земля—Луна называют двойной планетой? Какова причина движения Луны вокруг Земли? Какие явления обусловлены гравитационным взаимодействием Земли и Луны? Что такое синодический месяц? Почему на Луне нет атмосферы?
V.Домашнее задание: § 100; задача на повторение из упр. на с. 407 (2). Индивидуально рекомендуем предложить провести исследование: на основе визуальных наблюдений (каждый раз выполняя схематический рисунок) изучить изменение вида Луны на небесной сфере; желательно провести не менее четырёх-пяти наблюдений.
