Конспект уроку з астрономії в 11 класі на тему Визначення відстаней до тіл СС та розмірів цих
Розробка уроків з астрономії, конспекти, презентації з астрономії
Розробка уроку з астрономії.
Конспект уроку з астрономії в школі в 11 класі на тему "Визначення відстаней до тіл СС і розмірів цих небесних тіл"
Тема уроку з астрономії:Визначення відстаней до тіл СС та розмірів цих небесних тіл.
Хід уроку астрономії:
I. Опитування учнів (5-7 хвилин). Диктант.
- 1.Вчений, творець геліоцентричної системи світу.
- 2. Найближча точка орбіти ШСЗ.
- 3.Значення астрономічної одиниці.
- 4. Основні закони небесної механіки.
- 5. Планета, відкрита на «кінчику пера».
- 6. Значення кругової (I космічної) швидкості для Землі.
- 7. Відношення квадратів періодів обігу двох планет дорівнює 8. Чому дорівнює відношення великих півосей цих планет?
- 8.У якій точці еліптичної орбіти ШСЗ має мінімальну швидкість?
- 9.Німецький астроном, який відкрив закони руху планет
- 10. Формула третього закону Кеплера, після уточнення І. Ньютона.
- 11.Вигляд орбіти міжпланетної станції, надісланої для обльоту Місяця.
- 12.Чим відрізняється перша космічна швидкість від другої.
- 13.У якій конфігурації перебуває Венера, якщо вона спостерігається і натомість диска Сонця?
- 14.У якій конфігурації Марс найближче до Землі.
- 15. Види періодів руху Місяця = (тимчасових)?
II Новий матеріал
1) Визначення відстаней до небесних тіл.
В астрономії немає єдиного універсального способу визначення відстаней. У міру переходу від близьких небесних тіл до більш далеких одні методивизначення відстаней змінюють інші, службовці, зазвичай, основою наступних. Точність оцінки відстаней обмежується або точністю грубого з методів, або точністю вимірювання астрономічної одиниці довжини (а. е.).
1-й спосіб: (відомий)За третім законом Кеплера можна визначити відстань до тіл СС, знаючи періоди звернень та одну з відстаней.
2-й спосіб:Визначення відстаней до Меркурія та Венери в моменти елонгації (з прямокутного трикутника по куту елонгації).
3-й спосіб:Геометричний (паралактичний).
Приклад: Знайти невідому відстань АС.
[АВ] - Базис - основна відома відстань, тому що кути САВ і СВА - відомі, то за формулами тригонометрії (теорема синусів) можна в ? знайти невідомий бік, тобто [CА]. Паралактическим усуненням називається зміна напрями предмет при переміщенні спостерігача.
Паралакс-кут (АСВ), під яким з недоступного місця видно базис (АВ - відомий відрізок). У межах СС за базис беруть екваторіальний радіус Землі R = 6378 км.
Нехай К – місцезнаходження спостерігача, з якого світило видно на горизонті. З малюнка видно, що з прямокутного трикутника гіпотенуза, відстань D дорівнює: , так як при малому значенні кута якщо виражати величину кута в радіанах і враховувати, що кут виражений в секундах дуги, а 1рад =57,30 = 3438 = 206265", то й виходить друга формула.
Кут (?) під яким зі світила, що знаходиться на горизонті (+ R - перпендикулярно до променя зору) було б видно екваторіальний радіус Землі називається горизонтальним екваторіальним паралаксом світила.
Т.к. зі світила ніхто спостерігати не буде через об'єктивні причини, то горизонтальний паралакс визначають так:
1.вимірюємо висоту світила в момент верхньої кульмінації з двох точок земної поверхні, що знаходяться на одному географічному меридіані і має відомі географічні широти.
2. з отриманого чотирикутника обчислюють усі кути (у т. ч. паралакс).
З історії:Перший вимір паралаксу (паралаксу Місяця) зроблено в 129г до НЕ Гіппархом (180-125, Др. Греція).
Вперше відстані до небесних тіл (Місяця, Сонця, планет) оцінює Арістотель (384-322, Др. Греція) в 360г до НЕ в книзі «Про небо» дуже не точно, наприклад радіус Землі в 10000 км.
У 265г до НЕ Аристарх Самоський (310-230, Др. Греція)у роботі «Про величину та відстань Сонця та Місяця» визначає відстань через місячні фази. Так відстані у нього до Сонця (по фазі Місяця в 1 чверті з прямокутного трикутника, тобто вперше використовує базисний метод: ЗС = ЗЛ / cos 87-19 * ЗЛ). Радіус Місяця визначив у 7/19 радіусу Землі, а Сонця у 6,3 радіусів Землі (насправді у 109 разів). Насправді кут не 87? а 89-52' і тому Сонце далі Місяця в 400 разів. Запропоновані відстані використовувалися багато століть астрономами.
У 125г до НЕ Гіппарх досить точно визначає (у радіусах Землі) радіус Місяця (3/11 R?) та відстань до Місяця (59 R?).
Точно визначив відстань до планет, прийнявши відстань від Землі до Сонця за 1а.е. Н. Коперник.
Найбільший горизонтальний паралакс має найближче тіло до Землі – Місяць. Р?=57'02"; а для Сонця Р?=8,794"
Завдання 1:Підручник Приклад № 6 - Знайти відстань від Землі до Місяця, знаючи паралакс Місяця та радіус Землі.
Завдання 2:(самостійно). На якій відстані від Землі знаходиться Сатурн, якщо його паралакс 0,9". [з формули D=(206265/0,9)*6378=1461731300/149600000?9,77а.е.]
4-й спосібРадіолокаційний: імпульс об'єкт >відбитий сигнал>час. Запропоновано радянськими фізиками Л.І. Мандельштам та Н.Д. Папалексі. Швидкий розвиток радіотехніки дало астрономам можливість визначати відстані до тіл Сонячної системи методами радіолокації. У 1946 р. була проведена перша радіолокація Місяця Баєм в Угорщині і в США, а в 1957-1963 рр - радіолокація Сонця (дослідження сонячної корони проводяться з 1959 р), Меркурія (з 1962 р на = 3.8, 12, 43 і 70 , Марса і Юпітера (1964 р. на хвилях ? = 12 і 70 см), Сатурн (1973 р. на хвилі ? = 12.5 см) у Великій Британії, СРСР та США. Перші ехо-сигнали від сонячної корони були отримані в 1959 (США), а від Венери в 1961 (СРСР, США, Великобританія). За швидкістю поширення радіохвиль з = 3? 105 км/сек і за проміжком часу t (сек) проходження радіосигналу із Землі до небесного тіла і легко обчислити відстань до небесного тіла.
Основна складність у дослідженні небесних тіл методами радіолокації пов'язана з тим, що інтенсивність радіохвиль при радіолокації послаблюється обернено пропорційно четвертому ступеню відстані до об'єкта, що досліджується. Тому радіолокатори, що використовуються для дослідження небесних тіл, мають антени великих розмірів та потужні передавачі. Наприклад, радіолокаційна установка центру далекого космічного зв'язку в Криму має антену з діаметром головного дзеркала 70 м і обладнана передавачем потужністю кілька сотень кВт на хвилі 39 см. Енергія, що спрямовується до мети, концентрується в промені з кутом розкриття 25'.
Основні антени, що використовуються для радіолокації планет:
= Євпаторія, Крим, діаметр 70 м, = 39 см;
= Аресібо, Пуерто Ріко, діаметр 305 м, ? = 12.6 см;
=Голдстоун, Каліфорнія, діаметр 64 м, ? = 3.5 та 12.6 см, у бістатичному режимі прийом здійснюється на системі апертурного синтезу VLA.
З винахід Квантових генераторів (лазера) в 1969г проведена перша лазерна локація Місяця (дзеркало для відображення лазерного променя на Місяці встановили астронавти США «Ароllо - 11» 20.07.69г), точність вимірювання склали ±30 см. На малюнку показано розташування лазерів Місяцю, встановлених при польоті КА "Місяць-17, 21" та "Аполлон - 11, 14, 15". Усі, за винятком відбивача Лунохода-1 (L1), працюють і зараз.
Лазерна (оптична) локація потрібна для:
- -Рішення завдань космічних досліджень.
- -Рішення завдань космічної геодезії.
- -з'ясування питання рух земних материків тощо.
2) Визначення розмірів небесних тіл.
а) Визначення радіусу Землі.
б) Визначення розміру небесних тіл.
ІІІ. Закріплення матеріалу
- 1.Приклад 7 (стор. 51).
- 2.CD-"Red Shift 5.1" - Визначити на даний момент віддаленість нижніх (планет земної групи, верхніх планет, планет гігантів) від Землі та Сонця в а.
- 3. Кутовий радіус Марса 9,6", а горизонтальний паралакс 18". Чому дорівнює лінійний радіус Марса?
- 4. Яка відстань між лазерним відбивачем на Місяці і телескопом Землі, якщо імпульс повернувся через 2,43545с?
- 5. Відстань від Землі до Місяця в перигеї 363 000 км, а в апогеї 405 000 км. Визначте горизонтальний паралакс Місяця у цих положеннях.
- 6.Тест з картинками за розділом 2.
- 7.Додатково, для тих хто зробив – кросворд.
- 1) Що таке паралакс?
- 2) Якими способами можна визначити відстань до тіл СС?
- 3) Що таке базис? Що приймається за базис визначення відстані до тіл СС?
- 4) Як залежить паралакс від віддаленості небесного тіла?
- 5) Як залежить розмір тіла від кута?
- 6) Оцінки
Домашнє завдання з астрономії:§11; питання та завдання стор. 52, стор. 52-53 знати та вміти. Повторити повністю другий розділ. СР №6, ПР №4.
Можна задати за цим розділом підготувати кросворд, опитувальник, реферат про одного з учених-астрономів або історію астрономії (одне із питань чи напрямів).
Можна запропонувати практичну роботу "Визначення розміру Місяця".
У період повного місяця, використовуючи дві з'єднані під прямим кутом лінійки, визначаються видимі розміри місячного диска: оскільки трикутники KCD і КАВ подібні, з теореми про подібність трикутників випливає, що: АВ/СD=KB/KD. Діаметр Місяця АВ = (CD.KB)/KD. Відстань від Землі до Місяця берете з довідкових таблиць (але краще, якщо зможете обчислити його самі).