Астронет: А. Ю. Румянцев/МаГУ Методика преподавания астрономии в средней школе http://variable-stars.ru/db/msg/1177040/chapter7_06.html

Методика преподавания астрономии

---

<< Предыдущая

Содержание

Следующая >>

Методика проведения 5 урока
"Наблюдения звезд, звездных скоплений, туманностей и галактик"

Цель урока: формирование понятий о звездах, звездных системах, туманностях, галактиках.

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 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, кульминациях светил и условиях видимости звезд в различных регионах Земли;
- об астрономических способах ориентации на местности по Полярной звезде; определения ее географических координат (широты);
- о блеске светил и шкале звездных величин;
- о Луне и планетах Солнечной системы, основных деталях их рельефа и атмосфер;

2) Формирование понятий о небесных светилах и космических объектах:

- о созвездиях и наиболее ярких звездах, видимых в это время года;
- о зрительном образе космических объектов – звезд, звездных систем (двойных и кратных звезд, рассеянных и шаровых скоплений), туманностей и галактик;
- начальных знаний об их физической природе и основных характеристиках.

Воспитательные:

- формирование научного мировоззрения в ходе знакомства с историей человеческого познания и сведениями о физической природе наблюдаемых космических объектов - звезд, звездных систем, туманностей и галактик, а также Луны и планет;
- патриотическое воспитание в ходе рассказа о достижения российских российской науки в исследовании космических объектов;
- политехническое и трудовое воспитание в ходе практического знакомства с применением телескопа и вспомогательных приборов для изучения космических объектов;
- эстетическое воспитание в ходе знакомства с легендами об основных созвездиях и видом звездного небе и наблюдаемых космических объектов.

Развивающие - формирование умений:

1) применять подвижную карту звездного неба, звездные атласы, Астрономический календарь для определения положения и условий видимости небесных светил и протекания небесных явлений;
2) находить в небе Полярную звезду и ориентироваться по ней на местности;
3) определять блеск небесных светил по сравнению с блеском известных звезд;
4) использовать телескоп и вспомогательные приборы для наблюдения космических объектов:

- рассчитывать основные параметры телескопа, подбирать нужные окуляры и дополнительное оборудование;
- готовить телескоп к наблюдениям с проведением профилактической работы, устанавливать его, наводить на цель, менять окуляры, светофильтры, окулярный микрометр и другие устройства, включая фотоаппарат (для съемки в главном фокусе);
- фиксировать результаты наблюдений (зарисовывать, фотографировать, фотометрировать и т.д.) и давать им верное объяснение.

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;
- правила работы с телескопом и вспомогательными приборами;
- названия, природу и основные характеристики наблюдаемых объектов.

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; использовать телескоп и вспомогательные приборы для проведения наблюдений космических объектов.

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; бинокль; школьный телескоп; набор светофильтров, дифракционная решетка, фонарик, часы, карандаш, бумага.

Задание на дом: повторить материал предыдущих уроков.

План урока

Этапы урока	Содержание	Методы работы	Время, мин
1	Проверка знаний и умений учащихся, актуализация	Устный опрос, беседа	5
2	Знакомство с основными созвездиями и наиболее яркими звездами зимнего неба	Беседа, рассказ учителя	10
3	Телескопические наблюдения звезд, звездных систем, туманностей, галактик		25-30

Методика проведения занятия

Хотя урок-наблюдение – пятый по счету в данный теме, он может проводиться после или перед любым другим занятием, в зависимости от погоды, условий видимости объектов и расписания (как первым уроком в первой смене, так и с 18-18³⁰ часов после уроков второй смены).

Лучше всего проводить этот урок при ясном, безлунном небе (при фазе Луны менее 0,3) в теплую безветренную погоду, воздух должен быть чист и прозрачен. Напоминаем о желательности разбиения класса на 2-3 группы, с каждой из которых урок проводится по отдельности.

В начале урока учитель в ходе беседы проверяет наличные знания учащихся о методах и особенностях астрономических наблюдений, телескопах, основных кругах, линиях и точках небесной сферы, созвездиях, звездах и туманностях. 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.

Первый этап урока продолжает повторение и закрепление материала, изучавшегося в разделе "Основы астрометрии". Учащиеся должны показать на небе положение основных кругов, линий и точек небесной сферы; найти Полярную звезду и объяснить, как по ней ориентироваться на местности; отыскать основные созвездия и наиболее яркие звезды зимнего неба, видимые в это время года; показать знакомство со шкалой звездных величин.

На втором этапе урока учащиеся повторяют и закрепляют знания о положении зимних созвездий и знакомятся с основными весенними созвездиями и наиболее яркими звездами. Описание звездного неба дано на 15 марта, 19 часов местного времени.

Рис. 43. Основные созвездия весны

Звездное небо весны

В южной части неба хорошо заметно созвездие Льва: трапеция из 4 звезд, в верхнем правом углу "крючок" из 5 звезд. Попробуйте увидеть на небе очертания фигуры царственного животного. Ярчайшая звезда созвездия a Льва называется Регул - "сердце Льва", "Царственная". Регул – горячая белая звезда спектрального класса А с температурой поверхности 14000 К, в 2,8 раза больше Солнца по размерам и в 140 раз по светимости. Регул – главный компонент тройной звездной системы, в которую входят белый карлик и желтая звезда, похожая по своим основным характеристикам на наше Солнце.

Левее Льва мы видим яркую оранжевую звезду Арктур, a Волопаса, возглавляющую созвездие, похожее на склоненную к востоку "звездную дубинку" или "кристалл". Арктур – оранжевый гигант спектрального класса К, в 26 раз больше Солнца по размерам, но несколько холоднее – температура видимой поверхности Арктура близка к 5100 К. До Арктура 33 св. года. Арктур – первая звезда, которую удалось увидеть днем с помощью телескопа и первая звезда, у которой было обнаружено собственное движение в пространстве.

Между Львом и Волопасом, ниже их мы видим яркую голубоватую звезду Спика, a Девы. Само созвездие Девы выглядит как скошенный четырехугольник с ветвями из звезд вверх и влево. Спика – горячая бело-голубая звезда спектрального класса В с температурой поверхности 16800 К, в 600 раз превосходит по светимости Солнце. Спика – главный компонент тесной двойной затменно-переменной системы.

Регул, Арктур и Спика образуют Весенний звездный треугольник.

Между Львом и Волопасом мы видим красивую тесную группу звезд, немного похожую на растрепанную "метлу" - созвездие Волосы Вероники. С ним связана красивая легенда (следует рассказать ее ученикам). Выше Волос Вероники, под "хвостом" Большой Медведицы заметна одинокая звезда a Гончих Псов под названием "Сердце Карла II" (желательно кратко рассказать о происхождении названия звезды как примере того, что астрономы остаются вполне земными людьми в своих политических пристрастиях). Сердце Карла – очень красивая двойная звезда, главный компонент которой обладает мощным переменным магнитным полем от – 4000 Э до 5000 Э (у Солнца менее 50 Э), что установлено на основе спектрального анализа. Правее Льва можно увидеть слабозаметное созвездие Рака, в котором между звездами g и d Рака заметно крохотное туманное пятнышко – очень красивое рассеянное звездное скопление Ясли.

Левее Волопаса красивое, хорошо заметное созвездие Северной Короны (в старину просто Корона или Венец). Звезда a Северной Короны называется Гемма. Ниже Северной Короны восходят из-за горизонта созвездия Змееносца и Змеи. Под Девой перекошенный четырехугольник из слабых звезд – созвездие Ворона, чуть правее его – малозаметные созвездия Чаши и Гидры.

Млечный Путь струится почти слабо различимой полосой с юго-запада на север. А на северо-западе восходит знакомая нам яркая голубая Вега, а левее нее, у самого горизонта - Денеб. Заполночь в небе будут царить уже знакомые созвездия летнего неба Лиры, Лебедя и Орла.

Задание:

1. Постарайтесь найти на небе и запомнить созвездия Льва, Волопаса и Девы.

2. Определите блеск звезд: Регула, Спики, Арктура, Геммы, Сердце Карла.

Нужно обратить внимание учеников на планеты, видимые в это время года, кометы (если они видны), метеоры и другие небесные явления.

Далее проводятся телескопические наблюдения звезд, звездных скоплений, туманностей и галактик.

1. При наблюдении ярких одиночных звезд (табл. 10) желательно применять окуляры с наименьшим увеличением, наибольшим полем зрения. Следует обратить внимание учащихся:

- в любой, даже самый мощный телескоп звезды выглядят точками (желательно попросить учеников дать этому объяснение);
- цвет звезд зависит от их температуры: самые горячие звезды голубые и голубовато-белые, самые холодные – красные.

Желательно ознакомить учеников со спектрами наиболее ярких звезд при помощи дифракционной решетки, установленной в окулярном узле телескопа.

В конце зимы - начале весны великолепными объектами для наблюдения будет, последовательно, четверка звезд: Сириус или Ригель, Капелла, Альдебаран или Арктур, Бетельгейзе.

Табл. 10. Цветные одиночные звезды

Название звезды, созвездие	Блеск, mV	Цвет
Сириус (a Большого Пса)	-1,46	голубоватый
Арктур (a Волопаса)	-0,05	оранжевый
Вега (a Лиры)	0,03	голубоватый
Капелла (a Возничего)	0,08	белый
Ригель (b Ориона)	0,13	голубой
Процион (a Малого Пса)	0,37	белый
Бетельгейзе (a Ориона)	0,42	красный
Альтаир (a Орла)	0,76	белый
Альдебаран (a Тельца)	0,86	оранжевый
Антарес (a Скорпиона)	0,91	красный
Спика (a Девы)	0,97	голубой
Поллукс (b Близнецов)	1,14	оранжевый
Денеб (a Лебедя)	1,25	белый
Регул (a Льва)	1,35	голубой

2. При наблюдении двойных и кратных звезд необходимо применять окуляры с наибольшим увеличением. В начале весны великолепными объектами для наблюдения будут x Большой Медведицы, a Гончих Псов, i Рака, a Близнецов, x Волопаса. В табл. 11 приводятся списки двойных и кратных звезд для наблюдения в бинокль и разные телескопы; указанные объекты перечислены в порядке трудности разделения. Рекомендуем зарисовать цветными карандашами (фломастерами) расположение компонент наиболее интересных двойных звезд.

Табл. 11

Двойные и кратные звезды

Инструмент наблюдений	Название звезды	Блеск компонент,	Угловое расстояние между компонентами	Цвет компонент
Бинокль	x и g Большой Медведицы a Весов e Лиры b Козерога q 1 и q 2 Ориона n Дракона d Ориона x Лиры b Лебедя i Рака x Большой Медведицы b Скорпиона	2,2 m и 5,0 m 2,9 m и 5,3 m 4,5 m и 4,7 m 3,2 m и 6,3 m 4,8 m и 4,9 m 5,0 m и 5,0 m 2,5 m и 6,9 m 4,3 m и 5,9 m 3,2 m и 5,4 m 4,2 m и 6,6 m 2,4 m и 4,0 m 2,9 m и 5,1 m	707ќ 231ќ 207ќ 205ќ 135ќ 62ќ 52ќ 44ќ 35ќ 30ќ 14ќ 14ќ	Белый Белый, желтый Белый Желтый, голубовато-белый Бело-голубой Желтовато-белый, белый Голубовато-белый Белый, желтовато-белый Сапфирная и золотая Желтый, голубой Белый Белый, зеленовато-желтый
60-мм школьный телескоп-рефрактор	q 1 Ориона q 2 Ориона n Скорпиона a Гончих Псов g Дельфина g Андромеды a Близнецов d Большого Пса h Кассиопеи a Геркулеса	5,6 m и 7,8 m 5,5 m и 6,5 m 4,3 m и 7,0 m 3,2 m и 5,7 m 3,4 m и 6,0 m 2,2 m; 5,5 m и 6,5 m 2,5 m; 3,0 m и 9,5 m 2,1 m и 7,5 m 4,0 m и 7,0 m 4,1 m и 5,5 m	9ќ и 21ќ 52ќ 40ќ 20ќ 11ќ 10ќ и 0,5ќ 5,6ќ и 73ќ 225ќ 6,7ќ 4,7ќ	Голубовато-белые Белые Голубовато-белый, белый Желтый, лиловый Желтый, зеленоватый Оранжевый, голубой Белый, зеленовато-желтый Белый Желтый, пурпурный Красный, зеленоватый
80-мм школьный телескоп-рефрактор	x Волопаса q Дракона h Персея d Геркулеса b Цефея 54 Гидры l Ориона r Геркулеса x Водолея g Льва e Волопаса	4,5 m и 6,5 m 4,7 m и 8,5 m 4,2 m и 8,5 m 3,6 m и 8,0 m 3,4 m и 8,0 m 5,2 m и 8,0 m 3,5 m и 6,0 m 4,0 m и 5,5 m 3,5 m и 4,4 m 2,5 m и 4,0 m 2,4 m и 6,5 m	4,2ќ 32ќ 28ќ 18ќ 14ќ 19ќ 4,5ќ 3,7ќ 3,5ќ 3,0ќ 2,9ќ	Оранжевый, красный Оранжевый, голубоватый Белый, фиолетовый Голубовато-белый Голубовато-белый   Золотисто-желтый Желтый, зеленоватый
110-мм  рефлектор  "Мицар"	a Малой Медведицы e Персея b Ориона d Близнецов a Рыб a Скорпиона d Лебедя	2,0 m и 9,5 m 3,3 m и 8,5 m 1,0 m и 9,0 m 3,8 m и 8,0 m 4,0 m и 5,0 m 1,7 m и 7,0 m 2,9 m и 8,0 m	18ќ 9ќ 9,5ќ 7ќ 3,2ќ 3,3ќ 1,6ќ	Голубой, желтый Желтый, красный Красный, зеленоватый

3. Звездные скопления (табл. 12):

Рассеянные звездные скопления относятся к самым красивым объектам звездного неба; их следует наблюдать при малых (30´ – 40´ ) и средних увеличениях. Обратите внимание на размеры скоплений (видимые, в сравнении с Луной, и истинные, в сравнении с Солнечной системой и расстоянием до ближайших звезд) и на количество звезд в скоплениях. Наилучшие объекты для наблюдения в конце зимы - начале весны: Гиады, Плеяды и Ясли.

Шаровые звездные скопления наблюдать сложнее; при их поисках следует применять минимальные увеличения, а для разрешения краев скоплений на отдельные звезды – увеличения максимальные. В конце зимы - начале весны можно с трудом наблюдать скопления М 3, М 10 и, возможно, М 13.

4. Туманности и галактики (табл. 12) как слабые протяженные объекты следует наблюдать с минимальным увеличением. Рекомендуем зарисовать отдельные туманности на листе белой бумаги мягким карандашом: вначале намечается общий контур туманности, а затем производится растушовка. Хороший результат дает также выполнение рисунков на листах черной бумаги белым (светлым) карандашом. Наилучшие объекты для наблюдения в конце зимы - начале весны: туманность М 42 и галактики М 31 и М 81.

Табл. 12

Звездные скопления, туманности и галактики

Название объекта		Экваториальные координаты		Интегральный блеск, mV	Созвездие, в котором находится объект
		a	d
Рассеянные звездные скопления	М 45 (Плеяды) М 44 (Ясли) c и h Персея Гиады М 34 М 35	3h 45m 8h 29m 2h 18m 4h 18m 2h 40m 6h 07m	+24њ 03¢ +19њ 47¢ +57њ 02¢ +15њ 35¢ +42њ 40¢ +24њ 20¢		Телец Рак Персей Телец Персей Близнецы
Шаровые звездные скопления	М 4 М 22 М 13 М 5 М 3 М 2 М 15 М 10 М 12	16h 22m 18h 34m 16h 41m 15h 17m 13h 41m 21h 32m 21h 29m 16h 46m 16h 46m	-26њ 28¢ -23њ 57¢ -36њ 30¢ +2њ 10¢ +28њ 30¢ - 0њ 56¢ +12њ 04¢ - 4њ 04¢ - 1њ 55¢	4,4 m 6,5 m 6,8 m 7,0 m 7,2 m 7,3 m 7,3 m 7,6 m 7,9 m	Скорпион Стрелец Геркулес Змея Гончие Псы Водолей Пегас Змееносец Змееносец
Туманности	М 42 М 8 М 17 М 27 М 57	5h 34m 18h 03m 18h 19m 19h 59m 18h 53m	- 5њ 24¢ - 24њ 20¢ - 16њ 11¢ +22њ 39¢ +33њ 00¢	4,0 m 5,8 m 7,0 m 7,6 m 9,3 m	Орион Стрелец Стрелец Лисичка Лира
Галактики	М 31 М 33 М 81	0h 41m 1h 33m 9h 54m	+41њ 00¢ +30њ 32¢ +69њ 11¢	4,3 m 6,2 m 7,9 m	Андромеда Треугольник Большая Медведица

 Завершают урок телескопические наблюдения планет и Луны. 

<< Предыдущая

Содержание

Следующая >>