Урок по астрономии в 11 классе : "Видимое движение звезд на различных географических широтах"

Астрономия 11 кл

Шаронова С.М.

Видимое движение звезд на различных географических широтах

Цели урока:

приобрести навыки определения характера движения
светил в зависимости от положения наблюдателя.

Задачи урока:

исследовать зависимость высоты полюса мира от географической широты; познакомиться с понятиями «восходящее светило», «невосходящее светило», «незаходящее светило», «верхняя кульминация», «нижняя кульминация»; вывести зависимость между высотой светила, его склонением и широтой местности.

Виды деятельности:

строить логичные устные высказывания; выполнять логические операции — анализ, обобщение; организовывать самостоятельную познавательную деятельность;  применять полученные знания для решения задач в измененных условиях; осуществлять рефлексию познавательной деятельности.

Этапы урока

1.     Мотивация к деятельности

В ходе беседы учитель должен обратить внимание учащихся на разницу между реальным распределением звезд в пространстве, проекцией их на поверхность небесной сферы и графическим отображением на картах звездного неба.

2.     Актуализация опыта и предшествующих знаний

2.1.          В ходе проверки акцентируется внимание на методике проведения наблюдений, причинах возникающих расхождений. Сравнивается ход выполнения работы, предложенный различными учащимися, обсуждается вопрос об использовании дополнительных источников информации.

2.2.          В ходе проверки акцентируется внимание на методике проведения наблюдений, причинах возникающих расхождений. Сравнивается ход выполнения работы, предложенный различными учащимися, обсуждается вопрос об использовании дополнительных источников информации.

3.     Выявление затруднения и формулировка целей деятельности

Обсуждается с использованием слайд-шоу вид звездного неба Египта, для древних жителей которого Сириус был самой значимой звездой, определяющей хозяйственную жизнь. Организуется беседа, направленная на выявление недостаточности знаний учащихся для ответа на вопрос, можно ли наблюдать Сириус на небе населенного пункта, где проживают учащиеся. Формулируются тема урока и его проблемные вопросы-задачи.

4.     Открытие нового знания учащимися

4.1.          Учащихся в процессе демонстрации слайд-шоу подводятся к мысли о зависимости высоты полюса мира над горизонтом от широты местности. Далее учащиеся самостоятельно работают с материалом учебника, учитель сопровождает деятельность групп. После завершения работы учитель организует обсуждение результатов.

4.2.          Учащиеся в совместной беседе, анализируя рисунок, формулируют равенство высоты полюса мира и широты местности.

4.3.          Учащимся предлагается самостоятельно изобразить движение одного и того же светила для различных наблюдателей (в средних, экваториальных и полярных широтах). Вводится понятие «суточная параллель светила». Используя слайд-шоу, вводятся понятия «незаходящее светило», «невосходящее светило», «верхняя кульминация», «нижняя кульминация».

4.4.          С помощью учебника осуществляется вывод зависимости высоты светила в верхней кульминации от его склонения и широты местности.

5.     Включение нового знания в систему

5.1.          Организовать фронтальное решение задач на применение зависимости высоты светила в верхней кульминации от широты местности.

5.2.          Учитель сопровождает процесс теоретического вывода учащимися соотношения для высоты светила в нижней кульминации.

5.3.          В процессе выполнения задания необходимо организовать фронтальное обсуждение.

6.     Рефлексия деятельности

В ходе обсуждения ответов на рефлексивные вопросы необходимо обратить внимание учащихся на практическую значимость полученных соотношений для людей морских профессий, навигационных служб и т.д., а также на объединение в рамках выведенного соотношения нескольких координатных систем.

7.     Домашнее задание

7.1.          Выписать в словарик основные определения:  восходящее светило, невосходящее светило, незаходящее светило, средние, экваториальные и полярные  широты; суточная параллель светила,  верхняя кульминация, нижняя кульминация.

7.2.          Выполнить практическую работу №1

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

“Изучение звездного неба с помощью подвижной карты”

Цель: 

Оборудование: 

ХОД РАБОТЫ

Задание 1. В полночь числа Вашего рождения («     » ) в _________(где) можно наблюдать созвездия…

В южной части неба:  

В восточной части неба:  

Задание 2. Найти созвездия, расположенные между севером и югом (по небесному меридиану) в полночь числа Вашего рождения. Созвездия: 

Задание 3. Будут ли видны созвездия Девы, Рака, Весов в полночь числа Вашего рождения? 

 Будет виден только

Какое созвездие в это же время будет находиться вблизи горизонта на севере? 

Задание 4. Когда Солнце входит в созвездие, в котором оно находится в день Вашего рождения, когда выходит? Эклиптика пересекает созвездие ______ с ________по ___________

Проходит ли Млечный Путь через «Ваше» созвездие? 

Задание 5. Какие из перечисленных созвездий: Малая Медведица, Волопас, Возничий, Орион, Ворон, Гончие псы,  для нашей широты будут незаходящими? 

Задание 6.  Может ли для нашей широты в день Вашего рождения Андромеда находиться в зените? Когда (в какое время)? 

А Большая Медведица? 

Задание 7. На карте звездного неба найдите α–звезды в созвездиях Орион, Большой Пёс, Телец, Орёл, Лебедь, Лира, Малая Медведица, и определите для нашей местности

Задание 8. Подчеркните созвездия, через которые проходит Млечный Путь: Единорог, Телец, Овен, Рыбы

Вывод: 

Основная часть урока. Лекция

Суточное движение звезд 

При наблюдении звездного неба на протяжении одного-двух часов мы убеждаемся в том, что оно вращается как единое целое таким образом, что с одной стороны звезды поднимаются, а с другой — опускаются. Для нас, жителей Северного полушария, звезды поднимаются с восточной части горизонта и смещаются вправо. Далее они достигают наивысшего положения в южной части неба и затем опускаются в западной части горизонта. В течение суток звездное небо со всеми находящимися на нем светилами совершает один оборот. Таким образом, видимое суточное вращение звездного неба происходит с востока на запад, если стоять лицом к югу, т. е. по часовой стрелке. Очевидно, что суточное движениезвезд (светил) — наблюдаемое кажущееся явление вращения небесного свода — отражает действительное вращение земного шара вокруг оси.

Восходящие и заходящие По мере перемещения наблюдателя к Северному полюсу Земли

Северный полюс мира поднимается над горизонтом. На полюсе Земли полюс мира будет находиться в зените. Звезды здесь движутся по кругам, параллельным горизонту, который совпадает с небесным экватором. Становится неопределенным небесный меридиан, теряютсмысл точки севера, юга, востока и запада. На средних географических широтах ось мира и небесный экватор наклонены к горизонту, суточные пути звезд также наклонены к горизонту. Поэтому наблюдаются восходящие и заходящие звезды. Под восходом понимается явление пересечения светилом восточной части горизонта, а под заходом — западной части горизонта.

В средних широтах, например на территории Республики Крым, наблюдаются звезды северных околополярных созвездий, которые никогда не опускаются под горизонт. Они называются незаходящими. Звезды, расположенные около Южного полюса мира, у нас никогда не восходят. Их называют невосходящими.

На экваторе Земли ось мира совпадает с полуденной линией, а полюсы мира — с точками севера и юга. Небесный экватор проходит через точки востока, запада, точки зенита и надира. Суточные пути всех звезд перпендикулярны горизонту, и каждая из них половину суток находится над горизонтом.

Кульминация светил. При своем суточном вращении вокруг оси мира светила два раза за сутки пересекают небесный меридиан. Явление прохождения светилом небесного меридиана называется кульминацией.

Различают верхнюю и нижнюю кульминации. В верхней кульминации светило при суточном движении находится в наивысшей точке над горизонтом, ближайшей к зениту. Точка нижней кульминации светила более удалена от точки зенита, чем точка верхней кульминации, и нижняя кульминация происходит через половину суток после верхней кульминации. Точка пересечения суточной параллели светила с восточной частью истинного горизонта называется точкой восхода светила, а точка пересечения с западной частью истинного горизонта — точкой

захода светила.

Найдем зависимость между географическими и небесными координатами.

hВ = (90° − ϕ) + δ

над южным горизонтом. 

hН = δ − (90° − ϕ).

Для Северного полушария

hB =( 90° + ϕ )− δ.

над северным горизонтом. Тк. δ> ϕ

Соотношения связывают географическую широту с высотой и склонением звезд во время их кульминации.

Определение географической широты по астрономическим наблюдениям. При составлении географических и топографических карт, прокладке дорог и магистралей, разведке залежей полезных ископаемых и в ряде других случаев необходимо знать географические координаты местности. Эту задачу можно решить с помощью астрономических наблюдений. Рассмотрим три способа.

Первый способ. Определить географическую широту можно из наблюдения Полярной звезды.

Второй способ. Определить географическую широту можно из наблюдения верхней кульминации звезд.

ϕ = δ ± (90° − hB). (5)

Знак «+» ставится, если звезда кульминирует к югу от зенита, а

знак «−» — при кульминации звезды к северу от зенита.

Третий способ. Определить географическую широту можно из наблюдения звезд, проходящих вблизи зенита:

ϕ = δZ.

Решение задач.

упр. 4 № 1.

Главные выводы

1. Кульминация — это явление прохождения светила через небесный меридиан.

2. Географическую широту по астрономическим наблюдениям можно определить по Полярной звезде, из наблюдений верхней кульминации звезд и из наблюдений звезд, проходящих вблизи зенита..

Контрольные вопросы и задания

1. Что такое кульминация светила?

2. Какие точки называются точками восхода и захода светил?

3. Найдите интервал склонений звезд, которые на данной широте: а) никогда

не восходят; б) никогда не заходят; в) могут восходить и заходить.

4. Как изменяется при суточном движении светила его высота, прямое восхождение, склонение?

5. Какая зависимость существует между географической широтой места наблюдения и соответствующими горизонтальной и экваториальной координатами светила?

6. Как приближенно определить географическую широту места из наблюдения Полярной звезды?