Методика преподавания астрономии| << Предыдущая |
Методика проведения 3
урока
"Наблюдения звездного неба"
Цель урока: формирование системы практических умений сферической астрономии.
Задачи обучения:
Общеобразовательные: формирование понятий:
- об астрономических методах исследований астрономических наблюдениях и измерениях) и угломерных астрономических инструментах (высотомер, теодолит, рамка для зарисовки созвездий и т.д.);- о небесных светилах и созвездиях;
- о небесной сфере, основных ее линиях и точках;
- о космических явлениях: обращении Земли вокруг Солнца и вращении Земли вокруг своей оси и об их следствиях - небесных явлениях: восходе, заходе, суточном и годичном видимом движении и кульминациях светил (звезд) и об условиях видимости светил в различных регионах Земли.
- об астрономических способах ориентации на местности, определения ее географических координат (широты);
- начальные понятия астрофотометрии о блеске светил и шкале звездных величин.
Воспитательные: формирование научного мировоззрения в ходе знакомства с историей человеческого познания; борьба с астрологическими предрассудками; политехническое и трудовое воспитание в ходе изложения материала о практических способах применения астрометрических знаний; эстетическое воспитание в ходе знакомства с легендами об основных созвездиях и видом звездного небе и небесных светил.
Развивающие: формирование умений:
- применять подвижную карту
звездного неба, звездные атласы,
Астрономический календарь для определения
положения и условий видимости небесных
светил и протекания небесных явлений;
- находить на небе Полярную звезду и
ориентироваться по ней на местности;
- использовать угломерные астрономические
инструменты: теодолит, высотомер, рамку для
зарисовки созвездий;
- определять географические координаты
местности по высоте (зенитному расстоянию)
Северного полюса мира (Полярной звезды) и
кульминациям звезд;
- находить на небе основные созвездия и
наиболее яркие звезды, видимые в это время
года в данное время в данной местности;
- определять блеск небесных светил по
сравнению с блеском известных звезд.
Ученики должны знать: положение основных кругов, линий и точек небесной сферы; основные созвездия и наиболее яркие звезды, видимые в это время года в данное время в данной местности и некоторые их характеристики; способы определения географических координат из астрономических наблюдений; правила работы с угломерными приборам.
Ученики должны уметь: находить на небе Полярную звезду и ориентироваться на местности по Полярной звезде и с помощью карты звездного неба; находить на небе основные созвездия и наиболее яркие звезды, видимые в это время года в данное время в данной местности; использовать подвижную карту звездного неба, звездные атласы, справочники, Астрономический календарь для определения положения и условий видимости небесных светил и протекания небесных явлений.
Наглядные пособия и демонстрации:
Приборы и инструменты: подвижные карты звездного неба (у каждого ученика); атлас звездного неба А.А. Михайлова или А.Д. Марленского; Астрономический календарь на данный год; рамки для зарисовки созвездий, звездная указка; высотомер или школьный теодолит; бинокль или школьный телескоп; фонарик, часы, карандаш, бумага.
Задание на дом:
Повторить материал предыдущего урока.
План урока
|
Этапы урока |
Содержание |
Методы работы |
Время, мин |
|
1 |
Проверка знаний и актуализация. Демонстрация на небесной сфере ее основных кругов, линий и точек |
Устный опрос, беседа |
5 |
|
2 |
Ориентация на местности по Полярной звезде, определение географической широты местности по данным о высоте (зенитном расстоянии) Полярной звезды |
Беседа, рассказ учителя |
10 |
|
3 |
Знакомство с основными созвездиями и наиболее яркими звездами осеннего неба |
15 |
|
|
4 |
Знакомство с блеском звезд и шкалой звездных величин |
10 |
Методика изложения материала
В начале урока учитель в ходе беседы проверяет знания учащихся о методах и особенностях астрономических наблюдений, угломерных инструментах, созвездиях и основных кругах, линиях и точках небесной сферы и рассказывает ученикам о целях проводимых наблюдений.
Материала урока лучше всего излагать в форме рассказа учителя или беседы, в ходе которой он должен откликаться на вопросы учеников и сам задавать им вопросы и простейшие задания, позволяющие определить уровень и особенности их "донаучных" астрономических знаний и контролировать усвоение материала. При рассказе о созвездиях нужно напомнить ученикам, что созвездие – это не " фигура из звезд", а участок небесной сферы со строго определенными границами и объекты созвездия физически никак не связаны между собой, правила обозначения звезд греческими и латинскими буквами в каждом из созвездий и о собственные именах наиболее ярких звезд. Ученики должны усвоить, что понятие "звездная величина" не имеет никакого отношения к размерам звезд.
1. Определение полюса мира и положения основных кругов, линий и точек небесной сферы
Задаем ученикам вопрос: "Кто знает, как найти в небе Полярную звезду?" Как правило, они этого не знают; большинство считает Полярной самую яркую из звезд. Учитель просит найти созвездие Большой Медведицы (большинство учеников знают его под своим названием или как "Большой Ковш") и объясняет:
 |
| Рис.26 Ориентация на местности по Полярной звезде |
Для того чтобы найти Полярную звезду, нужно через звезды и Большой Медведицы (первые 2 звезды "ковша") мысленно провести прямую линию и отсчитать по ней 5 расстояний между этими звездами. В этом месте рядом с прямой мы увидим звезду, почти одинаковую по яркости со звездами "ковша" – это и есть Полярная звезда (рис. 26). Спрашиваем учащихся, поняли ли они как нужно находить в небе Полярную звезду и 2-3 раза повторяем вышеописанный способ.
Объясняем ученикам положение полюса мира и основных кругов, линий и точек небесной сферы. Моделью отвесной линии может служить отвес – нитка с привязанным грузом, мысленно удлиненная до бесконечности, упрется в небесную сферу в точке зенита. Отвесная линия приблизительно совпадает с продолжением радиуса Земли, а математический горизонт – с географическим горизонтом (нужно обязательно оговорить, почему абстрактный идеальный математический горизонт не совпадает с реальным географическим: по причине ограниченности размеров и кривизне поверхности сферичности) Земли, явления рефракции и неровности краев физического горизонта). Напоминаем, что точка Северного полюса мира почти совпадает с Полярной звездой (отстоит от нее на 0,51њ ) – т.о., найдя в небе Полярную, мы находим тем самым положение Северного полюса мира. Спрашиваем, как определить стороны света? Ученики показывают: Полярная звезда находится на севере, значит повернувшись к ней спиной, мы будем смотреть на юг, слева от нас будет восток, справа – запад (рис. 24). Мысленно построим плоскость небесного меридиана: она пройдет через 3 точки: глаз наблюдателя, зенит и Северный полюс мира и пересечет горизонт в точках юга и севера. Линия, проходящая по земной поверхности от точки юга к точке севера, будет проекцией небесного меридиана - полуденной линией (желательно обозначить ее на земле мелом или мелкими камешками). Желательно, чтобы ученики при помощи компаса убедились в несовпадении сторон света, определяемых по компасу с истинными географическими сторонами света, и объяснить причины этого явления. Положение плоскости небесного экватора на небесной сфере ученики могут определить сами при помощи своих подвижных карт звездного неба (по звездам вдоль линии небесного экватора на карте). Другой способ: ученик располагает прямоугольный треугольник (лист тетради или книгу) так, чтобы одна грань была нацелена на Северный полюс мира (Полярную звезду): тогда поворот нижней грани обозначит положение плоскости небесного экватора.
Наиболее простой способ определения географической широты с точностью до 1 состоит в определении высоты (зенитного расстояния) Полярной звезды с помощью простейшего угломерного прибора – высотомера или, что даст несколько более точный результат, при помощи школьного теодолита. Измерения следует повторить несколько раз и вычислить среднее значение и величину погрешностей.
2. Знакомство с основными
созвездиями и наиболее яркими звездами.
Знакомство со шкалой звездных величин.
Наблюдения суточного вращения небесной
сферы и кульминаций светил
 |
| Рис. 27. Основные созвездия осеннего неба |
Обзор звездного неба дается на 15 сентября, 21 ч. На юге четко выделяются среди других три яркие звезды, которые часто называют Большим летне-осенним треугольником, потому, что лучше всего они видны летом и осенью. Этот треугольник образуют звезды трех созвездий: Лиры, Лебедя и Орла.
Верхний прямой угол летне-осеннего треугольника - звезда Вега, a Лиры. Вега – одна из красивейших звезд северного неба, первая звезда, до которой русский астроном В.Я. Струве в 1836 г. измерил расстояние – 26,1 св. лет. Вега – горячая белая звезда с температурой поверхности 10600 К. Вега в 3 раза больше Солнца по размерам. Вокруг нее газопылевой протопланетный диск – формирующаяся планетная система. Через несколько миллионов лет у вокруг Веги будут вращаться планеты. Созвездие Лиры представляет собой скошенный четырехугольник из слабых звезд левее и чуть ниже Веги.
Верхний острый угол летне-осеннего треугольника - звезда Денеб, a Лебедя (переводится с арабского как "хвост" Лебедя). Денеб – горячий белый гигант с температурой поверхности 9800 К, в 35 раз больше Солнца по размерам и в 6000 раз по яркости. Крестообразный Лебедь, широко раскинув крылья, летит наискось вниз, к Земле. Древние греки говорили, что Лебедь - это сам бог Зевс в виде лебедя летит на свидание к своей земной любимой женщине. "Голова" Лебедя – красивейшая двойная звезда b Лебедя Альбирео.
Нижний острый угол летне-осеннего треугольника - звезда Альтаир, a Орла, одна из ближайших звезд (16,3 св. лет), горячая белая звезда (Т = 8400 К) в 8 раз ярче Солнца и в 2,2 раза больше его по размерам. Орел в отличии от Лебедя летит вверх и несет в своем клюве пальмовую ветвь - символ победы (две слабые звездочки по обе стороны от "головы" Орла Альтаир). Четыре звезды ниже - распахнутые крылья и хвост Орла.
Над Лирой мы видим перекошенный четырехугольник Головы Дракона, а сам Дракон извивается по небу, обвивая созвездия Малой Медведицы. Дракон – самое извилистое созвездие северного неба. Внутри летне-осеннего треугольника чуть видны созвездия Лисички, Стрелы и Дельфина.
Обратите внимание на некоторые другие летне-осенние созвездия:
На юго-востоке мы видим созвездие Пегаса - четыре звезды, образующие квадрат, в верхнем правом углу которого располагаются треугольником еще 3 слабые звезды, а от нижнего правого угла изгибается "крыло" из 4 звезд. Цепочка звезд, тянущихся из левого верхнего угла квадрата, является созвездием Андромеды. Левее и выше Андромеды восходит созвездие, очертаниями напоминающее перекошенный стул - созвездие Персея. Правее Персея созвездие Кассиопеи, похожее на перевернутую букву "М" (или на латинскую букву "W"). Созвездие Цефея представляет собой пятиугольник из слабых звезд правее и ниже Кассиопеи. Под Андромедой находится небольшое скромное созвездие Овна, состоящее из 3 звезд. Ниже расположены Рыбы, а ещё ниже - созвездие Кита. В нем выделяется красноватая звезда о Кита Мира (по-латыни "Удивительная") – долгопериодическая переменная, изменяющая свой блеск в течении 332 суток в 28 000 раз. Между Пегасом и Орлом, ниже их – созвездия Водолея и Козерога. На северо-востоке невысоко над горизонтом горит яркая желтоватая звезда Капелла, a Возничего.
Знаете ли вы легенду о прекрасной Андромеде, ее родителях – хвастливой Кассиопее и нерешительном Цефее, страшном чудовище Ките, мужественном Персее и его крылатом коне Пегасе? Вот они, герои древнегреческих мифов, ставшие созвездиями темного осеннего неба и по-прежнему подмигивает глаз Медузы Горгоны – вторая снизу в правой "ножке" стула Персея изменяющая свой блеск затменно-переменная звезда Алголь, b Персея (по-арабски "Дьявол" или "глаз дьявола"). Желательно рассказать ученикам эту легенду или, еще лучше попросить об этом кого-нибудь из них (задание можно дать заранее).
На юго-западе склоняется к горизонту "весеннее" созвездие Волопаса, напоминающее наклоненную к югу дубинку или кристалл, в основании которого сияет яркая звезда Арктур, a Волопаса. Арктур - оранжевый гигант в 26 раз крупнее Солнца, но холоднее его (около 5000 К); до него около 35,9 св. лет. Левее Волопаса – венок из звезд – созвездие Северной Короны. Между Северной Короной и Орлом – состоящее в основном из неярких звезд протяженное округлое созвездие Змееносца. Над ним, правее Лиры, напоминающее букву "c " созвездие Геркулеса.
Задание: Запомните созвездия: Большая и Малая Медведица, Лира, Лебедь, Орел, Пегас, Андромеда, Персей, Кассиопея.
Широкая тускло-звездная полоса Млечного Пути протянулась по созвездиям Орла, Лебедя, Кассиопеи, Персея. В Млечном Пути сливается сияние миллиардов звезд нашего гигантской звездной системы - Галактики. Центр её в созвездии Стрельца уже зашел за горизонт на юго-западе.
Взглянем еще раз на Большую Медведицу. Проверим Ваше зрение: видите ли вы маленькую звездочку рядом с второй "от хвоста" яркой звездой x Большой Медведицы? Если видите, то ваше зрение хорошее еще древние арабские ученые проверяли на ни зоркость своих учеников. Названия звезд – Мицар ("Конь") и Алькор ("Всадник"). Мицар является кратной звездой. По современным данным, от 50 % до 70 % звезд Галактики являются двойные системами, и около 10 % - кратными.
Обратите внимание на цвет звезд: у Веги, Денеб, Альтаир он голубовато-белый, у Капеллы желтоватый, у Арктура – оранжевый. Цвет звезды зависит от ее температуры: самые горячие звезды – голубые, самые холодные – красные. Солнце относится к классу желтых звезд с температурой поверхности 6000 К. Наши глаза по принципу контраста дополнительно усиливают различия в цвете звезд, несколько искаженном влиянием атмосферы.
Вы уже обратили внимание на то, что одни звезды на небе светятся ярче других? Это потому, что звезды расположены на разных расстояниях от Земли, отличаются друг от друга по размерам и по температуре поверхности. Два тысячелетия назад древнегреческий ученый Гиппарх разделили звезды по степени яркости на 6 "звездных величин". Самые яркие назвали звездами первой величины, самые слабые - шестой величины. Одна звездная величина отличается от другой в 2,5 раза. Промежуток в 5 звездных величин соответствует 100-кратной разности в яркости звезд.
С изобретением телескопа люди смогли наблюдать еще более слабые звезды и уточнили шкалу звездных величин: звезды, в 2,5 раза слабее звезд шестой величины, названы звездами седьмой величины и т.д. В самые мощные телескопы современности наблюдаются объекты 28 звездной величины, в миллиарды раз слабее видимых невооруженным глазом.
Звезды в 2,5 раза ярче звезд первой величины назвали звездами "нулевой" величины, а еще более ярким присваиваются отрицательные значения: "-1" звездная величина, "-2", "-3" и так далее. Ярчайшая из звезд Сириус, a Большого Пса, имеет блеск –1,2 звездной величины. Луна в полнолуние имеет –12 звездную величину, Солнце -26,8 величину.
Задание: Определите яркость звезд Веги и Полярной, если Альтаир и Денеб - звезды первой величины.
Посмотрите: пока мы с вами разговаривали, звезды на востоке поднялись чуть выше, а на западе, наоборот, опустились ниже и некоторые из них зашли за горизонт. Как вы думаете, отчего это происходит?
Вращение звездного неба вокруг полюса мира с востока на запад вследствие вращения Земли вокруг своей оси с запада на восток удобно демонстрировать учащимся следующим образом. Наведем телескоп на какую-либо звезду вблизи небесного экватора - смещаясь к западу, звезда быстро уходит из поля зрения на восток (у телескопа перевернутое изображение); звезды вблизи полюса мира уходят из поля зрения телескопа намного медленнее.
Следует навести телескоп или бинокль на 2-3 яркие звезды (например, Вегу, Капеллу, Арктур) и обратить внимание на учащихся на цвет звезд и то, что в телескоп они становятся не крупнее, а ярче: телескоп не "увеличивает", а собирает свет и увеличивает угол, под которым наблюдаются космические объекты. Можно сказать ученикам, что звезды являются природными моделями точечных источников света, и даже в самый мощный телескоп они будут выглядеть яркими точками.
Желательно показать ученикам вид в телескоп еще 2-3 объектов: двойных звезд (Мицар, b Лебедя, g Андромеды) и звездных скоплений: рассеянного c и h Персея и шарового М13 (или М15).
Задания для работы с подвижной карте звездного неба:
1. Найти созвездия, о которых рассказывал учитель.2. Определить, какие созвездия взойдут над горизонтом: через час; на рассвете.
3. Зарисовать (по группам) с помощью рамки для зарисовки созвездий следующие объекты: летне-осенний треугольник; Большую и Малую Медведицу; Пегаса и Андромеду; Кассиопею и Персея.
4. Определить, какая звезда кульминирует сейчас в зените (вблизи зенита); какие звезды находятся сейчас в верхней кульминации, а какие – в нижней кульминации.
Лабораторная работа "Определение координат местности по наблюдениям Солнца"
Оборудование: гномон; мел (колышки); "Астрономический календарь", тетрадь, карандаш.
Порядок выполнения работы:
1. Определение полуденной линии (направления меридиана).При суточном движении Солнца по небу тень от гномона постепенно меняет свое направление и длину. В истинный полдень она имеет наименьшую длину и показывает направление полуденной линии – проекции небесного меридиана на плоскость математического горизонта. Для определения полуденной линии необходимо в утренние часы отметить точку, в которую падает тень от гномона (рис. 6) и провести через нее окружность, принимая гномон за ее центр. Затем следует подождать, когда тень от гномона вторично коснется линии окружности. Полученную дугу делят на две части. Линия, проходящая через гномон и середину полуденной дуги, будет полуденной линией.
2. Определение широты и долготы местности по наблюдениям Солнца.Наблюдения начинаются незадолго
до момента истинного полудня, наступление
которого фиксируется в момент точного
совпадения тени от гномона и полуденной
линии по хорошо выверенным часам, идущим по
декретному времени. Одновременно измеряют
длину тени от гномона. По длине тени l в
истинный полдень к моменту его наступления Тд
по декретному времени с помощью простых
расчетов определяют координаты местности.
Предварительно из соотношения 
,
где Н – высота гномона, находят
высоту гномона в истинный полдень h¤
.
Широта местности j
вычисляется по формуле 
,
где d¤
– склонение Солнца.
Для определения долготы
местности l используют
формулу 
,
где n – номер часового пояса, h
- уравнение времени на данные сутки (определяется
по данным "Астрономического календаря").
Для зимнего времени D = n +
1; для летнего времени D = n
+ 2.
| << Предыдущая |
|
Публикации с ключевыми словами:
методика преподавания - преподавание астрономии - наблюдения - лабораторные работы - практические работы - учебная программа - учебные пособия - лекции - педагогический эксперимент - дидактика - контрольные работы - задача
Публикации со словами: методика преподавания - преподавание астрономии - наблюдения - лабораторные работы - практические работы - учебная программа - учебные пособия - лекции - педагогический эксперимент - дидактика - контрольные работы - задача | |
См. также:
Все публикации на ту же тему >> | |
