 |
Астронет: А. Ю. Румянцев/МаГУ Методика преподавания астрономии в средней школе http://variable-stars.ru/db/msg/1177040/chapter7_03.html |
| << Предыдущая |
Методика проведения 2
урока
"Наблюдения Солнца"
Цель урока: формирование понятия о Солнце.
Задачи обучения:
Общеобразовательные:
1) Повторение и закрепление
знаний:
- об астрономических методах исследований:
телескопических наблюдениях,
астрофотографии и угломерных измерениях;
- о телескопах, их основных характеристиках
и правилах работы с ними;
- о космических явлениях обращения Земли
вокруг Солнца и вращении Земли вокруг своей
оси и об их следствиях - небесных явлениях:
суточном и годичном видимом движении
Солнца, изменении высоты Солнца над
горизонтом в течение года и изменении
видимых размеров Солнца;
- об астрономических способах ориентации на
местности по Солнцу и определения ее
географических координат (широты);
2) Формирование знаний:
- зрительного образа Солнца и
основных объектов его атмосферы: солнечных
пятен, факельных полей, вспышек;
- об явлениях вращения Солнца вокруг своей
оси и потемнения солнечного диска по краям
– свидетельству газовой (плазменной)
природы Солнца;
- солнечного спектра как примера звездных
спектров;
- о физической природе и основных
характеристиках вышеописанных объектов и
явлений;
- о правилах техники безопасности при
телескопических наблюдениях Солнца.
Воспитательные: формирование научного мировоззрения в ходе знакомства с историей человеческого познания и сведениями о физической природе Солнца; политехническое и трудовое воспитание в ходе практического знакомства с применением телескопа и вспомогательных приборов для изучения Солнца и при упоминании о космических средствах его исследования; эстетическое воспитание в ходе знакомства с телескопическим видом Солнца.
Развивающие - формирование умений:
1) Ориентироваться по Солнцу на местности и определять ее географические координаты;
2) Использовать телескоп и вспомогательные приборы для наблюдений Солнца с учетом правил техники безопасности:- рассчитывать основные
параметры телескопа, подбирать
светофильтры, диафрагму, окуляры и
дополнительное оборудование;
- готовить телескоп к наблюдениям с
проведением профилактической работы,
устанавливать телескоп, диафрагму и
светофильтры, наводить на цель, менять
окуляры, применять спектроскоп,
фотоаппарат (для съемки в главном фокусе) и
окулярный микрометр;
- фиксировать результаты наблюдений (зарисовывать,
фотографировать и т.д.) и давать им верное
объяснение.
Ученики должны знать:
- правила техники безопасности при телескопических наблюдениях Солнца;- правила работы с телескопом и вспомогательными приборами;
- наименования основных объектов, наблюдаемых в фотосфере Солнца.
Ученики должны уметь: ориентироваться на местности по Солнцу; использовать телескоп и вспомогательные приборы для проведения наблюдений Солнца с учетом требований техники безопасности.
Приборы и инструменты: "Астрономический календарь" (переменная часть); школьный телескоп, снабженный диафрагмой и солнечными светофильтрами; экран; спектроскоп (дифракционная решетка); орфографические сетки для наблюдения Солнца; часы, карандаш, бумага, калька.
Задание на дом: повторить материал предыдущего урока.
План урока
|
Этапы урока |
Содержание |
Методы работы |
Время, мин |
|
1 |
Проверка знаний и умений учащихся, актуализация |
Устный опрос, беседа |
10-12 |
|
2 |
Телескопические наблюдения Солнца |
Беседа, рассказ учителя |
25-30 |
Методика проведения занятия:
Техника безопасности: Ни в коем случае нельзя смотреть на Солнце в телескоп, не имеющий светофильтров и диафрагмы – можно ослепнуть в результате светового ожога!
При проецировании изображения Солнца на экран нужно через каждые 5 минут делать перерывы в наблюдениях на 2-3 минуты, чтобы не потрескались линзы окуляра. Те же меры предосторожности нужно применять при работе с окулярными светофильтрами. При наблюдениях Солнца наиболее удобно применять объективный светофильтр в сочетании с диафрагмой: он гораздо лучше защищает телескоп от перегрева и не перегревается сам.
Хотя урок-наблюдение – второй по счету в данный теме, он может проводиться после или перед любым другим занятием, в зависимости от погоды и расписания. Желательно разбить класс на 2-3 группы, с каждой из которых занятие проводится по отдельности.
Если есть возможность проводить наблюдения из затемненного помещения (классной комнаты с темными шторами на окнах и т.д.) то ею надо воспользоваться. Перед началом наблюдений помещение проветривают с открытыми окнами 15-20 минут для сведения к минимуму воздушных потоков, возникающих от разности температур внутри и вне помещения.
В начале урока учитель в ходе беседы проверяет знания учащихся о методах и особенностях астрономических наблюдений, телескопах, физической природе Солнца, ориентации на местности и определению географических ее координат по наблюдениям Солнца. Ученики знакомятся с задачами 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 знаний и умений, контролировать усвоение материала.
В зависимости от целей наблюдения рекомендуется применять различные увеличения. При общем обзоре солнечной поверхности следует применять окуляр, дающий увеличение 30-40 раз; при детальном изучении фотосферы – максимальное увеличение 60-80-120 раз; при спектральных наблюдениях и фотографировании Солнца в главном фокусе телескопа окуляры не нужны.
Порядок проведения наблюдений:
1. Задиафрагмируйте объектив телескопа до относительного отверстия 1/30 – 1/40. Установите окуляр с увеличением 30х - 40х раз и солнечный экран.
2. Наведите телескоп на Солнце. Удобнее всего сделать это по тени телескопа, которая при правильной наводке будет иметь круглую форму трубы и минимальные размеры. Спроектируйте полученное изображение на экран, на белый лист бумаги, покрытый сверху калькой, и сфокусируйте изображение в круг диаметром 10 см. Наиболее удобно осуществлять фокусировку по краю солнечного диска, который должен представлять идеально четкую линию.
3. Укажите ученикам на солнечные пятна, факельные области и если очень повезет, хромосферную вспышку.
4. Обратите внимание учащихся на потемнения солнечного диска по краям как свидетельство газовой (плазменной) природы Солнца.
5. Установите направление суточной параллели. Для этого отметьте карандашом последовательные изменения положения какого-либо пятна при неподвижной трубе и проведите через эту точки прямую.
6. Плавно смещая трубу за Солнцем, чтобы изображение его не выходило за пределы 10-см круга, отметьте карандашом положение групп пятен и отдельных пятен, факельных полей и вспышки.
7. Повысить увеличение телескопа до максимально возможного для данных погодных условий (60х – 80х). На экране в затемненном помещении станет видна солнечная грануляция; очень красиво выглядят пятна: ядро малиновое, полутень фиолетовая, а сама поверхность Солнца бледно-розовая. Если наблюдения проводятся на улице, изображение будет неярким и менее контрастным.
8. Оденьте на объектив (вставьте в окуляр) светофильтр, снимите экран и продолжите визуальные наблюдения, непосредственно через окуляр.
9. Зарисуйте при максимальном увеличении внешний вид, форму и детали строения факельных полей, пятен и групп пятен.
10. Снимите окуляр, присоединив на его место школьный спектроскоп. В хорошо настроенный спектроскоп можно наблюдать свыше 10 линий, в т.ч. линии CF и f водорода, линию натрия, линию b магния, E и G железа. При наблюдениях солнечного отражения от оконного стекла для снижении яркости спектра можно увидеть линии а, А и В кислорода, а на краю фиолетовой части 2 наиболее интенсивные в видимом спектре линии Н и К ионизированного кальция. Спроецируйте изображение спектра на белую бумагу. Зарисуйте основные линии спектра (линии водорода, гелия и ионизированного кальция) и объясните школьникам их смысл. Вместо спектроскопа в учебных спектральных наблюдениях может с успехом использоваться дифракционная решетка, имеющая значительно меньшие размеры и вес при почти таком же разрешении как у спектроскопа.
Обработка и оформление полученных результатов:
1. Учитель проводит общий анализ работы.2. Определение солнечного экватора и оси вращения: а) провести перпендикуляр через центр круга к направлению суточной параллели получаем круг склонений); б) разметить положение сторон света; в) выписать из "Астрономического календаря" значения позиционного угла Р проекции солнечной оси и гелиографической широты центра диска В0; г) нанести положение солнечной оси, пользуясь значением позиционного угла (при положительных значениях угол между линией круга склонений и осью откладывается от северного конца круга склонений к востоку, при отрицательных склонениях - к западу); д) выбрать в соответствие с В0 надлежащую сетку, совместить ее центральный меридиан с проведенной осью Солнца и с сетки на чертеже перенести положение солнечного экватора.
3. Пользуясь сеткой, определить, на какой широте находятся пятна и их приблизительные размеры.
4. Пользуясь книгой П.Г. Куликовского "Справочник любителя астрономии", рассчитать линейные размеры пятен и сопоставить их с размерами Земли.
5. Определить уровень солнечной активности, рассчитав число Вольфа по формуле: W = 10g + f, где g – количество групп пятен, f - количество всех пятен.
Оформить результаты наблюдения, при этом в журналы наблюдений (тетради учащихся) с кальки переносятся положения факельных полей, групп пятен и отдельных пятен.
Лабораторные работы
1. Фотографирование Солнца
Оборудование: телескоп; диафрагма; объективный солнечный светофильтр; фотоаппарат "Зенит"; переходник, конверторы; "Астрономический календарь", тетрадь, карандаш.
Фотографирование Солнца желательно производить на фотопленку с наименьшей чувствительностью (50-100 единиц ISO).
Порядок выполнения работы:
1. Фотографирование Солнца в главном фокусе инструмента. Установите на объективе солнечный светофильтр и диафрагму. Прикрепите к окулярному узлу переходник. Снимите объектив фотоаппарата, и привинтите камеру к переходнику на месте окулярного узла. Фотоаппарат нужно снабдить фототросиком. Экспозиция составляет, в зависимости от чувствительности пленки, от 1/500 до 1/250 секунды.
2. При съемке с конвертором последний ввинчивается между фотоаппаратом и переходником, при этом эквивалентное фокусное расстояние системы увеличивается в 2-3 раза в зависимости от типа конвертора. Экспозиция составляет от 1/250 до 1/125 секунды.
Размеры диска Солнца на фотопленке составят: при съемке без конвертора с телескопом малый школьный рефрактор - 6 мм; с телескопом большой школьный рефрактор – 8 мм; 2-кратный конвертор повысит их размеры соответственно до 12 и 16 мм.
3. Фотографирование Солнца с окулярным увеличением: фотоаппарат, не снимая объектива, крепят с помощью переходника усложненной конструкции к окулярному узлу, в котором устанавливается окуляр с минимальным увеличением. Эквивалентное фокусное расстояние системы рассчитывается по формуле: F = f * x, где x – увеличение телескопа, f - фокусное расстояние его объектива. Экспозиция составляет от 1/60 до 1/30 секунды.
В журнале наблюдений указываются: тип телескопа, диаметр и фокусное расстояние его объектива; тип и чувствительность фотопленки; время экспозиции; погодные условия; данные о проявлении и печати фотопленки.
2. Определение размеров солнечных пятен и факельных полей
Оборудование: телескоп; диафрагма; объективный солнечный светофильтр; окуляр с натянутым крестом нитей; секундомер; орфографические сетки для наблюдения Солнца; "Астрономический календарь", тетрадь, карандаш.
Порядок выполнения работы:
1. Определение линейных размеров солнечных пятен и факельных полей.Размеры солнечных пятен и факельных полей можно определить вначале в долях диаметра Солнца (1390600 км), а затем выразить измеренные величины в километрах.
Более точные измерения при помощи окуляра с максимальным увеличением и натянутым крестом нитей и секундомером выполняются следующим образом:
Наведите телескоп на Солнце, оставьте его неподвижным и с помощью секундомера определите промежуток времени Т (с), за который весь солнечный диск от одного края до другого пройдет суточным движением через нить. Угловой диаметр диска D на данные сутки можно узнать из "Астрономического календаря". За 1 секунду времени смещение диска составит v = D/T. Отмечая промежуток времени t, в течение которого те или иные объекты солнечной фотосферы пересекают нить, можно определить их размеры d: d = v * t; d = D * t/T.
Лабораторные и самостоятельные работы для учащихся физико-математических классов, рекомендуемые другими учителями и астрономами-методистами:
1. П.И. Афанасьев "Изучение спектра Солнца".
Лабораторная работа состоит в наблюдение и отождествление фраунгоферовых линий с помощью спектроскопа. Необходимым условием успешности работы является высокое качество щели спектроскопа.
2. Г.И. Малахова в статье "Методика
изучения астрофизических разделов
школьного курса астрономии"
предлагает практическую работу по
определению скорости вращения Солнца. Она
выполняется на основе нескольких (4-5)
фотографий, сделанных с промежутками в 1-2
дня. Установив масштаб снимка, учащиеся
измеряют смещение l за 1 сутки пятна,
расположенного близ центра солнечного
диска, а затем, считая, что смещение пятна за
1 оборот составит 2p R¤
, вычисляют период T и линейную
скорость вращения u л
Солнца по формулам: 
.
Сидерический период вращения точки на экваторе Солнца Т = 25,38d, линейная скорость точки экватора u л = 2 км/с. Нужно обратить внимание учеников на дифференцированный характер вращения Солнца, обусловленный газовой (плазменной) природой звезды: скорость вращения Солнца плавно уменьшается от солнечного экватора к полюсам.
3. Ю.Ю. Палко "Экспериментальная проверка потемнения солнечного диска к краю". Доступна для опытных учителей и учащихся. Для учащихся XI класса материал сложен, он больше подходит для студентов физико-математических факультетов: ее можно включить в список лабораторных работ по оптике и астрономии.
4. Б.И. Фесенко "Измерение углового диаметра Солнца" [302]. Дано описание лабораторной работы с использованием телескопа. В несколько модернизированном виде она позволяет определить: линейные размеры Солнца или расстояние от Земли до Солнца; линейные размеры крупнейших групп пятен; некоторые характеристики (даты прохождения перигелия и афелия, эксцентриситет) земной орбиты. Доступна лишь для опытных учителей и учащихся.
5. Б.И. Фесенко "Наблюдения вращения Солнца" [302]. Лабораторная работа состоит в определении угловой скорости вращения Солнца. Доступна для опытных учителей и учащихся. Для учащихся XI класса материал сложен, он больше подходит для студентов физико-математических факультетов: ее можно включить в список лабораторных работ по оптике и астрономии.
6. Г.С. Яхно, А.А. Денисов, В.И. Клевачев "Использование пиргелиометра для определения солнечной постоянной" [328]. Требует изготовления самодельного пиргелиометра. Доступна лишь для опытных учителей и учащихся.
| << Предыдущая |