урок по астрономии

Урок 15. Солнечная система как комплекс тел, имеющих общее происхождение

Цели урока

Личностные: отстаивать собственную точку зрения о Солнечной системе как комплексе тел общего происхождения.

Метапредметные: сравнивать положения различных теорий происхождения Солнечной системы; доказывать научную обоснованность теории происхождения Солнечной системы, использовать методологические знания о структуре и способах подтверждения и опровержения научных теорий.

Предметные: формулировать основные положения гипотезы о формировании тел Солнечной системы, анализировать основные положения современных представлений о происхождении тел Солнечной системы, использовать положения современной теории происхождения тел Солнечной системы.

Основной материал

Современные методы изучения небесных тел Солнечной системы. Требования к научной гипотезе о происхождении Солнечной системы. Общие сведения о существующих гипотезах происхождения Солнечной системы. Гипотеза О. Ю. Шмидта о происхождении тел Солнечной системы. Научные подтверждения справедливости космогонической гипотезы происхождения Солнечной системы.

Методические акценты урока. Урок обладает значительным метапредметным потенциалом, так как направлен на формирование методологических навыков анализа научных теорий. В структуре урока взаимосвязанно представлены следующие содержательные этапы:

— обобщение знаний и научно обоснованных представлений учащихся о происхождении Солнечной системы (данный этап позволяет оценить справедливость или несостоятельность гипотез о происхождении тел Солнечной системы);

—  современные методы изучения тел Солнечной системы, позволяющие получить достоверные научные факты (выступает основой для подтверждения научной обоснованности теории);

—  общие сведения о существовавших гипотезах происхождения Солнечной системы (этап позволяет создать основу для сопоставления и анализа раз- личных гипотез о происхождении Солнечной системы);

—  современные представления о происхождении Солнечной системы (концентрированно представляет существующую модель образования Солнечной системы в рамках непротиворечивой теории).

После анализа и разбора заданий контрольной работы логичным переходом выступает активизация беседы с учащимися о тех знаниях, которые получены с момента изучения систематического курса аст- рономии об особенностях Солнечной системы. В ходе беседы должны быть сделаны акценты на следующей, уже имеющейся у учащихся системе научных представлений, позволяющей выдвинуть гипотезу о Солнечной системе как комплексе тел, имеющих общее происхождение.

1.  Закономерности орбит планет Солнечной системы: эллиптический характер с малым эксцентриситетом, примерное совпадение с экваториальной плоскостью Солнца; одинаковое направление движения (учитель добавляет сведения о том, что направления вращения планет и Солнца совпадают).

2.  Закономерности изменения расстояний планет от Солнца: подчинение закону Тициуса—Боде и математическое совпадение расчетов с законами Кеплера.

Учащимся предлагается ознакомиться с содержанием § 15 учебника и дополнить имеющиеся сведения следующими.

3.  Планеты делятся на две группы со сходными характеристиками (плотность, что вызвано химическим составом и агрегатным состоянием вещества, скорость вращения, число спутников).

4.            Учитель добавляет сведения о распределении момента импульса в Солнечной системе: 98% приходится на долю планет, 2% — на долю Солнца; масса Солнца составляет 99,87% массы всей Солнечной системы.

Подчеркнув, что выдвигаемая гипотеза о происхождении тел Солнечной системы должна не только логично объяснять приведенные выше особенности, учитывать физические законы и закономерности, характеризующие динамику движения тел нашей планетной системы, согласовываться и результата- ми новых астрономических исследований, но и

«предсказывать» характеристики тел Солнечной системы, на сегодняшний день еще не открытых, следует остановиться на конкретизации астрономических методов изучения тел Солнечной системы. Основа представленных методов частично, на озна- комительном уровне, рассматривалась в курсе физики, частично — в ходе изучения астрономии на предыдущих уроках. С учащимися организуется беседа для обобщения значимости трех групп методов астрономических исследований (наблюдения, измерения, космический эксперимент):

—  спектральный анализ (необходимо указать лишь основу метода — исследование излучения небесных тел, основанное на явлении дисперсии), включая учет эффекта Доплера; получаемые с помо- щью метода сведения: химический состав атмосфер планет, давление и температура атмосферы на определенной высоте, скорости удаления и приближения планеты к Земле, скорость осевого вращения;

—  радиолокация планет; результат: исследование относительно малых областей поверхности планет;

—  методы визуального наблюдения средствами наземных  и  космических  обсерваторий  (например,

«Кек-1», «Кек-2», «Кеплер», «Хаббл», «Гершель»,

«Чандра» и др.; результаты: фотографирование по- верхностей небесных тел);

—  методы изучения химического состава, радио- логического анализа грунта Земли, а также грунта, доставленного спускаемыми АМС (например, «Викинг», «Луна-16» и т. д.) с поверхностей различных

тел Солнечной системы — планет, их спутников, а также комет и астероидов.

Для ознакомления с одной из теорий происхожде- ния Солнечной системы учащиеся самостоятельно заполняют таблицу, используя материал § 15.

Результаты самостоятельной работы обсуждают- ся. Важно, чтобы учащиеся обнаружили, что данная теория в наибольшей мере позволяет объяснить рассмотренные ранее особенности Солнечной системы. Завершить обсуждение данной теории необходимо указанием границ ее применимости и практическим значением. Проверка гипотезы затруднена тем, что сегодня отсутствует возможность сравнения нашей планетной системы с какими-либо другими планетными системами, несмотря на неоспоримые доказательства их существования и открытие протопланет. Возможность же практического применения вызвана «гравитационным разгоном»: при направлении АМС к более далеким планетам с недостаточной скоростью можно «разогнать» КА при прохождении

«мимо» более близких планет за счет получения гравитационного импульса. Так, при направлении АМС к Юпитеру аппарат может «подтолкнуть» своим гравитационным импульсом Марс.

В качестве  итога  урока  предлагаются  вопросы  к § 16 учебника.

Домашнее задание. § 15, 16; практические задания.

1.  Традиционно в графические изображения Солнечной системы включают восемь планет и Солнце. Нередко к ним добавляют изображения нескольких комет, пояса астероидов и облако Оорта. Поясните, используя известные вам законы и закономерности, исходя из каких условий можно устанавливать границы Солнечной системы.

2.  Закономерность                   относительных    расстояний планет от Солнца выражается формулой а = 0,4 +

+ 0,3•2n. Пользуясь данным соотношением, вычислите (в а.  е.)  расстояния  от  Солнца  до  Венеры (n = 0); до Земли; до Марса. Укажите, какое значение n необходимо использовать для вычисления рас- стояния до Юпитера; до Сатурна. Сравните полученные результаты с данными приложения VI учебника.

Комментарии для учителя к решению задания 1: максимальное расстояние, на котором может двигаться тело малой массы, оставаясь спутником Солнца, является радиусом Солнечной системы. Для того чтобы упростить пути решения, Георг Хилл рассмотрел модель систем (сферу Хилла), в которой одной тяготеющей точкой в центре Галактики взял все звезды, второй точкой было выбрано само Солнце и обращающееся вокруг него тело малой массы. Так, космический корабль, выброшенный за пределы всех планетных орбит, будет обращаться вокруг Солнца до тех пор, пока его расстояние от светила не превысит 230 тыс. а. е. Это и есть радиус сферы Хилла для Солнца. За ее пределами большая доля гравитационного влияния на нашу звезду будет принадлежать тяготеющей массе звезд Галактики, собранных в единую точку в центре нашей звездной системы. При сравнении радиуса сферы Хилла с расстоянием до ближайшей к Солнцу звезды (Проксима Центавра) оказывается, что сфера Хилла простирается на расстояние около 280 тыс. а. е., т. е. почти достигает звезды Проксима Центавра.

Темы проектов

1.  Полеты АМС к планетам Солнечной системы.

2.  Сфера Хилла.

3.  Теория происхождения Солнечной системы Канта—Лапласа.

4.  «Звездная история» АМС «Венера».

5.  «Звездная история» АМС «Вояджер». Интернет-ресурсы http://ukhtoma.ru/universe8.htm — Строение и

жизнь во Вселенной. Происхождение Солнечной си- стемы.

http://www.youtube.com/watch?v=eS_MXWj_   pbs — Образование Солнечной системы.

http://www.youtube.com/watch?v=GJNwPA63 GZs — Зарождение Солнечной системы.

http://mks-onlain.ru/model-solnechnoj-siste- my/ — Строение Солнечной системы.

Скачано с www.znanio.ru