ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.01.2024
Просмотров: 8
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
УРОК 4. ВИДИМОЕ ДВИЖЕНИЕ ПЛАНЕТ И СОЛНЦА
Задачи урока:
— познакомить с видимым движением планет;
— научить описывать движение Солнца среди звёзд и установить его не- равномерность;
— исследовать причины смены сезонов на Земле.
Планируемые результаты обучения учащегося:
— описывает видимые движения планет и Солнца;
— умеет объяснять различия видимого и действительного движений не- бесных тел;
— знает причину смены сезонов.
Достигаемые результаты обучения
Личностные: формирование убеждённости в познаваемости Вселенной, научного мировоззрения, соответствующего современному уровню развития науки; самостоятельности в приобретении новых знаний и практических уме- ний; ответственного отношения к учению; коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками.
Метапредметные: овладение навыками самостоятельного приобретения знаний; формирование умений применять знания для объяснения наблюда- емых явлений и процессов, строить логическое рассуждение, устанавливать причинно-следственные связи, аргументировать свою позицию, осуществлять контроль своей деятельности в процессе достижения результата; приобретение опыта самостоятельного поиска, анализа и отбора информации с использова- нием различных источников.
Предметные: овладение умениями проводить наблюдения, оценивать по- лученные результаты, различать действительное и видимое; формирование целостной научной картины мира, представлений о познаваемости мира и об объективности научного знания; понимание физической сущности наблю- даемых видимых движений небесных тел; приобретение опыта наблюдения астрономических объектов, явлений и процессов.
Ресурсы урока
Основные: учебник (§ 5).
Демонстрационное оборудование: модель небесной сферы, глобус Земли, тел- лурий; ПК и мультимедиапроектор (или интерактивная доска), документ-камера.
Домашнее задание
Учебник: § 5, ответить на вопросы; задачник: № 2.27.
Рекомендации методиста
Если на прошлом уроке учащиеся успели выполнить лабораторную рабо- ту, проверку усвоения материала мож- но провести, предложив тест (материа- лы для теста или готовые тесты можно взять с сайта Стеллария) либо «слепую» графическую модель небесной сферы, на которой следует отметить все точки и линии (рис. 4).
Рис. 4. «Слепая» модель
небесной сферы
Предлагаем учащимся вспомнить (или обсудить, если на прошлом уроке этот вопрос не поднимался), какие координаты — горизонтальные или экваториальные — используются для построения карт звёздного неба. Затем решаем задачу 3 на с. 22 учебника: ученики по фрагменту карты определяют экваториальные координаты звезды Регул (α Льва).
Обсуждение нового материала начинаем с вопроса: «Можно ли на звёзд-
ном небе отличить планету от звезды? Как это можно сделать?»
Описываем видимое движение планет на фоне звёзд, знакомим учащихся с прямым и попятным движением. Для демонстрации можно использовать анимации или электронный планетарий. Поясняем, что объяснение такому движению планет будет дано позднее, во время изучения темы «Системы мира» (урок 7).
Переходим к обсуждению движения Солнца.
Обращаемся к модели небесной сферы и вспоминаем определение эклип- тики как годичного пути Солнца среди звёзд. Для усвоения смысла понятия
«эклиптика» полезно воспользоваться анимацией, которую можно скопиро- вать или показывать в онлайн-режиме: https://commons.wikimedia.org/wiki/ File:Ecliptic_with_earth_and_sun_animation.gif
Анимация демонстрирует движение Земли вокруг Солнца, следствием которого является видимое движение Солнца среди звёзд по эклиптике. Затем используем рисунок 5. На этом рисунке в центре небесной сферы находится Солнце. Задаём вопрос ученикам: «Можно ли поместить в центре небесной сферы Солнце?» Если ученики затрудняются ответить на этот вопрос, просим их вспомнить, на каком расстоянии от Земли находится ближайшая звезда Проксима Центавра. Делаем вывод, что, так как рас- стояние до ближайшей звезды намного превосходит расстояние от Земли до Солнца, радиус небесной сферы очень велик, и в центре её мы можем поместить Солнце. Из рисунка видно, что эклиптика представляет собой большой круг небесной сферы, являющийся пересечением плоскости земной орбиты с небесной сферой.
Позже мы узнаем, что только тогда, когда Луна (будучи в фазе новолуния или полнолуния) пересекает эклиптику, мы можем наблюдать затмения (eclipse) Солнца или Луны. Отсюда и название «эклиптика» (ecliptic).
Рис. 5. Эклиптика
Если в распоряжении учителя имеется теллурий, следует продемонстри- ровать действительное обращение Земли вокруг Солнца. В противном случае можно продемонстрировать обращение Земли, используя глобус. Обратите внимание: направление оси вращения Земли должно оставаться постоянным.
Ось вращения Земли наклонена к плоскости её орбиты под углом 66,5°, по- этому угол между плоскостью земного экватора и плоскостью орбиты со- ставляет 23,5°. Следовательно, эклиптика наклонена к небесному экватору под тем же углом.
Используя рисунок, объясняем, что видимое движение Солнца по эклип- тике на фоне звёзд является следствием орбитального движения Земли и направлено противоположно суточному движению звёзд. Даём определение точек весеннего ( ) и осеннего равноденствия ( ) — это точки пересечения эклиптики и небесного экватора.
Предлагаем учащимся вспомнить определение экваториальных коорди- нат (нам потребуется склонение) и ответить на вопрос: «Изменяется ли скло- нение Солнца в течение года?» С помощью модели небесной сферы удобно показать, как меняется склонение Солнца: в точках весеннего и осеннего равноденствия склонение Солнца δ◉ = 0° и оно восходит точно на востоке и
заходит точно на западе, продолжительности дня и ночи равны.
Вспоминаем, что в точке весеннего равноденствия Солнце бывает 20— 21 марта, а в точке осеннего равноденствия — около 23 сентября.
Наиболее удалённая от небесного экватора точка эклиптики называется точкой летнего солнцестояния, в этой точке склонение Солнца достига- ет своего максимального значения: δ◉ = +23,5°. Солнце бывает в этой точке 21—22 июня. Полгода спустя, 21—22 декабря, Солнце проходит через точку зимнего солнцестояния, в которой склонение Солнца достигает наимень-
шего значения:
δ◉ = –23,5°.
Используя рисунок на с. 23 учебника, повторяем, через какие созвездия пролегает видимый путь Солнца в течение года.
Сообщаем учащимся данные наблюдений: неравномерность движения Солнца в течение года (рубрика «Это интересно», с. 23 учебника); различия видимого углового диаметра Солнца: в начале января он максимален (около 32,5′), в начале июля — минимален (около 31,5′).
Делаем вывод: зимой Солнце находится ближе к Земле, чем летом.
Объяснение неравномерности движения Солнца в течение года будет дано позднее, при изучении законов Кеплера. Сейчас же самое время обсудить причину смены сезонов, так как весьма распространённым является за- блуждение, что зимой Солнце находится дальше от Земли, а летом — бли- же. Итак, наблюдательные данные свидетельствуют, что в январе Земля находится в ближней к Солнцу точке своей орбиты. В это время в Север- ном полушарии Земли зима. От чего зависит климат на Земле и смена сезонов?
Напоминаем, что климат — это метеорологические условия, свой- ственные данной местности. В переводе с древнегреческого климат означает «наклон», имеется в виду наклон солнечных лучей к поверхности Земли. Чем выше Солнце над горизонтом, тем сильнее его лучи согревают поверхность.
Вспоминаем формулу для определения высоты светила в кульминации (тетрадь-практикум, с. 7). Такую же формулу запишем и для Солнца:
h = 90° – ϕ + δ◉, (1)
где ϕ — географическая широта места наблюдения, δ◉ — склонение Солнца. Высота Солнца в кульминации называется полуденной высотой. Так как в течение года склонение Солнца меняется, следовательно, меняется его полу-
денная высота, а также точки восхода и захода. Таким образом, полуденная высота Солнца зависит от склонения Солнца (а оно определяется датой) и от широты места наблюдения.
Предлагаем учащимся ответить на вопрос: «Есть ли на Земле места, где Солнце может не восходить, не заходить?» Используя формулу полуденной высоты Солнца, находим, что в местах с широтами |ϕ| > 66,5° можно наблю- дать явление, когда Солнце в течение дня не заходит за горизонт (полярный день) или не поднимается из-за горизонта (полярная ночь). Параллели, соот- ветствующие 66,5° северной и южной широт, называются Северным и Юж- ным полярными кругами (рис. 6).
По формуле (1) определяем широты Северного (тропик Рака, ϕ = 23,5°) и Южного (тропик Козерога, ϕ = –23,5°) тропиков (рис. 6). Названия тро- пиков произошли от названий созвездий, в которых Солнце наблюдалось в
дни солнцестояний более чем 2000 лет назад. В настоящее время в результате прецессии положения этих точек сместились, и в день летнего солнцестояния Солнце на небесной сфере находится в созвездии Близнецы, а в день зимнего солнцестояния — в созвездии Стрелец. Явление прецессии будет подробнее рассмотрено позднее.
Рис. 6. Пояса Земли
Определим, где на Земле Солнце может быть в зените (полезно вспомнить определение зенита). Используя формулу (1), устанавливаем, что на широтах, для которых |ϕ| < 23,5°, дважды в год Солнце кульминирует вблизи зенита.
При наличии в школе теллурия рекомендуем провести демонстрацию 2 (глава 2.1), методика которой описана в [3].
Подводим итоги: обращение Земли вокруг Солнца, наклон оси вращения Земли к плоскости её орбиты и её постоянная ориентация в пространстве при- водят к смене времён года.
Применение информационных технологий
Урок полезно сопроводить мультимедийной презентацией, материалы для которой можно взять с сайта Стеллария. На этапе самостоятельного решения задач ученики или учитель с помощью документ-камеры демонстрируют на экране решение задачи и объясняют ход решения, анализируют полученные результаты.
При наличии в школе мультимедиацентра объяснение материала можно провести в мини-планетарии, методика организации и проведения демонстра- ций описана в пособии [3].
Технологическая карта урока
