Видимые движения небесных тел. Законы движения планет - ОСНОВНЫЕ ОБЪЕКТЫ, ЯВЛЕНИЯ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ МЕГАМИРА - ОСНОВЫ АСТРОНОМИИ

Для эффективного изучения вопросов астрономии необходимы широкое использование современного иллюстративного материала (хороши ресурсы Интернета), организация самостоятельной деятельности школьников при решении задач, в том числе и на повторение, подготовка докладов и рефератов.

Ниже приводится самый экономный вариант планирования учебного процесса. Важно подчеркнуть, что в учебнике материал астрономии хорошо выстроен, изложен содержательно, но кратко, на информационном уровне. Структурирование материала в основном соответствует известной программе Е. П. Левитана. В целом на 8 часов (уроков) по учебнику приходится 11 параграфов. При подготовке занятий желательно использовать книги по преподаванию астрономии известных авторов: Е. П. Левитана, Б. А. Воронцова-Вельяминова, А. В. Засова, Э. В. Кононовича, Е. К. Страута.

Глава XV. ОСНОВНЫЕ ОБЪЕКТЫ, ЯВЛЕНИЯ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ МЕГАМИРА

Астрономия изучает мегамир и в значительной мере использует методы физики, в том числе её модели и законы (идеальный газ, законы Кеплера и т. д.), методы исследования (спектральный анализ и др.). В переработанном и дополненном учебнике представлены основные положения астрономии. Специфика предмета астрономии прежде всего выражена в описании эволюции звёздных систем и Вселенной в целом, что является существенным дополнением для формирования научного мировоззрения.

Сложность объектов мегамира, их удалённость от Земли (от наблюдателя) приводят к большим погрешностям измерений тех или иных характеристик, поэтому часто говорят только об оценках величин. В связи с этим тем более необходимы явное обращение к моделям, их изображение, получение каких-то обобщений (выводов).

Урок 1*. Видимые движения небесных тел. Законы движения планет

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.

План урока

Этапы урока	Время, мин	Приёмы и методы
I. Введение	2—3	Сообщение учителя, постановка задач урока
II. Изучение нового материала	25—30	Рассказ учителя. Записи в тетрадях
III. Отработка знаний	10	Работа с учебником по вопросам. Решение задачи
IV. Подведение итогов. Домашнее задание	3—4	Ответы на вопросы. Выделение главного

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.